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1、最新柔性制造技能系列论文柔性制造技能的近况及成长趋势随着社会的进步和生存程度的进步,社会对产品多样化,低制造资本及短制造周期等需求日趋急迫,枯燥的制造技能已不克餍足市场对多品种小量量,更具特色符合主顾个别要求样式和作用的产品的需求。90年代后,由于微电子技能、谋划机技能、通讯技能、机器与控制配置的成长,制造业主动化进进一个极新的期间,技能日臻老练。柔性制造技能已成为各财产化国度机器制造主动化的研制成长重点。1根本见解1 1柔性柔性可以表述为两个方面。 第一方面是体系合适外部环境变化的本领,可用体系餍足新产品要求的程度来衡量;第二方面是体系合适内部变化的本领,可用在有滋扰(如呆板出现障碍)环境下

2、,体系的生产率与无滋扰环境下的生产率期看值之近来衡量。“柔性”是相对付“刚性”而言的,枯燥的“刚性”主动化生产线重要实现大略品种的大批量生产。其长处是生产率很高,由于配置是稳固的,以是配置利用率也很高,单件产品的资本低。但代价相当腾贵,且只能加工一个或几个相雷同的零件,难以应付多品种中小量量的生产。随着批量生产期间正渐渐被合适市场动态变化的生产所更换,一个制造主动化体系的生存本领和竞争本领在很大程度上取决于它是否能在很短的开辟周期内,生产出较低资本、较高质量的差别品种产品的本领。柔性已占据相当紧张的位置。柔性重要包括 1)呆板柔性当要求生产一系列差别类别的产品时,呆板随产品变化而加工差别零件的

3、难易程度。2)工艺柔性一是工艺流程稳固时自身合适产品或原质料变化的本领;二是制造体系内为合适产品或原质料变化而变化相应工艺的难易程度。3)产品柔性一是产品更新或完全转向后,体系可以或许非常经济和敏捷地生产出新产品的本领;二是产品更新后,对老产品有效特性的连续本领和兼容本领。4)维护柔性采取多种方法查问、处理障碍,保险生产平常举行的本领。5)生产本领柔性当生产量变化、体系也能经济地运行的本领。对付根据订货而构造生产的制造体系,这一点尤为紧张。6)扩展柔性当生产必要的时间,可以很容易地扩展体系布局,增长模块,构成一个更大体系的本领。7)运行柔性利用差别的呆板、质料、工艺流程来生产一系列产品的本领和

4、同样的产品,换用差别工序加工的本领。1 2柔性制造技能柔性制造技能是对种种差别外形加工东西实现步骤化柔性制造加工的种种技能的总和。柔性制造技能是技能茂密型的技能群,我们以为通常侧重于柔性,合适于多品种、中小量量(包括单件产品)的加工技能都属于柔性制造技能。如今按范围大小分别为:1)柔性制造体系()关于柔性制造体系的定义许多,权势巨子性的定义有:美国国度准则局把定义为:“由一个传输体系关联起来的一些配置,传输装置把工件放在其他联合装置上送到各加工配置,使工件加工精确、敏捷和主动化。中央谋划机控制机床和传输体系,柔性制造体系偶然可同时加工几种差别的零件。 国际生产工程切磋协会指出“柔性制造体系是一

5、个主动化的生产制造体系,在最少人的干涉下,可以或许生产任何范畴的产品族,体系的柔性通常受到体系计划时所思考的产品族的限定。” 而我国国度军用准则则定义为“柔性制造体系是由cnc加工配置、物料运储装置和谋划机控制体系构成的主动化制造体系,它包括多个柔性制造单位,能根据制造职责或生产环境的变化敏捷举行调解,实用于多品种、中小量量生产。” 大略地说,是由多少cnc配置、物料运贮装置和谋划机控制体系构成的并能根据制造职责和生产品种变化而敏捷举行调解的主动化制造体系。如今多见的构成通常包括4台或更多台全主动cnc机床(加工中央与车削中央等),由集结的控制体系及物料搬运体系相连起来,可在连续机的环境下实现

6、多品种、中小量量的加工及治理。如今反应工厂团体程度的是第一代,日本从1991年开始履行的“智能制造体系”()国际性开辟项目,属于第二代;而真实美满的第二代预计本世纪十年代后才会实现。2)柔性制造单位()的问世并在生产中利用约比晚68年,可视为一个范围最小的,是向便宜化及小型化方向成长的一种产品,它是由12台加工中央、财产呆板人、cnc机床及物料运送存贮配置构成,其特点是实现单机柔性化及主动化,具有合适加工多品种产品的伶俐性。迄今已进进遍及应用阶段。3)柔性制造线()它是处于大略或少品种大批量非柔性主动线与中小量量多品种之间的生产线。其加工配置可以是通用的加工中央、机床;亦可采取专用机床或专用机

7、床,对物料搬运体系柔性的要求低于,但生产率更高。它因此分离型生产中的柔性制造体系和连续生进程中的疏散型控制体系()为代表,其特点是实现生产线柔性化及主动化,其技能已日臻老练,迄今已进进实用化阶段。4)柔性制造工厂() 是将多条相连起来,配以主动化立体堆栈,用谋划机体系举行关联,采取从订货、计划、加工、装置、查验、运送至发货的完好。它包括了/,并使谋划机集成制造体系()投进实际,实现生产体系柔性化及主动化,进而实现全厂范畴的生产治理、产品加工及物料贮运进程的全部化。是主动化生产的最高程度,反应出天下上最进步的主动化应用技能。它是将制造、产品开辟及策划治理的主动化连成一个团体,以信息流控制物质流的

8、智能制造体系()为代表,其特点是实现工厂柔性化及主动化。2柔性制造所采取的要害技能2.1谋划机帮助计划将来技能成长将会引进专家体系,使之具有智能化,可处理种种纷乱的标题。当前计划技能最新的一个突破是光敏立体成形技能,该项新技能是直接利用数据,议决谋划机控制的激光扫描体系,将三维数字模型分成多少层二维片状图形,并按二维片状图形对池内的光敏树脂液面举行光学扫描,被扫描到的液面则变成固化塑料,云云循环支配,逐层扫描成形,并主动地将分层成形的各片状固化塑料粘合在一起,仅需确定命据,数小时内便可制出准确的原型。它有助于加快开辟新产品和研制新布局的速率。2.2隐隐控制技能隐隐数学的实际应用是隐隐控制器。近

9、来开辟出的高性能隐隐控制用具有自学习作用,可在控制进程中连续获取新的信息并主动地对控制量作调解,使体系性能大为改进,此中尤其以基于人工神经网络的自学要领更引起人们极大的珍视。2.3人工智能、专家体系及智能传感器技能迄今,柔性制造技能中所采取的人工智能大多指基于法则的专家体系。专家体系利用专家知识和推理法则举行推理,求解种种标题(如解释、猜测、诊断、查找障碍、计划、筹划、监督、修复、下令及控制等)。由于专家体系能轻盈地将种种真相及阅历证过的表面与议决阅历得到的知知趣联合,因而专家体系为柔性制造的诸方面劳动加强了柔性。展看将来,以知识茂密为特性,以知识处理为伎俩的人工智能(包括专家体系)技能必将在

10、柔性制造业(尤其智能型)中起着日趋紧张的要害性的作用。如今用于柔性制造中的种种技能,预计最有成长前程的还是人工智能。预计到21世纪初,人工智能在柔性制造技能中的应用范围将在比如今大4倍。智能制造技能()旨在将人工智能融进制造进程的各个枢纽,借助模仿专家的智能活动,代替或延伸制造环境中人的局部脑力劳动。在制造进程,体系能主动监测其运行状态,在受到外界或内部鼓励时能主动调理其参数,以到达最佳劳动状态,具备自构造本领。故被称为将来21世纪的制造技能。对将来智能化柔性制造技能具有紧张意义的一个正在快速成长的范畴是智能传感器技能。该项技能是陪伴谋划机应用技能和人工智能而产生的,它使传感用具有内涵的“决定

11、计划”作用。2 4人工神经网络技能人工神经网络()是模仿智能生物的神经网络对信息举行并处理的一种要领。故交工神经网络也便是一种人工智能东西。在主动控制范畴,神经网络不久将并列于专家体系和隐隐控制体系,成为当代主动化体系中的一个构成局部。3柔性制造技能的成长趋势3 1将成为成长和应用的热门技能这是由于的投资比少得多而经济效益相靠近,更实用于财力有限的中小型企业。如今外洋繁多厂家将列为成长之重。3 2成长效果更高的 多品种大批量的生产企业如汽车及拖沓机等工厂对的需求引起了制造厂的极大珍视。采代替价便宜的专用cnc机床更换通用的加工中央将是的成长趋势。 3 3朝多作用方向成长 由单纯加工型进一步开辟

12、以焊接、装置、查验及钣材加工以致铸、锻等制造工序兼具的多种作用。4完成语 柔性制造技能是实现将来工厂的新奇见解模式和新的成长趋势,是决定制造企业将来成长前程的具有战略意义的办法。届时,智能化机器与人之间将相互融合,柔性地全面和谐从接纳订货单至生产、出售这一企业生产策划的全部活动。比年来,柔性制造作为一种当代化财产生产的科学“哲理”和工厂主动化的进步模式已为国际上所公认,可以如许以为:柔性制造技能是在主动化技能、信息技能及制造技能的根本上,将以往企业中相互独立的工程计划、生产制造及策划治理等进程,在谋划机及其软件的支持下,构成一个笼盖整个企业的完好而有机的体系,以实现全局动态最优化,总体高效益、

13、高柔性,并进而赢得竞争全胜的智能制造技能。它作为当当代界制造主动化技能成长的前沿科技,为将来机构制造工厂提供了一幅高大的蓝图,将成为21世纪机构制造业的重要生产模式。实现了按端口、地点、应用等来分别假造网络,有效地控制了企业内部网络的广播流量和进步了企业内部网络的安定性。5结论实际中存在许多差别类别的网络,有支持/的,有遵循准则协议的,每台呆板的对应层协议都差别,对哪一层履行相连,需采取相应的网络互联配置。普通地讲,第二层互换是指多口的互换集线路,即网络互换机。其目标是更换枯燥的集线器,提拔网络的有效带宽。重要应用于局域网中。 在差别或雷同类别的局域网之间采取桥接器(集线器),从协议层上讲属于

14、数据链路层的配置,但它们仍然是网络相连的要领,由于局域网本身没有网络层,只有在主机站点上才有网络层或提供网络层办事的作用。 与桥接器差别,网关在网络层一级劳动。如许就有了更大的伶俐性。比方,在差别很大的网络间翻译地点等,但这也导致了网关的速率很慢,因此,网关平常都用于广域网间的相连或局域网与广域网的互联。随着网络的演进,100高速以太网的出现,路由器在网段之间通讯中造成的时延越来越成为网络信息传输的瓶颈4。第三层互换技能的出现,办理了大范围局域网中各子网段之间网络信息传输的瓶颈标题,代替了腾贵的路由器,成为一种实用、经济的组网技能。运用进步制造技能，构建柔性生产模式当代科技的飞速成长，知识经济

15、期间的到来，人们的需求与日俱增，使产品更新换代的周期越来越短，多样化、本性化的市场已经形成。众所周知，在当今环球剧烈的市场竞争环境中，综合竞争上风（市场、研发、制造、构造上风等）才是企业致胜的根本。企业的综合竞争上风则表现为快速餍足用户多样化、本性化的需求的本领。 需求转换成产品的进程要求快速且需餍足客户多样化、本性化的需求，肯定使公司生产的产品向多品种、小量量、多批次、短周期方向成长，导致了产品实现进程的纷乱度和多变性，也肯定带来企业整个生产模式（需求- 计划制造出售与办事）的变革，使之具有高效果和高柔性的作用。 1、生产模式的变迁 生产模式的变革是随着科学技能的成长及市场化程度状态的变化而

16、连续成长变化的。纵观制造财产成长史，总的来说共经历了三次生产模式的变化。 第一次变化是单件小量量生产更换手劳动坊式生产模式：在制造业形成早期，科学技能程度低下，整个天下的市场化程度极低，平常人均是在定期配置的集市或市场中举行商品互换或商业活动。此时的生产根本是用大略的东西在手劳动坊里举行。随着蒸汽机、纺织机及火车的出现，市场经济业务范畴敏捷成长并开始逾越版图。2、工厂大量出现，以纺织、钢铁、造船、化工等为代表的当代财产生产方法根本创建，新技能连续涌现。但天下性的战争频频，平凡布衣生存在物质缺乏的期间，损耗程度低，大略品种可以长年生产，产品更新换代慢。至二十世纪初，在技能上开始利用电力，但电子技

17、能仍以电子管为主，此时的制造配置广泛利用皮带式流水线，以办理生产进程的搬运、移载等产生的效果低的标题。 第二次变化是大范围定制生产更换单件小量量生产模式：大略或少品种大量生产是20世纪20年代美国福特公司开创的机器式（刚性）主动流水线生产模式，即大范围定制生产模式。随着天下的相对安宁，西方发达国度经济的成长，许多大众利用的产品（如电视、摩托车、汽车、复印机、照相机等）真实推向市场。这个时期人们收进进步，损耗本领也迅猛进步，损耗者的争购发动产品产量的增长，以生产为中央的卖方市场形成。为餍足市场的需求及电脑的发明，出现了大范围智能化的流水线，使高效果低资本的大量生产得以实现。时至即日，大范围定制生

18、产还是许多生产企业中广泛敬重的具有主导性的生产模式。在大量生产模式的成长史中，日本走在了前方。第三次变化是多品种小量量柔性生产更换大范围定制生产模式：20世纪60年代英国的Molins公司在天下上初次建成柔性制造体系（当时称为可变职责体系，只针对制造而未思考产品实现全进程的柔性）应视为多品种小量量柔性生产模式的开头。随着社会经济的成长与大量的产品生产，使原先“饥渴”的市场渐渐趋于饱和。进进八、九十年代，要求快捷的多元化、本性化的需求开始凸显，买方市场期间到来。此时市场对大略品种的产品需求量快速裁减，企业广泛面对着大量生产模式与快速变化的市场多元化需求之间的抵牾。于是，过往的大量生产模式被当代多

19、种小量、宽裕柔性且具有雷同低资本的进步生产模式所更换就成为肯定趋势。在这个变化进程中，对付办理大量生产模式与快速变化的市场多元化需求之间的抵牾的表面切磋和具体实践就没有中断过，并出现了一系列基于柔性生产模式的进步制造技能与治理要领，重要有：成组技能GT、独立制造岛AMT、谋划机集成制造体系CIMS、智能制造IMS、精益生产LP、假造制造VM、灵捷制造AM及制造资源筹划MRP、公司资源筹划ERP等。 3、多品种小量量柔性生产模式 柔性指的是根据资本效益原则，以“定时”的方法，对产品品种变化的合适本领。平常以为，为更好地相应市场需求的敏捷变化，要求企业生产体系的治理对产品的品种与产量能做到快速而伶

20、俐的调解，便是所谓柔性化的要求。确实进一步而言，企业柔性的品质是对不可猜测变化因素敏捷重构的本领，以合适当代和将来的市场环境。 企业柔性同已有的制造配置柔性的狭义见解是差别的，它意味着员工、制造呆板配置与仪器以及软件三方面柔性的综合。简而言之，企业柔性不但要求配置仪器有可变性，并且要求在体系中劳动的人和软件都有柔性；是从市场切磋与筹划、计划与开辟直到制造生产、市场营销各个产品生产进程枢纽综合可变性的表现；企业柔性指的是团体可变性，它是企业从构造治理到技能体系和支持环境合适市场需求变化的快速重构本领的表现。就制造配置来说，柔性企业平常采取可塑性强的可恣意配合拼装的、或有兼容本领的单位及模块化布局

21、，以举行多品种小量量的产品生产。柔性生产模式是一个大见解，是针对整个企业而言的。它在企业中的具体运作是基于上文中提到的一系列进步制造技能和要领的集成治理。七十年代美国发起了谋划机集成制造的见解后推动了企业集成治理（即将集成的思维和见解创造性地运用于治理实践的进程）的表面与实践的成长，而柔性生产模式下的一系列进步制造技能和治理要领在企业运用上的融合领悟，便是集成治理的典范代表。本文将重点先容如今在天下一流企业中广泛采取的精益生产（LP）、定时制生产（JIT）和灵捷制造（AM）治理要领。 精益生产（LP）与定时化生产（JIT） 平常以为精益生产是指丰田生产方法，此中“定时制生产（JIT）”是其典范

22、代表。精益生产的核心思维因此团体优化的见解刚正地配置装备摆设和利用企业拥有的生产要素，消除生产全进程一概不产生附加代价的劳动和资源，寻求“高雅绝伦”，到达加强企业合适市场多元需求的应变本领，得到更高的经济效益。精益生产的核心确实是关于生产筹划和控制以及库存治理的根本思维，而在谋划机网络支持下的小组劳动方法是履行精益生产的根本。 精益生产要求以少而精的生产要素投进治理和寻求效益经济的教导思维，是对枯燥的“大范围生产模式”的挑衅。它的根本目标是零库存、高柔性、完好陷。精益生产的特点是：第一、以出售局部作为生产进程的出发点，按订货条约构造多品种小量量生产；第二、在产品开辟上有奇特的要领，采取雷同“项

23、目经理认真制”，项目经理被付与极大的权利往构造人力物力资源并会得到各级带领的支持，以保险开辟的顺利举行。开辟进程中采取的是并行工程（简称CE），即在产品计划时，就将厥后续的工艺、制造、装置、检测、利用、补缀、办事等产品整个生命周期中的相干进程全部思考并一同计划，以裁减重复修改的次数，夺取一次胜利。项目小组依赖一个由计划、工艺、制造、营销乃至包括用户和提供厂家在内的相干职员构成的团队来协同劳动。开辟中运用种种谋划机帮助技能，采取一种根本型外加多种变体的模块化计划成为主流。确保产品格量、资本目标和用户需求，收缩开辟周期是计划开辟精益化的要求。第三、在供采纳营销治理上利用好处准则的同时，力求与协作厂

24、和零部件提供商、出售商及用户保留长期而稳固的全面相助干系，形成“运气互助体”。在企业的协作配套范畴还可议决参股、控股要领，创建起资金联合的血缘干系，主厂对协作厂履行分层治理，创建金字塔形的协作体系。在营销上创建统一的营销体系，提倡主动出售，同时做好办事，利用户餍足并形成长期稳固的出售办事网络。有了比较纯熟的提供链与出售网络流畅体系，才华形成真实的定时制生产（JIT）。第四、在生产筹划与库存治理体系上，精益生产的一大特色是其生产筹划与库存治理要领-定时制生产（JIT）。在“只能生产可以或许卖得出往的产品”的期间，JIT是一种有效利用种种资源，低落资本的生产准则，其含义是：在必要的时间和地点，生产

25、须要的数量和完满质量的产品和零件，以杜尽超量生产，消除无效劳动和浪费，到达用最小的投进实现最大产出的目标。JIT是在消除一概浪费和无效劳动、生产体系最优化根本上收缩生产周期，加快资金周转和低落生产资本，实现零库存的重要要领。枯燥治理对在成品制造履行供足供饱的“推动式”治理（如MRP便是受主生产筹划的“推动”，在必要的时间、地点制造需用的零部件，设有安定库存应付市场需求的颠簸）。而寻求零库存的JIT是一种“拉动（Pull）式”治理。定时制生产最终订定年度、季度、月度生产筹划并向最终一道工序以外的各工序出示每月大抵的生产品种和数量，作为其安排生产的参考基准。而逐日的定时制生产指令只下到达最终一个工

26、序。也便是说，前道工序的零部件仅在后续工序发起要求时才生产，后工序取走多少，前工序就生产多少，决不积蓄。如许，从最终一道工序层层向前工序领取零部件，直至原质料提供局部，把各个工序相连起来，中央不存在任何库存缓冲枢纽，形成“拉动式“治理。各工序间以“看板”作为信息转达的载体，根据有限本领筹划，逐道工序地倒序转达制程中的取货指令和生产指令，现场支配职员依据“看板”举行作业。JIT在制造工序间履行“一个流”（产品在各个工序生产时每个工序只有一个半成品或成品在生产）治理，使在成品库存为零。总的来说，JIT以“拉动式”治理、“一个流”治理和作为JIT现场控制技能核心的“看板”治理的联合运用，实现生产制造

27、枢纽的精益化治理。第五、在人力资源与构造治理方面，采取团队构造和团队劳动方法（即谋划机网络支持下的劳动小组方法，可以是一个生产小组，也可以由整个车间、公司、乃至协作厂和用户在内构成差别层次的团队），议决创建“共荣”、“忠诚”的团队魂魄来变动各方的主动性和创造性，这是精益生产构造治理的紧张特色。另一个构造治理特色表如今信息雷同及全员参加治理上。决定计划是自下而上举行的，即最终由最底层团队员工发起并讨论一概后报上一级治理局部。企业鼓励员工对企业全部劳动发起刚正化发起并赐与嘉勉。带领者与员工之间创建的双向信息雷同渠道和全员参加治理是精益生产取得胜利的紧张因素。因此，培养高品质的员工步队，构建信息雷同

28、与共享的学习型构造是精益生产的动力。第六、在质量控制体系上，精益生产采取的是全面质量治理，由全部职员互助参加并贯穿于从计划到制造的全进程中。生产现场的“劳动小组”平常运用QC小组式样举行自我质量查验与改进，取消腾贵的专用查验场合和修补加工区，既包管了质量又低落资本，使生产成为真实的“精益”。从精益生产的治理体系可以看出，它的根本目标是要在企业中完满实现零库存、高柔性、完好陷。“高柔性”表如今构造柔性、职员柔性、配置柔性。构造上决定计划权利是下放的而不是集结在指挥链上，它不采取以职能局部为根本的静态布局，而是采取以项目小组为根本的动态构造布局。职员务必是一专多能的多面手，在需求变化时可得当调解聘

29、员的作业来合适短期的变化。配置上采取适度的主动化与柔性成组技能（GT），以工序相对集结，没有稳固节拍以及物料的非次序运送的构造式样，寻求靠近大量生产模式下刚性主动化到达的高效果、低资本及其没有的伶俐性。“零库存”要求原质料无库存、生产无废品、无在成品与成品的积蓄，把超量生产视为万恶之源，与枯燥的将库存视为资产截然差别。它以为，运用种种库存均衡生产不但增长资本，并且会粉饰企业生产中的种种标题（如横向业务摩擦、配置障碍、劳动质量低导致的废品与返工、筹划不周等引起的生产摆脱）。别的怎样实如今提供链应用JIT要领低落库存也是要害。“完好陷”是精益生产寻求高雅绝伦的最佳表现，是其终极目标。它夸大全员树立

30、“第一次就做对”的思维。它以为，枯燥的企业都法则了可接纳的废品百分比，并用库存补充以均衡生产，这是治标不治本的要领。只有消除分裂格产品的源头，才华真实实现零库存和均衡生产。精益生产治理思维是对企业治理极限的挑衅。精益生产与枯燥大范围生产比拟，优秀性表如今：所需人力资源减至1/2；新产品开辟周期减至1/2或2/3；在成品库存减至1/10；工厂面积减至1/2；成品库存减至1/4；产品格量进步3倍以上。 应该指出，精益生产从某种意义上说也有范围性。如工程师和经理在劳动小组中忙于改革产品和工艺，一方面不克从品质上进步本身的知识，另一方面连续的微观改革粉饰了技能创新的须要性，这种表象已造成日本在知识经济

31、期间到临之际掉队于美国。但寻求完满的精益求精活动是精益生产得以存在和成长的根本保险。灵捷制造（AM） 美国发起的灵捷制造是在柔性制造、精益生产根本上的成长，更具有伶俐、快捷的反响本领，对市场具有很好的动态合适性，是多品种小量量柔性生产模式中最有代表性的一种生产方法。灵捷制造被定义为一种以柔性生产技能和动态构造布局为特点，以高品质与协同精良的劳动职员为核心，采取企业间网络技能，从而形成快速合适市场的社会化制造体系。其根本特性是智能和快速。灵捷制造企业总能比敌手更定时明白市场变化，更快地推出新产品，在统一条生产线制造出许多差别的产品并能立刻以低资本从生产一种转为另一种。如许，无论批量大小，都能同样赢利并迫使竞争敌手在代价方面跟你走。精益生产侧重于企业自身及提供链的微观改革，而灵捷制造主张企业表里的宏观整合。作为精益生产等生产技能的成长，比拟精益生产，灵捷制造最大的特点有两个：一因此信息技能和柔性智能技能为主导的进步制造技能；二是柔性化、假造化、动态化构造布局。以智能和快速为寻求的灵捷制造的重要特性有： 第一、生产方面：以高度集成、柔性、智能的制造配置为支持，创建完全按市场需求的恣意批量而快速伶俐制造产品的生产体系。如：可变布局、可丈量的模块化制造单位或由其