一、如何理解柔性制造
根據國(guó)标定義，柔性制造系統是數控加工設備、物料運儲裝置和計算機控制系統等組成(chéng)的自動化制造系統。它包括多個柔性制造單元，能(néng)根據制造任務或生産環境的變化。
剛性生産系統是用于工件輸送系統將(jiāng)各種(zhǒng)剛性自動化加工設備和輔助設備按一定的順序鏈接起(qǐ)來，在控制系統的作用下完成(chéng)單個零件加工的複雜大系統。适合進(jìn)行大批量生産，效率高、成(chéng)本低、質量穩定、程序固化。
柔性制造系統則是建立在成(chéng)組技術的基礎上，由計算機控制的自動化生産系統，可同時加工形狀相近的一組或一類産品。适合多品種(zhǒng)、小批量的高效制造模式，減少毛坯和在制品的庫存量，減少直接勞動力。
柔性生産的要求涉及七大方面(miàn)。
第一，機器柔性。當要求生産一系列不同類型的産品時,機器随産品變化而加工不同零件的難易程度。譬如，非标終端設施的切換、控制程序自動下載更換。
第二，工藝柔性。工藝流程不變時自身适應産品或原材料變化的能(néng)力，譬如，基于強化學(xué)習的協作機器人、機器人夾爪力度傳感器；制造系統内爲适應産品或原材料變化而改變相應工藝的難易程度，譬如通過(guò)神經(jīng)網絡拟合原材料、工藝和質量之間的關聯關系并确定最優解。
第三，産品柔性。産品更新或完全轉向(xiàng)後(hòu),系統能(néng)夠非常經(jīng)濟和迅速地生産出新産品的能(néng)力；産品更新後(hòu),對(duì)老産品有用特性的繼承能(néng)力和兼容能(néng)力。譬如，模塊化設計和裝配。
第四，維護柔性。采用多種(zhǒng)方式查詢、處理故障,保障生産正常進(jìn)行的能(néng)力。譬如，知識庫的建立、預測性維護。
第五，生産能(néng)力柔性。當生産量改變、系統也能(néng)經(jīng)濟地運行的能(néng)力。對(duì)于根據訂貨而組織生産的制造系統, 這(zhè)一點尤爲重要。譬如，預留工位,循環流轉工位和緩存工位。
第六，擴展柔性。當生産需要的時候, 可以很容易地擴展系統結構,增加模塊,構成(chéng)一個更大系統的能(néng)力。譬如，根據工藝流程，將(jiāng)生産流程分成(chéng)不同的工位，在瓶頸工位處并行擴充才能(néng)。
第七，運行柔性。利用不同的機器、材料、工藝流程來生産一系列産品的能(néng)力和同樣的産品, 換用不同工序加工的能(néng)力。
“什麼(me)系統柔性是最高的？”是“人”，所有的柔性都(dōu)是在模仿“人”。“如果自動化可以做到跟人一樣的兼容性，那麼(me)這(zhè)條産線的柔性就意味着非常高了。”
如何滿足各個環節的柔性？
首先是“感知”，這(zhè)是人可以獲取各種(zhǒng)信息做判斷的基礎，集成(chéng)各類傳感器、機器視覺、測量設備等，産線有望獲得感知。
其次是“分析”，對(duì)采集的數據實時處理，分析挖掘後(hòu)形成(chéng)知識。
再次是“決策”，所謂決策就是基于“知識”的生産管理對(duì)新的數據進(jìn)行推理應用，産生相應生産決策數據或指令。
最後(hòu)是“執行”，就是用工業機器人、數控機床、各種(zhǒng)專有設備完成(chéng)生産的要求。
二、柔性制造兩(liǎng)個核心要素
“機器視覺”和“定位精度”是影響智能(néng)制造中柔性生産的兩(liǎng)大方面(miàn)。
機器視覺賦予柔性生産感知的能(néng)力
實踐中可以發(fā)現，機器視覺是在産品的自動化産線中實現“感知”的重要一環，機器視覺就是用機器代替人眼來做識别、測量、檢測和語義理解。随着人工智能(néng)技術的發(fā)展，機器視覺在工廠的應用增多，解決許多傳統機器視覺無法處理的問題。
圖像識别主要包含特征提取和分類識别。傳統提取的特征都(dōu)是圖像底層的視覺特征,并且需要具備一定專業知識人員進(jìn)行特征的設計與選擇，這(zhè)種(zhǒng)人工設計的特征需要經(jīng)過(guò)大量的驗證後(hòu)才能(néng)證明其對(duì)某一種(zhǒng)識别任務的有效性，這(zhè)也在一定程度上限制了圖像識别技術的應用。
針對(duì)傳統圖像處理算法遇到的局限，譬如以前在做一個二維碼時，首先要知道(dào)二維碼的特征，然後(hòu)做圖像預處理，找到二維碼的問題，再解算二維碼的數據，這(zhè)種(zhǒng)方式存在很多缺陷。
基于二維碼特征的定位流程，背景雜亂、光照不均、透視形變、印刷質量差的二維碼則難以識别。因爲背景雜亂無規律，無法有效區分檢測目标特征，此外在特定場景下目标特征發(fā)生明顯變化。
因此，需要提高特征提取能(néng)力和泛化能(néng)力。深度學(xué)習應用于機器視覺時，采用深度學(xué)習卷積神經(jīng)網絡進(jìn)行二維碼識别，深度神經(jīng)網絡模拟人的視覺過(guò)程，前段層僅僅感知邊緣輪廓，後(hòu)端不同的層不同神經(jīng)元局部“興奮”生成(chéng)局部特征，再到生成(chéng)全景圖像。這(zhè)種(zhǒng)自動提取圖像特征的機制和類似人腦的處理過(guò)程大大改進(jìn)了效果，後(hòu)均能(néng)對(duì)二維碼進(jìn)行正确識别，從而大大提高了機器視覺識别成(chéng)功率和提高了效率。
定位精度大幅提升産線柔性的指标
可以說，機器人的絕對(duì)定位精度是其能(néng)大幅提升産線柔性的指标。人在操作時，一般是通過(guò)眼睛看到一個東西，通過(guò)大腦感知并去控制，然後(hòu)用手執行動作。所以，在提高生産線柔性時也遵循這(zhè)樣的思路，即加上眼睛、執行機構，兩(liǎng)者的精度結合來達到更好(hǎo)的精度。
而絕對(duì)定位精度決定了機器人能(néng)不能(néng)達到柔性生産所需達到的要求。由于每台機器人的參數不一樣，即使是同一型号的工業機器人在加工出來後(hòu)的精度也會不一樣，而在機械臂上可能(néng)存在零點零幾毫米的偏差，累計下來整台機器人的誤差就比較大了，所以要精确知道(dào)機械臂上每一個機械零部件的精确尺寸。
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