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Industry Information
編者按:Cemat Asia 2019開展在即,《物流技術(shù)與應(yīng)用》為此做了物流系統(tǒng)柔性化的專題以祝賀展會(huì)的召開,。伍強(qiáng)科技董事長(zhǎng)尹軍琪應(yīng)邀為專題撰寫綜論,,現(xiàn)予以轉(zhuǎn)發(fā)。
專題目錄
(主持人/本刊記者 任芳)
柔性物流系統(tǒng)新特征與新發(fā)展
柔性生產(chǎn)系統(tǒng)與生產(chǎn)物流系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)
新松:柔性物流系統(tǒng)助力智能制造升級(jí)
昆船:物流系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)剛?cè)岵?jì)
蘭劍:立足需求 依靠技術(shù)創(chuàng)新打造柔性物流系統(tǒng)
德馬泰克:軟硬件結(jié)合構(gòu)建柔性物流系統(tǒng)
柔性拆零揀選系統(tǒng)的構(gòu)建
2014年10月,,《物流技術(shù)與應(yīng)用》曾組織一期專題,,討論物流系統(tǒng)柔性化問題。該期專題可以說是切中時(shí)代的脈搏,,恰逢其時(shí),。因?yàn)閺?014年開始,我國物流技術(shù)掀起了一波蓬勃發(fā)展的浪潮,。除了各路資本大舉介入物流技術(shù)與裝備領(lǐng)域外,,柔性化設(shè)計(jì)與技術(shù)成為這一波浪潮發(fā)展的主題。其主要表現(xiàn)是:涌現(xiàn)出一大批以研發(fā)和提供AGV系統(tǒng)(包括Kiva系統(tǒng))的企業(yè),,并且在電商等多個(gè)行業(yè)出現(xiàn)了一股建設(shè)柔性化物流系統(tǒng)的熱潮,。
5年后的今天,我們重溫過去對(duì)于物流系統(tǒng)柔性化的討論,,應(yīng)該有著很多不同的想法和體會(huì),。事實(shí)上,隨著物流技術(shù)的變化和發(fā)展,,柔性化理念已經(jīng)深入人心,,甚至已經(jīng)成為未來物流技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。有兩點(diǎn)是需要特別引起注意的,即:1.個(gè)性化與定制化的多變特征,,需要柔性化的生產(chǎn)系統(tǒng)與柔性化的物流系統(tǒng)作為支撐,;2.以電商為特點(diǎn)的物流中心,由于其業(yè)務(wù)的巨大不確定性,,一方面需要快速部署以滿足市場(chǎng)不斷變化的需求,,另一方面,,在共享理念下,,從成本角度考慮,要求系統(tǒng)具備通用性,、可復(fù)制性,、可遷移性、可擴(kuò)充性等基本特征,。
正是基于以上背景,,本文將換一個(gè)角度,重新審視物流系統(tǒng)柔性化及其重要性,。
文|北京伍強(qiáng)科技有限公司董事長(zhǎng)
尹軍琪
一,、柔性化物流系統(tǒng)的新特征
柔性就其本意來說,是與剛性相對(duì)應(yīng)的,。柔性代表可變,,剛性代表不可變,物流系統(tǒng)如此,,其它很多系統(tǒng)如制造業(yè)系統(tǒng)也是如此,。但是,物流系統(tǒng)的柔性化表現(xiàn),,不完全在于一個(gè)物流中心或一項(xiàng)物流裝備對(duì)于不同業(yè)務(wù)的廣泛適應(yīng)性,,或者說,它不追求一個(gè)物流中心對(duì)變化莫測(cè)的業(yè)務(wù)的廣泛適應(yīng)性或通用性,,因?yàn)檫@在很多情況下是很難做到的,。如一個(gè)常溫庫要改造成為一座冷庫,其代價(jià)是非常昂貴的,,反過來也是如此,。當(dāng)然,我們可以通過標(biāo)準(zhǔn)化,、模塊化產(chǎn)品使其具備更為廣泛的適應(yīng)性,。
物流系統(tǒng)柔性化追求的目標(biāo)往往在于以下幾個(gè)方面:
1.對(duì)于業(yè)務(wù)量(如訂單)隨著季節(jié)變化,或節(jié)日到來的激變的適應(yīng)性,;或:
2.對(duì)于系統(tǒng)在搬遷,、升級(jí)過程中,設(shè)備與系統(tǒng)的可遷移性和可增減性;或:
3.系統(tǒng)對(duì)于環(huán)境變化的適應(yīng)性,,如對(duì)于柔性制造生產(chǎn)線的支持等,。
從這個(gè)意義上來說,我們以前討論的單元化,、標(biāo)準(zhǔn)化與模塊化等技術(shù),,則僅僅是從系統(tǒng)和設(shè)備本身的適應(yīng)性去詮釋柔性化的具體內(nèi)容和內(nèi)在需求,而非從業(yè)務(wù)層面去審視系統(tǒng)對(duì)于柔性化的需求,,尤其是系統(tǒng)的可遷移性,,可快速擴(kuò)充性,以及對(duì)環(huán)境變化的廣泛的適應(yīng)性等?,F(xiàn)在看來,,這些需求有時(shí)更為迫切。
FMS(柔性制造系統(tǒng))解決的是個(gè)性化和定制化時(shí)代生產(chǎn)系統(tǒng)如何提升效率的問題,,在此前提下,,柔性生產(chǎn)線由于其強(qiáng)大的即時(shí)響應(yīng)能力基本解決了這一問題。顯然,,就如同沒有流水線生產(chǎn),,不能解決大規(guī)模生產(chǎn)的效率一樣,物流系統(tǒng)雖然也完全可以采用人工搬運(yùn)完成物流過程(原始的柔性化),,但對(duì)于海量的電商訂單,,以及工業(yè)4.0下的物流需求等來說,傳統(tǒng)的作業(yè)方式已經(jīng)不能適應(yīng)未來的需求,。電商的特點(diǎn)在于其忙閑不均非常嚴(yán)重,,此外,搬遷和快速部署系統(tǒng)也是適應(yīng)業(yè)務(wù)變化莫測(cè)的基本需求,,而柔性生產(chǎn)線與其說是生產(chǎn)線,,還不如說是一套高度柔性化的物流系統(tǒng)。我們以前所說的定制化生產(chǎn),,只不過是柔性化制造系統(tǒng)的初級(jí)階段,,未來的柔性化生產(chǎn)、物流系統(tǒng),,不僅僅要滿足定制化的需求,,更要滿足當(dāng)產(chǎn)品形式頻繁發(fā)生巨變的情況下的適應(yīng)性問題。這是需要從系統(tǒng)——首先是信息系統(tǒng),、供應(yīng)鏈系統(tǒng),,然后是設(shè)計(jì)系統(tǒng)、生產(chǎn)與制造系統(tǒng),,最終是物流系統(tǒng)——高度柔性化才能做到的,。
電商的幾個(gè)變化特征:一是產(chǎn)品的多樣性,;二是業(yè)務(wù)的不均衡性;三是增長(zhǎng)的不確定性,;四是地點(diǎn)的不確定性,。這些特性對(duì)于物流系統(tǒng)提出了新的要求,而柔性化可以使這一要求得以滿足,。
令人欣喜的是:5-6年前,,Kiva系統(tǒng)還只是亞馬遜在其物流中心應(yīng)用的一個(gè)新技術(shù)——雖然發(fā)源于傳統(tǒng)的AGV技術(shù),但對(duì)于料箱的搬運(yùn),,Kiva開了應(yīng)用的先河,。而今天,在中國不僅有了數(shù)量驚人的公司在研究和應(yīng)用Kiva系統(tǒng),,而且Kiva技術(shù)的發(fā)展也取得了突飛猛進(jìn)的成就,,這是我們看到的物流系統(tǒng)柔性化發(fā)展的新特征,。
二,、柔性化物流系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r
對(duì)制造業(yè)物流來說,柔性制造對(duì)物流的需求與過去已經(jīng)大為不同,。以汽車制造為例,,組裝車間的組裝線已經(jīng)完全拆除,代之以AGV為載體的移動(dòng)式生產(chǎn)線,。這種移動(dòng)式生產(chǎn)線的最大好處是柔性化,。比如說車型的變化,不僅僅是各組件的變化(包括主要元器件的巨變),,還有整個(gè)工藝路線的變化,,各個(gè)組裝站點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)單元,需要組裝的汽車通過預(yù)先設(shè)置好的路線,,完成整個(gè)組裝過程,。此外,柔性生產(chǎn)線因?yàn)楸荛_了幾乎所有的障礙物,,所以對(duì)于安裝工具的配置就靈活得多,,這是傳統(tǒng)生產(chǎn)線所無法比擬的。
需要說明的是,,自動(dòng)化立體庫作為高效的存儲(chǔ)系統(tǒng)還是十分必要的,,但連接立體庫的輸送機(jī)系統(tǒng)在很多環(huán)節(jié)已經(jīng)被AGV取代。在以汽車為代表的制造業(yè),,柔性生產(chǎn)線已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)配置,。
AGV系統(tǒng)很好的詮釋了現(xiàn)代物流對(duì)于柔性化的需求,如快速部署,、可擴(kuò)充性和可遷移性等,,AGV的靈活性是其它產(chǎn)品所無法取代的,。在流通領(lǐng)域,作為AGV技術(shù)的代表產(chǎn)品——Kiva系統(tǒng),,給人一種返璞歸真的驚喜,,這或許是一開始沒有想到的。
Kiva的應(yīng)用與其說是一次大膽的嘗試,,不如說是一次思想的革命,。人們最早并不認(rèn)同采用AGV去搬運(yùn)一個(gè)箱子,因?yàn)槟菢訉?shí)在太慢了,。然而,,當(dāng)人們突破這一固有的想法時(shí),突然看到的是一片新的天地,。不僅是Kiva系統(tǒng),,還有更多的處理箱子的系統(tǒng),如多層穿梭車,、四向穿梭車,、旋轉(zhuǎn)貨架等,在解決物流中的貨到人快速揀選問題時(shí),,讓人們得到了非常意外的驚喜,。
零售業(yè)是最先引入Kiva系統(tǒng)的行業(yè),早在2008年前后,,亞馬遜公司就已經(jīng)開始部署Kiva系統(tǒng),,Kiva這一名稱實(shí)際上是一個(gè)研制AGV系統(tǒng)的公司。據(jù)說,,Kiva在亞馬遜遍布全球的物流中心中已經(jīng)布置了上百萬臺(tái),。Kiva在中國的發(fā)展也是一個(gè)令人驚奇的現(xiàn)象,因?yàn)閺?015年前后開始,,各種以Kiva為主要產(chǎn)品的新興物流技術(shù)企業(yè)紛紛誕生,,并在短短幾年間風(fēng)靡全國。應(yīng)該說,,電子商務(wù)的蓬勃發(fā)展給了Kiva一個(gè)千載難逢的機(jī)會(huì)?,F(xiàn)在,圍繞著Kiva進(jìn)行研發(fā)的公司可能已經(jīng)有上百家,,應(yīng)該說他們對(duì)整個(gè)物流行業(yè)發(fā)展的推動(dòng)作用是巨大的,。
雖然說,柔性化系統(tǒng)并非一個(gè)新的名詞,。早在20年前甚至更早的年代,,行業(yè)就已經(jīng)意識(shí)到柔性化的重要性,柔性化設(shè)計(jì)也一直是物流設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容,。有些技術(shù),,只是當(dāng)時(shí)苦于柔性化的代價(jià)太高而影響了技術(shù)的發(fā)展,。雖然現(xiàn)在關(guān)于柔性的理解還處于發(fā)展階段,但我們幾乎可以肯定,,柔性化是物流系統(tǒng)未來發(fā)展的主要方向之一,。
三、柔性化物流系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)
首先,,物流系統(tǒng)柔性化的優(yōu)勢(shì)非常多,。
人們往往從成本和效率去衡量一個(gè)物流系統(tǒng)的優(yōu)劣。構(gòu)成成本的因素很多,,比如土建和設(shè)備成本的攤銷,,人工成本可能是所有成本中上升最快也最受人關(guān)注的部分,至于服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)水平對(duì)于成本的影響,,對(duì)很多企業(yè)來說,,并不將其歸類到成本之中。其實(shí),,越高的服務(wù)質(zhì)量肯定意味著越高的成本,,此外,如果考慮到質(zhì)量和服務(wù)引起的退貨成本,,則這一成本所占的比重,,往往會(huì)超出想象,,如果進(jìn)而考慮到企業(yè)發(fā)展的機(jī)會(huì)成本,,則完全超出了成本的范疇,成為另一個(gè)更加嚴(yán)肅的話題,。而對(duì)效率的理解,,可能更多的人會(huì)放在具體的業(yè)務(wù)上,如系統(tǒng)的作業(yè)效率等,,從而忽略了時(shí)間成本和機(jī)會(huì)成本,。所謂的時(shí)間成本和機(jī)會(huì)成本所涉及的方面也有很多,如物流中心建設(shè)的周期就與此話題密切相關(guān),。電商的發(fā)展周期都非常短,,并且有越來越短的趨勢(shì)。機(jī)會(huì)一旦失去,,就不會(huì)再來,。
物流系統(tǒng)的柔性化技術(shù),對(duì)于成本和效率的影響是其主要優(yōu)勢(shì)之一,。以下試舉幾例說明,。
1.Kiva系統(tǒng)的快速部署和可擴(kuò)充性對(duì)于機(jī)會(huì)成本的影響是重大的。以電商為例,,電商往往具有較大的隨機(jī)性和不可預(yù)測(cè)性等特點(diǎn),,當(dāng)機(jī)會(huì)來臨時(shí),,由于物流的影響而使機(jī)會(huì)錯(cuò)失。這種情況是非常多的,。有些企業(yè)為了應(yīng)對(duì)這種突然的市場(chǎng)需求,,利用人海戰(zhàn)術(shù)予以解決,不僅成本巨大,,效率低下,,得不償失,而且服務(wù)質(zhì)量得不到保障,,更加傷害了客戶的體驗(yàn),,是一種“飲鳩止渴”的做法。Kiva系統(tǒng)可以分為硬件和軟件兩部分:硬件部分主要是小車和貨架,,由于高度標(biāo)準(zhǔn)化和單元化,,幾乎沒有現(xiàn)場(chǎng)安裝,最多只是揀選站,、地面等非常有限的安裝工作,,這樣極大的減少了設(shè)備安裝時(shí)間;軟件部分包括調(diào)度與管理軟件,,這是完全可以在模擬環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試的系統(tǒng),,因此,現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試工作也可以大大減少,。這正是系統(tǒng)快速部署和可擴(kuò)充的基本特性,。
2.Kiva系統(tǒng)的可遷移性則在產(chǎn)品共享方面發(fā)揮出了極大的優(yōu)勢(shì)。無論立體庫,、輸送機(jī)系統(tǒng),,還是分揀機(jī)等設(shè)備,其最大的問題是搬遷困難:不僅成本很高,,而且很費(fèi)時(shí)間,。Kiva系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于:不僅搬遷成本低,硬件和軟件均可以快速實(shí)現(xiàn)搬遷,,而且搬遷的時(shí)間非常短,。這是立體庫等系統(tǒng)所無法比擬的。從Kiva系統(tǒng)的可遷移性和可擴(kuò)充性可以看出,,這些設(shè)備在未來可以形成批量生產(chǎn)優(yōu)勢(shì),,產(chǎn)品的成本和安裝調(diào)試成本將大幅度下降,系統(tǒng)維護(hù)成本也是如此,。另一方面,,隨著市場(chǎng)需求的進(jìn)一步擴(kuò)大,未來形成成熟的租賃市場(chǎng)是完全可行的,。無論貨架單元,還是小車系統(tǒng),均可以控制在少數(shù)的幾個(gè)規(guī)格范圍之內(nèi),,從而實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn),進(jìn)而大幅度降低成本,。這正是工業(yè)化時(shí)代的基本特征。
3.柔性化系統(tǒng)在突出“簡(jiǎn)約”這一特點(diǎn)時(shí),,可以做到極致,。柔性的意義,在于簡(jiǎn)約,。即可以在設(shè)備層面做到按需配置,。我們知道,很多實(shí)際運(yùn)行的物流系統(tǒng),,其業(yè)務(wù)都呈現(xiàn)一定的波動(dòng)性和增長(zhǎng)性(當(dāng)然也有個(gè)別呈現(xiàn)出衰落態(tài)勢(shì)),,而柔性系統(tǒng)的極致情形就是根據(jù)這一變化的需求配置系統(tǒng)。從需求方面來說,,可以大大減少由于設(shè)備投資所帶來的成本,;從供方來說,可以提升設(shè)備的使用率,,從而實(shí)現(xiàn)效益的增加,。
其次,柔性化本身沒有明顯的劣勢(shì),,只是在各個(gè)應(yīng)用階段,,由于應(yīng)用水平和相關(guān)技術(shù)的局限,會(huì)表現(xiàn)出一些比較劣勢(shì)而已,。
如AGV與輸送系統(tǒng)的比較,,會(huì)存在性價(jià)比問題。在不影響使用的前提下,,AGV會(huì)導(dǎo)致投資增加,這是其劣勢(shì)所在,。在大部分情況下,,柔性化設(shè)計(jì)會(huì)有更大的投入,這是完全可能的,。但另一方面,,在突出實(shí)用性方面,柔性化又往往顯得更加“節(jié)約”,。
柔性化的表現(xiàn)往往是多層次和多方面的,。以AGV系統(tǒng)為例,就AGV的導(dǎo)航技術(shù)而言,,有磁條導(dǎo)航,、二維碼導(dǎo)航,、慣性導(dǎo)航、激光導(dǎo)航,、SLAM自然導(dǎo)航等,,每種導(dǎo)航技術(shù)的柔性化表現(xiàn)方式和程度是不一樣的,不能簡(jiǎn)單地一概而論,。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中,,不要為柔性而柔性。有些沒有必要表現(xiàn)為柔性的地方,,采用相對(duì)剛性的設(shè)計(jì)也是必要的,。
四、建設(shè)柔性化物流系統(tǒng)需要考慮的問題
物流系統(tǒng)的柔性可以分為需求的柔性和系統(tǒng)自身的柔性兩個(gè)方面,。前者是指對(duì)業(yè)務(wù)變化的適應(yīng)性,,后者主要是在業(yè)務(wù)確定的情形下,系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況做出實(shí)時(shí)調(diào)整的能力,,如路徑優(yōu)化,、交通避讓等,在實(shí)際應(yīng)用中要加以區(qū)分,。
企業(yè)在建設(shè)柔性化物流系統(tǒng)時(shí),,要對(duì)自身的需求有比較清楚的認(rèn)識(shí)。
有些系統(tǒng)的需求是不清晰的,,或者是不準(zhǔn)確的,。如電子商務(wù),不僅發(fā)展速度不可預(yù)測(cè),,或預(yù)測(cè)很不準(zhǔn)確,,而且完全有可能連業(yè)務(wù)形式都發(fā)生重大變化。這時(shí),,充分考慮系統(tǒng)的柔性會(huì)有比較好的效果,。在建設(shè)模式上,如采用總體規(guī)劃分期實(shí)施的策略,,就是一種典型的策略,。在技術(shù)和設(shè)備選型上,考慮可移動(dòng)技術(shù)(典型的如AGV技術(shù)),,使系統(tǒng)具有更大的彈性,。在設(shè)計(jì)指標(biāo)方面,留出一些余量是必要的,。一要考慮短期和長(zhǎng)期的需求,,二要考慮長(zhǎng)期需求中的不確定性。
認(rèn)真推敲系統(tǒng)需求是必要的,一方面要避免盲目的提出設(shè)計(jì)指標(biāo),,另一方面,,也要克服過分擔(dān)憂的心里。
有些系統(tǒng)在可期待的未來,,需求是相對(duì)確定的,。如規(guī)劃一個(gè)工廠的物流系統(tǒng)。這時(shí),,過多考慮需求的變化將付出不必要的代價(jià),,如空間利用率、產(chǎn)能限制等,。同樣是工廠物流,,我們看到,AGV最早是在車間中使用的,,盡管當(dāng)時(shí)的設(shè)備價(jià)格非常昂貴,,但仍然值得采用。因?yàn)檐囬g沒有更多的空間去布置輸送設(shè)備,。
柔性與剛性是相對(duì)的,。在實(shí)際設(shè)計(jì)中,并沒有什么硬性的指標(biāo)規(guī)定哪些地方采用剛性設(shè)計(jì),,哪些地方采用柔性設(shè)計(jì),。以AS/RS為例,盡管AS/RS系統(tǒng)非常剛性,,但在充分利用空間方面確有其獨(dú)到之處,,有時(shí)甚至不可取代。有時(shí),,我們看到亞馬遜倉庫中成千上萬的Kiva小車很是震撼,,但Kiva也并非是一種普遍適應(yīng)的技術(shù),它的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)都非常明顯,。在一項(xiàng)具體設(shè)計(jì)中,,要因地制宜采取恰當(dāng)?shù)牟呗浴?
五、未來的發(fā)展趨勢(shì)
可以肯定的是:未來的物流是一個(gè)柔性化的世界,,會(huì)朝著柔性的方向快速發(fā)展,。
在生產(chǎn)領(lǐng)域:大規(guī)模定制化生產(chǎn)是催生柔性化生產(chǎn)系統(tǒng)的主因之一,因?yàn)閭鹘y(tǒng)的生產(chǎn)模式剛性太強(qiáng),,不容易適應(yīng)定制化的變化需求。將生產(chǎn)線化整為零,,簡(jiǎn)化為一個(gè)個(gè)生產(chǎn)單元,,以取代剛性的生產(chǎn)線,通過AGV將各單元聯(lián)系到一起,。柔性化生產(chǎn)是通過單元化和標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)現(xiàn)的,。汽車生產(chǎn)線即是一個(gè)典型例子,。從外部需求來看,車的型號(hào),、顏色,、功率、性能,、外形等,,不斷發(fā)生變化,市場(chǎng)的需求呈現(xiàn)多樣化的特征,,這就要求生產(chǎn)線具有快速調(diào)整的能力,,以適應(yīng)外部不斷變化的需求,物流也是如此,;從內(nèi)部需求來看,,CELLs生產(chǎn)線必將逐步取代傳統(tǒng)的流水生產(chǎn)線。這是從多個(gè)維度決定的,,不僅僅是為了滿足快速變化的定制化生產(chǎn)的需要,。更重要的是,隨著物流技術(shù)的發(fā)展,,尤其是成本的降低,,柔性化生產(chǎn)線顯示出了巨大的優(yōu)勢(shì)。
在流通領(lǐng)域:柔性化體現(xiàn)在多個(gè)方面,。其中最關(guān)鍵的方面在于更靈活的配置,、更快捷的部署,以適合快速變化的市場(chǎng)需求,。以電商為例,,從業(yè)務(wù)需求看,訂單的變化往往出乎人的預(yù)料,,尤其是“雙11”購物節(jié)的需求量呈爆發(fā)性增長(zhǎng),,這一方面需要設(shè)備和系統(tǒng)具有一定的適應(yīng)能力,更重要的是,,面對(duì)高速增長(zhǎng)的需求,,系統(tǒng)能否及時(shí)跟上?因此,,需要與業(yè)務(wù)需求相匹配的系統(tǒng)能力的快速增減能滿足要求,,同時(shí)要兼顧成本控制。
當(dāng)然,,我們也看到,,柔性只是一種追求的目標(biāo),其實(shí)現(xiàn)路徑要與當(dāng)前的技術(shù)水平相結(jié)合,而不能離開實(shí)際需求盲目推進(jìn)柔性化,。此外,,柔性系統(tǒng)也有其適應(yīng)性問題,就如同其它領(lǐng)域一樣,,未來的世界,,應(yīng)該是多種技術(shù)的共存,它們各自找到最佳的應(yīng)用場(chǎng)景,,從而發(fā)揮出最大的作用,。
人們常說,未來是“軟”的,。其實(shí),,這種“軟”就是柔性的一種表現(xiàn)形式。