（企业管理专业论文）大规模定制产品快速成本估算方法研究.pdf

硕士学位论文 摘要 市场竞争的激烈化和客户需求的个性化使得制造业进入大规模定制生产阶段。 大规模定制生产追求的是快速响应和多样化，其中大规模定制产品快速需求报价 是实现大规模定制生产快速反应的关键环节之一，而如何对定制产品进行快速成 本估算已成为影响大规模定制快速需求报价的关键瓶颈。因此，本文以大规模定 制产品快速成本估算为主要研究方向，以方法研究为核心内容，综合运用人工智 能技术和数据挖掘技术，试图为大规模定制快速成本估算方法的研究做出新的贡 献。 制造业早已认识到成本估算方法的重要性，国内外的研究也取得了丰硕的成 果。但是在大规模定制生产模式下，以往成本估算方法己黯然失色。详细成本估 算方法虽然估算精度很高，但其开发需要花费大量的财力、物力和时间，这显然 不适合于生产小批量、多品种的大规模定制模式；快速成本估算方法虽然开发成 本较低、估算过程快速，但其精度欠佳。基于此，本文提出研究构想与估算方法， 并采用实例对成本倍算方法进行检验。 具体而言，本文在分析产品族及其建模的基本理论基础上，提出了基于g b o m 的产品族结构管理模型，阐述了产品配置的基本理论、原理和方法，接着提出了 客户定制产品s b o m 的生成模型。然后针对客户定制的产品，对其整体采用事例 推理方法，检索最为相似的事例进而获得成本；对最大相似事例中的特殊构件， 采用自适应蚁群小波网络对其进行成本估算；最后根据公式进行局部调整便可获 得定制产品的最终成本。 本文最后以湖南科宏脚轮有限公司三个定制脚轮为实例对象，通过编写s e l e c t 语言检索最大相似事例和编写c 语言程序训练小波网络，从而获得自适应蚁群小 波网络最佳参数，然后估算定制构件成本，最终调整得到定制产品的成本。数据 分析显示，该成本估算方法快速、有效而且误差较低，其平均误差为1 7 5 。 关键词：大规模定制；成本估算；事例推理；小波网络；蚁群算法 查塑垡塞型主曼燮查笪墨查鲨婴茎 a b s t r a c t m a n u f a c t u r i n gi n d u s t r yh a sc o m et om a s sc u s t o m i z a t i o np r o d u c t i o nb e c a u s eo ft h e i n t e n s em a r k e tc o m p e t i t i o na n di n d i v i d u a lc u s t o m e rd e m a n d t h ep u r p o s eo fm a s s c u s t o m i z a t i o np r o d u c t i o ni sq u i c kr e s p o n s ea n dd i v e r s i f i c a t i o n ，q u i c kr e q u e s tf o r q u o t a t i o nh a sb e c o m et h ek e yp r o c e s so fr e a l i z i n g t h e q u i c kr e s p o n s e i nm a s s c u s t o m i z a t i o np r o d u c t i o na n dh o wt oe s t i m a t et h ec u s t o m i z a t i o np r o d u c tq u i c k l yh a s b e e nt h eb o t t l e n e c ko fq u i c kr f qi nm a s sc u s t o m i z a t i o n t h e r e f o r e ，t h i sp a p e rt o o k q u i c kc o s te s t i m a t i o na st h em a i nr e s e a r c hd i r e c t i o na n dm e t h o da st h ec o r ec o n t e n ti n m a s sc u s t o m i z a t i o np r o d u c t o n ，s y n t h e t i c a l l yu s e da r t i f i c i a li n t e l i g e n c ea n dd a t a m i n i n g ，a t t e m p t e dt om a k et h en e wc o n t r i b u t i o n st ot h er e s e a r c ho fq u i c kr e s p o n s e m e t h o di nm a s sc u s t o m i z a t i o np r o d u c t i o n t h em a n u f a c t u r i n gi n d u s t r yh a s a l r e a d yr e a l i z e dt h ei m p o r t a n c eo fc o s te s t i m a t i o n m e t h o d s ，a n dt h ef o r e i g na n dd o m e s t i cr e s e a r c hh a sa l s oy i e l d e ds u b s t a n t i a lr e s u l t s b u t t h ef o r l t l e rc o s te s t i 缸a t i o nm e t h o d sh a sb e e no u to fd a t ei nm a s sc u s t o m z a t o n p r o d u c t o n a l t h o u g ht h ep r e c i s i o no fd e t a i l e dc o s te s t i m a t n gm e t h o d sw e r eh i g h ，t h e i r d e v e l o p m e n t w o u l dc o s tl o t so ff i n a n c i a l r e s o u r c e ，p h y s i c a l r e s o u r c ea n d t i m e o b v i o u s l y t h i sd i dn o ts u i tt h es m a l l b a t c ha n dm u l t i - v a r i e t i e sm a s s c u s t o m i z a t i o np r o d u c t i o n t h ed e v e l o p m e n tc o s to fq u i c kc o s te s t i m a t i o nm e t h o d sw a s l o wa n dp r o c e s so ft h e mw a sq u i c k ，b u tt h e i rp r e c i s i o nw a su n s a t i s f a c t o r y s ot h i s p a p e rp r o p o s e dr e s e a r c hc o n s t r u c ta n de s t i m a t i o nm e t h o d ，a n dt h e nd i dt h e c a s e s i m u l a t i o nt ov e r i f yt h ec o s te s t i m a t i o nm e t h o d s p e c i f i c a l l y t h i s p a p e ra n a l y z e de l e m e n t a r yt h e o r yo fp r o d u c tf a m i l ya n d i t s m o d e l i n g ，t h e np r o p o s e dp r o d u c tf a m i l ys t r u c t u r em a n a g e m e n tm o d e lb a s e do ng b o m ， e x p a t i a t e dt h ee l e m e n t a r yt h e o r y , p r i n c i p l ea n dm e t h o do fp r o d u c tc o n f i g u r a t i o na n d p u tf o r w a r dt h em o d e lo fc r e a t i n gc u s t o m i z a t i o np r o d u c ts b o m t h i sp a p e ru s e dc b r f o rt h ew h o l ec u s t o m i z a t i o np r o d u c t ，s e l e c t e dt h em o s ts i m i l a rc a s ea n dg o tt h ec o s t ， t h e nu s e da d a p t i v ea n t w a v e l e tn e t w o r kt oe s t i m a t et h ec u s t o m i z a t i o nc o m p o n e n t ， f i n a l l yc a r r i e do nt h ep a r t i a la d j u s t m e n ta c c o r d i n gt ot h ef o r m u l aa n dg o tt h ec o s to f c u s t o m i z a t i o np r o d u c t t h i sp a p e rf i n a l l yt o o kt h r e ec u s t o m i z a t i o nc a s t e r si nh u n a nk eh o n gc a s t e rl t d a st h es i m u l a t i o no b j e c t ，g o tt h eb e s tp a r a m e t e ro fa d a p t i v ea n tw a v e l e t 、n e t w o r k t h r o u g hc o m p i l i n gs e l e c tl a n g u a g ea n dcl a n g u a g e ，t h e ne s t i m a t e dt h ec u s t o m i z a t i o n i i 硕士学位论文 c o m p o n e n ta n df i n a l l ya d j u s t e d ，t h ec u s t o m i z a t i o np r o d u c t a c c o r d i n gt ot h e d a t a a n a l y s i st h i sm e t h o di sn o to n l yq u i c k ，b u ta l s ot h ee r r o ro fi ti sl o w , w h o s ea v e r a g e e r r o rr a t ei s1 7 5 k e yw o r d s ：m a s sc u s t o m i z a t i o n ；c o s te s t i m a t i o n ；c a s e b a s e dr e a s o n i n g ；w a v e l e t n e t w o r k ；c o n o l ya l g o r i r h m i i i 大规模定制产品快速成本估算方法研究 图1 1 图1 ，2 图1 3 图2 1 图2 2 图3 1 图3 2 图3 3 图3 4 图3 5 图3 6 图3 j 7 图3 8 图4 1 图4 2 图4 3 图4 ，4 图4 5 图4 6 图4 7 图4 8 图4 9 图4 ，1 0 图4 1 1 图4 ，1 2 图5 1 图5 2 图5 _ 3 插图索引 基于c o d p 的大规模定制分类图4 基于产量和过程的大规模定制分类图6 本文的研究框架一1 0 大规模定制产品成本估算方法分类图1 l 成本估算方法集成化趋势图一1 4 产品族建模流程图一1 8 客户需求的产品族功能结构树模型1 9 模块组织结构图1 9 产品族总体结构图一2 0 单个产品b o m 结构图2 3 基于g b o m 的产品族结构管理模型2 3 基于g b o m 的产品族选择树模型- 2 4 客户定制产品s b o m 的生成模型2 9 本文界定的生产成本构成图3 1 产品族的g b o m 结构图3 2 基于事例库的产品成本估算过程模型3 4 事例库中菜产品的事例组织结构图3 6 事例中的实体关系图3 6 产品分解事例检索模型一3 7 小波网络的基本模型图一4 1 m e x i c o 草帽母小波函数图4 2 m o r l e t 小波函数图- 4 2 y ( x ) = 一“。2 的母小波函数图4 2 成本估算小波网络结构模型图4 3 蚁群系统原理示意图4 5 湖南科宏脚轮有限公司生产的脚轮系列图5 0 防振动脚轮族的b o m 结构树5 0 基于事例推理的成本估算事例库5 2 硕十学位论文 附表索引 表2 1 大规模定制产品成本估算方法比较表1 3 表3 1 产品的模块化和通用性的比较表1 6 表4 1 事例索引基本描述方法表3 6 表5 1 客户定制产品编号表5 l 表5 2 事例检索结果表5 1 表5 3 轮子成本驱动因素指标体系5 2 表5 4 学习样本的原始数据表5 3 表5 5 学习样本输入数据表5 3 表5 6 自适应蚁群小波网络和b p 神经网络的主要参数表5 4 表5 7 自适应蚁群小波网络与b p 神经网络的误差比较表5 4 表5 8 客户定制产品最终成本调整值表+ 5 5 表5 9 实际生产成本与估算最终成本调整值比较表5 5 v 湖南大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的 研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均 已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 兹罨 日期：加5 年c 月彩日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借 阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密d 。 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者签名： 导师签名： 蓖界日期：渺r 年7 月彩日 期：妒s 年q 月彩日 硕士学位论文 1 1 研究背景与意义 第1 章绪论 1 1 1 研究背景 一直以来，大规模生产被认为是制造企业最为有效的生产方式。然而，进入 9 0 年代以后，随着科学技术的发展，制造业所面临的市场环境发生了巨大的变化， 即卖方市场转向买方市场，人们追求产品的多样化和个性化；产品更新换代加快， 产品寿命周期缩短；企业之间的竞争越来越集中在产品的面市时间上。传统的以 自动生产线为标志的刚性生产方式一一大规模生产在许多方面已不能适应市场的 需要，在这种背景下，大规模定制( m a s sc u s t o m i z a t i o n ，m c ) 生产模式应运而生， 成为取代大规模生产和精益生产的新的生产模式。 大规模定制生产追求的是快速响应和满足客户的个性化需求，提倡生产的高 效化和柔性化，因而它能够适应市场变化的需要而受到高度关注。目前国内对大 规模定制方面的研究还处在起步阶段，主要集中在探讨大规模定制的概念、分类、 设计技术、生产技术和管理技术上。这其中的研究以宏观定性分析的较多，而且 比较粗放，未能涉及到大规模定制实施过程中深层次韵问题。特别是，在如何实 现大规模定制客户关系管理上，如何从客户获取订单并对其实现快速反应上，国 内的研究仍然处于空白。 国外在大规模定制方面的研究随着企业实际的运用而发展到较高的水平，其 中已经涉及到客户关系的管理，生产方式和组织模式等等。在客户关系管理方面， 特别是在客户订单的获取上面，过去的2 0 多年中，有许多文献对订单规划、订单 执行、订单交付、供应链中各方之间的信息交换等方面进行了研究，开发了各种 处理方法和计算机辅助技术，如c a d 、c a m 、m r p m r p i i 、g t 、j i t k a n b a n 、 c i m 、f m s 、a r a s ( a u t o m a t e dr e t r i e v a l a u t o m a t e ds t o r a g es y s t e m ) 、e d i 等。 但是，在客户订单的快速反应实践与理论研究方面却很少有适用的模型，也未取 得根本性和突破性进展。甚至对客户需求快速高效的反应能获取显著的利益的认 识也仅仅是最近几年由于供应链管理的出现和互联网的发展才开始的。 从企业的角度看，客户订单的获取关键在于如何针对客户需求进行报价 ( r e q u e s tf o rq u o t a t i o n ，r f q ) 。若报价过高，则容易丧失订单，而报价过低，虽可 能获得订单而致使企业亏损。因此，快速、准确的r f q 将直接影响到企业订单的 获得，而这一过程的实现则主要依靠快速成本估算方法。 具体而占，本论文的选题来源于国家自然科学基金项目大规模定制产品报价 大规模定制产品快速成本估算方法研究 需求快速反应系统研究( 7 0 3 7 2 0 3 9 ) 的分解子课题。具体研究将采用人工智能的 理论模型对成本进行快速的建模分析，从而为企业的快速r f q 做好基础研究工作。 】1 2 研究意义 对于制造企业来说，r f q 处理是获得一个潜在订单的第一步。r f q 不仅能影 响企业内的许多活动，而且也将引发供应链上的一系列行为。因此，r f q 处理是 在供应链中决定企业获得客户定单十分关键的一步。在当今市场竞争中，不能对 客户的r f q 做出快速有效的反应必将对企业获得客户订单能力产生极大的不利影 响，甚至可能威胁到企业与供应商之间的合作关系。不幸的是，已有的研究表明 对于各种不同类型的制造企业，在所有的报价活动中，促成与客户签订订单的报 价活动仅仅只有1 5 一3 0 0 3 。 对于快速r f q 来说，其关键技术瓶颈在于快速而准确的成本估算。因此，研 究大规模定制产品快速成本估算方法对于实现快速r f q 具有十分重要的意义。 具体而言，本文将以产品设计和配置理论为基础，融合现有成本估算方法的 研究成果，综合运用事例推理、小波网络和自适应蚁群算法，构建了基于事例推 理一自适应蚁群小波网络的快速成本估算模型，并通过实例检验如下两点： ( 1 ) 自适应蚁群算法训练小波网络的有效性； ( 2 ) 基于事例推理一自适应蚁群小波网络的快速成本估算模型对客户定制产 品估算的精度。 随着提前期成为竞争中越来越重要的因素，研究快速成本估算方法将直接提 高r f q 的反应能力，从而能显著地改进企业获得客户订单、保持其市场竞争地位 的能力，同时，也将进一步增强供应链的敏捷性。 1 2 研究现状与综述 1 2 1 大规模定制基本理论研究 1 2 1 1 大规模定制的概念 大规模定制的思想最早由a l v i n t o f f i e r 在其1 9 7 0 年出版的f u t u r es h o c k 一 书中提出，即以大规模生产的成本和时间，提供满足客户特定需求产品和服务的 生产设想。d a v i s ( 1 9 8 7 ) 在( f u t u r ep e r f e c t ) ) 中认为大规模定制就是以大规模生 产的成本，实现各种不同产品的生产和满足客户各种不同的需求。p i n e i i ( 1 9 9 3 ) 在 其m a s sc u s t o m i z a t i o n ：t h en e wf r o n t i e ri nb u s i n e s sc o m p e t i t i o n ) ) 一书中对大规 模定制的内容进行了完整的阐述：企业正在经历这样一场变革，即从大规模生产 标准产品转变为有效地提供满足单个客户想法和需求的产品和服务，因此产生了 “大规模定制”的制造新模式。特别是当他看到市场从i n t e r n e t 的速度进化的时候， 2 硕士学位论文 认为对需求进行预测将是一种徒劳无益的做法”1 。 l a u ( 1 9 9 5 ) 等认为大规模定制的成功实施取决于对传统组织功能的重新定义， 包括与客户和供应商的联系。较多层次的组织结构对于企业问的有效通信和合作 是不利的，应该采用交叉功能集成和职工参与的扁平化组织。最终的目标是将整 个生产过程模块化，建立动态生产网络，使资源得到迅速的集成，使产品或服务 个性化n ，。 h a r t 和t a y l o r ( 1 9 9 6 ) 给大规模定制下了一个操作性的定义，即“大规模定制是 采用柔性过程和柔性组织结构以提供多样的产品和服务，而这种产品和服务的价 格又必须能与标准的大规模生产相竞争。”。 d u r a y ( 1 9 9 6 ) 等认为大规模定制以合理的价格向客户提供个性化的产品。它将 定制生产与大量生产这两种似乎矛盾的方式有机地结合在一起，提供以大批量、 低成本方式生产的独特产品“1 。 t s e n g ( 1 9 9 7 ) 认为大规模定制的目的是以大批量的效率生产出满足客户个性化 需求的产品。这种新的生产方式全面考虑了关于制造运作系统控制的需求集合， 包括：产品品种的迅速增加、批量变小和订单到达的随机性增大等。在制造系统 中，存在着工具、生产计划和产品设计的大量相似性，如果对这些相似性正确地 加以利用，将有助于减少制造系统的复杂性”1 。 j e f f ( 1 9 9 9 ) 认为大规模定制是指某个企业咀很大的批量生产某种产品，但同时 又能根据每个顾客各自的需要和兴趣进行产品的变形”1 。 这些对大规模定制的定义尽管表述不同，但从中可以看出，大规模定制至少 应该具有两个方面的特点：第一，大规模定制具有大规模生产的优点，即成本低、 效率高和交货快；第二，大规模定制的目标是满足客户的定制需求，产品具有个 性化和多样化的特点。 综合上述研究成果，本文认为大规模定制同时具有大规模生产和定制生产的 优点，即以大规模生产的成本和速度，综合运用各种先进的制造技术和管理技术， 以较少的技术多样化实现产品多样化，为单个客户或批量多品种的市场定制任意 数量产品的一种生产模式。大规模定制一般包括三个要素：生产的效率要以大规 模生产为标准；设计和生产过程必须是柔性的，即以模块化设计和零部件的标准 化为基础：生产目标必须满足客户的个性化需求。 1 ，1 2 2 大规模定制的特点 1 以客户需求为导向 在传统的大规模生产方式中，产品开发是面向单一产品的，目标是满足客户 单一需求，运营流程是先生产，后销售，因而大规模生产是一种推式生产模式。 而在大规模定制生产中，产品开发是面向系列产品的，企业以客户的个性化需求 3 大规模定制产品快速成本估算方法研究 为起点，客户需求始终贯穿于产品的设计、制造、装配和配送过程中，因而大规 模定制是一种需求拉动型的生产模式。 2 以敏捷为标志 在传统的大规模生产方式中，企业与消费署是一对多的关系，企业以不变应 万变。而在大规模定制生产中，客户需求的多样化和短暂性，要求大规模定制企 业必须快速满足不同客户的不同需求。因此，大规模定制生产的整个过程不仅要 具有柔性，而且要快速。 3 以模块化设计和零部件的标准化为基础 在大规模定制生产环境下，客户定制的产品不尽相同。大规模定制产品开发 的一个重要目标就是以尽可能少的技术多样性去实现尽可能多的功能多样性。而 且p i r e i i 认为模块化是实现大规模定制的基础和手段。因此，在设计中必须进行 模块化设计和标准化零部件，从而在较低的技术多样性下实现产品的功能多样性。 4 以现代信息技术和柔性制造技术为支持 大规模生产必须对客户的需求做出快速反应，这势必要求有现代信息技术作 为保障。网络技术和电子商务的迅速发展，使企业能够快速地获取客户的订单； 企业设计配置系统能够根据在线订单快速设计和配置出符合客户需求的产品；柔 性制造系统保证迅速生产出高质量的定制产品。 1 1 2 3 大规模定制的分类 1 基于生产活动的分类 客户订单分离点( c u s t o m e ro r d e rd e c o u p l i n gp o i n t ，c o d p ) 是指企业生产活 动中由基于预测的库存生产转向响应客户需求的定制、订单生产的转换点。在客 户订单分离点之前的生产经营活动是根据预测进行的，是一个“推”的过程；在 客户订单分离点之后的生产经营活动需要根据客户订单的实际要求而定，是一个 “拉”的过程。w o r t m a n n f l 9 9 2 ) 基于上述生产中供应物流c o d p 的位置情况，将 m c p 分为四类：即按库存生产( m a k e t o s t o c k ，m t s ) 、按订单装配 ( a s s e m b l e t o o r d e r , a t o ) 、按订单生产( m a k e t o o r d e r ，m t o ) 、按订单设计 ( e n g i n e e r t o o r d e r , e t o ) 。3 ，见图1 1 所示。他认为c o d p 位于供应物流的前端， 则库存费用低而提前期长；如果c o d p 位于供应物流的后端，则提前期短而库存 费用高。 相j 目商 、7 # 二 “4 8 8 图1 1 基于c o d p 的大规模定制分类图 4 硕士学位论文 ( 1 ) 按库存生产( m t s ) 按库存生产是在市场环境相对稳定的情况下，根据对市场的预测，按批量生 产产品，然后根据市场的实际需求销售库存成品。按库存生产的生产方式中，只 有销售活动是由客户驱动的。按库存生产实际上就是一种大规模生产方式。 ( 2 ) 按订单装配( a t o ) 按订单装配是一种利用库存零部件装配成客户需要的定制产品的生产方式。 在按订单装配的生产方式之中，装配和销售活动是由客户订货驱动的。 ( 3 ) 按订单制造( m t o ) 按订单制造是指接到客户订单后，在已有零部件的基础上进行变型设计、制 造和装配，最终向客户提供定制产品的生产方式。在这种生产方式中，c o d p 在制 造活动处，采购、部分零部件制造、装配和销售都是由客户订单驱动的。 ( 4 ) 按订单设计( e t o ) 按订单设计是指按照客户订单中的特殊需求，重新设计能满足特殊需求的新 零部件或整个产品，在此基础上向客户提供定制产品的生产方式。在按订单设计 的生产方式中，从全部或部分产。品设计开始直至采购、零部件制造、装配和销售 都是由客户订货驱动的。 2 从营销角度分类 g i l m o r e 和p i n e i i ( 1 9 9 7 ) 从市场营销中客户需求获取和满足的角度提出了大 规模定制生产的四种类型：合作型定制( c o l l a b o r a t i v ec u s t o m i z a t i o n ) 、透明型定制 ( t r a n s p a r e n tc u s t o m i z a t i o n ) 、装饰型定制( c o s m e t i cc u s t o m i z a t i o n ) 和适应性定制 ( a d a p t i v ec u s t o m i z a t i o n ) 。 ( 1 ) 合作型定制 合作型定制是指企业通过与每个客户对话和交流帮助他们清楚地表达自己的 需求，确定能够准确满足这些需求的产品和服务，并为他们定制这些产品和服务。 合作型定制通常可以分为两种方式：选择型合作定制和描述型合作定制。 ( 2 ) 透明型定制 透明型定制是将定制的产品或服务提供给各个客户，但并不让他们明显知道 这些产品和服务是为他们定制的。当客户的特殊需求是可预测的或能够容易地推 断出时，特别是客户不想重复陈述其需求时，可以采用透明型定制方式为客户提 供定制的产品和服务。 ( 3 ) 装饰型定制 装饰型定制是将标准化的产品或服务有区别地呈现给不同的客户，可以看成 是标准化产品加上定制化的表现形式。当客户需要的产品用途相同而仅仅需要用 不同的方式呈现时，则可以将标准化的产品特别包装后提供给不同的客户，而无 需提供定制化或可定制的产品。 5 大规模定制产品快速成本估算方法研究 ( 4 ) 适应型定制 适应型定制提供一个标准化但却是可定制的产品，这个产品的设计使得客户 可以在使用时进行个性化的选择。适应定制是将客户在不同场合需要的不同用途 集成在一个产品中，允许客户在使用时通过选择产品提供的定制功能而获得定制 效果。 3 其他分类方式 l a m p l e 和m i n t z b e r g ( 1 9 9 6 ) 根据客户改变产品的能力以及定制活动在企业价 值链中发生的位置，提出了5 种策略1 。第一种策略为纯标准化，它忽视客户的个 性需要，采用标准化的生产过程，把标准产品推向市场，这就是所谓的大规模生产 策略。根据定制活动在从设计、制造、装配到销售的价值链中发生的位置，另外4 种策略分别为：纯定制( p u r ec u s t o m i z a t i o n ) 、特制定制( t a i l o r e dc u s t o m i z a t i o n ) 、 定制标准化( c u s t o m i z a t i o ns t a n d a r d i z a t i o n ) 、 分割标准化( s e g m e n t e d s t a n d a r d i z a t i o n ) 。纯定制是从产品设计开始定制，特制定制是从产品的制造阶段开 始定制，定制标准化是指选择标准化的零部件进行定制装配，分割标准化指为各细 分市场提供不同产品，也即多样化生产。 c u l l i n a n e ( 1 9 9 7 在w o r t m a n n 研究的基础上提出了新的m c p 类型，并称之为 按定单研发( d e v e l o p m e n t t o o r d e r ) 。他从产量与生产过程的角度总结与比较了这 5 种生产方式“，如图1 2 所示。 哥科翌结构 墟目 鼽b i 式 t 复式 ! p生产数量多r 图1 2 基于产量和过程的大规模定制分类图 d a v ea l f o r d 等人( 2 0 0 0 ) 把汽车业的定制化策略划分为3 种：外形定制( f o r m c u s t o m i z a t i o n ) 、选项定制( o p t i m a lc u s t o m i z a t i o n ) 和核心定制( c o r ec u s t o m i z a t i o n ) “。3 种定制方式反映顾客参与设计、装配和销售过程的不同程度。核心定制是指 客户参与汽车的设计过程，汽车完全按客户的特定需求设计的。选项定制允许客户 从各种选项中选择模块，不改变产品的设计，定制活动从汽车装配开始。外形定制 是指在汽车销售商处进行的定制，客户要求增加一些新的零部件或变更一些标准 件。 祁国宁，顾新建，李仁旺等人( 2 0 0 0 ) 按照客户需求对企业生产的影响程度的 不同，把大规模定制划分成4 种类型：按定单销售( s a l e ，t o o r d e r ) 、按定单装配 6 硕士学位论文 ( a s s e m b l e t o o r d e r ) 、按定单制造( m a k e t o o r d e r ) 和按定单设计( e n g i n e e r t o o r d e r ) 】4 o 1 2 - 2 快速成本估算方法研究 1 2 2 1 成本及生产成本的界定 对于成本的定义，不同学科有着不同的解释，而且同一学科的不同分支的解 释也不尽相同。成本会计中成本的定义为：成本是企业生产经营过程中各种经济 资源价值牺牲进行对比化计算的数额“。由于成本既是一个技术、经济范畴，也 是一个时间范畴，因而美国国防部( d o d ) 最早使用并提出了全生命周期成本的概 念。 全生命周期成本( l i f ec y c l ec o s t ，l c c ) 是指产品从市场调查、酝酿开始，经过 论证、研究、设计、发展、生产、使用一直到最后报废回收的整个生命周期内所 耗费的研究费用、设计与发展费用、生产费用、使用维护费用以及最后废弃回收 费用的总和“。 从成本发生的时间顺序来看；l c c 一般包括产品的开发设计成本、制造成本、 销售成本、使用维修成本、报废回收成本以及各阶段的管理成本。对于大规模定 制的制造商来说，由于定制产品的生命周期较短，产品的销售成本和使用维修成 本较低，产品的生产成本成为决定其是否盈利和盈利多少的关键。因此，本文的 成本估算主要是针对产品的生产成本进行的。 产品生产成本是指与产品生产有关的，用于材料消耗、产品制造、管理并包 括其附属特殊费用的总成本。由于定制产品的设计过程非常复杂，其成本难以估 计，且在一般情况下所占总成本的比例较少( 约5 ) ，因此本文的生产成本不考虑 产品的开发设计成本。 1 2 2 2 快速成本估算方法研究动态 在产品的设计阶段，为了改进面向成本设计方案或向客户提供产品报价，制 造商往往需要对产品进行快速成本估算。一般而言，快速成本估算可能发生在三 个阶段：方案设计阶段、技术设计阶段和施工设计阶段。虽然在上述阶段，产品 的已知参数较少，不确定因素较多，成本估算的难度较大，估算结果准确性难以 保证，但是从时间上来说，进行成本估算往往是有必要的，因而国内外学者对此 进行了大量的研究。 c o c h r a n ( 1 9 7 6 ) 在成本分析中引入了回归分析，其利用已有的成本数据建立了 简单的线形回归方程。他认为回归方程的准确性与敏感性是由关联系数确定的“。 s i g u r d s e n ( 1 9 9 2 ) 改进了c o c h r a n 的回归方程，并建立了多元线性回归的成本估算模 型，并称之为c e r a ，他假定产品成本和其选用的参数存在某种线性关系“。虽 7 大规模定制产品快速成本估算方法研究 然s i g u r d s e n 的成本模型能得到好的相关系数r 和可接受的均方差( m s e = i ) ，但 其与事实不符，因为成本驱动参数可能与成本存在某种非线性相关。为此d el a g a r z a 和r o u h a n a l ( 1 9 9 5 ) 提出了一个多元非线性成本估算方程，其相关性与精确性 更好。由于在给定的历史数据下，没有固定的方法去选择一个最佳的成本估算模 型，而且当生产过程中存在大量可变的因素下，该估算模型就会退化。根据d el a g a r z a 和r o u h a n a l ( 1 9 9 5 ) ，基于回归分析的参数估计的准确性相当低，大多数文献 将其确定为士3 0 “。 p h a l 和b e i t z ( 1 9 9 2 ) 综合考虑材料成本、热处理及加工工艺、调整时间等因素的 影响，提出了几何相似和几何半径相似的成本增长规律，并用该增长规律进行几 何相似系列产品的成本估算“。 s h t u b 和z i m m e r m a n ( 1 9 9 3 ) 首次将神经网络应用于装配系统的成本估算中，并 且将估算结果与回归方法作了详细的比较。这种方法将影响产品成本的因素作为 神经网络的输入，待估的成本值作为神经网络的输出，采取有监督的学习或无监 督的学习方法用历史成本数据训练神经网络。然后用训练好的神经网络来估计产 品的成本”“。f a g h r i 和a r d e s h i r ( 2 0 0 们针对运输项目投标过程中的成本估算过程的 缺陷，提出了一种基于b p 神经网络的成本估计方法并与传统方法做了对比，结果 显示神经网络远远优于传统方法“。武汉工业大学的钟珞和魏志华( 1 9 9 6 ) 利用自 组织神经网络估算建立了软件工程成本估算模型。“。美国a n i t al e e ( 1 9 9 8 ) 集成神 经网络和聚集分析方法来估算软件的开发成本“。b o d e 和i u r g e n ( 2 0 0 0 ) 将神经网 络应用于飞机成本的估算，并取得了一定的效果。“。 v e e r a m a n i 和j o s h i ( 1 9 9 7 ) 提出了一种面向m t o 和e t o 产品的快速成本估算 方法。该方法结合了作业成本法和参数成本法。对于m t o 的产品，一个产品族下 的成本估计模型将基于以下几点建立，即( 1 ) 产品特性；( 2 ) 生产该特性所需的 生产运作：( 3 ) 生产产品所需的整体资源。因而，一个产品由一些特征组成，这 些特征中有些是按客户要求定制的，有的却不是。生产每一种特征需要一套生产 运作。通过区分每个运作对资源的需求，将所需资源和每个特征的特性关联起来， 就可以建立一个基于特征的资源需求模型。这个模型用于估算总的资源需求和在 给定产品规格条件下的成本。对于一个e t o 的产品，由于产品的形状和特点与以 往产品有很大的不同，设计路径操作取代具体生产运作而决定对资源的需求。对 于路径中的每个操作，零件的特性将影响着该零件的操作。具体而言，这种方法 首先检查路径的相似性，然后在发现标准路径后，产生每种基于产品特性操作的 运行与组织时间。由于产品的特性不完全相似，每一个操作将产生不同的运行与 组织时间。因此，制造每种定制部件是不同的”，。 摩托罗拉公司( 2 0 0 0 ) 针对产品设计过程中缺少成本分析工具的情况，根据生 产中的1 2 个关键步骤并利用作业成本法( a b c ) 开发了制造成本的估算软件，用以 8 硕士学位论文 协助设计人员根据有限的设计信息计算产品的制造成本“。 我国学者刘子先等人( 1 9 9 9 ) 认为成本具有不确定性( 即模糊性 ，因此提出 了基于产品功能参数的模糊成本估算方法。该方法认为成本与功能参数之间存在 一定的函数关系，然后根据历史数据拟合得出成本与功能之间的函数方程，以此 估算在一定功能需求下系列产品的成本，其最终的成本值为一个范围”。 何陈棋，谭建容等人( 2 0 0 3 ) 提出了基于模糊理论的产品成本估算模型。该 模型根据已有的产品信息建立产品成本样本库，引入模糊系统理论中的贴近度和 隶属函数等概念，结合专家知识经验创建产品特征模糊集合，提出适合不同设计 阶段的成本估算模型”。 刘子先和齐二石等人( 2 0 0 3 ) 提出了一种针对大规模定制生产的制造费用的 d e a 估算模型。该方法结合成本动因理论，根据生产过程中消耗的各种业务量估计 制造费用。在估计产品制造费用中考虑了产品在投产后所在的产品生产集合，以 及生产组织过程的因素对产品制造费用的影响”。 n a k e nw o n g v a s u ( 2 0 0 1 1 和雄立华等( 2 0 0 4 ) 针对大规模定制产品系列化和结构 相似性较强的特点，提出了基于事例推理( c b r ) 的成本估算方法。该方法以产 品族的b o m 结构管理为基础，运用历史事例建立索引并储存在事例库中，然后利 用数据库检索与待估算产品最大相似的事例，并将该事例的成本赋予待估算产品。 然而待估算产品中可能存在与事例中相似度较低的产品，因而该方法在实际的运 用中受到一定的限制”“3 。 。 虽然上述方法在实际的成本估算中起到了一定的作用，但在大规模定制下， 其存在着共同的问题：成本估算的精度欠佳。因此，有必要研究和开发一种快速 准确的成本估算方法和模型。 1 3 研究思路与研究框架 本文研究的基本思路为：以大规模定制环境为背景，通过对成本估算方法进 行分析和比较后，总结了现有方法的优缺点，提出了大规模定制环境下建立新的 快速成本估算方法的必要性。然后在分析产品族