（工商管理专业论文）实施大规模定制生产之研究.pdf

2 实施大规模定制生产之研究 摘 要随着现代化科学技术的迅猛发展用户需求日益多样化个性化以 及竞争的日趋激烈等多方面的原因 传统的大规模生产模式已经无法应对这种新 的竞争环境企业的管理者们发现为顾客提供定制化的产品提高用户的满意 程度已经成为现代企业追求竞争优势的一种必然趋势大规模定制mass customizationmc正是在这种市场情况下产生的 大规模定制生产是以略低于或接近于大规模生产的成本和速度 通过分析企 业所面对的市场环境和客户特征 并结合企业所拥有的资源为客户定制生产任 意数量产品的一种生产模式它是信息时代和适应现代市场需求多样化的产物 是经济发展进入到买方市场时期的一种全新的生产经营模式 在生产中体现了以 客户需求为中心它既保留了大规模生产的低成本高速度的优势又具备定制 生产的灵敏性和多样性 本文在研究国内外发展现状的基础上从市场环境及客户分类面向大规模 定制的产品设计生产 供应链管理和知识管理等角度对大规模定制进行分析和探 讨 试图为企业实施大规模定制生产提供理论基础和操作方法论文最后针对我 国目前企业的现状提出了实施大规模定制生产的启示和思考 主题词大规模定制 生产模式 供应链管理 知识管理 3 abstract with the development of modern science and technology, the users needs are diversifying and individualizing, and the competition is getting fierce. because of these reasons, the traditional producing mode on a large scale can not meet the requirement of the new competitive environment. it has become a certain trend for modern enterprises to pursue new competition advantages by offering customized products to increase the users satisfaction. mass customization is emerging under such environments. mass customization is one type of model that customized any quantity of products for customers in the cost and speed slightly lowering than or approach to those produced on a large scale. before mass customization is implemented, the analysis of market environment and customers characteristic are combined with the resources that enterprises own. it is the result of information era and modern market demands diversification, and also is a new operation management mode of buyers market time. customers demand is regarded as the center of producing. the advantage, low-cost and high-speed, of producing on a large scale is remained, and the sensitivity and variety of customization is possessed. in the paper, mass customization is analyzed and discussed based on the research at home and abroad. the analysis begins with market environment, customers classification, products designing and producing according with extensive customized, supply chain management and information management, and attempt to offer the theory and working technique for companies mass customization. the enlightenment and thinking of implementing mass customization in china is proposed in the end of the paper. key word: mass customization mode of manufacture supply chain management knowledge management 4 第一章 引言 当今社会的商品包括产品和服务越来越丰富人民生活水平不断提高 一方面 市场已由代表着短缺经济的卖方市场走向了今天代表着商品相对过剩的 买方市场如果不能满足顾客的需求企业就不能持续发展另一方面顾客需 求也发生了质的飞跃由过去低层次的被动消费变为主动高层次个性化的享 受型消费 顾客已经不能满足于低价的大众化产品和服务他们对于产品和服务 的期望越来越高企业只有在设计生产和提供产品时以顾客为导向为顾客提 供大于竞争对手的价值才能在激烈的市场竞争中获得竞争优势 1 在这种市场 条件下企业只有尽力满足顾客的需求不断创新才有可能保持长期持续的发 展 熊彼特j.a.schumpeter在发展经济理论中指出创新包括五种情况 1采用一种新产品 也就是消费者还不熟悉的产品或一种产品的一种新的 特性2采用一种新的生产方法3开辟一个新市场4控制或掠取了新 的原材料供应来源5实现任何一种工业的新的组织此外他还把新组 合的实现称为企业把职能是实现新组合的人们称为企业家 2 所以 采用一种新的生产模式也是企业创新的途径之一 人类的生产组织方式从早期的手工制作开始随着工业革命的爆发经历了 美国模式的大规模生产再到以丰田公司为代表的多品种中小批量生产 从历史上看生产模式的发展经历了以下阶段 手工作坊阶段invention stage这种方式柔性极高但生产效率低成本 高它的特征是以熟练工匠为主的小批量甚至是单件的手工生产模式 大量生产阶段mass production stage进入了工业化时代大规模生产模 式成为其典型生产模式它的技术特征是机械化电器化和刚性自动化以及多级 递阶的企业组织形式这种方式柔性低自动化程度高生产效率最高生产大 规模产品时成本极低 1 陈阳 生产博弈 m 北京 中国经济出版社2 0 0 1 2 8 3 4 2 j . a . s c h u m p e t e r发展经济理论对于利润资本信贷利息和经济周期的考察 m 北京商务印书馆1 9 9 1 7 3 7 4 5 持续改进阶段continuous improvement stage此阶段通过授权的功能 交叉的合作组的不断努力来改进过程管理其结果是低成本高质量标准的产 品和服务 1970 年美国未来学家阿文托夫勒a l v i n t o f f l e r 在他的未来的冲击 f u t u r e s h o c k 一书中提出了将大规模生产和定制生产两种生产方式结合起来 的思想 3 1 9 8 7 年 s t a n l e y d a v i s 在f u t u r e p e r f e c t 中第一次提出了大规模定 制m a s s c u s t o m i z a t i o n 的概念 4 b . j o s e p h p i n e 在 1993 年对大规模定 制的内容进行了系统的阐述 5 从此大规模定制作为一种新的生产模式出现在 世人面前 在美国乔治华盛顿大学对新兴技术发展所作的预测中提出了 20012030 年的 85 项重要技术 大规模定制便是其中一项并被认为是 21 世纪的主流生产 方式 6 随着全球产业结构的调整 中国从 20 世纪末期开始 逐渐成为 世界工厂 在加入 wto 之后这一现象更加明显中国对世界经济的影响越来越大而与 此同时在全球销售的产品中也有越来越多的产品打上了中国制造的标记 在这种情况下对制造企业而言选择何种生产方式来应对来自国内外的竞争与 挑战是至关重要的问题 目前 我国的制造企业真正达到合理经济规模的并不多还没有实现真正的 大规模生产由于我国制造业与发达国家的制造业水平存在一定的差距加之现 在所面对的市场环境已不是一个封闭的市场 而是一个统一化的全球市场 因此 在目前的市场条件下沿用旧的发展模式重走发达国家制造业发展的老路必 将永远落后我国制造企业要迎头赶上必须实现跨越式发展在结合自身情况 和特点的基础上采用大规模定制的生产模式在此领域我国业界和学者的研 究和实践还很欠缺 有许多问题有待解决因此对于大规模定制的研究具有重要 的理论价值和现实意义 3 托夫勒 未来的冲击 m 北京 中国对外翻译出版公司1 9 8 5 2 2 9 2 8 2 4 s t a n l e y df u t u r e p e r f e c t m a d d i s o n w e s l e y p u b l i s h i n g 1 9 8 7 5 1 7 3 5 p i n e 大规模定制企业竞争的新前沿 m 北京中国人民大学出版社2 0 0 0 6 陈刚 尹艰危董金祥 大规模定制环境下产品版本管理的设计与实现 j 计算机辅助设计与图形学学报2 0 0 3 91 0 4 9 6 第二章 大规模定制的基本理论问题 第一节 概念的界定 美国生产与库存控制协会认为 大规模定制是一种创造性的大量生产它可 以使顾客在一个很宽的产品线内选择自己需要的特定产品 而且由于采用大量生 产方式其产品成本非常低 7 随着大规模定制在我国企业的实施我国学者也对此做出了有益的探索周 炳海等对大规模定制的内涵作如下描述大批量是指生产产品批量大定制是指 按客户需求为客户提供个别的服务 大批量定制生产是一种综合考虑市场环境影 响和产品的客户个性化需求的现代化大批量制造模式 8 邵晓峰等认为大规模 定制是在高效率大规模生产的基础上通过产品结构和制造过程的重组运用 现代信息技术新材料技术柔性技术等一系列高新技术以大规模生产的成本 和速度 为单个顾客或小批量 多品种市场定制任意数量产品的一种生产模式 9 吕巍等认为大规模定制可简单地表述为大规模生产定制生产是大规模 生产与定制生产的有机结合 1 0 吴锡英等认为大规模定制生产模式是成组技术 gt在信息时代的新模式或新体现 1 1 综上所述 笔者认为大规模定制就是以略低于或接近于大规模生产的成本 和速度分析企业所面对的市场环境和客户特征结合企业所拥有的资源为客 户定制生产任意数量产品的一种生产模式其特征是以市场分析企业资源为 先决条件以产品族延迟制造为基础以先进制造技术和信息技术为支持以 供应链管理为纽带以知识共享为核心 第二节 大规模定制的分类 由于企业面对的市场环境和客户需求不同因此存在不同层次的大规模定 7 邹国胜 周晓东 基于大规模定制的供应链设计 j 物流技术2 0 0 243 5 8 周炳海 施海峰蔡建国 大批量定制生产的概念框架模型研究 j 上海工程技术大学学报2 0 0 042 7 8 2 8 4 9 邵晓峰 季建华 黄培清 基于 i n t e r n e t 的大批量定制的实施条件与运作模式 j 计算机集成制造系统 c i m s 2 0 0 1 7 4 5 3 5 6 10 吕巍 林海燕谢巧玲 大规模定制原理 j 企业管理2 0 0 234 8 4 9 11 吴锡英 仇晓黎 从成组技术到大规模定制生产 j 中国机械工程2 0 0 1 1 2 33 1 9 3 2 1 7 制广义上大规模定制应当满足单个顾客需要的所有产品但多数学者建议将 大规模定制简化为在一定的范围内为客户提供有限的选择 并认为成功的大规模 定制系统应能达到标准化和个性化的统一lampel 和 mintzberg 认为在完全定 制与完全标准化之间存在一个战略的连续集 并根据客户参与设计的程度提出了 大规模定制的五个水平即完全标准化细分标准化定制标准化剪裁标准化 和完全定制化 1 2 我国学者祁国宁顾新建和李仁旺提出了客户订单分离点customer order discoupling pointcodp或称客户订单解耦点的概念 1 3 它是指企业生产过 程中由基于预测的库存生产转向响应客户需求的定制生产的转换点他们认为 按 codp 在生产过程中的位置不同大批量定制可分为按订单销售saleto ordersto或库存生产maketostocksmts按订单装配assemble toorder按订单制造makingtoorder按订单设计engineering toorder樊树海等引入了类似于 codp 的定制切入点customization position概念 1 4 指在产品或服务的价值链中首先开始包含客户定制要求的 点它可以发生在设计阶段制造阶段装配阶段和销售阶段也可以发生在售 后阶段切入点越早客户对定制的要求越高实现定制的难度也就越大 第三节 影响大规模定制实施的因素 邵晓峰等提出制约大规模定制的因素包括设计信息沟通制造和供应链与 物流管理 1 5 并指出实施大规模定制最大的挑战是成本和速度认为大规模生产 向大规模定制转变应当具备四个条件即市场条件技术条件管理手段和动力 源泉 1 6 罗瑞荣提出要警惕大规模定制的五个陷阱即市场潜力陷阱信息 交流陷阱市场技术陷阱物流配送陷阱和替代品陷阱 1 7 周炳海等提出了大批 量定制生产的概念框架模型认为大规模定制必须重视技术策略人员和支撑 12 l a m p e l j m i n t z b e r g hc u s t o m i z i n g c u s t o m i z a t i o n j s l o a n m a n a g e m e n t r e v i e w 1 9 9 6 f a l l2 1 3 0 13 祁国宁 顾新建李仁旺 大批量定制及其模型的研究 j 计算机集成制造系统c i m s 2 0 0 0 6 24 1 4 5 14 樊树海 肖田元等 大规模定制概述 j 航空精密制造技术2 0 0 221 4 15 邵晓峰 黄培清季建华 大规模定制生产模式的研究 j 工业工程与管理2 0 0 1 6 21 3 1 7 16 邵晓峰 季建华 黄培清 基于i n t e r n e t 的大批量定制的实施条件与运作模式 j 计算机集成制造系统 c i m s2 0 0 174 5 3 5 6 17 罗瑞荣 警惕 大规模定制的陷阱 j 市场活力2 0 0 254 4 4 5 8 系统四个方面 1 8 这些都从不同的角度说明实施大规模定制是一个复杂的系统工程 企业只有 在具备一定的资源和必要的市场条件下才可能成功实施 我国制造企业实施大规 模定制所面临的主要制约因素有 实施大规模定制生产首先要了解客户的需求 要建立一套客户信息收集系 统 我国制造企业在此方面一直投入很少尚没有建立起相对完善的客户信息收 集系统 实施大规模定制要求产品的生产过程具有非常高的柔性 但发展这种生产 技术成本高昂而且相当费时 我国大部分制造企业机器设备缺乏柔性仅从产品 工艺角度安排生产流程导致生产流程相对不合理生产能力受到制约 我国企业对产品设计管理水平不高设计人员对客户需求了解不够更多 的是依靠个人经验进行产品开发开发人员之间基本没有知识共享 目前我国的制造企业对供应链管理尚停留在对采购和库存的管理阶段 真 正理解和实施供应链管理的企业还很少 而且我国目前物流业发展不足还不能 提供满足企业需要的第三方物流服务 企业部门间缺乏沟通管理信息系统不完善部门信息共享程度低客户 的定制信息要经过很多部门但在这个传递过程中却极易发生扭曲 尽管目前在我国企业中实施大规模定制生产存在以上的制约 但是我国的企 业已经具备了实施大规模定制生产的可能性 在现阶段考虑到企业的自身情况 和所面对的市场要求 离散型制造企业比连续型生产企业更有实施大规模定制生 产的可能性和必要性这是因为与连续型生产企业相比离散型制造企业设备 的柔性更高产品设计方法工艺实施方案有更多的选择余地社会上提供的物 流服务也相对完善而且离散型制造企业在已往也曾经接受客户非标产品的 生产这为实施大规模定制生产积累了经验 从另一个方面 离散型制造企业面对的客户群体在现阶段已经有要求企业提 供个性化产品的趋势而且越来越明显离散型制造企业面对的客户群体更加复 杂 每一类客户对产品的要求都有所区别离散型制造企业面对的市场环境更加 18 周炳海 施海峰蔡建国 大批量定制生产的概念框架模型研究 j 上海工程技术大学学报2 0 0 042 7 8 2 8 4 9 接近完全竞争企业想要获得更高的边际利润只有通过更好的满足客户的要求 来实现 所以 在我国现阶段 无论是从企业自身情况还是面对的市场环境进行考虑 大规模定制都是适合离散型制造企业的一种先进生产模式 第四节 大规模定制的优势和不足 pine 认为大规模定制生产方式的优势在于采取多种方式让客户参 与产品设计 使产品更加符合消费者的个性化需求是最接近客户的一种生产方 式生产完全根据客户的定制请求生产出的产品都是可销售的产品除了必 要的在途运输中的成品之外 几乎不占用成品库存费用避免客户因得不到所 需要的产品而离开或避免因产品无人问津而不得不降价销售的情况完全按 照客户的意图设计和生产避免客户对产品的抱怨开发中采取模块化每次 能以很低的成本改变一个模块 1 9 也有部分学者指出了大规模定制的不足和局限性zipkin 认为大规模定制 要求高度柔性的生产技术要求有一个能获取客户需求信息的有效系统要求有 一个强有力的直接面对消费者的后勤服务系统 企业设计和实施这些系统需要花 费很多的费用和时间 2 0 谢银军等认为大规模定制的产品均为变型当顾客要 求全新的产品时则不适用大规模定制产品致力于产品的持续改进这可能导 致企业忽视新产品的开发 2 1 综上所述大规模定制作为一种生产模式虽然有其先进性但并不是唯一 的生产模式 企业应在全面权衡的基础上考虑实施以较小的技术多样性实现较 大的功能多样性以解决客户需求多样化的问题 19 p i n e 大规模定制企业竞争的新前沿 m 北京中国人民大学出版社2 0 0 0 1 3 3 1 20 z i p k i n pt h e l i m i t o f m a s s c u s t o m i z a t i o n j s l o a n m a n a g e m e n t r e v i e w 2 0 0 1 s p r i n g8 1 8 7 21 谢银军 顾新建杨志雄等 从大批量定制产品生产方式到定制企业生产方式 j 制造业自动化2 0 0 024 9 5 2 10 第三章 实施大规模定制的方法和思路 任何企业考虑实施大规模定制都应当仔细分析在面临的环境及客户 大规模 定制设计和生产 供应链管理和知识共享等方面的能力对于这些方面的分析和 研究对企业实施大规模定制具有重要的影响 第一节 对环境和客户的分析 环境分类 企业所面对的外部环境对企业有很大的影响可以根据简单复杂纬度 simplecomplex dimension 和稳定不稳定纬度 stableunstable dimension 对企业所面对的环境进行分类 简单复杂纬度simplecomplex dimension指的是环境的复杂性即与 企业运营有关的外部环境要素的数量与不相似程度稳定不稳定纬度stable unstable dimension指的是环境要素是否是动态的 多变的根据这两个纬度 可以把企业所面对的环境分为四类 低度不确定简单稳定 在这种环境条件下环境要素少而且相似要素保持不变或变化缓慢如 容器制造厂标准件生产厂等 中低度不确定复杂稳定 在这种环境条件下 环境要素多而且不相似 要素保持不变或变化缓慢 如 小家电制造厂化工企业等 中高度不确定简单不稳定 在这种环境条件下 环境要素少而且相似 要素变化频繁而且不可预见 如 服装企业玩具制造厂等 高度不确定复杂不稳定 在这种环境条件下环境要素多而且不相似要素变化频繁而且不可预见 如it业等 企业面对的环境不同其在实施大规模定制时客户订单分离点的位置也会 不同 11 表3.1 环境与客户订单分离点 企业面对的环境 客户订单分离点的位置 简单稳定 产品交付 复杂稳定 产品装配 简单动态 产品制造 复杂动态 产品设计 消费者分类 根据消费者对个性化的要求程度不同可以将消费者分为四类 普通型消费者此类消费者只要求产品能满足其特定的功能 差异型消费者此类消费者在要求产品能满足其特定的功能之外还要 求在外在表现上与大众化产品明显不同 这种不同只需满足其与众不同的心理即 可至于差异是由结构或外观上的不同所引起的则没有过多的要求 特色型消费者此类消费者往往要求产品具有特色在结构性能等方 面有自己的特殊要求他们通常对产品有较深刻的认识有能力将产品的性能指 标使用效果与产品的内在结构和品质联系起来 专家型消费者此类消费者是本领域的专家他们不仅能根据自己的需 求提出对产品性能结构内在品质等方面的要求而且能自己动手设计和改进 产品并能提出新的概念产品 如果把产品的制造过程划分为产品设计零件制造产品装配和产品交付四 个阶段那么这四类消费者的个性需求在不同的阶段得到体现其大致对应范 围如图 3.1 所示 12 产品设计 产品制造 产品装配 产品交付 定制程度高 定制程度低 专家型 普通型 差异型 特色型 图3.1 各类消费者的定制程度与参与程度 张萍和傅小华按定制阶段将模块分为五类 2 2 系列产品将交付阶段产品按照最常用的功能和特性设计成基本由标准 件装配成的系列产品系列内产品可满足消费者对不同功能组合的要求只要系 列设计得当可满足大部分普通型消费者和部分差异型消费者的需求 标准模块产品装配的零部件设计成标准模块模块之间可相互替代 可以根据消费者的要求用标准模块装配成所需产品 利用此类模块可满足大部分 差异型消费者部分特色型消费者和几乎全部普通型消费者的个性化需求 组合模块此类模块可实现产品的各种结构和功能的变型使产品呈现 不同的结构和功能扩展可以满足大多数特色型消费者几乎全部差异型消费者 和少量专家型消费者对产品的个性化需求 通用模块此类模块提供这一类产品的基本功能能够适应几乎所有客 户对产品的个性化需求 全新设计满足专家型消费者对参与设计概念产品改进产品的个性化 需求 则图 3.1 演变成为以下结构 22张萍 傅小华 大规模定制及其实现机制的研究 j 机械制造2 0 0 344 9 5 1 13 产品设计 产品制造 产品装配 产品交付 专家型普通型 差异型 特色型 通用模块 组合模块 标准模块 全新 设计 系列 产品 图3.2 各类消费者参与阶段和模块类型 第二节 面向大规模定制的产品设计 大规模定制是以满足客户需求为先决条件 但满足客户的需求并不是唯一的 目标还要考虑产品成本生产周期和企业管理等其他因素所以企业提供给 客户的定制范围是有一定限度的这个范围就是企业所拥有的能力和资源的体 现客户的定制只能在这个范围内进行 mayer 等研究发现 持续地投入于自己有优势的产品并在产品发展中改进它 们是很多有创造性的公司区别于其他公司的因素之一 2 3 进一步地这些组织认 识到长期的成功不可能建立在某个产品上 他们一直在努力地设计成长中的市场 导入具有高的客户价值的产品 同时发现与它们所拥有的核心技术相匹配的新的 市场机会 mayer 等人将共享公用技术并被应用于相关市场的一组产品称为产品 族同时mayer 等将这些核心技术称为产品平台其定义为产品平台是由多 个子系统和接口构成的公共结构的集合借助于这个集合组织可以流畅地有 效地开发和生产有竞争优势的一系列产品 所以对于大规模定制的产品设计方 法应着眼于功能模块和产品族等方面 产品族设计根据产品族中产品特征实现方式不同分为基于模块化设计和基 于可调变量设计 模块化提供了产品组件重复使用的方法 通过组合或修改模块来生成新产 23 m e y e r mha n d pcm u g g em a k e p l a t f o r m i n n o v a t i o n d r i v e e n t e r p r i s e g r o w t h j r e s e a r c h - t e c h n o l o g y m a n a g e m e n t j a n u a r y - f e b r u a r y 2 0 0 1 2 5 3 9 14 品是实现大规模定制的最有效途径之一因而在产品族设计中占主导地位模块 化旨在对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能 不同规格的产品进行功能 分析的基础上 划分并设计出一系列功能模块通过选择或组合模块来构成不同 的产品以满足市场的不同需求产品族中的模块通常以现有资源为基础是经 过标准化规格化的模块模块的建立过程同时也是其标准化规格化的过程 一般而言 模块化产品族设计方法简便易行能充分利用现有的资源并减少 零件多样性提高组件标准化降低市场制造成本该方法在汽车业it产业 等行业得到了广泛的应用其中 dell 电脑可以按照客户的喜好来生产电脑已 经成为大规模定制的代名词在国内海尔集团也通过运用这种方法实现了一定 程度的产品定制 基于可调变量的产品族设计是实现大规模定制设计的另一有效途径 该方 法主要通过改变一个或者多个产品平台参数来形成产品族 产品平台参数主要指 组成产品族的产品设计变量 包括公共变量和可调节变量产品族中的产品特征 通过可调变量的不同取值而变化其中比较具有代表性的方法有 rcem 法robust concept exploration method稳健性概念探索法 rcem 是由 simpson 等提出 该方法能够对不同设计方法进行快速评价 并在设 计早期阶段生成上层的具体健壮设计来提高系统的柔性 该方法主要分四步设 计参数分类屏蔽试验建立响应面模型和形成具体设计 2 4 ppcemproduct platform concept exploration method产品平台概念探 索法 ppcem 是 simpson 等在 recm 法的基础上提出的产品族设计方法 此方法 的输入是一族产品的所有设计需求 输出是产品平台和相应的产品族主要步骤 包括建立市场细分网络划分因子和范围建立并验证元模型合并产品平台技 术要求和形成产品平台包等 2 5 基于可调节变量的设计方法已经成功应用于飞 机机械发动机等设计中但目前国内对此方法的研究还比较少在国外有代 表性的应用是波音737飞机的设计 在可调平台的基础上同时实现了 737300 737900 几种不同航距和座位容量的飞机 24 h e r n a n d e z g a l l e n j k s i m p s o n t w e t r o b u s t d e s i g n o f f a m i l i e s f o r p r o d u c t s m o d u l i n g a n d r e v a l u a t i o n j a s m e j o u r n a l o f m e c h a n i c a l d e s i g n 2 0 0 1 6 1 8 3 1 9 0 25 s i m p s o n t w m a i e r j r a m i s t r e e f ap r o d u c t p l a t f o r m c o n c e p t e x p l o r a t i o n m e t h o d f o r p r o d u c t f a m i l y d e s i g n d a s m e d e s i g n t h e o r y a n d m e t h o d o l o g y 1 9 9 9 91 2 1 9 15 基于模块化设计和基于可调变量设计这两种方法是实现产品族设计的关键 但它们却都存在一定的不足 基于模块化的产品族设计方法主要是从产品的功能 分析入手 通常在完全相同的功能需求情况下模块化设计比多功能设计需要更 多的组件此外模块化设计方法虽然比较简单但要求企业必须先对产品实施 模块化增加了设计工作量同时一些模块化产品彼此非常相似这给管理也增 加了很大的难度 因此在产品族中产品的功能和模块公共性程度之间的平衡问 题往往成为设计的瓶颈 而在可调节变量方法中 公共设计变量的确定是问题解决的关键和难点多 数方法需要事先人为指定可调变量设计参数的选择存在很强的主观性对于没 有经验的设计人员来说十分困难 第三节 面向大规模定制的生产制造 大规模定制的制造需求常常是动态变化的客户订单可能随时到达它们可 能属于不同类型的产品交货期和批量都不一致制造控制系统必须具有足够的 响应速度和柔性以处理这些复杂的问题为了降低制造控制系统的复杂性大多 数制造资源如工人加工机床工作站和机器人等有必要具备多种能力以 便同一产品的多步加工能够在不同的机器上进行 由于大规模定制产品经常采用 面向产品族设计 非线性工艺路线可选工艺路线和可变加工序列等方式来放松 对传统工艺路线的约束从而为工作和资源的不同匹配提供了可能使加工路线 的柔性显著增加 大规模定制的目的是以大规模的效率生产出满足用户个性化需求的产品 这 就必然要求企业在制造的过程中采用 cadcam 和 cims 等先进制造技术由 于定制产品采用产品族的设计方法不同的定制产品间存在相似性考虑到目前 我国企业的现状 采用面向大规模定制的成组技术则是在制造过程中实现大规模 定制的有效途径具体可以从以下角度考虑 按产品族组织生产 产品族内的产品和零部件具有相似的特征和属性具有相似的工艺工装 和加工设备因此按产品族组织生产可以大大缩短生产周期降低生产成 16 本 按零件族编制生产工艺 按成组技术将不同产品中工艺相似的零件归并成族 按零件族编制可供同组 零件共用的工艺规程较传统逐件单独编制的方法成组工艺编制简便快捷同 时还可以防止人为的工艺多样化以及由此造成的后续生产过程的复杂化 按成组思想组织工装设备 由于同组零件工艺规程一致 所以其所用的工装设备也可以相对统一 因此 在加工设备的选择和制造时应充分考虑零件族的工艺特征和工艺规程针对零 件族的实际需要 合理配置加工设备的功能 做到物尽其用 防止不必要的浪费 按零件族设计工装 可以减少工装数量 简化生产准备工作 缩短生产准备时间 建立面向大规模定制的成组生产单元 根据成组技术原来形成的生产单元组织形式可用于大规模定制生产的 生产组织和生产计划管理 我国企业传统设备较多 生产手段落后 资金投入少 利用现有普通机床组成生产单元形成柔性制造系统的雏型以较少的资金投入 较大的经济效益生产单元依据成组技术原理将机床布置成特定的工作单元 一组相似的零件在单元内完成全部或大部分加工任务 这样可以减少零件物流路 线和生产准备时间简化管理提高工人的熟练程度从而提高生产效率和零件 质量 构造模块化的生产线 樊树海等通过研究指出 大规模定制需要一个相对自治的操作单元组成的动 态网络在这个网络中每个模块都被赋以一个特定的过程或任务 2 6 这些模块 何时以及怎样组合发生作用来生产某种产品或提供某项服务 是随着每个客户的 需求而变化的 面向大规模定制 构造模块化生产线时将按照对象专业化布置的生产线尽 量按照功能进行模块化分割即将原有的流水线分割为分离的子功能模块在 每一个功能模块内部融入工艺专业化的布置特点 而各个模块之间采用松耦合的 形式与已往成组技术相比这种模块化强调的是功能的不同即各个模块之间 26 樊树海 肖田元乔桂秀等 大规模定制生产线的动态完了构造与仿真 j 系统仿真学报2 0 0 4 1 6 71 5 9 7 1 5 9 9 17 尽可能使功能不重叠功能差异越大满足客户需求的能力就越大采用这种模 块化子生产线的形式是为了在速度 时间成本以及定制生产之间取得一种综合 优化 第四节 面向大规模定制的供应链管理 供应链及其驱动模式 供应链是指产品生产和流通过程中所涉及的原料供应商部件供应商制造 商分销商运输商和最终客户组成的供需网络供应链分为内部供应链和外部 供应链内部供应链是指企业内部采购生产销售部门组成的供需链外部供 应链是指企业外部的与产品生产和流通有关的从供应商生产商销售商直到最 终消费者所组成的供需网络 供应链根据驱动模式可以分为 push推动式和 pull拉动式供应链 推动式供应链是制造商采用基于库存的生产方式确定一定的安全库存根据市 场预测和生产机会安排生产拉动式供应链是基于客户订单生产实现少库存或 零库存二者的比较见表 3.2 表3.2 两种供应链的主要区别 推动式push 拉动式pull 适用产品 产品的品种规格比较单一 通用化标准化的产品 个性化的产品 主要目的 高效率低成本 在对客户定制要求的快速响应的 基础上实现高效率和低成本 库存策略 保证一定安全库存 零库存 合作原则 质量和成本 速度柔性和质量 传统供应链管理的特点与不足 传统的大规模生产模式下的供应链管理一般包括三个部分 流动于企业内外 部各个物流网络环境的产品流供应商制造商核心企业分销商零售商以 及最终客户之间资金往来的资金流供应链上各种信息交换的信息流在这种情 18 况下的供应链管理主要注重产品流和资金流的管理 而把信息流作为伴随产品流 和资金流而出现的附属产物笔者认为在传统的供应链管理中供应链各节点 之间的物流和信息流流动方式如图 3.3 所示 供应商 物流信息流 核心企业供应商分销商零售商客户 图3.3 供应链管理模型 在传统的供应链管理模型中供应商核心企业和客户之间的联系不是直接 的信息交流要经过若干中间环节彼此之间不能及时准确了解对方的需求根 据需求变异加速放大原理 由于供应链的各个环节都存在着信息的不确定性和延 迟性 最终会产生牛鞭效应牛鞭效应是指需求的波动程度沿着供应链的上游方 向呈现出不断放大的现象 产生牛鞭效应的因素有很多其中供应链上各个结点 为实现自己的最优利益而做出的需求预测是最主要的原因 在这种情况下传统的供应链管理孤立地考虑预测计划生产制造销售 和客户服务等过程未能共享信息每个结点都从自身角度出发只能实现局部 最优而不是全局最优此外传统供应链管理着重从费用最低的角度进行考虑 强调对成本资金等的计划和控制而在一定程度上忽略了客户利益最大化的原 则 面向大规模定制的供应链管理 大规模定制中存在着客户订单分离点 codpcustomer order decoupling point在客户订单分离点之前是推动式供应链模式 此时零部件标准化程度高 可以采用大规模生产的方式易形成规模经济效应此时供应链管理的主要任务 是协调和加强供应链各成员间的合作包括内外部供应链降低供应链中的 库存等待时间和不增值的环节提高整个供应链的效率在客户订单分离点之 后是拉动式供应链模式 此时产品零部件定制程度高此时供应链管理的主要任 19 务是缩短对客户定制要求的响应速度 笔者认为 企业应根据大规模定制的方式 确定合适的客户订单分离点的位置 继而在客户订单分离点前后采用不同的供应 链模式具体如图 3.4 所示 供应商装配制造商零件制造商第三方物流客户 推动式拉动式 推动式 推动式 推动式 拉动式 拉动式 拉动式 e t o m t o a t o s t o 客户订单分离点 c o d p 物流 e t o :engineering toorder 按订单 设计 m t o :m a k i n g toorder 按订单 制造 a t o :assemble toorder 按订单 装配 s t o :saleto order 按订单销售 图3.4 供应链和客户订单分离点 根据以上分析可知 面向大规模定制的供应链与传统的供应链相比具有以下 特点 对信息流管理的加强在传统的供应链管理模式下把信息流看作是产 品流和资金流的附属产物对它的管理并没有投入很多的力量在大规模定制的 生产模式下供应商分销商和核心企业都需要更准确和快速地获得客户的需求 信息 而且它们彼此间的信息交流也日渐重要现在很多的企业已经在传统的商 务模式中引入了 b2bb2c 等电子商务模式传统的现金支票交易也逐渐被 电子交易所取代因此信息流逐渐成为供应链中最重要的因素成为供应链的实 质产品流和资金流则是信息流的实物表现形式此外为了获取竞争的优势 一些核心能力互补的制造商和供应商结成动态联盟 为了达到整个供应链的信息 集成信息流的作用进一步加重 动态性和敏捷性由于客户需求日益呈现出个性化易变性等特点为 了争夺市场机遇企业可以根据自身的核心竞争力选择与其互补的供应商和分 销商结成动态联盟供应链结构随着市场需求的改变而改变从而是供应链出现 动态性的特点 20 在大规模定制的生产模式下 核心企业以客户订单为依据来安排定制产品的 生产 与大规模生产下以需求预测来安排生产的模式相比 存在着时间上的劣势 因此 快速而低成本地向客户提供定制化的产品是大规模定制模式下供应链管 理的重点基于这个角度大规模定制的供应链是敏捷的的能够快速响应客户 需求的供应链 信息技术密集性大规模定制的实施需要现代信息技术和先进制造技术 的支持只有当以 internet/internat 为代表的信息技术和电子商务得到普及柔性 制造系统和计算机集成制造的广泛应用 大规模定制才能充分发挥其优势 因此 在大规模定制模式下的供应链是信息技术密集型的供应链 供应链中的各个节点 通过现代信息技术相互联系 从而加速了信息在各个节点的传递使得企业响应 客户定制的时间大为缩短提高了供应链的运作效率 集成性和互补性面向大规模定制的供应链应对核心企业以及合作企业 的人员技术等资源进行整合和集成同时面向大规模定制的供应链中合作企业 是基于各自的核心竞争力而结成的动态联盟合作企业之间是优势互补的关系 大规模定制模式下的供应链模型.大规模定制模式下的供应链已经不再 是传统上主要基于业务活动的经济关系 而是从一种作业性的管理工具转变为管 理性的方法体系为了适应客户驱动生产和企业联盟的需要供应商核心企业 与客户的联系日益紧密使得分销商零售商的作用不断减弱导致供应链结构 逐渐转变为由供应商 核心企业和客户组成的网络结构笔者认为这种网络结构 可以用图 3.5 表示 21 客户定制平台 客户关 系管理 系统 仓库 成品部配送部 供应商 采购部 制造部 提出定制 信息采集 订单分解 成品生产计划 采购信息 外协外购件 自制件 定制产品 定制产品零部件 物流信息流 图3.5 大规模定制模式下的供应链模型 从图 3.5 可以看出分销商和零售商的地位和作用都有所弱化甚至逐渐消 失 客户通过企业提供的定制平台向核心企业提出定制要求核心企业通过数据 挖掘等技术从中进行信息整理然后对客户订单进行分解分解后的订单将成为 企业采购生产和装配的依据另外为了实现供应链的整体最优核心企业应 将掌握的客户信息及时传递给供应商及其他合作伙伴使它们的库存尽可能降 低最后核心企业把定制产品送交给客户后还应将客户的反馈信息传递回客 户关系管理系统中以便以后能更好的为客户服务 大规模定制模式下的供应链设计 前文曾提及尽管客户对产品功能的需求有差别但是也有共性因此大规 模定制不是百分之百的完全定制 在产品中既有共性需求也有个性需求企业通 过产品结构和制造流程的合理组织可以确定科学的客户订单分离点在客户订 单分离点之前定制产品的生产主要反映共性需求可以通过大规模生产的方式 进行生产此时的供应链为推动式供应链而在客户订单分离点之后定制产品 22 的生产主要反映个性需求要通过定制方式进行生产此时的供应链为拉动式供 应链所以企业应针对定制产品中的共性成分和个性成分分别进行供应链的设 计 针对定制产品共性成分生产的供应链设计 虽然单个客户的需求是无法预测的但定制产品的总体规模还是有踪可寻 的在对细分市场的总体预测的基础上根据相关的需求理论和计算方法可以 大致预测通用化零部件的大致数量 而后可以以此为依据进行生产此时供应链 的驱动模式是推动式的在供应链的设计上核心企业应充分利 internet 和电子 商务等信息技术手段 加强与供应商及客户之间的协作 提高供应链的运行效率 利用供应链各节点之间的信息交换来实现尽可能低的库存水平 从而降低整个供 应链的交易费用和整体成本 针对定