（管理科学与工程专业论文）面向客户定制的产品信息模型及系统.pdf

华中科技大学硕士学位论文 摘要 随着匾络盟岱来临，消费者需求趋向多样化、个性化，客户定制作为一种生产 方式和企业管理模式越来越受到重视。本文研究的目的就是通过对客户定制模式的 特点和要求的分析，构造面向客户定制的产品信息模型并进行相应的系统模块设 计，以提高企业对客户定制订单的快速响应能力和管理水平。 本文首先讨论了客户定制问题的发展和国内外研究现状，并针对典型企业及其 产品对该问题进行了分析。作者从基础的产品结构数据入手，在分析b o m 构造的研 究和发展的基础上，对各种类型b o m 进行了分析比较，着眼于快速发展的客户定制 这一广阔应用环境对产品结构数据进行了优化构造，提出了动态b o m 模型，该模型 是构建企业产品信息模型的关键组件能够支持企业针对客户定制产品订单方便地 进行产品设计变更和相关数据的维护。 基于动态b o m 攫型构造的理论基础，本文分析了面向客户定制的订单处理机制 并建立了面向客户定制的订单生成模型，分析了基于客户定制订单的定制产品更新 设计方法及流程，同时对企业生产计划制定机制进行了研究，最后构建了面向企业 产品信息模型，并就企业产品信息模型中面向客户定制的核心数据结构进行了详细 阐述，为基于该产品信息模型的面向客户定制企业信息系统的设计奠定了理论基 础。 基于面向客户定制的企业产品信息模型，进行了信息系统的设计与开发，并针 对实例进行了简要说明。 关键词：客户定滴三态b 击磊产品信k 毳型 华中科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t w 1 t l lt h ec o m i n go ft h en e t w o r ke r a t h en e e d so fc u s t o m e r sb e c o m ed i v e r s i f i c a t i o n a n di n d i v i d u a t i o n a sak i n d o f p r o d u c i n g f a s h i o na n d m a n a g e m e n tm o d e ，t h e c u s t o m i z a t i o ni s p a i dm o r ea t t e n t i o n t h eg o a lo ft h i st h e s i s i st o d e v e l o pap r o d u c t 。 i n f o r m a t i o nm o d e if o rt h ec u s t o m i z a t i o na n di t s s y s t e m m o d u l e b ya n a l y z i n g t h e c h a r a c t e r i s t i c sa n dr e q u e s t so ft h ec u s t o m i z a t i o nm o d e t h em o d e lc a ne n h a n c ef a s t r e s p o n d i n ga b i l i t yt o w a r dc u s t o m i z i n g o r d e r sa n di m p r o v em a n a g e m e n t p e r f o r m a n c e f i r s t l y , t h ea u t h o rh a ss m n m e du p t h er e l a t i v er e s e a r c ha b o u tt h ec u s t o m i z a t i o na n d a n a l y z e d t h ec u s t o m i z a t i o np r o b l e mi nac a s e m o r e o v e r , b a s e do nt h e s t u d y a n d d e v e l o p m e n to fb o mc o n s t r u c t i n gm e t h o da n de y e do nr a p i d l yd e v e l o p i n ga p p l i c a t i o n s e t t i n go f t h ec u s t o m i z a t i o n ，t h ea u t h o rh a so p t i m i z e dp r o d u c t i o nf r a m e w o r ka n d b r o u g h t f o r w a r dt h ed y n a m i cb o m m o d e l ，w h i c hi st h ek e ys u b a s s e m b l yo fp r o d u c ti n f o r m a t i o n m o d e la n dw h i c hc a nh e l pe n t e r p r i s ec o n v e n i e n t l yt om o d i f yp r o d u c t i o nd e s i g na n dt o m a i n t a i nt h er e l a t i v ed a t ai na l l u s i o nt ot h ec u s t o m i z i n go r d e r s f u r t h e r m o r e ，o nt h eb a s i so ft h ed y n a m i cb o mm o d e l ，t h ep r o d u c ti n f o r m a t i o n m o d e li s p u tf o r w a r d ，w h i c hc a ne s t a b l i s ht h eb a s ef o re n t e r p r i s e i n f o r m a t i o ns y s t e m d e s i g n i n ga n de x p l o i t i n g ，b ya n a l y z i n gt h ep r o c e s so fo r d e r s ，p r o d u c t i o nr e n e w a la n d e n t e r p r i s ep r o d u c i n gp l a n s e q u e n t i a l l nt h ec o r ed a t as t r u c t u r eo fp r o d u c ti n f o r m a t i o n m o d e lb a s e do nt h ec u s t o m i z a t i o ni se x p o u n d e di nd e t a i l f i n a l l nb a s e do n t h ep r o d u c ti n f o r m a t i o nm o d e lf o rc u s t o m i z a t i o n ，a ni n f o r m a t i o n s y s t e mi sd e s i g n e da n dd e v e l o p e d ，w h i c h i sb r i e f l ye x p l a i n e db yac a s e k e y w o r d s ：c u s t o m i z a t i o n d y n a m i c b o mm o d e l p r o d u c ti n f o r m a t i o nm o d e l i i 华中科技大学硕士学位论文 = ! = ! = ! = = ! ! ! ! = ! ! ! = o = = ! ! ! 一ii ! ! ! ! ! e ! ! ! ! ! = = = = 2 1 1 1 问题的提出 1概论 “定制”对人们来说并不是一个陌生的概念，在生产发展的初期，根据顾客要 求来提供产品和服务就早已存在，例如裁缝量体裁衣、鞋匠根据需要制作不同的鞋 子以及其它诸如此类的活动。但是这种生产方式生产效率低下、质量难以持续保证、 服务的市场面太狭窄，另外制作的周期较长。可见，这种早期的定制实际上是一种 手工劳动，该生产方式有着它本身的社会历史根源，生产制造技术的局限性使得这 种定制其实就是手工作坊式的生产。作为历史发展的见证这种完全个性化的手工定 制仍有很小的一部分市场，但是不能适应企业化的生产计划和需求。 科学技术的进步使得生产的组织方式发生了翻天覆地的变化，以福特公司为代 表的大规模生产盛极一时。该生产模式由于实现了规模生产使得相似产品的生产成 本大幅度降低，同时降低了产品设计成本，使得产品迅速普及，已经做到了几乎人 人都能买得起多样化品种和服务的汽车产品，但也不可避免的存在一定的甚至是大 量的成品库存。” 二战后，消费需求发生了巨大的变化，人们开始追求消费品的多样化和个性化 消费方式，大规模生产面临新的挑战。应运而生的多品种小批量生产方式受到了广 泛关注，获得了一定的发展。但是多品种小批量生产方式仍然只是一种向顾客提供 多种产品选择的生产方式，必须根据市场预测生产多种类型的产品以迎合潜在的可 能的客户需求，企业不得不库存相当数量的成品，占用大量的资金，提高了产品的 生产销售成本。 进入网络时代以后消费者需求趋向多样化、个性化发展，产品的更新换代更加 迅速，企业之间的竞争更加激烈，市场环境也更加难以把握。客观的市场发展大环 境，迫使企业必须针对客户定制模式进行基于客户定制订单的经营计划的制定、产 品变更设计以及企业设备工艺调整等企业内部信息数据处理流程方面的改进，优化 或重建企业的信息模型，从而取得发展的先机。 客户定制作为一种生产方式和企业管理模式越来越受到重视，而大规模定制模 式的研究也已经相当深入。”“3 但是大多数中小型企业远没有达到客户定制的规模 化，甚至很难达到。特别是对于普遍需求的生产周期短、成本低、零部件通用性高 的产品，上述理论或者效果不明显或者并不太合适。另外这些企业也很难采用成熟 的产品数据管理系统或e r p 系统，因此针对该类型企业和产品进行“客户定制”问 华中科技大学硕士学位论文 题研究，帮助企业适应这一不可逆转的市场大环境并且争取在企业生产和发展方面 的取得突破，就显得非常有必要，也比较切合实际。 1 2 客户定制的发展及研究现状 1 2 1 客户定制的发展 预言家阿文托夫勒( a l v i nt o f f l e r ) “1 预告提出了大规模定制生产方式，b j o s e p hp i n e i i5 1 在1 9 9 3 年对大规模定制的内容进行了完整的描述。大规模定制生 产( m a s sc u s t o m i z a t i o n ) 是指完全以顾客的需求为中心，大规模地生产单个顾客 需要的产品和开展相应的企业活动。这种崭新的企业经营管理模式，试图把大规模 生产的低成本和定制生产以客户为中心这两种生产模式的优势有机地结合起来，在 不牺牲企业经济效益的前提下，了解并满足单个客户的需求并因此成为企业经营中 新的必然趋势。大规模定制模式要求企业在产品的设计、开发、生产组织、成本统 计等各个方面都采取相应的运作方式。 大规模定制模式能够降低因产品多样化所增加的成本，减少企业的库存，从用 户那里获取更大的收益，从而使企业在竞争中处于有利地位。多数的大规模定制企 业发现，虽然在开发产品、工艺和技术方面需要有很大的投资，但当市场分化到一 定程度，大规模生产技术不再能够有效地预测客户的需求时，大规模定制产品的成 本就几乎与大规模生产的产品成本相当，甚至更低。 大规模定制生产是适应现代市场需求多样化和需求变化加快的产物。它沿用了 标准化、通用化、模块化、成组技术等原有技术，又引入了现代制造技术、信息技 术和先进的企业组织形式。它的核心是将产品设计分为两个层次：满足一定时期需 求的产品通用模块设计和满足特定用户需求的模块变型设计。通用模块需进行专业 化大批量生产，在此基础上补充少量的专用模块或是变型模块即可组装出用户特定 需求的产品。 进入网络时代以后，企业的经营理念发生了巨大的转变，企业由生产型、经营 型向经营服务型转变，快速响应顾客需求为导向以求得自身生存与发展的经营理念 成为企业一切经营战略的核心思想。换一个角度来看，以满足顾客需求为导向求得 自身生存与发展的经营理念必然要求企业改变传统的经营运作方式来即时满足顾 客的需求。 于是，戴尔公司面向顾客直接定制模式”1 便产生了。戴尔公司的奇迹在于它利 用现代信息技术支持企业的生产，以顾客化定制进行定制营销，实现顾客导向的快 速运筹，其具体体现在生产环节上就是，戴尔公司通过国际互联网和企业内联网等 华中科技大学硕士学位论文 技术以电子速度对顾客订单做出反应，当订单传至该公司信息中心时，由公司控制 中心将订单分解为子任务，并通过国际互联网和企业间信息网分派给各个独立制造 商，各制造商按收到的电子订单进行配件生产，最终按照戴尔公司控制中心的时间 表来供货。由世界各地发来的源源不断的订单促使该过程循环不停、往复周转，从 而形成规模化、产业化生产。实际上，戴尔公司的面向顾客直接定制模式代表了“客 户定制”的发展方向，而该公司也正是因为实现了客户定制的规模化、产业化，生 产才得到健康快速的发展。 客户定制的不断发展以及伴随的众多企业的繁荣或败落，为各类型企业的发展 指明了方向。只有能够实现对客户直接的、互动的、迅速的响应，实现完全个性化 定制，而且价格更低，功能更多，规模更大，服务更好，效益更高，差不多做到人 人都能买到自己称心的产品，企业才能立于不败之地。 1 2 2 国外研究现状 目前，国外关于客户定制这一问题的研究一直在不断进行，主要论述有：大 卫安德森”“”“”1 对面向客户化大量定制的敏捷产品开发进行了研究；m a r g a r e ta e ! 州研究了大批量定制实施策略问题；a l s t a i r ”关于个性化营销的研究，阐述了 针对客户的个性化营销策略的制定和实施方案：l a l l 、r o n a l ds m “”研究了工业企 业应对客户化大量定制的策略；n e t s c a p e “”的客户定制化界面设计开发系统研究。 上述各项研究都是针对客户化大量定制展开的，适用于规模化的定制性生产和装配 型企业活动，但对于一般性的客户定制问题较少进行相应的深入研究。 1 2 3 国外研究现状 国内研究开始比较活跃，主要侧重予以下几个方面： ( 1 ) 华中科技大学马士华关于顾客化大规模生产环境下的生产管理研究，侧重 制造观念的更新、组织的重构和经营重组，注重管理的柔性、组织的柔性和设备的 柔性等方面内容的研究；”“ ( 2 ) 华中科技大学李仁旺等关于大批量定制模型及产品成本研究，提出了集成 产品和过程概念，以及大批量定制产品总成本数学模型；”“” ( 3 ) 大连理工大学c m s 中心刘晓冰等关于产品数据管理的研究，提出了产品族 管理的概念；“ ( 4 ) 天津财经学院经济研究所易训华关于大规模数字化定制经济的经营与管理 的研究，把大规模数字化定制经济作为一种全新的产业组织形式提出来，进行理论 研究和分析。“州“1 上述各方面的研究侧重于生产方式的模式重建、独立的产品结构、成本分析或 3 华中科技大学硕士学位论文 者未来经济模式的探索，而且都基于顾客化大规模定制的理想假设。然而客户定制 并不可能一步实现大规模化，所以向大规模化过渡的过程中这些研究可能并不一定 能成功应用，因而有必要进一步探讨和分析一种更加普遍性的模型或处理系统。 客户定制要求企业能够快速准确的响应客户的定制要求，企业能够在实时判断 企业的设计、生产、采购及装配加工能力的前提下向客户提交反馈意见，无论决策 的结果是可以立即组织生产、部分满足客户需求的立即生产、延期进行设计生产还 是很难组织设计生产或者其它任何可能结果。仅仅这一企业决策就需要大量的设 计、生产、采购等方面的信息和数据支持，另外生成客户订单之后的诸多计划和控 制安排也需要一个相当深度和广度的产品信息模型进行支撑。 1 3 企业产品信息建模 t 3 1 企业产品信息模型 企业的信息资源是一个包罗万象、层次复杂、类型多样的具有高知识密集度和 高技术密集度的综合化、市场化的信息资源集成体，从内容构成上看它包括产品销 售和各种生产要素供应的市场信息；影响企业运行和发展的诸如政治经济、文化、 科技、自然资源和地理环境等信息；企业自身素质和发展状况的内部信息；关于竞 争环境、竞争对手和竞争策略的竞争情报。从载体形态上看，既有传统的书刊、广 播电视电话传真，又有基于i n t e r n e t 的电子邮件电子查询、电子论坛、电子公告、 电子刊物，各种数据库及e d i 电子数据交换系统，而企业产品信息是企业资源的核 心和基础。企业是信息的最大用户群和信息价值的实现者，同时，它也是信息的集 散地和辐射中一e l , ，强化资源开发、提高信息增值应该成为企业信息管理的重要内容。 企业产品信息模型是对企业经营活动过程中产品信息活动一般规律的描述，支 持对企业经营活动过程中信息的采集、传递、加工、使用和维护等信息活动环节以 及信息活动一般规律的描述，一般以图、表、数据的形式表示，为企业信息系统的 建设提供理论指导。“1 企业产品信息模型支持对企业结构和业务活动本质、概括的认识，并将结果用 “业务领域一业务过程一业务活动”的层次结构表示；在此的基础上进行过企业数 据规划、企业实体对象及联系分析以及对该控制系统的状态、输入及输出等的分析、 归纳、整理；并用数据流图等图形方式分析对进行每一管理过程所需的数据、产生 的新数据以及各管理过程之间的联系进行描述。目前产品信息建模及信息处理模式 构建仍然是企业产品信息模型研究的热点。“”“ 华中科技大学硕士学位论文 1 3 2 产品信息及产品信息建模 产品信息是定义一个零件和部件( 零件的装配体) 在其生命周期中的几何形状、 功能以及行为的所有数据，它包含几何、拓扑、精度、装配关系、属性以及附属特 征和为安全维护所需的附加信息等。 。 有关产品信息模型的使用已有近2 0 年的历史，随着几何模型在各种c a d c a m 系统中的引入，对产品信息模型建模技术的研究得到了快速的发展，提出了一下几 种产品信息模型： ( 1 ) 面向几何的产品信息模型。这一模型包含三维线框模型、曲面、实体以及 全面实体组合模型几个类型，它们可以定义为计算机内部模型，其主要目的表达某 产品的形状。它们可以用于f e m 及n c 加工应用，但是无法合理表达非几何属性数 据以及机械设计中的一些附加形状和文字描述信息。 ( 2 ) 面向特征的产品信息模型。又称特征模型，这一模型使得设计者用具有明 显工程含义的体素( 如孔、槽等) 表达产品，提供更自然的词汇来表达设计对象， 能够捕捉设计者的意图。目前，该模型的研究仍方兴未艾。 ( 3 ) 基于知识的产品信息模型。这一模型是使用人工智能( a i ) 技术，如面向 对象的编程语言、机遇规则的推理技术、约束及真理维持系统等建立起来的。通过 使用a i 技术，将专家设计经验和产品设计过程及环境的知识明确的表示在产品信 息模型中，为实现产品设计自动化提供许多有用的信息，从而大大增强在产品建模 过程中信息支持的能力。 ( 4 ) 集成的产品信息模型。该模型包容了上述模型所有的功能，所有类型的产 品信息都集中存储在一个集成的产品信息模型中，这种语义上的集成增加了支持企 业实现集茂所需要的语义概念。除产品信息的中性表示和集成管理外，产品的开发 过程还可以由一般性产品知识支持。这种一般性产品知识由产品历史、产品开发规 则、用户模型及技术需要模型等组成，它的表达己将产品生命周期中的不同阶段都 、 考虑进去，可以完整的支持产品开发活动的需要。实现集成的产品信息模型的一个 重要方法就是i s o s t e p 标准，它定义了表达和交换产品信息的一种中性数据格式。 s t e p 采用了具有层次数据结构的集成产品信息模型，以绘图为例，s t e p 提供了显 示描述绘r g 、与产品模型有联系的绘图和由产品模型自动生成的绘图等三种不同层 次的模型。s t e p 的产品信息模型要为多种应用服务，如绘图、分析和制造等，每种 应用都有相应的属于和概念，描述这些概念的模型成为应用协议( a p ) ，产品信息 的使用由各个应用协议所决定的数据结构来交换。“o “ 华中科技大学硕士学位论文 1 3 3 产品数据管理 产品数据管理( p d m ：p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ) 是一项集成化管理产品数 据和过程的技术，基本实现了产品数据在各个系统之间的交换与共享，作为一个功 能强大的信息支撑平台，能够实现对产品信息模型涉及的产品方方面面信息的有效 管理。p d m 技术是对工程数据管理，文档管理，产品信息管理，技术数据管理、技 术信息管理、图像管理及其它产品定义信息管理技术的一种概括的扩展。新一代p d m 系统融合了面向对象技术、c a d c a m 封装集成技术、网络通信技术、客户服务器技 术、w e b 浏览技术、分布式数据库技术与图形化用户接口技术等最新一代的计算机 软、硬件技术。3 作为企业产品数据管理的核心，p d m 系统是个开放型的系统，开放主要包括 数据的开放、功能的开放和系统建模方法的开放。开放性主要表现在可移植性、可 扩展性、互操作性、可裁减性等方面。p d m 系统是建立在关系型数据库管理系统平 台上的面向对象的应用系统，其体系结构有四层： ( 1 ) 第一层是支持层。目前流行的通用商业化的关系型数据库是p d m 系统的支 持平台。关系型数据库提供了数据管理的最基本的功能，如存、取、删、改、查等 操作。 ( 2 ) 第二层是面向对象层。由于商用关系型数据库侧重管理事务性数据，不能 满足产品数据动态变化的管理要求。因此，在p d m 系统中，采用若干个二维关系表 格来描述产品数据的动态变化。p d m 系统将其管理的动态变化数据的功能转换成几 个，甚至几百个二维关系型表格，实现面向产品对象管理的要求。 ( 3 ) 第三层是功能层。面向对象层提供了描述产品数据动态变化的数学模型。 在此基础上，根据p d m 系统的管理目标，在p d m 系统中建立相应的功能模块。一类 是基本功能模块，包括文档管理、产品配置管理、工作流程管理、零件分类和检索 及项目管理等：另一类是系统管理模块，包括系统管理和工作环境。 ( 4 ) 第四层是用户层。包括开发工具层和界面层。不同的用户在不同的计算机 上操作，p d m 系统都要提供友好的人机交互界面。根据各自的经营目标，不同企业 对人机界面亦会有不同的要求。因此，在p d m 系统中，通常除了提供标准的、不同 硬件平台上的人机界面外，还要提供开发用户化人机界面的工具，以满足各类用户 的专门的特殊要求。 整个p d m 系统和相应的关系型数据库都建立在计算机的操作系统和网络系统 的平台上。同时，还有各式各样的应用软件，如c a d 、c a p p 、c a m 、c a e 、c a t 、文字 处理、表格生成、图像显示和音像转换等等。在计算机硬件平台上，构成了一个大 型的信息管理系统，p d m 将有效地对各类信息进行合理地、正确地和安全地管理， 华中科技大学硕士学位论文 其组建模式和管理机制可以被中小型企业部分借鉴使用。 1 3 4 分析探讨 总结而言，p d m 系统围绕产品设计进行所有的信息组织和资源管理活动，但是 并不能为企业的客户定制决策、订单接收以及针对客户订单的相关计划设计生产等 活动提供足够的支持和帮助，也就是说至少暂时p d m 系统很难立即适应企业的客户 定制模式化决策和生产。因为p d m 系统并没有考虑与客户的交互，不能提供适合客 户的信息，也没有针对客户的需求进行结构和系统调整。而且p d m 系统对于一个企 业特别是信息技术薄弱的企业而言，是一个非常庞大的系统工程，绝非朝一夕能 够建立和实施。因此有必要对企业的p d m 系统进行优化更新设计，或者重新构造 新的更简单的针对客户定制的产品信息模型，乃至企业信息模型，以便适应快速发 展的客户定制趋势。 1 4 课题研究背景 i 4 i 典型企业及产品分析 柳州市仪表总厂是国内电度表及家用燃气表主要生产厂家之，是国家定点生 产各种工业和民用电度表及燃气表的专业工厂，也是广西目前最大的唯一专业生产 电度表及燃气表的厂家。工厂主要产品有：电工仪表、热工仪表、家用燃气计量仪 表、以及成套装置、空气压缩机等。工厂拥有精密的加工机床及先进的微机控制电 度表校验设备，采用光电脉冲技术，误差自动显示记录等检测手段，保证产品质量。 工厂1 9 9 7 年在同行业中率先通过i s 0 9 0 0 l 质量体系认证，1 9 9 9 年又率先通过 i s 0 1 0 0 1 2 1 计量确认体系认证，产品质量稳定、性能可靠、获部颁生产许可证， 出口机电产品质量许可证及制造计量器具许可证。主要产品评为广西优质产品。该 厂“双力牌”产品多年来畅销全国，并出口东南亚国家和地区。 电度表作为该厂的拳头产品一贯坚持根据不同客户的个性化定制要求进行产 品设计、改装和生产，在客户中建立了良好的信誉，从而进一步推动了整个企业的 快速发展，工厂现在具有年生产二百万只电度表的能力。 柳州仪表总厂采用厂内多级核算对产品、零部件以及材料敷料进行控制，以仓 储控制作为中心，按照客户订单需求推动企业的计划、生产、采购和销售等活动。 车间、分厂与仓储部门以及财务之间按照成本进行内部采购制，依照各部门的采购 和产出评价进行厂级奖惩，各部门根据本部门效益进行内部自主结算和部门内部奖 惩。 华中科技大学硕士学位论文 电度表作为一种广泛使用计量仪器，其通用零部件占产品零部件总数的将近 7 0 ，结构相似性也较高，但其客户个性化定制要求同样特别突出。部分客户例如 供电局，主要对电度表的铭牌、计度器的精度范围、电度表的外观颜色等方面提出 个性化的定制要求，上述定制化要求涉及的产品设计及装配工艺技术含量不甚大， 对企业而芎改制的成本比较低也容易控制，而涉及结构性的客户变更定制要求将导 致产品成本的较大幅度提高，柳州仪表总厂针对不同的定制类型进行产品工艺变更 设计、生产计划安排、采购计划变更以及相关加工装配变更等活动。 然而随着人们生活水平的不断提高，科学技术、控制技术以及传感遥控技术的 发展，电度表的设计和生产面临着新的挑战，目前的客户定制明显具有相当程度的 技术含量，例如高安全性要求、声控数据提示及多表合一等等要求。客户定制很显 然加重了企业的设计和生产负担，因为必须针对客户的不同要求进行图纸修订、定 制零部件采购2 n t 、装配工艺路线变更以及外观定制等额外的处理流程，但同时也 促使企业不断提高企业的设计、生产和采购的快速反应能力，优化企业的资源配置， 而且客户的定制要求有时甚至可以启发企业产生新的设计理念，最终提高整个企业 的管理水i f 。 该厂现在面临着客户高技术含量产品定制的市场压力，在不断思考、探索也在 不断对现行的产品设计生产模式进行有益的变更尝试，以便较快适应市场的这一变 化，争取尽快抢占有利的发展形势。 电度表涉及近百种零部件以及敷料，零部件间装配工艺要求较高，但由于大量 采用标准化设计及制造，成本相对较低，因此电度表属价格较便宜产品，其设计、 生产和装配周期也不太长，使得企业能够比较容易的进行动态的生产安排，以便对 客户的定制要求快速响应。但是这也对企业的信息管理提出比较高的要求，因为并 非任何客户定制要求都能在客户给定时间区间内高质量的完成，仅仅接单决策就必 须依托准确的企业信息的支持，包括企业的设计能力、计划安排能力、设备加工装 配能力、采购能力以及零部件准备能力等诸多方面因素，权衡各方面利弊后确定合 适的决策。 1 4 2 客户定制产品的信息需求分析 电度表具有生产周期短、价格便宜、产品零部件通用性高的特点，代表了相当 一大部分消费品的共性，非常适合作为一种典型产品进行客户定制相关问题研究。 电度表主要由四大部分组成，分别是表盖装配、端盖装配、测量机构以及铅封 球，其中前三者都为部件和结构，由其它众多零部件装配而成，铅封球为零件。表 盖装配和端盖装配不仅将整个测量机构的零部件合理的封装在一起，而且决定了电 华中科技大学硕士学位论文 度表的外观，绝大多数采用通用件，而且客户的个性化定制要求较少，外形改制的 设计及加： 成本相对较低。作为一种测量仪表，测量机构是产品的关键部件，也是 客户定制的重点，几乎集中了成品零部件的7 0 。 o p 7 - h 仪表总厂针对客户定制主要采取如下处理流程： 首先，客户向销售部门提出产品需求计划，销售部门根据本厂产品明细清单确 定客户订单的性质，能直接满足的订单即可立即回复，并按照客户要求时段组织生 产和发货，对于无法直接安排生产的产品类别，销售部门向技术部门提交产品设计 变更申请单，包含客户的各种技术要求，同时向生产部门下达客户定制订单。 技术部门接到销售部门的产品设计变更通知单后，对客户定制的技术要求进行 分析，并与生产部门就产品加工装配工艺变更情况进行交流协商，从而确定新的针 对客户定制订单的设计图纸以及相应的车间、分厂加工装配流程，由技术部门出具 设计任务变更通知书，该通知书必须提交给生产部门、车间以及各个分厂。 生产部门根据销售部门的客户定制销售计划以及技术部门提交的产品设计变 更通知书，并依据各仓库( 成品库、零部件库、材料库以及标准件库等) 的库存量 以及统计得到的各车间分厂的在制品数量，制定相应的总厂生产计划、各车间分厂 的生产加工计划、外协计划以及总厂采购计划。 最后 b 成品库按交货时间向客户提交完工产品，销售部门跟踪定制产品的客户 评价，并将相关信息及时提交给技术部门以便于产品的设计和工艺改进。 该厂对上述相关信息及数据的处理主要依据手工方式进行，这不仅使得相关信 息的收集、查询和使用非常困难，而且各部门之间的交流有着难以避免的时间差距。 例如，销售部门虽然可以根据各部门、分厂的手工日报产量确定企业的生产状况， 但是对于库存的成品零部件信息很难实时掌控，这对于客户订单的处理非常不利， 而且很多客户定制产品的信息难以充分、高效的利用，客户信息档案的收集、更新 及跟进工作量大而且效率极低，与技术部门和生产部门的交流模式有待进一步的改 进。 客户定制的要求干差万别，在产品的设计过程中不可能完全涵盖，这也就意味 着针对客户定制的新要求有可能要进行产品更新设计( 即使仅仅针对唯一的一次订 单) 和新的生产装配计划、零部件准备以及工艺设备准备，这就要求企业必须具有 很强的客，订单响应能力，响应能力的实现离不开高效率的企业信息模型系统，至 少包括客户订单处理模块、定制产品设计模块、生产及采购计划模块以及其它的加 工装配仓储等等诸多模块。i n t e r n e t 的发展使得企业能够将自己的产品以尽可能逼 真的图片或者详尽的功能信息提供给潜在的消费者，从而吸引和培养消费者群体。 而客户在选择产品的生产企业时不仅要了解其产品的性能及价格，很多时候更重要 华中科技大学硕士学位论文 的是企业本身的知名度和信誉，通过i n t e r n e 展现企业的行业、国内、国际资格 认证以及企业的文化氛围也是必不可少的。几十年的生产实践虽然使得该厂积累一 些相关经验，但是这种主要依靠手工得处理模式满足不了日益多样化的客户定制， 而且企业的信息及数据管理模式也难以承受如此大的压力，这就要求构造面向客户 定制的企业产品信息模型，为企业信息系统的设计和开发提供理论基础。 1 5 本文研究的内容及意义 l 。5 i 本文研究的内容 “面向客户定制的产品信息模型及其支持系统”课题的提出得益于作者在实际 系统中的应用实践，也是作为“面向客户定制的企业发展规划”方向课题申请的预 研项目。 在客户定制生产环境下，企业对资源的调配与单纯的追求低成本的大批量生产 不同，特别是生产计划的获得以及设计、生产、采购等环节的安排必须进行较大的 调整。订单作为牵引企业资源有序流动的指针，已经完全凌驾于基于历史数据的预 测和分析数据，而定制订单更将使得企业的整个流程承受更大的压力，因为完全有 可能针对客户要求对产品进行重新设计，这必然会引起计划、流程、加工工艺乃至 装配等方面的全面动荡。这一切都对企业的生产计划与控制系统提出了很高的要 求，所以针对客户定制这一不可抗拒的历史发展潮流，企业只有去适应，不可避免 要重新调整企业内外部资源的流程。系统的效率是由企业数据和信息直接决定和制 约的，产品数据以及相关的结构、工艺和加工装配信息的维护必将扮演至关重要的 角色。于是，面向客户定制环境构建企业产品信息模型想法的产生也就自然而然了。 本文从基础的产品结构数据入手，对企业的数据信息进行管理，从而理顺企业 内外的数据信息处理关系，必将对企业的发展产生深远的意义，因为对企业管理系 统的成功实施而言，七分靠数据、三分靠技术，构建良好的优化数据处理模型对于 问题的解决非常关键。基于此，本文在分析b o m 构造的研究和发展的基础上，着眼 于快速发展的客户定制这广阔应用环境，从产品结构数据的优化构造入手，提出 了作为企业信息模型及产品信息模型关键组件的动态b o m 的构造模型，该模型使企 业能够针对客户的产品定制订单，方便地进行产品设计变更和相关数据的维护、加 工生产流程、装配工艺等一系列工作，并在构建动态b o m 模型的基础上设计企业的 产品信息模型。 针对普遍存在的尚未达到大规模化程度的客户定制要求，本文从更一般的情况 出发，基于上述动态b o m 模型构造的理论基础，对企业的产品信息处理机制进行了 一 1 0 华中科技大学硕士学位论文 重新改造，进行了面向客户定制的企业产品信息模型的研究、设计及相关系统设计 开发，该模型能够确保从客户需求、订单生成、企业生产计划制定、j n _ t _ 装配、销 售到产品客户评价等环节的信息流的准确性、实时性，使得企业内外部数据的交流 更加直接、方便和快速。本文论述的数据模型和系统模型都在实际管理信息系统中 进行了开发实践，实际应用效果良好。 1 5 2 本文研究的意义 本文的研究着眼于构建一种比较适合大多数面向客户定制化生产和销售企业 的产品信息模型，从数据挖潜入手探讨产品数据的具体管理问题，不但可以为企业 的发展提供一个非常合适的切入点，而且对于企业产品设计、流程再造、客户关系 管理以及更进一步的内外部供应链资源优化配置都有较好的指导意义。 本文主要研究面向客户定制的企业产品信息模型，以及为其奠定基础的动态 b o m 模型。第l 章对“客户定制”课题的背景及国内外研究现状，以及产品信息模 型的研究进行了简要介绍，选取典型企业和产品针对客户定制环境进行了分析和说 明，最后引出了论文研究的方向和重点。第2 章提出了面向客户定制的动态b o m 模 型，该模型是面向客户定制的企业产品信息模型赖以成功运作的基础，并详细分析 了该模型提出的背景、具体构造过程和简单运行模式。第3 章在分析面向客户定制 的订单生成、产品更新设计流程、企业生产计划制定问题的基础上，分析构建了企 业产品信息模型、企业结构模型和数据模型，为基于该产品信息模型的面向客户定 制企业信息系统的设计开发奠定了理论基础。第4 章进行了信息系统模块分析与设 计，并选择核心模块和实例进行了说明。第5 章对全文的研究进行了总结和研究。 一 l l 华中科技大学硕士学位论文 2 面向客户定制的动态b o m 模型构造 面向客户定制的动态b o m 模型概念的提出，得益于作者在实际系统设计开发中 的实践，该模型是构建企业产品信息模型的数据基础。 2 1 物料清单综述 物料清单( b o m ：b i l lo fm a t e r i a l ) 是定义产品结构的技术文件，又称为产品 结构表或产品结构树，是编制主生产计划和物资采购计划的依据，是现代企业组织 生产的纲领性文件。尤其是在m r pi i 和e r p 系统中，b o m 是物料采购和编制生产计 划的依据、是m r p i i 和e r p 的核心。”“ b o m 反映每个单位最终产品或中间产品在生产加工过程中所需的物品( 构件、 零部件、原材辅料) 及数量，关系到所有参与成本核算、并进行计划控制的物品； 通过b o m 的使用，企业的产品结构将会非常清楚地展示出来，从而为各项计划的制 定、生产成本的核算提供基础数据。因为b o m 用来记录双亲产品或部件与子件所建 立的装配关系，应具 有良好层次结构的树 型结构。b o m 可以采 用自顶向下分解或者 装配数量 自底向上跟踪的形式 独立标识 提供信息。通常采用 图2 1 的形式表示单 一物件的构成。 图2 - 1 单一物件构成 上属性( 父项) 下属性( 子项) 根据用途的不同，b o m 可分为以下几种：设计图纸上的b o m 、计划b o m 、计算最 终产品装配的制造b o m 、计算成本的成本b o m 、保养维修的维修b o m 等。只有基于 准确简洁的产品设计b o m ，才能提供计划b o m 、制造b o m 、关键生产b o m 、装配b o m 等多用途b o m 。 若以部件代码来表示组成产品的零部件( 包括组成部件的原材料，以下统称为 部件) ，那么每个产品的b o m 是组成该产品的所有部件的部件代码的集合，一个企 业的所有产品的b o m 集合又构成该企业的b o m ，它应满足以下条件： ( 1 ) 唯一性。代码集中的每一个代码表示且只能表示唯一的部件； ( 2 ) 完备性。每个产品代码集应能完全包括该产品的所有部件； 1 2 华中科技大学硕士学位论文 ( 3 ) 层次性。应能正确反映部件之间的组成关系，即反映代码的层次关系； ( 4 ) 扩充性。当产品结构发生变化时，代码集应易于扩充和修改。 对于一个企业来说，产品种类的多样性使得b o m 数据的维护工作量相当可观， 建立优化的产品b o m 模型具有非常重要的意义。好的b o m 可以降低数据维护的工作 量、提高数据使用的效率、数据更新的便利性；对于整个企业内外部信息流的准确 性、实时性至关重要，因为针对客户需求信息的各种生产、外协外购、采购计划必 须借助准确的产品b o m 才能得到准确及时的制定。b o m 建立的工作需要长期随时进 行，只有基于良好的产品b o m ，这项工作量才会逐渐减少和不断规范。 2 2 传统b o m 优缺点及其发展 2 2 1 传统b o m 分析 按照输出格式的不同，传统b o m ”。”可以分为以下几种： ( 1 ) 单层展开。显示某一装配件所使用的下层零部件，需要多个单层展开才能完 整地表示产品的多层结构，逆向追踪即可得到产品的整体结构，需要借助多个单层 展丌综合考虑才能进行分析； ( 2 ) 缩行展开。在每一上层物料下面以缩行的形式列出它们的下属物料，同一层 次的所有零部件号都显示在同- - y 1 j 上，实际上是以产品制造的方式表示产品，但是 不能容易的获得各零部件的用量，必须进行统计计算： ( 3 ) 汇总展开。列出组成最终产品的所有物料的总数量，它反映的是一个最终产 品所需的各种零部件需求总数，而不是每一个上层物料所需的零部件数量，这种格 式并不表示产品生产的方式，但对于用于多个部件的零件，这种格式有助于确定合 适的采购数量，有利于产品成本核算、采购和其它有关活动； ( 4 ) 单层跟踪。显示直接使用某物料的上层物料，这种格式记录的是某一零部件 被用于哪里的清单，指出直接使用该零部件的各上层部件； ( 5 ) 缩行跟踪。指出了某零部件在所有高层物料中的使用情况，可以查找直接或 f n l 接使用该零部件的所有高层物 料，直到最终产品，这种格式对于 决定生成某一零部件需要的上层 部件以及评价工程设计变化的效 果时很有价值： ( 6 ) 汇总跟踪。显示所有含有 各零件的高层次物料及每一物料 结构或l 艺调整与优化 图2 - 2 产品层次结构传统b o m 描述过程 1 3 华中科技大学硕士学位论文 所用零件的数量，它列出了所有含有零件的高层部件以及装配成该层次部件所需的 零部件的总数。 传统b o m 虽然可以采用上述各种不同的输出 表2 - 1 层次码b o m 基本结构 格式，但在其实质上是基本相似的，都采用层次 码的表达方式，只不过层次码的使用范围和表达 方式不同，因此采用传统b o m 描述产品的层次结 构的过程可以简单归结为图2 - 2 ，其数据结构通常 如表2 一l 。 2 2 2 传统b o m 的优缺点 名称类型含义 p r o d u c tc h a r 产品代码 p a r tc h a r 部件代码 l e v e lc h a r 层次码 n a m ec h a r 部件名称 u n i tc h a r 计量单位 a m o u n tn u m e r i c单位用量 产品结构的层次性决定了b o m 也应具有良好 的层次性，即要能反映部件之间的相对位置和层次级别，而部件代码一般是根据部 件的自然属性来分类的，它不可能反映部件在产品中的层次，而且一个产品中可能 用到多个相同部件，即一个产品的部件代码集合中，部件代码不唯一，因此部件代 码不可能独立作为一个产品b o m 的主键。为了完整地表示构成产品的部件集合及其 层次关系，在定义b o m 的结构时，必须在部件代码的基础上引入层次码( l e v e i ) ， 它与产品代码( p r o d u c t ) 和部件代码( p a r t ) 一起构成复合主键。 传统b o m 可以清晰地反映产品的结构及其组成，便于以树状图的形式来组织和 管理数据，它的优点是直观、易于管理，能够形象地反映部件之间的层次关系，可 以较方便的应用于m r pi i 和e r p 系统中。但也同时具有显而易见的三大缺陷： ( 1 ) 数据冗余量大。层次码b o m 中包含了产品所有部件的完整集合，如果产品 中同一个部件在不同的位置和层次使用多次，那么部件在9 0 t d 中也要多次定义。并 且，若不同的产品中都用到同一个部件，则它在每个产品中都要定义。若企业的不 同产品的相关度越大，则数据的冗余量也越大。 ( 2 ) b o m 定义困难。由于层次码b o m 记录了产品