（管理科学与工程专业论文）眼镜产品大规模定制管理信息系统开发研究.pdf

上海大学硕士学位论文 摘要 2 0 世纪9 0 年代以来大规模定制生产模式的成功实施，使企业满足顾客个 性化需求的同时，又保持较低的生产成本和较短的交货期，为企业赢得了竞争 优势。而眼镜作为一种时尚产品，个性化需求强，种类款式繁多。其传统的劳 动密集型产业特点使得原有的大规模生产管理模式成为制约产业发展的瓶颈。 在此背景下，本文选择了基于眼镜产品大规模定制管理模式下的信息化实现技 术进行研究，提出了采用构件技术构建眼镜产品族模型，利用蚁群算法实现眼 镜产品的优化配置，并提出了眼镜产品的在线成本和报价估算模型。基于上述 模型和算法，采用信息化技术开发了眼镜产品大规模定制管理信息系统。通过 该系统的实施和运用使眼镜制造企业能对客户需求进行准确的表达并做出快速 响应，实现产品的在线大规模定制，并转化为可执行的生产指令，最终实现资 源优化整合、降低成本、缩短销售和生产周期，从而提高企业竞争力。本文主 要探讨了系统实现中的以下几个关键内容： 1 ) 分析眼镜制造企业面l | 函的主要问题和需求，描绘系统的总体需求和建设 目标，并设计系统主要功能和业务流程，为大规模定制系统的开发提供总体建 设方案。 2 ) 在深入分析眼镜产品结构、生产工艺以及顾客需求特征的基础上，提出 构件的基本概念，并采用面向对象技术对其进行描述，建立基于构件的眼镜产 品族模型。 3 ) 从基于客户需求角度探讨眼镜产品的优化配置，针对配置过程中构件形 成多节点网络路径选择问题，提出采用蚁群优化算法建立模型。通过影响因子 定义和配置流程设计等工作，建立基于蚁群优化算法的产品配置模型，较好地 实现了面向大规模定制的眼镜产品优化配置。 4 ) 对眼镜生产企业定价模式以及成本组成项目进行深入研究，提出并建立 了一种精确有效的眼镜产品在线成本和报价估算模型，通过该模型成功实现基 于定单的实时在线成本和报价计算。 最后，文中还展示了系统实现后的各子系统的主要功能和主界面。通过本 文的研究为眼镜行业大规模定制管理信息系统的建立和实施提供了可行方案。 关键词：大规模定制；产品族；产品配置；蚁群算法 v 上海大学硕士学位论文 a b s t r a c t s i n c et h e1 9 9 0 sm a s sc u s t o m i z a t i o n ( m c ) p r o d u c t i o np a t t c mh a v eh a db m c c c s s i m p l e m e n t a t i o n , t h i sp r o d u c t i o nm o d e ln o to n l ym e e t st h ec u s t o m e ri n d i v i d u a l i t y n e e d , b u ta l s om a i n t a i n st h el o w e rp r o d u c t i o nc o s ta n das h o r t e rd a t eo fd e l i v e r ya n d w i n st h ec o m p e t i f i y ea d v a n t a g ef o rt h ee n t e r p r i s e t h eg l a s s e sa f et h ef a s h i o n p r o d u c t , t h ei n d i v i d u a l i t yd e m a n do fg l a s s e si ss t r o n g a n dt h et y p ed e s i g ni sm a n y i ng l a s s e sm a n u f a c t u r i n gi n d u s t r y , at r a d i t i o n a ll a b o u r - i n t e n s i v ei n d u s t r i e s ，t h e t r a d i t i o n a lm a n a g e m e n tp a t t e r na l r e a d yb e c a m et h eb o t t l e n e c kt h a tr e s t r i c ti n d u s t r y d e v e l o p m e n t u n d e rt h i sb a c k g r o u n d , w ed e v e l o p e dt h em a s sc u s t o m i z a t i o nt h e m a n a g e m e n ti n f o n m m o ns y s t e m f o r g l a s s e sp r o d u c tt oi m p r o v ec o m p e t i t i v e a d v a n t a g e t h i ss y s t e m b a s e do i lm a s sc u s t o m i z a t i o n , s y n t h e s i su t i l i z a t i o n i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y ，c o m p u t e rg r a p h i c st e c h n o l o g y ，d a t a b a s et e c h n o l o g ya n d p a r a m e t e rt e c h n o l o g y w i t ht h i ss y s t e m , t h ee n t e r p r i s e sc a l lc a l yo nt h ea c c u r a t e e x p r e s s i o nt ot h ec u s t o m c td e m a n d sa n dn l a k et h er a p i dr e a c t i o n , o n - l i n el l l 嬲s c u s t o m i z a t i o na b i n t y , g e n e r a t ep r o d u c tp r o d u c t i o ni n s t r u c t i o nw i t hc u s t o m e ro n l i n e d e m a n d s r e a l i z e st h er e s o u “翳o p t i m i z a t i o nc o n f o r m i t y , re d u c e st h ec o s t , s h o r t e n t h es a l ea n dt h ep r o d u c t i o nc y c l e ，e n h a n c et h ee n t e r p r i s ec o m p e t i t i v ea b i l i t y t h i s a r t i c l eh a sm a i n l yd i s c u s s e df o l l o w i n gs e v e r a le s s e n t i a lc o n t e n t si nt h es y s t e m r e a l i z a t i o n 1 t h i sp a p e ra n a l y z et h en e e da n dt h em a i np r o b l e m si ng l a s s e sm a n u f a c t u r e r , d e s c r i 砸衄s y s t e mo v e r a l l d e m a n da n dc o n s t r u c t i o ng o a l ，d e s i g ns y s t e mm a i n f u n c t i o na n ds e r v i c ef l o w ，l l a k eo v e r a l lc o n s t r u c t i o np l a nf o rs y s t e md e v e l o p m e n t 2 b a s e do nt h o r o u g ha n a l y s i se y e g l a s s e sp r o d u c ts n u c n 腿p r o d u c t i o nc r a f t a n dc u s t o m e rd e m a n dc h a r a c t e r i s t i c ，w ep r o p o s ec o m p o n e n tc o n c e p t , e s t a b l i s h m e n t g l a s s e sp r o d u c tr a c e m o d e lb a s e do nc o m p o n e n tc o n c e p tw i t ho b j e c t - o r i e n t e d t e c h n o l o g y 3 u s ea n tc o l o n yo p t i m i z a t i o na l g o r i t h m st os o l u t ep a t hn o d es e l e c t i o n 4 a f t e rr e s e a r c hf i x e dp r i c ep a t t e r na n dc o s tc o m p o s i t i o ni ng l a s s e se n t e r p r i s e ， 上海大学硕士学位论文 p r o p o s eo n ek i n do fp r e c i s ee f f e c t i v eo n - l i n ep r o d u c tc o s ta n dq u o t e dp r i c ee s t i m a t e m o d e lt or e a l i z eo n - l i n eo r d e rc o s ta n dq u o t e dp d c cc o m p u t a t i o n k e y w o r d s ：m a s sc u s t o m i z a t i o n ；p r o d u c tf a m i l y ；p r o d u c t c o n f i g u r a t i o n ：a n tc o l o n ya l g o r i t h m 原创性声明 本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。 除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发 表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的 任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：钮生妞日期：塑 ：主：2 ； 本论文使用授权说明 本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学 校可以公布论文的全部或部分内容。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：名立必师签名：召! 兰! 日期：至必 上海大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 课题来源与选题背景 本课题来源于温州市科技计划项目，项目编号：g 2 0 0 4 0 6 8 。项目起止时间 为：2 0 0 4 年1 月- 2 0 0 6 年7 月。 1 1 1 项日背景 浙江眼镜产业主要分布在温州和台州。温州有“中国眼镜生产基地”之称， 共有眼镜行业企业8 0 0 多家，据资料统计，2 0 0 3 年产眼镜产值达6 5 亿元，占 中国眼镜全行业的5 0 。产品以外销为主，出口值达到近6 亿美元。 眼镜生产是传统的劳动密集型产业，而眼镜是时尚之物，款式变化非常快， 一般的眼镜制造商设计和生产的眼镜款式有几千种之多，零配件的数量更是不 计其数。目前，在众多眼镜生产企业都面临着设计、生产周期长，生产和管理 技术落后、成本高等问题，这些已经成为眼镜产业发展的瓶颈。面对原材料的 涨价、生产成本的提高、人民币的升值和多品种、变批量的市场需求，昔日的 大规模批量生产已无法赢得更多的商机，以出口为主的温州眼镜制造业承受巨 大的竞争压力。只有将顾客的个性化需求与企业的大规模生产有机地结合起来， 采用大规模定制生产模式，重组生产过程，才能充分发挥企业制造资源，快速 响应市场需求，在竞争中处于有利的地位，从而使眼镜这个传统的劳动密集型 产业达到脱胎换骨、优化升级。 在此背景下提出的眼镜产品大规模定制管理信息系统开发，旨在依据大规 模定制的核心理念，综合运用信息技术、计算机图形学技术、数据库技术和参 数化技术，构建面向大规模定制的眼镜信息系统。企业通过该系统可以达到资 源整合、降低产品定购和生产周期、实现客户个性化产品定制、加强客户交流 和优化客户管理等目的。从而树立企业形象、提升顾客满意度，提高企业效率、 降低生产成本。 上海大学硕士学位论文 1 1 2 项目关键技术 1 、产品族模型的建立； 2 、产品配置模型的建立； 3 、在线报价模型的建立： 4 、眼镜产品试戴功能的实现； 5 、客户头像参数提取功能的实现； 6 、生产指令生成模型的建立。 1 1 3 本人承担的主要工作 根据项目组的分工，本人主要承担的工作为系统总体框架设计、产品族模型 设计、产品配置模型设计以及在线报价模型设计等工作。 1 2 课题研究的目的和意义 当前，随着人们生活质量的提高、消费观念的变化及消费心理的成熟，消费 需求日益呈现个性化。人们已经越来越不满足于接受厂家提供的大众化产品，人 们开始讲求时尚、品味，并根据自己参加社会活动的具体场合、时间以及自己的 身份、气质、个人偏好和经济承受能力等情况选择适合于自己的商品和服务，消 费需求已经进入了个性化时代。而消费需求的多样化和个性化对产品的要求是： 更多的产品变化，更短的产品生命周期，更低的产品成本和更高的产品质量。昔 日的大规模批量生产已无法在这样的市场需求下赢得更多的商机。当今，随着信 息技术和网络技术的飞速发展，一种以客户订单驱动的新型生产模式应运而生， 那就是大规模定制生产( m a s sc u s t o m i z e dm a n u f a c t u r i n g ) 模式。这种生产模 式就是将顾客的个性化需求与企业的大规模生产有机地结合了起来。 大规模定制克服了传统的大规模生产模式只能适合于相对稳定的、大而统一 的市场环境的缺点，避免了产品品种单一，无法满足用户特殊需要的尴尬处境。 也正是人们对产品及服务有着更高的要求，需要体现个性化特征的高质量的产品 和服务，才使得大规模定制有了用武之地。大规模定制生产采用大规模批量生产 的方式，以定制的手段来完成用户个性化需求的产品。大规模定制是满足顾客需 2 上海大学硕士学位论文 求个性化的最佳手段。顾客需求个性化体现在顾客向生产者表达个性化需求的意 愿并参与产品设计、加工、装配、销售的程度。在这种生产模式下，制造商可在 获取顾客的需求信息和经销商的订单后，及时的定购原材料、安排组织生产。而 实现这种生产方式的前提就是必须要体现顾客的个性化要求，也就是必须以定制 设计的方式来实现顾客的个性化需求。因此，大规模定制下的产品设计是实现顾 客个性化需求的关键问题，而产品的个性化设计就是大规模定制下企业产品设计 的总目标圆。即“顾客需要什么、企业提供什么”，让顾客直接参与产品设计的 全过程，企业必须改变传统的封闭式的产品设计方法，在设计中充分体现顾客的 个性化，为其量体裁衣，把服务的概念延伸到产品的设计中，这对实现大规模 定制生产具有重大的现实意义。 大规模定制是当前西方企业正在尝试并取得成效的先进生产方式，它也是企 业赢得竞争优势的成功竞争战略。当前，我国企业大规模定制能力总体上很弱。 特别是加入w t o 后，我国企业如何面对国外企业实施大规模定制战略这一新的 挑战，是一个相当紧迫的课题。 中国已成为名副其实的世界眼镜生产和消费大国。据有关资料显示，近5 年来，我国眼镜产业年均增幅达1 7 。目前中国眼镜生产企业超过4 0 0 0 家，有 一定规模的验光配镜店超过两万家。2 0 0 5 年我国眼镜工业总产值1 9 0 亿元，比 上年增长1 8 。据海关统计，2 0 0 5 年我国眼镜产品出口1 1 6 8 亿美元，比上年 同期增长2 7 5 4 ，进出口贸易继续保持良好的发展势头。但是，中国眼镜行业 的发展水平与业内发达国家存在较大差距。 而当今世界，信息、能源、材料己成为社会发展的三大支柱，信息资源的利 用能力关系到一个企业的兴衰存亡，准确、快速、丰富的信息是宏观经济和微观 生产经营决策的重要依据。信息化是当今世界经济和社会发展的大趋势，也是我 国产业优化升级和实现工业化、现代化的关键环节。以信息化带动工业化，积极 推动信息技术在企业的广泛使用，是中央经济会议提出的要求。市场是机遇，市 场是挑战，谁掌握的信息准、信息多、信息快，谁就掌握了市场的主导权。在 2 1 世纪，世界市场将发生重大变化，技术创新已成为争夺市场的主要手段，这 已成为制造业界的共识。因此，按顾客的特殊要求发展个性化产品将成为市场产 品的主流，按个性化生产而导致的定制生产比例将不断扩大，传统制造业的生产 上海大学硕士学位论文 和管理方式与新的市场环境越来越不适应的情况会更加突出。 我国的眼镜生产是传统的劳动密集型产业，如何利用计算机信息技术实现产 业优化升级，如何以低成本、高效率地实现大规模定制的眼镜生产从而满足顾客 的个性化需求是眼镜行业所面l l 缶的主要问题。同时，眼镜是时尚之物，款式变化 非常，一般的眼镜制造商设计和生产的眼镜款式有几千种之多，零配件的数量更 是不计其数，如何利用已有的眼镜资料和人的头像等快速地选择或设计出符合个 性化的眼镜产品有待于解决。而眼镜的定制生产是提高顾客满意度，解决这一问 题的有效方法，但定制模式存在生产效率低、成本较高、质量不易控制、加工周 期长、服务面窄等弱点，因而不能满足社会发展对消费品数量增长的需求，若同 时结合大规模生产，就能克服定制的缺点，为眼镜的设计与制造赢来低成本、高 效率、定制化的优势。换句话说，将大规模定制的先进管理模式应用到眼镜制造 业中，将为中国眼镜制造业赢得新的竞争优势发挥重大的作用。 1 3 国内外研究概况 大规模定制模式( m a s sc u s t o m i z a t i o n ，m c ) 是经济发展进入买方市场时期 的一种全新的生产经营模式，它能够以大规模生产的效益( 包括低成本和短交货 期) 进行定制产品的生产。正是这样一种新的生产模式，它根据每个用户的特殊 需求，用大规模生产的效益完成定制产品的生产，从而实现用户的个性化和大规 模生产的有机结合。目前在国内外的学术界成为研究热点，被认为是2 1 世纪最重 要的生产模式之一“。 将大规模生产和定制生产两种生产方式结合起来的思想，最早由美国未来学 家a l v i nt o f l l c r ( 1 9 7 0 ) 在 f u t u r es h o c k ) ) 一书中提出嘲。他在书中提出了一种理 想化的生产系统一能满足客户个性化需求的生产系统，称之为“非大量化0 但 鉴于当时的信息化程度而难以实现。1 9 8 7 年s t a n l e yd a v i s 在 f u t u r ep e r f e c t 一 书中发展并完善了t o f f l e r 的观点，首次用“m a s sc u s t o m i z a t i o n ”来表达一种在 不牺牲规模经济的情况下，以一类产品只有一个( o n e - o f - a - k i n d ) 的产品制造模式 满足顾客需求的生产模式旧。b j o s e p hp i n ei i ( 1 9 9 3 ) 第一次对大规模定制进行系 统论述嘲。1 9 9 6 年，m i t c h e f i 提出了大规模定制设计的概念，即采用并行工程的 流程管理方式和产品簇设计的思想进行产品设计，以便能够有效地满足客户需 4 上海大学硕士学位论文 求。1 0 多年来，大规模定制已有许多成功案例，并引起广泛重视。在美国乔治华 盛顿大学对新兴技术发展所作的预测中在其提出2 0 0 1 2 0 3 0 年的8 5 项重要技术 中，大规模定制便是其中一项，并被认为是2 1 世纪的主流生产方式0 1 。 当前，关于大规模定制的研究十分活跃，被公认为国际制造学科的前沿之一 旧嘲。国内外已经取得多方面的研究成果，如实施大规模定制的总体框架嗍；大 规模定制中的延迟策略“”；因特网技术和a g e n t 技术在大规模定制中的重要应用 1 l j 网络化环境中面向大规模定制的产品描述方法“”；在面向大规模定制的设计 ( d e s i g nf o rm a s sc u s t o m i z a t i o n ，d f m c ) 中，如近年来普遍提倡的面向用户的 设计在大规模定制中的应用“州等，一般采用了模块化设计、成组技术、并行设 计、面向产品族的设计等方法。其中，前两项提供了基础技术，并行设计提供了 组织模式，面向产品族的设计提供了系统的设计方法。目前一般是将产品按功能 划分模块，通过功能模型、原理模型、结构模型之间的映射，建立产品族模型“”。 特别是近年来，不少学者在产品的协同设计过程、统一化产品数据模型、协商机 制、冲突及解决方案和群决策等方面进行了大量的研究和探讨f i e 2 0 jo 如a n d e r s o n 等人对大规模定制敏捷产品开发下的产品族协同设计方面进行了研究，并对企业 以客户为核心、以让客户满意作为最高追求目标之一的生产方式进行了研究。“。 1 9 9 9 年h u a n g 等人提出了基于a g e n t - i - 作流管理的协同产品开发及相关技术 嘲。2 0 0 0 年r e z a y a t 利用x m l 和k c s 方法进行了基于知识的产品协同开发方法 的研究嘲。n i d a m a r t h i 等研制的a t s 系统，将地理位置分散的机构设计师、产品 设计师和制造工程师组织起来，利用c o r b a 、j a v a 和v r m l 等技术进行协同 产品的设计泓“捌。 2 0 0 1 年国家自然科学基金委员会资助重庆大学进行面向大批量定制的网络 化客户集成设计理论及关键技术的研究；2 0 0 3 年天津大学获得天津市自然科 学基金委员会重大项目资助开展面向大规模定制的液压机产品设计开发研究嘲； 2 0 0 0 年浙江省自然科学基金委员会资助浙江工业大学进行面向协同设计的产品 和过程集成建模技术的应用的研究；2 0 0 1 年江苏省自然科学基金委员会重点资 助东南大学进行个性化制造研究。此外，浙江大学、西南交通大学、清华大学、 南京航空航天大学、北京航空航天大学等高校在大规模定制设计领域也取得了一 定的成果。 上海大学硕士学位论文 大规模定制被提出以来除了在理论上取得巨大发展外，在很多行业的众多企 业中都得到成功的应用，美国和欧洲7 0 0 $ 的大公司正在按照这种方式重新构造和 规划其生产系统。较成功应用的典型行业如：在服装产品、家具、汽车、通讯器 械、玩具等行业，典型的公司如李维斯( l e v i s ) 、宜家( i k e a ) 、松下自 行车公司、戴尔( d e l l ) 等。但是大规模定制模式在眼镜行业中的应用尚未见报 道，如何把大规模定制的先进管理模式成功应用于眼镜行业，是迫切需要研究和 探索的。 1 4 论文的主要研究内容 第一章绪论 本章阐述了课题研究的来源、目的和意义，总结了国内外研究的现状，提出 了课题的关键技术，并阐明作者在此课题中承担的主要工作。 第二章系统总体方案设计 本章分析了眼镜企业目前面临的主要问题。为解决这些问题，提出建立一个 基于w e b 的眼镜产品大规模定制管理信息系统，并设计了系统总体需要、建设目 标、功能和业务流程。 第三章基于构件的眼镜产品族模型研究 本章介绍了产品族开发的基本原理，在对基本原理深入分析的基础上，针对 眼镜的产品结构、生产工艺以及顾客需求特征等因素，提出构件的基本概念，并 采用面向对象技术对其进行描述。最后建立基于构件的产品族模型，并举例阐述 眼镜产品构件模型。 第四章基于蚁群优化算法的眼镜产品配置模型 本章介绍了蚁群优化算法的基本原理，由于蚁群优化算法能较好地解决产品 配置的路径选择问题，故提出基于蚁群算法的产品配置优化模型。在对大规模定 制过程中眼镜产品的配置过程进行深入研究之后，建立基于蚁群优化算法的产品 配置模型，最后通过实例阐明产品配置的基本过程。 第五章眼镜产品在线成本和报价估算模型 本章在对眼镜产品成本项目组成分析的基础上，建立精确有效的在线产品成 本和报价估算模型，成功实现眼镜产品的在线报价。 6 上海大学硕士学位论文 第六章系统实现 本章简单地介绍了系统各子系统的组成，以及系统实现后各子系统的基本功 能和主界面。 第七章结论与展望 本章总结了本论文所做研究工作以及取得的主要成果，并对将来进一步研究 提出了方向和展望。 7 上海大学硕士学位论文 第二章系统总体方案设计 本章通过对眼镜生产企业基本情况的分析，明确企业面临的主要问题和需 求。为解决存在的问题和满足企业需求，期望建立一个基于w e b 的眼镜产品大规 模定制管理信息系统，通过该系统可实现企业和客户之间的实时在线交互，对客 户的需求进行准确的表达并做出快速反应，实现产品的在线大规模定制，最后转 化为可执行的生产指令，从而实现降低成本、缩短销售和生产周期以及提高竞争 力的目的。在此目标下，设计了系统总体需要、建设目标、功能和业务流程。 2 1 企业基本情况分析 现在众多眼镜生产企业都面l 临着品种多、生产周期长以及生产成本高等问 题。本课题合作企业亦面临此类问题，该公司为浙江眼镜生产的龙头企业，是一 家私营控股国营参股的混合制股份公司，占地面积1 2 7 亩，现有员t2 5 0 0 多人， 公司以专业生产各类眼镜、镜片为主，拥有自营进出口权，年产值超过2 亿元， 产品9 0 以上出口亚、非、欧美等1 0 0 多个国家和地区，是中国最大的集眼视光 产品设计、生产、贸易和眼视光医疗服务于一体的企业之一。每年企业生产的产 品数量达到上千万副，品种有几千种，同时随着品种的不断增加，生产管理和技 术能力不能满足客户的需求，随之产生一些质量问题，而且产品从下单到生产整 个周期很长，一般情况下周期为两个月以上，其整个流程包括：根据客户的要求 设计和打样，并寄给客户确认，确认后下定单开始大货生产；或者客户到企业挑 选样品，对选中的产品，下定单订货。( 一般在生产前客户确认产品需要较长的 周期，打样大概需要3 4 天的时间，样品邮寄给客户至少需要2 4 天时间，若 多次修改则需要更长的时间，整个过程使得下单成本高周期长。) 而眼镜产品是 时尚物品，生产周期过长会导致销售风险，随着技术的发展和竞争的加剧，其生 产周期越来越短，若能通过生产模式的改变，解决企业现存的迫切问题，对于优 化企业资源、缩短生产周期、提高产品质量降低企业成本等将会有很大的帮助， 从而带来企业竞争力的显著提高。 面对企业存在的基本问题，在对企业进行进一步调研后，根据眼镜产品的生 8 上海大学硕士学位论文 产、管理以及销售特点，通过可行性分析，期望建立一个基于w e b 的眼镜产品大 规模定制信息管理系统，通过该系统可实现和客户之间的实时在线交互，能对客 户的要求做出快速反应，并对客户需求进行准确的表达，实现产品的在线大规模 定制，最后转化为大规模定制管理模式可执行的生产指令。在此目标下，提出了 如以下小节中所述的系统总体需要、建设目标、功能以及业务流程。 2 2 系统总体需求和建设目标 2 2 1 总体需求 1 ) 构建大规模定制信息管理系统体系； 2 ) 建立面向大规模定制的销售管理平台，对终端客户实施分类管理体系， 实现眼镜产品定制的相关功能； 3 ) 建立后台管理体系，在后台管理模块中根据用户不同的工作岗位和职 责，分配相应的使用权限，实现相应的管理功能。 2 2 2 系统建设目标 1 ) 结合眼镜行业销售特点，区分不同类型终端客户，设立类客户的相应 权限，实施分类管理： 2 ) 会员客户可实现个性化设计和定制、网络配镜、脸型参数提取以及客户 个人相关信息管理等功能； 3 ) 根据系统功能建立后台分块管理体系，分配相应的使用权限，实现相应 的管理功能： 4 ) 实现产品数据信息管理，包括成品、模块、配件信息的建立、修改、查 看等功能： 5 ) 实现成本和报价管理，包括成本组成项目管理、成本和销售价格核算、 成本和销售价格模拟预测以及在线定单售价核算等功能； 6 ) 定单的可行性分析，包括报价、生产周期评价等功能； 7 ) 实现科学的客户管理，包括客户信息管理、客户评价、客户购买趋势跟 踪等功能； 9 上海大学硕士学位论文 8 ) 实现销售情况查看、统计、汇总等功能； 9 ) 实现销售人员管理、销售人员考核； 1 0 ) 实现定单管理，包括定单分配、定单查看、统计、汇总等功能； 1 1 ) 实现生产单管理，包括生产单生成、统计、分类等功能； 1 2 ) 必须保证网络上的数据安全，防止非法用户入侵； 1 3 ) 软件界面友好，操作方便，容错性能强，便于维护。 2 3 系统主要功能和业务流程 系统要求实现从终端客户产品定制到生产单生成整个流程的信息管理，系统 涉及到各类终端客户和眼镜生产企业的7 个部门，按照用户职能的不同分为终端 客户和后台管理用户两大类，共1 0 种用户。对于终端客户，根据客户的不同类 型，分为普通客户、个人会员客户和公司会员客户3 种类型，针对不同类型的终 端客户分别设置不同的功能权限和用户界面。对于后台管理用户，系统针对不同 的部门和职责，分为业务员、销售管理员、采购员、设计员、财务员、生产管理 员和系统管理员7 种类型，并分配了相应的功能和管理权限。在系统结构设计方 面采用模块化的方式，把系统按照功能分为多个子系统，它的优点在于，各模块 相对独立，能地理完成各自特定的功能，又可相互连接完成传承性的功能。采用 这种方式，可增加系统的可扩展性和维护性。 2 3 1 系统用户及功能权限 1 ) 终端客户 普通客户用户指的是登入系统的任一使用者，它的功能包括：查看已发布 的眼镜成品；查看业务员信息；输入相应的信息申请成为会员用户。 个人会员客户的功能包括：查看已发布的眼镜成品；定单信息输入； 头像输入，查看配镜效果；获取脸型参数；查看业务员信息；查看、修改 个人信息；生成定单。 公司会员客户指的是眼镜制造商或经销商的销售人员，它的功能包括： 看己发布的眼镜成品；查看已发布的模块，模块组装成整镜及效果显示；定 单信息输入；头像输入，查看配镜效果；获取脸型参数；查看业务员信息； 1 0 上海大学硕士学位论文 查看、修改个人信息；与业务员用户一起完成定单的生成；提供样品，定 制眼镜。 2 ) 后台管理用户 业务员指的是眼镜生产企业的销售人员，它的功能包括：查询、统计、 汇总销售情况；与会员用户一起完成定单的生成。 销售管理员指的是销售主管，它的功能包括：发布、取消、隐藏眼镜成品、 模块；生成业务员；对业务员的销售情况进行查询、统计、汇总；对产品 的销售统计；眼镜新款式的市场预测；客户管理；定单分配。 采购员指企业的配件或原材料采购人员，它的功能包括输入、修改、查 询配件或原材料的价格。 设计员指的是对眼镜成品、模块、配件进行数据处理的人员，它的功能包括： 眼镜成品数据的输入、修改、查询；模块数据的输入、修改、查询；配件 数据的输入、修改、查询；配镜数据的建立、修改和删除；脸形参数的提取； 头像比例处理。 财务员指的是核算眼镜成本和销售价格的人员，它的功能包括：眼镜成本 和销售价格相关数据输入、修改、查询；眼镜成本和销售价格模拟预测。 生产管理员指的是眼镜生产主管，它的功能包括生产单的生成、查询。 系统管理员是整个系统的技术维护人员，它的功能包括：对数据库备份； 代码管理。 整个系统的功能如图2 1 所示。 2 3 2 业务流程 业务流程如图2 2 所示。 上海大学硕士学位论文 匝 疆 雷 螺 _ i i 一 一 匝 上海大学硕士学位论文 图2 2 系统业务流程图 1 3 上海大学硕士学位论文 第三章基于构件的眼镜产品族模型研究 目前，大规模定制技术在很多行业的众多企业中都得到成功的应用，如：服装、家具、 汽车、玩具等行业，但在眼镜行业中的应用尚未见报道。虽然大规模定制的基本思想 是相似的，但由于行业的不同对应的产品族模型存在一定差异，若要把大规模定制先进管理 模式成功地运用于眼镜行业，建立合理的眼镜产品族平台是关键步骤。本章首先阐述了大规 模定制产品族建立的基本原理，在对眼镜的产品结构、生产工艺以及顾客需求特征等因素进 行深入分析的基础上，提出构件的基本概念，采用面向对象技术对其进行描述。最后建立基 于构件的产品族模型，并举例阐述眼镜产品构件模型。 3 1 面向m c 产品开发的基本原理 大规模定制是一种综合了大量生产和定制生产两种生产方式优点的一种生产方式，它的 宗旨是以大量生产的效率和效益获得个性化定制产品。效率( 速度) 、效益( 成本) 、个性化 产品( 品种) 是大规模定制的关键。因此，大规模定制的产品开发是一种敏捷产品开发，这 些产品实际上是基于通用零件和模块化产品结构的、已经规划好的基本产品“在某一个方面 的变形”。这种能力使新产品推向市场的速度非常快，大大快于“独立”产品推向市场的速 度。 与传统的产品开发相比，大规模定制的产品开发对象从单一产品转变为系列 产品。面向单一产品开发的最大的缺点就是忽略了不同产品或者不同产品线之间 的相似性、兼容性、标准化和模块化。而系列产品可以克服这些缺点，系列产品 中典型的、适合大规模定制的有效形式就是产品族和产品平台。它们是大规模定 制的关键技术。 传统的产品建模通常仅针对某一特定的单一产品进行详细的产品数据描述， 这样设计的产品往往缺乏零部件之间的通用性，不宜实现标准化和模块化，无法 检索到可以通用或可以作为变型设计参考资料的技术文件。于是新的零部件不断 地被“设计”出来，源源不断地流入生产过程，造成零部件和文档数量过度增长、 制造过程难以控制、工艺装备数量增加、生产成本提高、设计周期长、产品的多 1 4 上海大学硕士学位论文 样性和变型能力差、企业提供定制产品的能力有限等问题。如何解决设计技术所 存在的这些问题，以便适应新型生产模式的需求是设计技术研究领域面临的主要 问题，也是整个现代生产面临的问题，而采用产品族开发设计能有效解决这些问 题。因为，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。面向m c 的 产品建模基本思想是开展“产品族平台战略”，旨在利用通用、成熟的产品族平 台，通过匹配功能、色彩、性能等不同的定制模块，以最短的开发周期、最低的 成本，向市场提供不同系列的产品，来满足不同客户群的需求。“。 3 1 1 相似性原理 m c 的关键是识别和利用大量不同产品和过程中的相似性。充分识别和挖掘 存在于产品和过程中的几何相似性、结构相似性、功能形似性和过程相似性，利 用标准化、模块化和系列化等方法减少产品的内部多样化，提高零部件和生产过 程的可重用性。 3 1 2 重用性原理 在定制产品和服务中存在着大量可重新组合和可重复使用的单元( 包括可重 复使用的零部件和可重复使用的生产过程) 。通过采用标准化、模块化和系列化 等方法，充分挖掘和利用这些单元，将定制产品的生产问题通过产品重组和过程 重组转化为或部分转化为批量生产问题，从而以较低的成本、较高质量和较快速 度生产出个性化的产品，支持m c 的实现，充分使用零部件的附加值。产品附加 值是指在产品从原材料到成品的制造过程中所付出的劳动力、能源、设备及有关 生产活动的成本。m c 中的零部件的可重用性并不仅仅指零部件设计信息的重用， 还包括在产品报废以后将零部件回收再制造，充分使用零部件的附加值，或者在 产品的使用过程中，通过对零部件的再制造，提高产品性能或增加产品功能。 3 1 3 全局性原理 实施m c 是一项工作量很大、难度很高的系统工程，不仅与制造技术和管理 技术相关，还于人们的思维方式和价值观念有关，因此需采用全局性的思考方式 上海大学硕士学位论文 评估总成本。产品价值链的各个环节是相互关联的。而在实践中，往往减少某个 环节的成本同时，可能增加了另外环节的成本，从总体来看总成本反升不降。因 此成功实施m c 需要对产品价值链进行整体优化，要特别强调以全局性的总成本 思想来考虑设计、采购、制造、销售和服务中的成本，即产品全生命周期成本( l i f e c y c l ec o s t , l c c ) 。 总之，m c 基本思路是：基于相似性原理、重用性原理和全局性原理，将定 制生产的生产问题通过产品重组和过程重组转化为或部分转化为批量生产问题， 尽可能减少产品的内部多样化，增加出的外部多样化，实现以大批量生产的低成 本、高质量和短交货期向顾客提供个性化定制产品。不同于大批量生产通过稳定 性和控制获得高效率，m c 以灵活性和快速响应来实现多样化和定制化。 3 2 基于构件的产品族模型研究 因眼镜产品的品种十分庞大，它们之间的约束关系错综复杂，而且很多零部 件都没有统一的标准，这些都有可能造成配置效率低、配置复杂、配置方案不一 致。根据 l c 基本思路，本节从研究构件出发，采用面向对象方法对构件及产品 模型进行描述，提出建立一种基于构件的产品族模型。 3 2 1 构件的基本概念 面向产品族的配置设计是以零部件族和模块化为基础，为了快速地响应客户 的需求，使产品配置系统更具有柔性和方便性，在产品建模过程中，我们引入构 件的概念。 定义l 事物( 产品、零部件等) 是通过一组属性a ( a l ，a 2 ，a n ) 来描 述的，利用事物的属性可以区别不同的事物。属性有型和值之分，型表示属性的 数据特性，值表示属性的具体数值。 事物具有许多属性，但是我们在研究时，只选择其中对管理及处理有用或有 意义的属性。例如，镜片通过类型、供应商、功能、材质、度数、偏心、弯度、 厚度、直径等属性来描述。 定义2 事物的属性集a 芦 a l ，a 2 ，a a ) ，属性集b = b l ，b 2 ，b m 是集合a 子集的集合。对于任意属性a i a ，若存在属性集b j b 且b a i ，其 1 6 上海大学硕士学位论文 中属性a i 依赖属性集b i ，记作a i 吒( b p ，则a i 称为派生属性，称为属性a i 对属 性集b i 的依赖函数，实现依赖函数的行为或操作称为方法。对于任意属性a i a ， 若不存在属性集b j e b 且b i a i ，使属性a 4 依赖属性集b j ，则称为a 4 独立属性。 对于任意独立属性a k ，若a l e 在存在依赖关系的属性集b j 中出现，则a k 为标识属 性，否则为附加属性。 定义3 构件是由事物的属性集、属性之间的依赖关系以及相关方法( 行为) 和接口组成的相对独立的单元体，构件是对在产品配置设计过程的具体产品、零 部件的抽象，代表相似形状、功能和装配关系的一类产品或零部件。 构件具有以下特性： 1 ) 属性及行为构件的属性分为静态和动态两种，静态属性是由属性直接 映射出的信息，而动态属性是定义在构件上的操作方法( 行为) ，是与产品配置 设计过程相关的方法。 2 ) 封装性每个构件是其状态与行为的封装，构件之间通过接口进行消息 传送与接收，构件的封装特性保证了构件的独立性和可靠性。 3 ) 结构开放性构件具有开放型结构，摆脱了零部件的束缚，为产品建模 中零部件相互关系的描述提供了方法。 4 ) 层次性每个构件可能由多个子构件组成，或与其他构件一起作为另一 个构件的子构件。 5 ) 唯一性构件在产品或零部件的某一范围内具有唯一性。 6 ) 可扩充性允许对构件以及构件的属性、方法和接口进行限制和扩充。 3 2 2 构件的形式化描述 在产品族和零部件族规划的基础上，构件是从设计人员的角度对产品族和零 部件族进行抽象和归纳得到的设计端视图，是建立产品模型的基础。采用面向对 象技术对构件进行描述： c p = - ( c p i d ，a ，d o m ，c ，m ，c a s e ) 下面分别对各部分进行说明： 1 ) c p d ：构件的标号 通过构件描述了具有相似特性和功能的一类零部件或产品，因此构件的标号 1 7 上海大学硕士学位论文 必须反映分类特性中的分类信息，企业可以根据实际情况来决定构件标号的编码 规则。目前，对构件标号一般采用区间码的分类编码规则，并通过构件标号c p i d ( 产品族或零部件族标号) 建立相应的产品和零部件实例标号p i d 的分类结构 体系。 2 ) a ：构件的属性集合 a 表示构件所有属性a l ，a 2 ，a n 的集合，是对在产品配置设计过程中产 品族和零部件族特性的抽象和归纳。属性通过属性标号、名称、数据类型等参数 进行描述，根据构件中各属性之间的约束关系，把属性分为标识属性、派生属性 和独立属性。构件的某一属性可以是单值或多值，也可以是一个构件。如果在构 件的属性集中，存在一个或多个属性的值是构件，我们把这类构件称为复合构件， 否则称为原子构件。 3 ) d o m ：属性的域集 域( d o m a i n ) 是一组具有相同数据类型的值的集合，用域来表示属性的取 值范围。例如，属性a i 的域d i ( d i l ，d i 2 ，d h ) ，其中为d i j 域d i 的第j 个元 素。构件所有属性a l ，a 2 ，a n 的域构成域的集合d = d i ，d 2 ，d 。 。域 集的笛卡尔积d t x d 2 x x d 。构成构件的可求解空间，是对产品和零部件可配 置空间的映射，而具体的产品和零部件是满足约束条件下的可求解空间的实例。 4 ) c ：构件各属性之间的约束集