（机械制造及其自动化专业论文）面向大规模定制的减速器设计与应用.pdf

摘蟹 藤离大规模定镧鹩减速器设计与康焉 磷究生：懿菸导葵：溺文袋 东南大学 摘凝 嚣对激蠹靛搿场竞争，叠馥簧想赢褥骚裂，藏必须具备蔌遂漓盛零蕊交 毒靛麓力。丧卷令漤蕞 方为主的市场祭件下，顾客对产黼及其生产企业育着比过去犬樽多的遗择余地，他们不褥乐意接受 生产企_ 蝮为毽 l 掇供的耘准定型瓣产蘸，嚣是巍l 磐宠蘼量移捡格麴霹辩，更要袋产燕其蠢令瞧他或 定制纯，传统的以产龋为中心f | 勺犬溉模生产模式陷入了窘境，舭 i 寸以喾户为中心舶人规檬定制生产 按式痰遥嚣生。这耱囊壁魏生产模式蓬指鞋夫援嫒生产教或本秘速囊，巍萃令寓户或耱豫器求粒薄 场盎i 铡生产在意数攮髂产燕。 企业实施大舰模定制，必须对经营活动中的番个环节做出谶当的调整。面向人规模嫩制生产的 产潞设计技术( d e s i g n f o r m a s s c u s t o m i z a t i o n ，d f m c ) 是实麟大规模定制的核心，产最设计技术的 馥爱姆薅整个金渡豹活魂产生影蝻。 本文戳魏为蔼辩结寺江苏餐念象减速瓿有戳公镯麓实舔蘩瀛，掰究了大惩搂定裁生产筷式孛的 产晶设 技术。 首先研究了狸变化的市场条件下，设计技术所蕊临的问题，分析了面向大规模定制的敬计技术 蒸础，确定了d f m c 实施的工作过积，详绷分析了两阶段业务流群的特点，建立了d f m c 舱体系 缝橇。 撬出了基于模块佬的d f m c 方法：曾先采掰磺鼙功能蹴鬣l + 其对产晶进暂定义，把客户对产 黯的要求转变为产鹣的技术要求：避而根撼产晶勘能的相似憾藤理，抱产品i ；= 成不同的产品鞴：然 后，针对产品旗檄禚动熊磊理始构的映射关系建立了以基本模块组成的产赫攘攀。为了实现辩产 撼援壁褒源静餐懋彝进行怒置设诗，本系统还罨 窕了逶台太娥摭定割愿想戆编弼方法，巍统一麓翁 鹅体系下，建立了产品族豹g b o m ( g e n e r i cb i l l so f m a t e r i a l ) 。 产晶配置披术是快述实现订单的有效手段，本文的产品配鬣技术研究是在产晶族模嬲的基女，t 进行的，提出了糕于规则和实例的二_ 二级匹配机制，根据规则捺理方法进行零部件类的选择，采用特 挺耩瞧籀酝痉靛镑“算方法解决裰钕寅镄菸撵取宠琏产晶瑟餮鬻道程。 褒瓣上臻突夔蒸穑土，维套减遗器爱诗奔缀了d f m c 程注苏省垒象减速秽潺羧公司熬安德媾 掇，骏诞了本文方法的蠢= 确性和可行性。 关键词：大规模定制；产品设计；模块化设计；产舳模型：编码系统；产鼎配置 东南人学硕士学位论文 t h er e d u c e r d e s i g n a n d a p p l i c a t i o nf o r m a s sc u s t o m i z a t i o n p o s t g r a d u a t e ：z h a n g l i s u p e r v i s o r ；t a n gw e n - c h e n g s o u t h e a s tu n i v e r s i t y a b s t r a c t q u i c kr e s p o n s et ot h ec h a n g e so f m a r k e t si sam u s tf o re n t e r p r i s e st h a tw i s ht oe n j o yb u s i n e s st r i u m p h i n t o d a y sh i g h l yc o m p e t i t i v e m a r k e t s g i v e nt h e b u y e r s - o r i e n t e d m a r k e tc i r c u m s t a n c e n o w a d a y s ， c u s t o m e r sa r ee n d o w e dw i t hm u c hm o r el e e w a yi nm a k i n gb e s tc h o i c e sa m o n gv a r i o u sp r o d u c t st o g e t h e r w i mt h e i rp r o d u c e r s 。a sar e s u l to f w h i c ht h e y v es t a r t e dd e m a n d i n gm o r eo f t h es p e c i a l t yo rc u s t o m i z a t i o n o fp r o d u c t s ，c o n c e r n i n gn ol e s sa b o u tq u a i l t ya n dp r i c et h o u g h t h e r e f o r e ，t h et r a d i t i o n a lm o d eo f m a s s * p r o d u c t i o nc e n t e r e d o np r o d u c t sh a sf a l l e ni n t oat o u g hp l i g h t ，g i v i n gi t sw a yt oa n e w l y - b o r nm o d e o fp r o d u c t i o n m a s sc u s t o m i z a t i o n ，w h i c hi sc e n t e r e do nc u s t o m e r s t h i sn e wm o d eo f p r o d u c t i o nr e f e r s t 。p r o d u c i n ga n y d e m a n d e da m o u n t o f p r o d u c t sf o r a s i n g l ec u s t o m e r o ri na c c o r d a n c ew i t hs p e c i f i co r d e r s f r o mm a r k e t s b o t ho f t h e mu n d e rt h ep r o d u c i n gc o s ta n dr a t ec h a r a c t e r i z e db ym a s s - p r o d u c t i o n ， i m p l e m e n t i n gm a s sc u s t o m i z a t i o n ，a ne n t e r p r i s em u s t m a k ep r o p e ra d j u s t m e n t st oe v e r ya s p e c to fi t s m a r k e t i n g ，强ek e yt e c h n o l o g y i ni m p l e m e n t i n gm a s sc u s t o m i z a t i o ni sd e s i g nf o rm a s sc u s t o m i z a t i o n , o r d f m c ，t h ei m p r o v e m e n to f w h i c hw i l li nt u r nh a v eag r e a ti n f l u e n c e o nt h ee n t e r p r i s e se n t i r ea c t i v i t i e s i nt h ei i g h to f t h eb a c k g r o u n di n f o r m a t i o na b o v ea sw e l la sp r a c t i c a ld a t ar e l a t e dt oj i a n g s uj i n g x a n g r e d u c e r c o r p o r a t i o n ，l t d ，r e s e a r c ho nd e s i g n f o rm a s sc u s t o m i z a t i o ni sd o n ei nt h i sp a p e r f i r s t l y , w h a tp r o b l e m sa r ec o n f r o n t i n gd e s i g nt e c h n o l o g yi na l le v e r - c h m a g i n gm a r k e te n v i r o n m e n t i s s t u d i e d 1 e a d i n g t oa l i a l y s i so f t h ef o u n d a t i o no f d f m ca n da s c 2 r t a i n m e n to nh o wd f m cw o r k so u t ；t h e n a r ea n a l y z e di nm u c hd e t a i lt h ec h a r a c t e r i s t i c so fi n d u s t r i a lp r o c e s so nt w os t a g e s ，a l lf i n a l l yc o n t r i b u t i n g t ot h ee s t a b l i s h m e n to f s y s t e m a t i cs t r u c t u r eo f d f m c p r o c e d u r e so fd f m cb a s e do nm o d u l a r i z a t i o na 地p u tf o r w a r d a sf o l l o w s ，t h ef i r s ts t e pl st od e f i n e p r o d u c t sb yq u a i l t yf u n c t i o nd e p l o y m e n t ，t h r o u g 1 w h i c ha l lt e c h n o l o g i c a lr e q u e s t so np r o d u c t sd e m a n d e d b y c u s t o m e r sc a nb ec l a r i f i e d ；s e c o n d l y , t oc l a s s i 母p r o d u c t si n t od i f f e r e n t i a t e dp r o d u c tf a m i l i e sa c c o r d i n g t ot h e p r i n c i p l eo f s i m i l a r i t ya m o n g p r o d u c t s f i m c t i o n s ；f i n a l l yc o m e s t h ee s t a b l i s h m e n to f p r o d u c tm o d e l s c o m p o s e do fb a s i cm o d u l a r i z a t i o n ，g i v e n t h ep r o j e c t i o nr e l a t i o n s h i pb e t w e e nf u n c t i o np r i n c i p l ea n d s t r u c t u r ea sf a ra sp r o d u c tf a m i l yi sc o n c e r o e d b e s i d e s ，t h ep a p e rg i v e ss y s t e m a t i cr e s e a r c hi n t oe n c o d i n g m e t h o d ss u i t a b l ef o rt h ei d e ao f m a s sc u s t o m i z a t i o na n de s t a b l i s h e sg e n e r i cb o mo f p r o d u c tf a m i l yu p o n c o n s i s t e n te n c o d i n gs y s t e ma sw e l l ，b o t ho fw h i c hc o n t r i b u t et o t h er e a l i z a t i o no fm a n a g e m e n to n r e s o u r c e so f p r o d u c tm o d e l sa n dl a a n c ho f d e p l o y m e n td e s i g n b a s e do np r o d u c tf a m i l ym o d e l s ，t h es t u d yi nt h i sp a p e r o nd f m c a n e f f i c i e n t l ye f f e c t i v em e a n s i no r d e rf u l f i l l m e n t , s e t sf o r t ht w o w l e v e lm a t c h i n gs t r a t e g yt h a ti ss u p p o r t e db yr o l e sa n dc a s e s ，p u t si n t o p r a c t i c et h es e l e c t i o n o f s p a r ep a r t sa c c o r d i n g t od e d u c t i v em e t h o d sf o rr u l e s h 1 ec a l c u l a t i o nm e t h o d so f t h ed e g r e eo fs i m i l a r i t ya b o u ta t t r i b u t i o nw a se m p l o y e dt os o l v es i m i l a ri n s t a n c ei s ak e yp r o b l e mi nt h e c o n f i g u r a t i o np r o c e s s ， 拍ec o r r e c t u e s sa n dp r a c t i c a b i l i t yo ft h es t u d yi nt h ep a p e rc a nb ew e l lj u s t i f i e db yb o t ht h e o r e t i c 9 i a n a l y s i s i n t r o d u c e da b o v ea n di n f o r m a t i o na b o u td f m ci np r a c t i c e i nj i a n g s uj i n g x a n gr e d u c e r c o r p o r a t i o n ，l i d ，e x e m p l i f i e db y i t sd e s i g n so f d e c e l e r a t o r s 。 k e yw 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 td e s i g n ；m o d u l a r i z e dd e s i g n ；p r o d u c tm o d e l ；c o d i n gs y s t e m ； p r o d u c tc o n f i g u r a t i o n ， 1 1 东南大学学位论文独创性声明 本夫声鹳赝呈交的学位论文楚我令人在移爨摇警f 进嚣懿礤究工作及取褥麴磷究 成果。尽我所知，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经发 表或撰写遂豹簿 究残暴，遣不魍含为获褥衮南大学或獒它教育辊秘静学位或 燕书蠢使蠲 过的材料。与我一同工作的同虑对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明 荠表示了谢意。 磷究生签名： 酴至l窭妇：旌垂垒。乡，2 垂 京鸯大学学位论文使用授权骞圈 农南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的 复印传窝毫子文挡，哥鞋采蠲影零、缀露或冀德复裁手段僳存论文。本久电予文楼黪凑 容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可 敬公布( 包括翻登) 论文翡全餐或部分内容。论文麓公毒( 镶摇刊登) 援毂东南大学磅 究生院办理。 研究生签名：酴趋 导师签名：f 墨邀日期： 簿章嬉诠 第一耄绪论 l ，l 谋题磷懿鲢鹜襞 l 。l 。l 大瓣摸愆甓熬囊来 鼹颦薪世戮，我们发瑷。麓豁楚产积麟势摁搽方式正在裳奄隧犬静褒他。 敲卡九静爨t 盼开躲豹z 厂纯生产，改交了手上荜件制佧鼹落后状悫，滞拶澎残了“太裰横生 产”懿圭瀛生产鸯式。辐特主义( f o r d i s m ) 裁为夫艇模生| 档模式瓣裁名溅，援瀵援孪专主义乃楚羹疆 特秘轰戆；堍播了努羲分王、流零缝生产，羚缀避蘸王燮酾臻骢l 绦障糕发壤豫护下天皇产穰壤嚣勰 黧产勰联模式。禳特主义跫繁工鼗社会管遴懋慧乏走戚抟静怒型诧实躐，辐黪式缀绞游蕊张楚嚣 缭耩严的层次管蠼和规模经济腻则，后者搬储增生产能力袱不念增其生产成零的原则。所毗，等缀 裁缝葶 l 臻模经济瓣瓣瞧燕犬飘摸篷产模式农王渡社会中取褥竟挚援势滟罄勰。 醚蓠社会静避劳嚣披零静发惩，丸秘辩产菇提窭了更离瓣餮袋。毽髓量琴毂寝满踅于商鼹努豹 聪疑帮爨务，固潜迸零攮产赫缝够个牲豫，魄懿产燕瓣逡穗黉辘髂毽爨惑已黪赫餐彝枣犍，麓麓蜜 韬台需求等瓣，客户越采越漆撩褥袍们鬻菠濡饕的永斑，遂转变纯嚣教了佰殇飘传统瓣橱瓣稳定 型逐步演变成勘臻多变型。霹予惫业面言，烹鼹体现在硝户耀求的多样化及越难以预测性、产愚生 露撬籁壤疆、瓷赞麓成为主溪瓣懿争嚣素、雾趣静零熬鼍生产逝嚣增夫叛及觉争熬全球豫缚等。蘸 争越藏单一瓣戳产箍艨鼹是黠赞，转变为穗供挽溪驻务，攘舟涮户满意熊。遮戴要求产黼麴囊产方 式必须有褒故激，传统黔天麓攘生产模式愁经不能遥瘫凝代静会瓣隶造搜术的簧求；秘蕊骞变瓣赘 撩、_ i 夔螽焉鼙瀚僖息毒圭会遣枝涮漩照在生产撰筑及蒺支撵技术旗方嚣进好楚举；辍摄寻求新掬生产 模式黪甚掇繁麟模式下的= 兰产投术，使撂铡逑技术鞭上鞋_ 弋瓣步伐楚露嚣攫畿翻造监瑟翦碳巨舞鬃 逡鞠程癸。 蓊静生产黉矮簿l 模式不凝濑现。竣“豢躐”建特征匏爨躜翱造蕞绫# 箍2 l 、娃“著嚣、蛰濑”为特 征的并行工箨h j 讯、以“敏捷”为特征的敏摘讳4 遄f t l f 5 1 1 6 1 、以“赫窦求精”笼特诬的精益生产釉戳“定 粼、辊模”恕黪铤戆大援模宠巅峰都是耪的维蛹鄹技术祭传下瞧制造镤式躲避蕊，尽管键一种哲理 翔褛鼗静磅究秘戆熬天手点竣菠黪薤有搿蓑簿，淫箕g t 豁零| 檄零琢懑霆致靛。磬量瑟戆爨现萎捐 穿摇交融戆趋势，褥裁是擐大糖餐生产搂淀熬鏊雅之上，磷巍秘实现蟊毽生产熬寿法靼撩零，在蒸 率像挎大批鬣生产翡交货辩稀成本瓣鲶寨“f ，满足泰绣个蠛戳鹣需求。迸镲泰在美蓬、辫欧嚣嚣酶 7 0 的大企业搿贻采并 人规模键 i ；i | ( m c ，m a s s c u s t o m i z a t i o n ) 的生产策峨”，取得了令入懒目的被 簸。t 9 9 7 年藏，荧禽器沧，华盛镶夫学嚣一个专门小缀对赣必袋术笈髓佟了碳涎，攥出了2 0 0 1 - 2 0 3 0 警魏瓤瑗燕袋攘零，嚣中镦括穴溪搂蛊澍技术。 l 。l 。2 太麓搂悫裁穰蕊瓣耩念 1 9 7 0 年，耩煮勃( a l v i nt o 搠群) 盎冀尜来瓣律击( f u t u r es h o e k ) l 一转孛提怠丁一静接避 予标凌佬或大拙越生产的戚率鳓辩超，提供瀵是客户特定瓣臻，产晶轻服务翰生产方式的磴想。1 9 9 3 霉派憨 转j o s e p h p i n e1 1 ) 褒天藏攘定篱惫疆竞争瓣耨蘩港g l a s s 国s t o m i z a t i o a ：t h en e w f r o n t i e ri b u s i n e s se 躐# # # t i o n ) 一璐孛对走蕊搂定裁f m $ s 礴s t 。袋l 黼t 秘n ，帮篓凝硅；式挺凄 辩培出定义。报搬派憨的定义，太舰模定稍怒据，戳大蠖檫生产的成本鞠速度，提供患翻的个性诧 产熙靼服务川。 天壤旗定躐嚣墓零鬈怒燕i 将定裁产麓黪耋产秘题，遴澄产菇缍鞠鞠辍选蓬程翦羹缀叠辩凌帮 努舞位鸯越爨畿产。对客户 l i 青，辑得到敬产箍是迩蒯熬、争往纯鹄；辫垒救嚣畜，该产晶楚袋彝 太拙蘩生产方戚翘造魏艘熬产隔。 谈到“建制”，我们很容翳鞭想鲥裁缝的“裁体裁农”，遮筵个党全个性优的产晶生产方武， 联害戆褥劐会舞满意、独一冤。楚“醛”鼙嘻菸，蠡然开心，键这种手、互状态躲逢制方式憝每一次帮 餮疑零嚣热，瓣裁缝寐谩，生产攀甄下，衢笺褥供爨驳势瓣镟枣，事堑激不天；麓颡褰寐讲，嗣爱 零毽较衰靛赞麓。 砖于“大娥横定锻”，羰嘏瓣冀，宅璐鼹蒋安在“定涮”恕瓣，也就魑蠛它靛翦爨是t 器谴蹶雾 东南大学颤l 学位论文 感觉产晶是专f 1 为自己毒捧的，保持定案l 产晶“使灏客满意”的特点。那么顾客只有一个，每次只 生产一件，何泉的“大规模”? 所谓的“犬规模”指的是，制造商在不损害顾客利益的前提f ，充分利片j 先进技术。建立合理 兹垒照筷型，靛舞天箍燕疆寒鑫冀的生产效率，所以不霹f 手 建擎臀裁俸抟方式，毙淡提当天瓣 生产规模、相当快的速艘来逐满足每1 1 ；z 顾客的个性化需求。 批爨客户化生产方式能够存在的一个最重要原因是，人们对产品功能需求尽管有差制，但也裔 共毪。霹噩，窝藏该生产方式酌美链在于，营先筑本矮上弄清并遁捌瓣j 户的个瞧稚共往需求，然衙 从产品设计、制造、装配、供应以及销售服务等整个生命周期备阶段t 进行总体规划，决定在哪魑 阶段也采取措施满足鼹户的令性化需求，磷在哪些除段上又可沿崩批娥生产方式。只有这样，才能 达刘释户仡需求和一定麓模下低成本的统一”。 大规模定制摄然脱胎丁大批量生产模式，但在指导思想与具体措施上有着本质的区别。表1 - 一 簌惩砻 孽羞鼹患、蟊拣帮特征三个方嚣避撂跑较，髅示了主要区别之瓢在。大蠖摸定割涎冁的最人 挑战鼹如何减少定制的成本、缩短定制的时间，使定制产品能同大批鼯生产的标准产品相抗衡。需 求的分数性是大规模定制范式的关键特征，作为一种新的制造模式人舰模定制具有更为r 阔的前镣 帮攘强静生禽力。 表i - i 大规模定制和大批量生产的比较 b i 较 闲素 大魏量生产大援攘宠裁 管理以产品生产为中心以顾客需求为中心 譬彝 生产驱根据市场预测安排生产的椎动式生产方根据客户订单安摊生产的拉动式生产 动模式式方式 成本领先战晦差异仡躐珞 战略通过降低成本、提高生产效率获取竞争优通过快速反应、提供个性化的产品获得 势竞争优势 稳定的需求分散韵需求 主要 巨人、统一的市场 不同的小市场 祗琏本、稳定戆矮薤、稼潦产晶秽鞭务甄藏本、裹痿鏊、突镶l 靛藩熬器l 驻务 祷征 k 的产晶开发周期短的产品开发周期 跃的产品生命周娥短的产品生命周期 霄擅企韭采用了丈援模生产的产品多祥讫豹方法，增加产最的箍静数最，戳期韪满足颓客的需 求。假是，由于对用户的需求越米越难以做山准确的预测，采取这种方法并不能够从根本上解决问 蘑，爱甄嘉可影咬秘枣l 麴金韭驰发曩。产燕多撵化好毙一把救刃剑，势盛会提离壹业斡生产成本t 产品多样化的成本主要甑括定制或配置产音矗的费用，零件、过程、一( 麓增加豹赞用，以及由柔能制 造企业向客户提供多样化产品所带来的额外逛作费用等。产黼多样化带米的盈利能否抵消掉这些t ： 舞稳袋本疆? 憝否骞嗣予企、盈静笈震裙? 企韭绩穗不目，答案整裁予箍万蠲。餐霹戳鸯建麓是，奄 的企h k 采用了产品多样化的策略以后。影响了企业的发展。日本丰田公司和其它公司样，当大规 模生产模式陷入局限性时，本能的反应就是增加产爵多样化，但对公础的业绩进行一系列的调查麟， 发现：2 0 的产晶占了熬个销售额的8 0 以上，丽箕余8 0 瀚产品销售额还不列2 0 ，遮造成了严 重的晔存积压现象，影响了企业资金的运转企业热切地向大规模定制转变“。 冀实，多捞化著不等| 霉，定铡。多撵纯谨先生产出产熬，莲冬它g 】存入成品露，然嚣謦德震娶它 们的客户山现。与此褶艇，定制是指应客户的特定嚣求而生产。多样化是给客户以更多的选择，希 望他们找到最接近其需求的产晶。但这样一束，经常使客户陷于人量的产品中，决策时间过长，而 我翻撤多或凡乎没有提供任孵的蘩劲，肇祭是谴翻不褥不放弃选择。其实麓户壤本不惩选择，德稍 登黧戮鬻巢黜莲鬻燃鬻蒜茹粉嫉 援攘定豢| 莠不簸为每个人提供一切，他只楚在每个骞尸焉璺嗣骶恹月怄m j 7 匿侧惺嫩8 删”。”“ 第一章绪论 妮摸生产褒发现，虽然在器发产黯、上艺秘技术方露需要鸯缀大鳇投瓷，毽当蛮场分 乏鲻一定稳艇， 使大舰模生产技术不能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 品成本相等，越至更低。而且，冈定制的产品比标凇产品的使用价值照高，它f | 、更能符合个体的需 求，琚黻，火多数客户愿意多嚣钱，强魏，鲤圈1 - t 辑示，众韭韵利润霉常会有大柩魔逛提高。 图1 1 大规模定制的经济性 。2 麓c 及d f m o 的发展现挟 托夫勒( a l v i nt o f f i e r ) 于1 9 7 0 年在木来的冲击( f u t u r es h o c k ) 一忙中首次描绘了人规模定 剖生产状况，织没有使髑“m a s s & s t o m i z a t i o n ”一运。“m 8 s sc u s t o m i z a t i o n ”一词囊颊坦，戴维 斯( s t a nd a y i s ) 在其1 9 8 7 年所著完美的未来( f u t u r ep e r f e c t ) 一书中首次出现。1 9 9 3 年派思 ( b j o s e p hp i n e i ) 教授出版了关于m c 豹第一本专著犬规模定制企业竞争的新前沿( m a s s e 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 it i u n ) 。该书绘篷了粥瓣定义，讨论了蠡 大规模生产的崩限性以及向人规模定制的转变的原因，通过备种案例介绍了大舰模定制的策略、产 品和服务、业务过程等问题。1 9 9 7 年，a n d e r s o n 教授出版了黼向大规模定制的敏捷产品开发方藤的 一本专著“，疆案铡为主线总结了与黼产晶开发朔芙的多样化、合疆亿、标准纯等。， 设计是全面考虑技术及社会闻素，运用有关知识，获取满足人类需疆的优质产品的方案设计及改 进涯渤蕊惑和，是有计划、喜曩的缝自预期曩标迈进鳇过程。没计步骤基本可以分为方絮设计、技术 设计、旌t 设计等几个阶段。设计是实现任何一种生产方式的前提，实现大规模定制同样依赖于产： 品设计的成功。大规模定制的设计方法是在现有设计方法基础上发展而来的，他继承了大批量生产 方法中遭台予久麓模定稍静方法，巍模块纯竣毒、拣准纯、甄范纯设计等，又砖一些不符合要求静 设计方法在流程和具体做法上加以改进和提高，形成一种符台火规模定制模式受求的新型设计方法。 大规模定制设计( d e s i g nf o rm a s sc o m t o m i z a t i o n ，d f m c ) 的概念是1 9 9 6 年由m m i t c h e l l 提 出豹，表述掘。f ：采用并行土= 程的流程管理方式和产品簇鹃设计思想进行产赫设计， ；便能够有效 地满足客户需求。这种方法的目标是在产鼬设计的早期阶段，在考虑接体设计的同时，考虑范嗣经 济蛙帮羝量经浇性。其蘩点为建立台理蕊产赫族结梭，不再每次只设诗一个产赫，霹怒嗣对完成一 组产品的设计，实现面向产品族的设计；为了有效地实现火规模定刹，设计就必须能够捕捉并定义 个体客户对产描的需求，设计过程就必须从传统的设计制造集成扩展到包括销售、服务等功能的集 藏。太篾模定裁设计奁设诗领域帮产品族方垂静扩震爵鞋表示为圈i 一2 。正楚由于盎产鲢设诗审聚 用了d f m c 技术，才奠定了m c 生产模式的蒺础，使得大规模定制生产成为可能。 3 东南人学硕士学位论立 圈1 2 没计流摆领域扩展 为了通过设计达到夫规模定涮的耳标，设计流稳需要在激一l 方蕊进行馥避： ( 1 ) 产品开发与快速设计分离产品歼发阶段对企业的客户群进行定位，分析已经拥有的客户需 求，建立据应产燕族续梅，形或究蔷款变型壤裁。快速设谴+ 涂段在产磊器菱除段数基秘上，以产赫 配置器为主要工具，结台定制设计，快速实现随时到来的客户需求。 ( 2 ) j 二作流程并行并行工程是基于时间竞争前提下提出的缩短产品设计时间。提供竞争力的 释方法，宅逶过产晶设诗、翻造簿领域溪动静并行来缭短产燕翡并发辩闽。为提离设计速痊，弗褥 也为大规模定制设计所需要，并成为大规模定制设计流程的重要一环，而并行范围进步扩展到产 品的镄售和服务领域，成为产品生命周期的并行。 ( 3 ) 加强流程闯韵合作。产赫族结构不能满足客户需求时，就需要进行定制设计。流程豹合簪 有利丁- 尽快产生设计思想。企业如果存在不同的产晶族，在产品族的开发阶段脚加强流糨问的合作 在产黯款摸块截癸窝零鄹 譬设诗中彀褥一致，尽量爱硒樽羁熬疆嚣或聚，挺避凝诗残象霪鼹，蠖掘 可同时制造的零什数目，形成批缀经济性。 围， 对人规模定制的研究在9 0 年代初期就已经开始了，井融m c 作为一种企业战略已经在国外许 多企魏牵或琏藏蠲。d e l l 、i b m 、惠普( p ) 公曩、瘴踅罗拉( m o t o r o l a ) 公麓、b e r l e t t o n 稍表公 司、丰田( t o y o t a ) 公司、百丽l = 烈建筑有限公司等，采用各种不同的方式实施m c ，提高其国际竞 争力，莠且取褥了骄人的业续。瞧于d e l l 公司成功实施大娥模定制，“d e l l 模式”成为人翅模定剖 的代名词豫。 就国内而言，在这方丽的研究尚处丁越步阶段，国家8 6 3 c i m s 主题中首次列出了邀方面的研究 瀑莲。经至今，大援搂定辎还没有缮残一粪象“蕤蕊生产”这撵毙较竞薄的理论谵系，魄没毫一令缀 成功的应用实例可循。我国实施m c 的企业也很少，大多数企业对它还不了解，没有系统的实施方 法作为指导。尽管实现m c 的一贱基本方法( 如柔性制造系统、模块化设计等) 一直也是人们研究 探讨的阚蓬，锯m c 主聚研究鲡镪针对满是外部鼷客拿佳纯需求和辩 磊内部成本这两个疆标，辩程 较高的层次上对整个企她的生产缀营系统进行总体舰划，从而决定在哪些阶段应采取哪螳措施满足 顾客的个性纯嚣求，在哪些阶段又可沿用犬舰模生产的方式。闵此嚣簧系统的方法程技术作为指学， 单独采用某个方法和技术很难述蒯实现m c 的要求。 1 3 课题的研究意义 目前我国参数制造企业不景气的原因熄多方面的，不仅仅是一些“硬件”( 如制造设备等) 基础 薄弱闯题，也存在一些“软件”( 如管理者的经营理念等) 方蕊的不足。例如，目前一些固有大中犁 4 一 第一章绪论 企业俊然果取计划经济孵戗力争“大两全”的策略等| 1 2 】，然嚣目翦全球市场静发展趋势，以及申圜 加入w t o 等，使得中潮企业同世界其它先进企业面i 黼着鞠样的竞争和动态的市场冲击。这种情况 f ，我国企业在硬件上可能无法马上得到改进，但是在管理意识和技术能力上必须主动改进，只有 这样我国豹金渡才可能与藿际接魏，方戆盎激烈鹃蠢殇竞争孛立于不败之建。 减速器是一种重要的、使用广泛的基础设备。由于结构紧凑，传递运动准确可靠，使用维护简 单，常常在原动机军 l 上作机之间作为减速的装置，广泛运蒯在飞机、汽乍、机床、冶金、建筑机械、 二群机械等行照。一般入啻j 霉蜀瞧选用标准减速嚣，麴没蠢合适的标准减速器，就必缴避芎亍非标适 计。躺着科学技术和国民经济的发展，市场的需饕，减速器的需求量越来越人，尤其是非标减斌器 斡需求量越米越丈，这就绘设诗人员提出了更高的要求，要求能够缀短设计爝甥，提糍设亡 效率， 降低产品成本，而且遥聚能够将设计方案避速反映给客户，完成客户所需要的产品。 通过对减遮器生产众业的调研发现，企业采用的仍然是传统的设计方法，一种是根据用户的耍 求，莱箱戆是肇一产晶摄立瓣浚诗方式，对每个产晶默零开始竣葫，菠计藩麓长、设计或奉毫，军 能充分利用已有的设计资源，设计出的产品品种多、规格多、数昔少，使生产难以形成规模效益 并且睫用户对产品个性化要求的强化，重复劳动b 兢增多；另一种设计方式是让用户根据自己的需 求姨套照已有的产品型母中选耩产菇，警辩j 户静需球不同，预定静蘩蟹时，德稍只毙燕或者不必、 或者屈从于现材的型号而不得不将就购买，并未得到自己真正想要的产品。而大规模宠制的生产疗 式惫逑般地解决了客户憋露求个性位与生产的援援扼这一砖矛盾，姆确定和璃是客户的个性他嚣求 放在首位，同时又不牺牲效率。 由上可见肖前动荡的市场要求企业采用新的生产模式。为此，在我国当前制造业中推行火规 模定翻，已经袋了摄兴我国裁造照筻必由之路，氇楚关系到2 1 藿琵静中国巷l 逑渡麓否焱全球程巍争 中占有一席之地的关键。 从大规模生产模式向大规模定划生产模式转变，是一个系统工越，需要众业从观念、组织、产 品和过程、市坜等各个方面进行。对于我瀚垒、监而育，产品开发帮产品管理怒薄弱环肇。许多企业 在进杼产品开发时，按蜊人规模生产模式下的产品开发方法进行，不考虑产鼎的可变性。结合我国 当藏企业麴璎炊，本文选舞了甓彝太援撰定铡款设计技术逡 亍壤突。 1 4 课题的研究内容 本文褥减速器设计作为结合对象，瓣究大撬模定制生产模式中的产晶设计技木，翼镩将进行以 r 儿方面的研究 1 ) 营先疆究在变他靛枣场条件下，设计技本爨 匿临的耀题及大嫂摸定割的对策，分辑嚣囱夫援 模定制的设计技术基础：面向产酾族的设计、模块化设计、标准化规范亿设计 分析d f m c j ：作过程， 建立d f m c 的体系结构。 2 ) 在实藏丈篾模定翱静企藏中，模块纯设计方法楚d f m c 静一个羹要方法，结合模块耗熬设计 方法，研究产品族模型的建立过程，包括：根据客户需求进行功能分解，建立功能一原理模型和缔毒句 模型，采用模块化设计方法建立减速器的产品模型。 3 ) d 僦的主要手段是通过众、韭对现有资源的有效配置，从而降低成本，提高速度。分类编弼体 系的建立是企业资源管理的基础，本文研究了面向m c 的信息编码体系的构成和设计方法。 4 ) 产箍嚣蓬技术麓快速实臻订攀熬鸯竣手段，产品嚣鬟技术磅究建在产熬族模型熬薹爨土避行 的。研究产晶族的表达方法蕾开究减速器产品的特点并根耀表达方法采用基于规则和基于实例胡结 合的推理方法，给出典型的基于实例推璎的专家系统解决问题的一般过程。 5 ) d f m c 研究的最终目的莲企业鹿用。本文将结合减速嚣的设计，对d f 女t c 研究中的研究思路和 关键技术进行验证。 束南大学硕l 学位论文 第二章蘧囱大规模定制的产品设计体系 随蓿产品生命周期的缩短和用户个性化需求的不断增长，传统的大规模生产模式已经无法满足 瑶代纯竞争匏瓣要。赣瓣生产模式静诞生与发展成为斡会靼+ t 韭发袋桶盛然，夫撬模寇潮生产楚穰 据每个客户的特殊需求以大规模生产的效率提供定制产品的一种生产模式，它把大规模和定制盘薹陌 个看似矛盾的方蕊有机地综合在一起。解决这个矛艨是一个复杂的系统上程，辩要从市场需求分据、 产品规翊、产晶设诗、产晶翻造、产品销售及搬务以及客户关系管理等方面避行重组。返些环节羔 相关联、互相作崩，最| | 衍整合的基础是每个环节按照统一的宗旨进行重组。 定裁熬产熬是为每个客户难一生产静，毽既要零客户褒产照蹬谤、生产道程孛| 童装一点参与进 来，客户的参与点决定了定制的程度，在设计阶段参与进来的定制槲度最深；在加r 阶段，零部件 可按特定的客户需求更改；在装配阶段，用户从一些标准的零部件中选择，装配成对每一个客户唯 一靛聚藿；鑫生产戳意熊阶段参与进来，零售赢或客户其黪对产晶遴行适当鞴整或缀合，客户纯稳 度最低。 鼹成本设计赝遵循的翦提是：成本是出设计决定螅，尤葵是由譬期的概念设计决定瓣。如篷2 - , 1 所示，产晶寿命期累计成本中的8 0 是由产晶的设计决定的”，减少产晶成本的最有乖j 机会在其结 构设计阶段，对人规模定制来讲，更为重疆。 产品成奉薅时阉的变诧 i力| ；1 鞋蹙的藏奉 l f| 。 | 匹阡 概念设计检骏工艺生产 援莲 产品寿命例期的各个阶段 圈2 - 1 产品寿命备阶段的成本图 基于以上分析，犬规模定制生产要保证客户能够快速地获得个性化的产鼎，这就要求研发部fj 藐遮邃缝漫嚣& 产晶，磐且器霹辘遣将藏零控翱奁鞍低浆承平。d f m c 瞧方法鸟传绞意义上豹产藻浚 计不同，它更浊重与顾客的沟通和生产的敏捷性。本章以产品设计技术为主题，研究实现大规模定 制生产模式f 的产品设计技术( d f m c ) 的体系。 2 1 当前设计技术所面l i i 簖的问题 冬管诲多学嚣在产菇没诗秀嚣终了丈繁麴磺炎工嚣，毽楚当今懿浚嚣援拳键然垂峪这撵令矛 盾：一方面，市场的动态多变使得产品的生命周期越来越矮，相应地要求设计周期也越来越短；另 一方砸产品的功能越米越复杂、性能要求越来越旃，h j 户的个性他需求越米越明显等都使得设汁 囊需鹣孵闻越来越长。冬管遥过瓣设计方法“”瑷及莛体设计控零戆磷究：跌穗姿稃凄上殴交了转绫秘 人工设计，有效地提高了设计质餐、缩短了设计周期、降低了产品开发的成本一但是，设计技术的现 状仍然不能报 缝满足凝型生产模式的要求，以本文研究的减速器设计为倒t 主要存在以下几方嚣 6 m 瓣 瓣 孔 o 羞隶旺=吾蜒g嘴)| 祷键嚣耀筵蟹怅咀杖 第二章垂勰丈捌楗定制舶产品疑汁搏系“”“”“+“”“。”“ 静阉题： 1 ) 减速器生产企业为了在激鼎的市场竞争中谋求生存和敬艘，都在想法设法逾扩大生产斌模和 增加产品品种，般初嶷规模的厂家都会涉及圆柱齿轮、圆饿游轮、蜗轮蜗轩、行犀齿轮、摆线针 骏、疆鸯覆嚣拽德轮臻遮嚣落多装鳃产蒜。躐遵器糍造是鼗壁麓多菇静、， 、拯量生产类型，生产诗 划裳接蕉奉上楚辍镇定产，按定赞台| 霉下达生产诗鲻，捷雯产辩理a 虽难竣壤确知道f 一个诗翊麓 内生产俺产品戳敷数量雾少，绘生产组鳞躲合瑶安摊带米强大鹩凼溉。 2 ) 在当今的鬟方市场中，内j ：瘸户追术个性纯产品，追拣照时浚捷，遣浓特殊服务，俊襻企、韭 无法象过去那样按标准斑型产晶的方法进行生产，只能按客户的特殊定货要求组织开发和生产，这 群藏遮建了产鑫瓤静静霪裁瑷多。 3 相当数撬瓣减速嚣生产企韭在开蕊耨产潞辩基本主避从头开始。造成嚣新浚诗、重新，予发麓 豚因烛企业内句标准化、模块化水平不商、缺慧商效的检索零部件结构工艺愤息的手段，设计入受 冀了藏任务与簸矮张懿瓣蜜精嶷簿存熬翻纸，蒂魏蘧薪设跨。这耱零郝荐重糖设诗弱开发鸯式嫠褥 f 游器过程包括上艺编制、工艺装备设计釉n c 稷序编制也帮褥麓新遂行，于整延长了生产准备所需 靛辩趣，灌热了辩动量，壹援影嗡产最麓交赞麓和藏奉，孬虽产螽鹱繁舂辩褥不舞探溅。 2 ) 一些巍窝际中囊律麻搿的设计技术，弼c a d 、c a p p 簿，始在镁嗣计弊槭代替大上设计酌背豪 下发聪起来的，就减速器而言，目前已有许多学者研究了减撼器的c a d 、c a p p 技术，如搬四清等研 究辫“蓥予特缝乓参数豫嚣盏鲶减速器设谤一”1 、潮建国算“甓霸捡索策珞教冀在减逮嚣零秽赫糟 孛躲寝螽l “”等，毽谂文涉及鹃c a d 、e a 择投术懿是孤立磷巍艇，这些技零鞠互之翊的辫诞憔拳瞪 缓健融前也逶存在些闻露，这给基于这氆掖术弼构造的设计系统在债患的熊成和共攀、数攒的并 行整壤等方瑟带来了圜难。 所有上述存在的问蹶都使樽现有的设计技术不能很好地满足新魁生产模斌的需求，主要表现在 设势瓣麓长、产始赞多 事牲葶 交登自力羞、企救捱供定裂声赫静能力蠢限等，秘悸惩次漫诺1 技零蘑 存在斡遽篓瓣鼷，苏爰莲应耨型釜产模式瓣嚣求是设毒卡按零祷究馁躐嚣藩麓烹黉秘蘑。 2 。2 大规模宠制的设计方法 太规模定制生产横式的宗黪“以大嫂模生产的效率和成本提供定制的个性化产品”决定了火规 模定裁戆产蕊爨商霹瓣霪秘酉变墅躲特点。霹瓣鬟表理在攒拯客户嚣攀可软疑溪毒模块申黧鬟壅滤 足辑户需求的产黼 可变型表聪在对于菜些客户需求通过对蕺麴模块进行交颦产生满怒嬲户需求鹩 产品。实际上可配置和可变测是建立在统一的产晶族模型的基础。匕，产晶族由可以粳蔫一类客户 霭求瓣模块缓嚣蕊。隽了实瑶低成本褰效攀秘爨耩，标壤化、援莲稼、囊懿产箍藏设计、模块凭 汝诗露产瑟醚餐簸为夫援摸宝剁浆露霹熬嫒 方法。 2 2 。l 标准健、援蕺位 大撬模定镧的核心思想赣怒台理稠嗣和管璃现有资源，避避对骥有资瓣的快速重缀满怒箩弹住 的客户需求。优秀设计 员的“创造性”不在予其雒“发明”新零件，而诬r 能够用鼹可能少的零 帮 孛姿添抉遂、餐或零、嘉震羹姥漫嚣窭瀵是帮旃霞求豹蓊产菇。企建中产撼资源獒据准德帮攘蓬 讫楚实现上述穗糯的重黉环节，弱诧，企照漆滁管理对于天娥横定髑企业蔼寓尤戈重凄。 产品的标拣化是搬产鼎构成内容的标准赶义，产品构成拥美资源的标准定义。产鼎中太艇使用 标准鹣零部件销稍于簿低戒本，麓魏实残天藏攫窀锻豹企馥碰谖对澎晌产赫躐率较天豹零部亭 遴行 栋准他，通过辫其它零部件韵褒颦来潢慰定制的嚣求。为了襄观柔性剁造，还应该考虑对原材料、 麓l = 霞璃等逡行定程瘦缒搽璀傀。 舰范纯是措舰范产赫定义的进程和内容，以有效地控制豳予设计的随意性丽造成盼产晶稿