（机械设计及理论专业论文）大规模定制下的摩托车产品配置研究.pdf

重庆大学硕士学位论文中文摘要 摘要 经济全球化和工业信息化使制造业的竞争环境、发展模式和活动空间等发生 了深刻的变化，这些变化对企业提出了严峻的挑战。如何使企业产品满足客户的 不同特性，快速适应市场需求的多变性，以快交货、低成本、高质量来占有市场 是每个企业都应考虑的关键问题。 大规模定制生产( m a s sc u s t o m i z a t i o n ，m c ) 是适合以上需求的新的生产模式。 大规模定制是在经历了一个世纪的大规模生产之后的又一种生产模式，它以大规 模生产的效率和速度来设计和生产定制的产品。摩托车企业正面临着大规模定制 的压力：一方面，一辆摩托车上的零件多达上千种，构成了产品内部的多样化； 另一方面，摩托车的产量和品种逐年增加，客户的个性化需求增加，多品种小批 量生产的比例日益增大。因此摩托车企业正面临着这样的挑战：既要展现无限的 产品外部状态特征的多样化，同时又不能因产品内部零件的多样化而导致额外的 成本和时间上的延误。本文研究了在大规模客户化定制的生产模式下摩托车企业 的产品配置来快速响应客户个性化需求，建立了产品配置模型，设计了产品b o m 体系架构，并研制了相应的软件。论文的主要内容和研究成果如下： 1 建立了面向m c 的产品配置设计过程，将其划分为新产品实现过程和订单实 现过程，指出了产品族设计与模块化设计是m c 模式下的产品配置的设计技术基础。 2 创造性地建立了动态变型产品模型与产品配置模型。从企业的现状和问题 出发，对现有产品进行合理化，对产品零部件进行合理化，完成对产品模块的有 效划分，在此基础上建立了动态变型产品模型与产品配置模型来快速配置。动态 变型产品模型满足产品族设计的要求，产品配置模型满足订单实现过程。 3 设计了支持动态产品模型的b o m 架构体系。企业现阶段的管理方式及物料 代码的缺陷无法满足在计算机上管理和配嚣产品结构，因此我们以物料代码的标 准化为基础，设计了产品b o m 体系架构，为从手工管理到计算机管理奠定了基础。 4 设计了产品配置工具软件，完善了e r p 软件功能，在企业的实际应用中取 得了初步成效。 关键词：大规模定制，产品配置，产品族，模块化，b o m 重庆大学硕十学位论文英文摘要 a b s t r a c t e c o n o m i cg l o b a l i z a t i o na n di n f o r m a t i o ni n d u s t r yh a v eb r o u g h td e e pc h a n g e st o m a n u f a c t u r i n gi n i t s c o m p e t i t i v ee n v i r o n m e n t ，d e v e l o p m e n tp a t t e r n sa n do p e r a t i n g s p a c e ，t h ec h a n g e sw h i c h a r ea l s oa c h a l l e n g et oa l le n t e r p r i s e s 。t h ep i v o t a lq u e s t i o n w h i c hs h o u l db ec o n s i d e r e db ya ne n t e r p r i s ei sh o wt om e e tc u s t o m e r sd i f f e r e n tn e e d s a n dh o wt o a d j u s t t ot h ev a r i e dd e m a n df r o mt h em a r k e ti no r d e rt o s e e ka n a d v a n t a g e o u sp o s i t i o ni n t h em a r k e tt h r o u g hq u i c k l yp r o v i d i n gt h ep r o d u c t so f h i g h q u a l i t ya n d l o wc o s t 。 m a s sc u s t o m i z a t i o ni san e w p r o d u c t i o np a t t e r nw h i c h m e e t sa l lt h en e e d sa b o v e 。 i ti sap a t t e r no fd e s i g n i n ga n dp r o d u c i n gt h ec u s t o m i z e d p r o d u c t sw i t ht h eh i g h e f f i c i e n c ya n ds p e e dr e q u i r e df o rm a s sp r o d u c t i o na f t e r , w h i c ha p p e a r sa san e wt h i n g a f t e ra l m o s to n et h o u s a n dy e a ro f m a s sp r o d u c t i o n 。t h e m o t o r c y c l ei n d u s t r yi sf l o w f a c i n g w i t ht h e p r e s s u r e f r o mm a s sc u s t o m i z a t i o n 。o no n e h a n d ，t h ec o m p l e x c o m p o n e n t so fam o t o r c y c l el e a d st ot h ev a r i e t yo fp r o d u c t s ；o nt h eo t h e rh a n d , a s m o t o r c y c l ei n c r e a s ei nt h e i rq u a n t i t ya n db r e e d s ，c u s t o m e ra r ei n c r e a s i n g l ys h o w i n g t h e i ri n d i v i d u a ln e e d sf o rm o t o r c y c l e s ，w h i c hr e s u l t si nt h ei n c r e a s i n gp r o d u c t i o ni n s m a l lq u a n t i t yb u t m a n yb r e e d s 。t h e r e f o r e ，t h em o t o r c y c l ei n d u s t r y i sn o w f a c i n gw i t h ac h a l l e n g e ：t h ev a r i e t yo ft h ea p p a r e n tp r o p e r t i e so fm o t o r c y c l es h o u l db es h o w n w i t h o u tt h ev a r i e t yo f c o m p o n e n t s c a u s i n ge x t r ac o s ta n d t h ed e l a yo f t i m e 。t h i s p a p e r w o r k so v e rt h ep r o d u c t sc o n f i g u r a t i o nf o l l o w i n gt h em a s sc u s t o m i z a t i o np a t t e r ni n m o t o r c y c l ee n t e r p r i s e si nr e s p o n s et ot h ec u s t o m e r s i n d i v i d u a ln e e d s ，a n dh a sd e s i g n e d am o d e lf o rp r o d u c t sc o n f i g u r a t i o na n dp r o d u c tb o m s y s t e ma n da l s oh a sd e v e l o p e d s o m er e l e v a n ts o f t w a r e 。t h ec o n t r i b u t i o no f t h i s p a p e r i sm a i n l ya sf o l l o w s ： 1 、t ob u i l da d e s i g n i n gp r o c e s s f o r p r o d u c tc o n f i g u r a t i o n t o w a r d sm a s s c u s t o m i z a t i o na n dd i v i d ei ti n t ot w op a r t s ：t h ep r o c e s st om a k en e wp r o d u c t sa n dt h e p r o c e s st og e to r d e r s 。t os h o wt h a tt h ed e s i g n i n gf o rp r o d u c tf a m i l ya n dp r o d u c t m o d e l si sat e c h n i c a lb a s i sf o rt h ep r o d u c t c o n f i g u r a t i o nu n d e r t h em s p a t t e m 。 2 、t oc r e a t i v e l yd e v e l o pad y n a m i ct r a n s f o r m a t i v ep r o d u c tm o d e la n da p r o d u c t c o n f i g u r a t i o nm o d e l 。t or a t i o n a l i z et h ee x i s t i n gp r o d u c t sa n dt h ec o m p o n e n t sa n d a c h i e v eav a l i dd i v i s i o nf o rt h ep r o d u c tm o d e l sb a s i n go ne n t e r p r i s ec u r r e n ts i t u a t i o n a n dt h ep r o b l e m st h e ye n c o u n t e r 。a f t e rt h a t ，ad y n a m i ct r a n s f o r m a t i v ep r o d u c tm o d e l a n dap r o d u c tc o n f i g u r a t i o nm o d e lw i l lb ed e v e l o p e df o rq u i c kc o n f i g u r a t i o n 。t h e i i 重庆大学硕士学位论文英文摘要 d y n a m i ct r a n s f o r m a t i v ep r o d u c tm o d e lm e e tt h en e e d so ft h ed e s i g n i n gf o rp r o d u c t f a m i l y w h i l et h e p r o d u c tc o n f i g u r a t i o n m o d e l h e l p t or e a l i z et h eo r d e r s 。 3 、t oc r e a t eab o m s y s t e mw h i c h i sc o n s i s t e n t 丽t 1 1t h ed y n a m i ct r a n s f o r m a t i v e p r o d u c t m o d e l 。t h ec u r r e n tm a n a g i n g s t y l eo f e n t e r p r i s e sa n dt h el i m i t a t i o no f m a t e r i a l c o d e sa r en o te n o u 曲f o rt h em a n a g e m e n ta n dc o n f i g u r a t i o no f p r o d u c t si nc o m p u t e r 。 s o ，b a s i n go l lt h es t a n d a r d i z a t i o no f m a t e r i a lc o d e s ，ih a v ed e v e l o p e dab o m p r o d u c t s y s t e mw h i c h w i l lt r a n s f e rm a n u a lm a n i p u l a t i o nt ot h em a n a g e m e n tw i t hc o m p u t e r 。 4 、t o d e v e l o pt h es o f t w a r ef o rp r o d u c tc o n f i g u r a t i o na n dp e r f e c tt h ef u n c t i o n so f e r p , w h i c h h a sr e c e i v e ds o m ef a v o r a b l ee f f e c t si np r e v i o u s a p p l i c a t i o n i ne n t e r p r i s e s 。 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 tc o n f i g u r a t i o n ，p r o d u c tf a m i l y , m o d u l a r i z a t i o n ，b i l lo f m a t e r i a l 重庆大学硕士学位论文1 绪论 1 绪论 1 1 前言 经济全球化和工业信息化使制造业的竞争环境、发展模式和活动空间等发生 了深刻的变化，这些变化对企业提出了严峻的挑战。在工业化初期，由于生产力 水平比较低下，市场上产品短缺，“供不应求”，企业生产什么顾客就买什么，“皇 帝女儿不愁嫁”，所以企业就拼命扩大产量、降低成本，因而形成以“规模效益第 一”为特点的少品种、大批量生产方式。当产品产量达到一定水平以后，企业之 间的竞争逐步从“价廉、物美”转变为“物美、价廉”，使“质量第一”成为市场 竞争的焦点。到了2 0 世纪9 0 年代以后，由于社会生产力高度发达，产品的更新 换代不断加快，市场寿命周期不断缩短，市场上产品日趋丰富，“供大于求”，消 费者的选择余地日益扩大，所以对产品就提出越来越高的要求，使用户需求呈现 出差异而多变，这迫使企业以用户为中心，经受买方市场的挑战。如何使企业产 品满足客户的不同特性，快速适应市场需求的多变性，以快交货、低成本、高质 量来占有市场是每个企业都应考虑的关键问题( 1 1 。 大规模定制生产( m a s sc u s t o m i z a t i o n ，m c ) 是适合买方市场需要的新的生产模 式 2 “。大规模定制是在经历了一个世纪的大规模生产之后的又一种生产模式，它 以大规模生产的效率和速度来设计和生产定制的产品。随着科学技术的不断进步， 产品的供应市场向客户提供了时间、成本、质量和服务等方面更大的选择范围， 人们已不再满足对企业已有的产品进行选择，而是要求企业设计与生产的产品不 断融入客户的个性化需求。定制生产可以满足客户的这种个性化需要，但由于必 须根据客户的特殊需求组织生产，因而产品开发设计周期长、成本高和质量不稳 定。在这种背景下出现的大规模定制作为一种集企业、客户、供应商、环境于一 体，充分利用现有人类各个认知领域最新研究成果的一种先进的企业生产与管理 模式，其核心思想是要求企业以类似大批量生产的时间和成本生产出具有个性化 ( 客户化) 的产品。 早在1 9 7 0 年t 0 m e r 在未来的冲击( f u t u r es h o c k ) 一书中就预言了大规模 定制客户化生产模式，1 9 9 3 年p i n e 5 的大规模定制企业竞争的新前沿( m a s s c 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 ) 一书对大规模定制理论作 了比较系统的论述，认为它会成为2 1 世纪中最重要的、最具竞争优势的生产方式。 1 9 9 7 年d a v i da n d e r s o n 和p i n e 6 胴在 2 1 世纪企业竞争前沿一一大规模定制模式 下的敏捷产品开发( a 西l ep r o d u c td e v e l o p m e n tf o rm a s sc u s t o m i z a t i o n ) 等著作提 出了大规模客户化定制产品设计( d e s i g n f o rm a s sc u s t o m i z a t i o n ，d f m c ) 方法的 重庆大学硕士学位论文1 绪论 基本框架和思路。目前国外一些企业已将大规模客户化定制成熟运用于企业运营， 取得了较好的经济效益。但从国内来看，现在规模客户化定制基本还处于理论探 索阶段，尚未达到突破的水平，部分行业的应用也只占市场里很小的一部分。从 中国制造业目前的整体水平看，实现大规模客户化定制还有很长的路要走。 1 2 论文研究的应用背景及意义 中国摩托车行业自上世纪5 0 年代初开始迈步，经过2 0 年( 1 9 6 0 1 9 8 0 年) 的摸 索、t 0 年( 1 9 8 0 1 9 9 0 年) 的进步、5 年( 1 9 9 1 1 9 9 5 年) 的快速发展，开始走向 成熟，目前中国己成为世界上最大的摩托车生产国和消费国。为了适应市场需求， 各大摩托车生产厂家都在不断推出新产品，千方百计追求产品形象的新颖，以求 争取更多的顾客和市场。据中国汽车工业协会摩托车分会的年度统计资料显示， 2 0 0 2 年摩托车产销量已超过1 2 0 0 万辆，能生产1 5 种排量的摩托车，1 0 0 0 多个品 种，数万种状态。随着客户的个性化需求增加，多品种小批量生产的比例日益增 大。因此摩托车企业正面临着这样的挑战：既要展现无限的产品外部状态特征的 多样化，同时又不能因产品内部零件的多样化而导致额外的成本和时间上的延误。 摩托车企业目前的产品管理方法已不能适应当前需求。摩托车企业目前的管 理是通过手工文档来管理产品信息的。在一个产品设计完成后，一般会形成一个 标准的产品b o m ( b i l lo f m a t e r i a l ：物料清单) ，企业会以此为基准来组织产品的 生产。若客户有一些特别要求，则根据客户要求编制不同的产品b o m ，不同的客 户对应不同的产品b o m ，尽管这些产品b o m 里的物料大部分是相同的。但随着 产品系列和客户的增多及客户不同的需求增多，企业的文档越来越多，以致于摩 托车企业难以一一编制客户对应的产品b o m 。此时，企业的生产配料是根据有经 验的工人头脑中的记忆来组织。因此摩托车企业若是没有这些有经验的工人，企 业在管理产品目录和快速响应客户个性化定单上的难度很大，更不用说查询、修 改和维护产品数据。因此摩托车企业迫切需要一种新的模式来有效管理产品目录 和快速响应客户个性化需求的订单，适应大规模客户化定制的要求。本文的研究 意义正在于此。 1 3 国内外研究现状 国外学者认为，m c 是即将到来的制造革命，如同本世纪初的大规模生产方式 一样，将对制造业产生巨大的变革。 美国把有关m c 的技术列为2 0 1 0 年十大远景规划之一，提出了面向2 1 世纪 的敏捷制造的战略，以实现资源共享和对市场机遇的反应，力图做到以大批量的 成本进行单件生产【s 】。 重庆大学硕士学位论文1 绪论 日本提出智能制造系统( i m s ) 的国际合作研究开发计划，其主要内容是全球 制造集成技术，要把产品的开发和制造分散在全球范围内进行，以便降低成本， 缩短交货期，其实现途径是根据制造和生产环境将从产品设计开始的整个生产过 程进行模块化处理例。 德国进行了“制造2 0 0 0 ”的研究计划，其研究重点是产品结构和方法模块化。 通过参数化方法和产品结构标准化及其推广应用，解决不断增长的品种和零部件 多样化问题口”。 国内有关大规模定制生产模式的研究不多，主要集中在面向大规模定制生产 的产品设计( d e s i g n f o rm a s sc u s t u o m i z a t i o n ，简称d f m c ) 方面的研究。 目前m c 技术的研究热点问题可以概括为如下几个方面( 见图1 1 ) ： 图1 1m c 技术研究热点 f i 9 1 1t e c h n o l o g y f o c u so f m c ( 1 ) 客户需求( v o i c eo f c u s t o m e r ，v o c ) 的理解与获取 d f m c 是以客户需求驱动的，因此理解与获取客户需求直接关系到d f m c 的 成败。文献【8 指出q f d ( q u a l i t yf u n c t i o nd e p l o y m e n t ) 已经成为把客户需求信息 转换为产品开发、制造、维护等产品全生命周期信息的有力工具。文献【1 0 】详细讨 论了面向大规模客户化的质量屋，按照m c 的需要对传统质量屋进行了扩展。文 献 2 】研究了客户需求的调查、整理、综合及转换为产品技术需求的方法，开发了 客户需求提取和评估工具及质量屋生成工具。文献【8 凋数据库技术建立了客户需 求字典库，既实现了客户需求的规范化，又便于客户了解和操作。 ( 2 ) 客户关系管理 客户关系管理( c u s t o m e rr e l a t i o n s h i pm a n a g e m e n t ，c r m ) 是8 0 年代始于美 国，近年来在全球缛到快速发展，开发了有关c r m 的许多软件。目前中国c r m 市场进入了蓬勃发展，其显著的号召力得到了业界、媒体、专家和企业的认同。 ( 3 ) 产品配置( p r o d u c t c o n f i g u r a t i o n ) 产品配置管理是随着产品的系列化和客户化生成而出现的，它以企业零部件 重庆大学硕士学位论文1 绪论 库作为底层支持，以系列化产品的相关数据作为管理对象，以产品的物料清单为 核心，实现产品数据的组织、控制和管理，并在一定目标或规则约束下向用户或 应用系统提供产品结构的不同视图和描述。产品配置管理涵盖了产品的各个阶段， 管理范围包括产品的需求分析、策划阶段、开发阶段、生产准备、制造、售后服 务等阶段，并作为企业电子商务框架的一部分支持e r p 、s c m 、c r m 等系统。制 造企业经过多年的积累，形成许多满足不同层次用户需求的产品系列或产品族， 生产时根据客户的具体要求进行生产。客户的每种不同要求就形成了该产品的一 个具体配置，这些配置信息对产品的系列化、追踪产品的变化等非常重要。 现今企业生产在很大程度上是面向用户订单需求进行的，例如面向订单的制 造、装配以及产品设计等等。为了适应这种转变，企业需要高效便捷的产品配置 生成方法。由于用户的需求多种多样以及配置约束规则的复杂性，使得产品配置 方案的生成是一个非常复杂的过程，对配置设计人员的要求非常高。 产品配置生成的方便性、灵活性、智能化是配置管理的重要目标，是实现大 规模定制的一个关键。产品配置专家的经验、专业知识的积累和整理利用是实现 企业创新产品开发是基础，也是实现智能化产品配置设计的关键。对基于知识的 产品配置设计的研究能够使企业更好的利用和挖掘产品知识，提高产品配置设计 过程的智能化，降低产品设计制造成本，增强企业的产品创新能力，得以在激烈 的市场竞争中取得优势。 近年来，出现了不少关于产品配置的方法和理论，比如比利时的p l a v e n c y 和m v a n h o e d e n a g h e “ 在1 9 8 8 年提出了基于知识的配簧管理思想：它们认为高 级配置管理系统需要许多不同种类的知识表达来支持，这些知识不仅仅用来跟踪 构件不同版本的使用，而且还用来支持版本选用以及描述不同版本之间的兼容性 规则和约束；文中提比了一种描述版本选择和版本约束规则的描述语言。t i m o s o i n i n c n ，i l k k an i c m c l a 【l2 针对产品配置过程提出了一种基于规则的配置知识描述 语言，该语言通过一种描述性语义对产品配置的主要概念例如配置模型、需求以 及合法配置进行形式化定义，这种语义使用h o m 子句的可推导性来保证配置中每 个元素的合理性，从而使之具有较强的可计算性。a l e x a n d e rf e l f e m i g ，g e r h a r d f r i e d r i c h ，d i e t m a r j a i m a c h f l3 指出产品配置系统的开发和维护面临着知识库不断增 长的复杂性问题：由于产品以及相应的产品配置系统不得不同时开发，因此需要 有效的知识获取方法，文中讨论了如何用一种标准的设计语言对配覆知识库进行 建模，配置模型的两个基本要素是产品构件模型以及相应的功能结构集合，其中 功能结构集定义何种需求附加到产品中。概念配置模型可以被转换成一种可执行 的逻辑表达式，通过这种表达我们能够使用基于模型的诊断技术调试有错误的知 识库，找出不可行需求。还有一些产品配置的研究以配置器为主 1 4 】_ | ” ，配置器的 4 重庆大学硕士学位论文1 绪论 用途进一步扩大，推理机制也更加复杂。当前，新的基于k u t c r n e t 的配置器通过生 产商的w e b 站点为外部的销售渠道和客户自主式的购买方式，实现了客户为自己 设计的目标。 近年来国内对产品配置也进行了初步研究。苟凌怡等【17 】基于对产品配置的相 关数据对象原理的分析，从设计思想和实现技术两方面研究了i m a n 产品配置管 理的三种方法，并且从应用角度出发，以航空企业的产品数据管理为例阐述了优 化方案。阴向阳等【l8 】产品配置、产品结构和版本等3 个方面介绍了产品配置和产 品结构的系列和区别，从产品结构中的具体对象出发详细分析了转化中存在的难 点，利用两重递归实现了查询子对象状态、对产品配置对象进行转化两个子算法。 综合使用这两个子算法能够有效地实现产品配置向产品结构的转化。顾新建【1 卅介 绍一种新的网上通用产品配置设计工具，并提出了面向结构和面向功能这两种变 型配置方法。将产品配置设计放在网上是以后产品配置及产品数据管理的个重 要发展方向，产品数据管理将从两层的客户服务器结构向三层的b s 结构发展。 不过该文提出的变型配置方法从对用户功能的方面，还是无法完全满足用户配置 比较多样化的要求。刘刀桂等 2 0 提出了适用于系列产品管理的统一产品变量结构 p v s 模型，并以此模型为基础提出变量化配置管理( v c m ) 概念并辅以实例说明， 这种统一产品变量p v s 模型将产品结构分为三层，更好的表示了面向配置的产品 结构，但真正要以这个模型来面向产品配置实现技术的话，还是过于简单，无法 满足实际功能要求。 ( 4 ) 设计知识的获取与管理技术 设计知识的获取于管理的研究正越来越受到重视，国外的一些研究正在进行 支撑工具的开发 2 ”。在美国敏捷制造使能技术计划( t e a m ) 中，将知识管理工 具套件作为设计领域的研究内容之一；美国n i s t 知识仓库项目提出一个信息建模 框架以支持工程产品建模，支持基于知识设计的方法，将产品表达模型分成三个 领域：产品的物理布局( 形状) 、产品产生的整个效果的一种表示( 功能) 、产品 操作的因果关系( 行为) ，这个建模语言以对象和关系集来表达产品；日本的智能 制造技术合作计划( i m s ) 中，也将知识系统化列为一项重要的研究内容，目前已 开发出一个信息与知识管理系统，它通过柔性技术支持产品生命周期中的复杂制 造活动；美国发明机器实验室( i n v e n t i o nm a c h i n el a b ) 软件有3 个模块，第1 个 模块：规则( p 血c i p l e s ) 提供对2 5 0 多万项专利的分析获得的创造性规则，帮助产品 的丌发人员找到解决设计问题的方案。第2 个模块：效果( e f f e c t s ) 包含一个知识数 据库，其中有1 3 5 0 多种实体的、几何形状的和科学工程的效果，能够帮助客户理 解各种选择方案的分支走向。第3 个模块：预测( p r e d i c t i o n ) ，有助于产品开发人 员预见其发明可能带来的技术革新，引导他们沿着全新产品的道路前进；凶际生 重庆大学硕士学位论文1 绪论 产工程学会( c i r p ) 连续于1 9 9 6 和1 9 9 7 年的年会上发表关于制造智能的研究报 告。报告多次指出：我们不仅需要新的计算机技术以生成、记录、检索信息，而 且也需要将信息整理、综合成知识，并采用合适的知识表达方法来表达知识，以 支持人的决策。 ( 5 ) 支持m c 的信息技术 支持m c 的信息技术需要能够及时获取客户需求，基于可变型的产品模型进 行产品定制，同时实现产品信息的异地管理，支持制造商、客户、供应商的异地 协作。在市场全球化、m c 的出现、产品生命周期缩短的趋势下，优化运用信息和 通讯技术，支持企业的全球协作将成为工业国家保持在新产品开发竞争及维持市 场利益中的竞争力的关键。文献【8 研究了一种实施m c 的平台，以i n t e m e t 为平台， 管理制造中的发布操作，以a g e n t 为工具有效重新配置可用市场资源。文献 9 】提 出了面向大规模定制的基于w e b 的电子商务，讨论了w e b 技术和设计中的虚拟现 实技术在m c 中的应用，并开发了一个系统原型。文献 9 指出i n t e m e t 商务技术大 大降低了卖方收集买方信息和管理多种价格的成本，使低成本的客户定制产品和 快速地个性化报价成为可能。可以看出关于m c 信息环境的研究主要集中于运用 i n t e m e t 和w e b 技术促进客户信息、制造商信息的快速传递及支持全球制造的发展 趋势。 综上所述，对大规模客户化定制生产模式的研究已成为各国的研究热点，而 且也做出了许多卓有成效的研究成果，但也存在着不足。以产品配置的研究为例， 国内外的研究多集中于配置管理思想和配置规则的研究上，在产品配置生成的方 便性、灵活性以及满足客户需求的多样化上还显得不足。 1 4 本文主要研究内容及结构 本文的研究以理论和应用相结合，研究了在大规模客户化定制的生产模式f 摩托车企业的产品配置来快速响应客户个性化需求，建立了产品配置模型，设计 了产品b o m 体系架构，并研制了相应的软件。本文的总体结构如图1 2 所示。 其主要内容如下： 首先在绪论中介绍了大规模客户化定制生产模式的背景，本论文的应用背景 和意义，并对本论文研究的相关领域的现状进行了综合分祈。 第二章对摩托车企业的产品配置进行了研究，介绍了产品配置的基本理论， 描述了企业产品配置的现状，指出了如何实现摩托车产品在大规模定制下的产品 配霞，提出了动态产品模型和产品配置模型。 第三章对摩托车企业的b o m 体系架构进行了设计，介绍了b o m 的基本理论， 描述了企业b o m 的现状，指出了如何对b o m 进行设计。 6 重庆大学硕士学位论文1 绪论 第四章是对二，三章的内容在企业的具体应用，给出了在软件上的简单操作。 第五章是全文结论。 第 童 绪 论 第二章产品配置研究 l 提出产品配l 根据企业现状建立动态变 置的基本过l与问题，对企业型产品模型 l 程，指出产l的产品进行台和产品配置 ；品族设计和卜+ 理化，对产品零 - - i m b 模型，实现 l 模块化设计； 件进行合理化，产品配置 l 是产品配置l为产品配置打 l 的基础l 下基础 第三章支持动态产品模型的b o m 设计 l 介绍产品|l 根据企业现状| 建立摩托车 l b o m 的基|i 与问题，对产品ll 产品b o m | 本概念，指；物料代码进行jj 体系架构 出物料代码 卅标准化，为计算卜+ | 的重要性 i；机化管理打下i| l| p | | 图1 2 论文总体结构 f i 9 1 2p a p e r sf r a m e w o r k 第 五 童 结 论 1 5 论文约定以及说明 ( 1 ) 本论文的版面参照中华人民共和国国家标准科学技术报告、学位论文 和学术论文的编写格式和文后参考文献著录规则进行编排。 ( 2 ) 论文中涉及大量英文缩写词，在缩写词第一次出现处给出全文注释，重 复出现的缩写词不再标明注释。 ( 3 ) 文中作者引自外文资料的一些概念和名称描述，有些目前尚无统一的中 文译法，在文中均标出了英文原词。 ( 4 ) 出于商业保密的目的，文中有关摩托车产品的图、表分析作了技术上的 处理。 1 6 本章小结 本章论述了本论文的研究背景和意义，对本论文研究的相关领域的现状进行 了综合分析，并介绍了论文的主要内容和结构，最后介绍了论文的约定与说明。 第四章 企业应用研究 重庆人学硕士学位论文2 产品配置的研究 2 产品配置的研究 2 1 大规模定制下的产品配最 面向m c 的产品配置设计过程，我们可将其分为以下两个过程【2 2 1 ： ( 1 ) 新产品实现过程：由市场驱动，针对某个客户群现在的需求和未来的可 能需求，确定产品族，进行产品族的开发，设计结果表现为能够覆盖一类产品的 产品模型。 ( 2 ) 订单实现过程：由客户订单驱动，针对某客户的订单，在相应的产品族 的支持下迅速地进行产品配置，设计结果表现为满足订单需求的具体产品。 订单的实现过程是在新产品实现过程的基础上进行的。这两个过程通过产品 模型结合起来，如图2 1 所示。 产品设计方法+ 产品建模技术 审彳漆 f 皇生习 l i 确定设计参数 产品模型 0 区垂蔓匦叵 幽2 1m c 模式下的产品配置 f i 鲒1p r o d u c tc o n f i g u r a t i o ni nm c 新产品实现过程和订单实现过程是两个性质完全不同的过程。新产品实现过 程客观上是一个“慢”循环，企业工程师们研究市场未来的需求，运用相关知识 构造某个应用域问题的解决方案，根据该方案，进行产品设计、工艺设计、制造 设计，之后进行检验、分析，再修改设计，直到达到预期目标。这一循环强调最 终结果的正确性，允许在试制过程中出现设计方案的反复、时间及成本l 的额外 耗用等。订单实现过程是指针对客户的需求，通过对产品部分或局部的改变，进 重庆大学硕士学位论文2 产品配置的研究 行相关功能、结构或参数的匹配，满足用户需求的主产活动过程。这一过程在客 观上必须是一个快循环，以便更好地响应市场的需求，为企业赢得更大的效益。 由上可知，可配置是建立在统一的产品族模型的基础上，而产品族是由可以 覆盖一类客户需求的模块组合而成，通用的功能模块反映一类客户的共性，特殊 的功能模块反映了某个客户的个性。为了实现低成本高效率的目标，必须对企业 的产品模块进行标准化、规范化，提高模块的通用性。因此，面向产品族的设计、 模块化设计和标准化、规范化成为m c 模式下的产品配置的设计技术基础。 2 1 1 面向产品族2 4 】【2 硝的设计 面向产品族的设计方法是指，结合预测分析已有客户需求，根据产品拟采用 的定制方法提取变型参数，同时设计一族产品的设计方法，其目标是提供可变型 的产品模型，为针对单个客户需求进行产品配置和快速设计提供基础。其产品模 型具有如下特征：产品结构的组成模块能够为特定客户配置出最终产品；模块组 织能够让销售、设计、制造和服务部门采用一致的方式反映企业能力和客户需求； 能够作为信息集成平台实现产品设计全过程的集成：能够用来评价产品生命周期 中决策的经济性。 传统的产品设计是针对产品实例而进行的，在设计中考虑问题的范围局限在 产品设计过程本身。而大规模定制设计是针对产品族进行产品开发，设计是需要 考虑产品生命周期多个环节的范围内的相关因素。大规模定制设计领域的扩展如 图2 2 所示。 销售 设计 割造 服务 设计 制造 设计 设 设计单个产品设计一组产品 图2 2 由传统设计提升为大规模定制设计的过程 f i 9 2 2p r o c e s sf r o m t r a d i t i o n a ld e s i g nt om c d e s i g n 由图中可以看出，不再每次只设计一个产品，而是同时完成一组产品的设计， 即面向产品族的设计。通过对已有大量客户需求，结合预测的需求分析，同时设 重庆大学硕士学位论文2 产晶配置的研究 计覆盖一类客户需求的产品族。其设计结果形成可配置的产品族模型，包括产品 的主结构和可选项，为快速设计阶段针对单个客户需求进行设计实现提供基础。 成功的产品族的获得需要对现有的客户需求进行系统的分析，利用o f d ( q u a l i t y f u n c t i o nd e p l o y m e n t ，质量功能配置) 对客户需求与产品的技术工程特性之间的 关系进行转换，从而对产品的技术工程特性项目与指标做出明确的定义；利用工 程设计方法学提供的方法建立产品族的功能一原理一结构模型；采用基于参数化 和特征技术的c a d 系统进行产品的预装配和检验。面向产品族设计中企业产品族 规划和设计的成功在于对现有客户需求的理解和对未来需求的预测，而产品族的 实现则很大程度上依赖于产品模块的有效划分，即产品的模块化设计的成功。 2 1 2 模块化设计 模块化设计是指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，通过模块的选择 或组合可以构成不同的产品，以满足市场的不同需求【2 。因此，模块化设计把产 品的多变性与零部件是标准化有效的结合起来，并充分利用了规模经济和范围经 济的效应。在产品设计中，模块化水平越高，定制产品中模块和零部件的标准化 程度也越高。 产品族的设计过程采用模块化的设计技术，与传统的模块化设计的不同之处 在于，产品族中的模块通常以现有资源为基础，是经过标准化、规范化的模块； 产品族中的模块的建立的过程同时也是其标准化、规范化的过程，即建立过程于 资源规范化过程同时进行。 乔- 派恩( p if i e ) 在大规模定制( m a s sc u s t o m i z a t i o n ) 一书的第八章中， 引用了m i t 的k a r lu l r i c h 的工作，探讨了模块化的各种不同类型，如图2 3 t 3 0 】 所示。 困圈固dd 凸 共萆元件壤块化 置换元件横块化 胃菅量箜a f 、l - - i a 回吩昌 缀胄擞。横块纯 - 蕙城囊摸块化* 拼接型。攫蠛化 图2 3 六种模块化方法 f i 9 2 3s i xm e t h o d so f m o d u l a r i z a t i o n a u a u 耕余u 嚯 重庆大学硕十学位论文2 产品配置的研究 ( 1 ) “共享”元件模块化，即通用模块被用于许多不同的产品( 或称被许多 不同的产品所共享) ，通常所说的提高产品中所用零部件通用性的思想，实际一卜 就是鼓励共享元件的模块化。 ( 2 ) “交换”元件模块化。可以通过元件的各种不同选择实现一个产品的定 制，这些元件可以被“换进”或者“换出”，就象计算机中不同大小的硬盘一样。 ( 3 ) “量体裁衣”型模块化，主要针对不同的客户需求改变元件的尺寸规格。 这种参数化改变是在保证元件的各种机械性能的前提下进行的。 ( 4 ) “组合型”模块化，可以通过模块的适当组合构成整个产品或系统，最 简单的例子是l e g o s 玩具( 一种拼装玩具) 。 ( 5 ) “总线型”模块化，可以把带有标准接口的元件附着或者插入一种标准 结构中，例如计算机的主板就可以安插多种不同的元器件( 如c p u 、内存条等) 。 ( 6 ) “拼接型”模块化，主要通过元件的拼接实现不同的组合，主要用于空 间布局。 在实旌模块化的企业中，通常各种方法同时存在以上模块类型可以作为企 业划分产品模块的参考。 产品模块化在产品配置中的意义具体表现在3 1 j - 3 3 ： ( 1 ) 减少产品的设计时间，降低产品的设计成本，可以缩短产品的交货期。 产品配置就是利用产品模块化的这一特点，实现了快速用模块配置出顾客所需要 的产品的目的。 ( 2 ) 提高产品质量，增加企业对市场的快速应变能力。因为，每个模块均为 一个独立单元，可以将己经进行过实验的新技术设计成模块，并对其做先行性实 验研究，待结构可靠、性能稳定后，加到产品中代替老的结构。这样，既能保证 产品的先进性和竞争性，又确保了产品的性能的稳定和可靠。同时还可以加速产 品的更新换代。同时，模块的分立化可以更容易地诊断和隔离生产中的质量等问 题。这样可以确保由模块配置出来的产品的质量的可靠性。 ( 3 ) 能够满足用户的多样化需求。通过产品配置，有限的模块可以组合出无 限的产品。 ( 4 ) 企业可以将在各个产品品种都用得上的标准化部件的数目最大化。在组 装过程的早期阶段将这些标准化部件先组装好，而将使产品个性化的附加部件一 直推迟到制造过程的最后阶段来加工组装，这样可以减少库存。 2 1 3 标准化、规范化的资源管理 现代企业随着