（机械制造及其自动化专业论文）大规模定制生产中管理技术与系统研究.pdf

摘要 随着现代信息技术的发展，传统的大规模生产模式已经不能适应现代制造 业发展的要求，大规模定制生产正逐步成为2 1 世纪制造业的主流生产模式。 大规模定制生产所涉及的技术非常广泛，本文主要是对大规模定制生产管 理中的关键技术进行了研究。 第一章分析了课题背景与意义。论述了当今制造业面临的挑战，阐述了传 统大规模生产方式和定制生产方式的局限性，指出了大规模定制生产是2 l 世纪 制造业的主流生产模式，并分析了大规模定制生产的产生、概念及研究现状。 第二章对大规模定制生产的理论进行了研究。分析了大规模定制生产的基 本思路，以及相似性原理、重用性原理和全局性原理等大规模定制的基本原理 及其应用，论述了大规模定制生产的技术体系，指出了大规模定制生产管理技 术的特点，进步分析了面向m c 管理中的关键技术。 第三章对面向m c 的产品信息管理技术与系统进行了研究。研究了面向m c 的产品族数据管理( p d m ) 技术，分析了面向m c 的产品族数据管理的概念，建 立了面向产品族的p d m 框架。对面向m c 的分类编码( c f m c ) 系统进行了研究，分 别构建了面向m c 的零件分类编码系统和面向m c 的资源分类编码系统。 第四章对面向舭客户需求信息处理技术与建模方法进行了研究。通过对客 户需求信息的模糊表达与映射的分析，实现了模糊框架推理与基于规则的配置 推理方法，有效地提高了大规模定制设计中模糊需求的表达与处理能力。在深 入分析大规模定制对需求建模要求的基础上，建立了面向大规模定制的广义需 求建模方法体系( m e c r m ) ，构建了m c 需求建模集成平台的体系结构，研究了系 统实现的相关使能技术。 第五章对面向m c 的供应链管理技术与系统进行了研究。阐述了供应链、 供应链管理的概念，分析了传统供应链管理的不足和m c 模式下供应链特征。建 立了m c 模式下供应链模型，结合定制产品的共性和个性成分分析了相应供应链 的设计。还针对敏捷供应链企业问过程重组，分析了敏捷供应链环境下企业的 过程及其特征，并讨论了不同场合下的过程管理和控制模式。研究了敏捷供应 链w f m s 的互操作问题。同时针对异构w f m s 的单点集成模式，提出了支持敏捷 供应链特性的敏捷工作流管理系统框架a s c - - w f m s 。 第六章对本文的工作进行了总结，并对下一步的工作进行了展望。 关键词：大规模定制，产品族数据管理，分类编码系统，需求信息处理，需求 建模，供应链管理，工作流管理系统 a b s t r a c t a b s t r a c tw i t ht h em o d e r ni n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yd e v e l o p m e n t ，t h e t r a d i t i o n a lm pa l r e a d yc o u l dn o ta d a p tt h em o d e r nm a n u f a c t u r in gjn d u s t r y d e v e l o p m e n tr e q u e s t 。 a n dt h em cb e c o m et h e2 l s tc e n t u r ym a n u f a c t u r i n g i n d u s t r i e sg r a d u a l l ym a s s i v e l yt h em a in s t r e a mp r o d u c t i o np a t t e r n t h em ct ob ee x t r e m e l yw i d e s p r e a dm a s s i v e l y ，t h i sp a p e rm a i n lyw a s t oh a sc u s t o m - m a d ei nt h ep r o d u c t i o nm a n a g e m e n tt h ee s s e n t i a lt e c h n o l o g y t oc o n d u c tt h er e s e a r c hm a s s i v e l y f i r s tc h a p t e rh a sa n a l y z e dt h et o p i cb a c k g r o u n da n dt h es i g n if i c a n c e f a c i n gt h ec h a l l e n g eo ft h em a n u f a c t u r i n gi n d u s t r y ，t h i sc h a p t e ra n a l y z e d t h el i m i t a t i o no ft h et r a d i t i o nm pa n d 。a n dp o i n t so u tt h em cp o i n t s o u tist h e2 1 s tc e n t u r ym a n u f a c t u r i n gi n d u s t r i e sm a i n s t r e a mp r o d u c t i o n p a t t e r nm a s s i v e l y ，a n da n a l y z e st h em c s p r o d u c t i o n ，t h ec o n c e p ta n dt h e r e s e a r c hp r e s e n ts i t u a t i o n s e c o n dc h a p t e rs t u d i e st h et h e o r yo fm c t h em c sb a s i ct h e o r yo f t h eb a s i cm e n t a l i t ya n dt h es i m i l a r ，e n t r u s t i n ga n dt h eo v e r a l lp r i n c i p l e isa n a y z e d t h e r e m o r e ，t h isc h a p t e re l a b o r a t e dt h et e c h n i c a ls y s t e m a n dt h ec h a r a c t e r i s t i co ft h em ca sw e l la st h em cm a n a g e m e n ti ne s s e n t i a l t e c h n o lo g y t h i r dc h a p t e rs t u d i e st h em cp r o d u c t i n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t t e c h n o l o g ya n dt h es y s t e m ，in c l u d i n gt h et e c h n o l o g yo fp d mt h ec o n c e p t o ft h em cp r o d u c tr a c ed a t am a n a g e m e n t ，e s t a b i s h i n gt h ep o mf r a m e m e a n w h il et h et h i r dc h a p t e rr e s e a r c h e st h ec f m cs y s t e m ，c o n s t r u c t st h e m cc o m d o r i e n t sc l a s s i f i c a t i o na n dt h em cr e s o u r c e sc l a s s i f i c a t i o nc o d i n g s y s t e m f o u r t hc h a p t e rs t u d i e st h em cc u s t o m e rd e m a n di n f o r m a t i o np r o c e s s i n g a n dt h em o d e li n gm e t h o d t h r o u g ht ot h ec u s t o m e rd e m a n di n f o r m a t i o nf u z z y e x d r e s s i o na n dt h em a p p i n ga n a l y s is ，t h i sc h a p t e rr e a l i z e st h ef u z z y f r a n l ei n f e r e n c ew i t hb a s e do nt h er u l ed i s p o s i t i o ni n f e r e n c em e t h o d ， 1 1 i e f f e c t i v e l ye n h a n c i n gt h em cd e s i g nt h ef u z z yd e m a n de x p r e s s i o na n dt h e h a n d l i n ga b i ii t y t h o r o u g h l ya n a l y z i n gt h e d e m a n dm o d e l i n gr e q u e s t f o u n d a t i o n ，t h ec h a p t e re s t a b lis h e sf a c et h eg e n e r a l i z e dd e m a n dm o d e li n g m e t h o ds y s t e mw h i c hh a sc u s t o m m a d em a s s i v e l y ( m e g r m ) ，c o n s t r u c t st h e m cd e m a n dm o d e li n gt oi n t e g r a t et h ep l a t f o r mt h es y s t e ms t r u c t u r ea n d s t u d i e st h es y s t e mr e a l i z a t i o nc o r r e l a t i o nt oe n a b l et h et e c h n o l o g y f i f t hc h a p t e rs t u d i e st h em cs u p p l yc h a i nm a n a g e m e n tt e c h n o l o g ya n d t h es y s t e m e l a b o r a t i n gs u p p l i e st h ec h a i n ，s u p p l i e st h ec o n c e p tw h i c h t h ec h a i nm a n a g e s ，a n a l y z i n gt h ei n s u f f i c i e n c yw h i c ht h et r a d i t i o n a l s u p p l yc h a i nm a n a g e dt os u p p l yt h ec h a i nc h a r a c t e r i s t i cw i t ht h em c p a t t e r nu n d e r t h i sc h a p t e re s t a b l i s h e su n d e rt h em cp a t t e r n t os u p p l y t h ec h a i nm o d e l ，t h eu n i o nh a sc u s t o mm a d et h ep r o d u c tt h eg e n e r a l c h a r a c t e ra n dt h ei n d i v i d u a l i t yi n g r e d i e n ta n a l y z e sc o r r e s p o n d i n g l y s u p p l i e dt h e c h a i nt h ed e s i g n a l s oa i m sa tt h ea g i l es u p p l yc h a i n e n t e r p r i s et h ep r o c e s sr e o r g a n iz a t i o n ，h a sa n a l y z e du n d e rt h ea g i l e s u p p l yc h a i ne n v i r o n m e n te n t e r p r i s e sp r o c e s sa n di t st h ec h a r a c t e r i s t i c ， a n dd i s c u s s e du n d e rt h ed i f f e r e n ts i t u a t i o np r o c e s sm a n a g e m e n ta n dt h e c o n t r o lp a t t e r n h a ss t u d i e dt h ea g i l es u p p l yc h a i nw f m sm u t u a l l y o p e r a t i o nq u e s t i o n a tt h es a i l et i m ea i m sa t i s o m e r i s mw f m st h es i m p l e p o i n ti n t e g r a t i o np a t t e r n ，p r o p o s e dt h es u p p o r ta g i l es u p p l y c h a i n c h a r a c t e r is t i ca g i l ew o r kf l o w sm a n a g e m e n ts y s t e mm a n a g e m e n ts y s t e m f r a m e & s c w f l i l s s i x t hc h a p t e rh a sc a r r i e do nt h es u m m a r yt ot h i sp a p e rw o r k ，a n dh a s c a r r ie do nt h ef o r e c a s tt ot h en e x ts t e po fw o r k 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 a t em a n a g e m e n t ， c l a s s i f y i n gs y s t e m ， d e m a n di n f o r m a t i o n p r o c e s s i n g ，d e m a n dm o d e l i n g ，s u p p l yc h a i n m a n a g e m e n t ，w o r kf l o w sm a n a g e m e n ts y s t e m 第一章绪论 第一章绪论 随着现代信息技术的发展，企业在复杂多变的市场背景下面临的竞争压力 越来越大，传统的大规模生产( m a s sp r o d u c t i o n ，简称m p ) 模式已经不能适应现代 社会对制造业的要求，迫使制造业在生产模式上进行变革，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。由 于大规模定制生产( m a s sc u s t o m i z a t i o n ，简称m c ) 是在新的生存环境中孕育而 生的一种新兴的生产和管理模式，能够满足当今市场的要求，所以正在逐步成 为信息时代企业的重要生产模式之一。“” 1 1 大规模定制生产的背景 1 1 ，1 当今制造业面临的挑战”“ 随着科技的飞速发展和市场需求的快速变化，当今制造业面临愈来愈多的 挑战。主要表现在以下几个方面： ( i ) 消费观点变革的挑战 随着科学技术的进步，人们的生活方式也发生着变化，客户不再满足于选择 企业提供的千篇一律的产品，他们希望得到满足其个性化需求的产品。客户在 选择产品时，不单是考虑产品本身，而是以厂商提供的整体性服务来进行考虑 与要求。由于客户需求的多样化，产品生产形式从大规模生产形式转变为多品 种小规模生产形式。 ( 2 ) 从卖方市场到买方市场的挑战 我国工业消费品和主要生产资料在总体上出现供过于求的局面，由卖方市 场向买方市场转变。而这种买方市场，不是一般的供过于求，而是通过竞争， 优胜劣汰产生的。随着我国市场经济的发展，用户购物心理日渐成熟。因此， 企业只有积极调整市场和生产战略，才能赢得市场和用户a ( 3 ) 全球经济一体化的挑战 随着世界贸易体制、全球通讯网络和运输体系的完善，国际经济交往与合 作日益紧密。全球产业结构发生了变化，世界逐渐形成了一个统一的大市场。 第一章绪论 全球经济一体化对企业产生了重要的影响，过去企业考虑的竞争对手主要在本 地区或者本国的范围内，而现在企业必须和国际对手竞争。这种竞争不能依靠 国家保护和地区保护，要依靠企业的实力和企业产品的优势等。 ( 4 ) 以交货期为主要竞争因素的挑战 当今企业问竞争的主要推动力是时间。产品成本和质量虽然仍是竞争的重 要因素，但以时间为基准的竞争将是个突出的特点。与此相适应的企业制造 战略主要是在最短的时间内开发和生产出市场需要的新产品。交货期成了企业 最关心的事情，能否更快、更好、以更低的成本制造出薪的产品投放市场，将 是制造业生存和发展的关键。时间已经成为决定竞争胜负的最关键因素，市场 占有率的很大比例属于产品首先上市的企业。 ( 6 ) 产品变革的挑战 产品变革的挑战主要体现在以下几个方面：企业的产品规模越来越小。 由于市场需求的多样化和个性化及企业问的竞争日益加剧，使多品种、小规模， 甚至单件生产方式的比重越来越大。产品的技术含量越来越高。由于市场竞 争的加剧和需求水平的提高，使产品的技术含量越来越高。产品内涵的重大 变化。由于消费观念的变革，使产品内涵发生了重大的变化。产品的内涵不仅 包括传统的实物产品这一有形特征，还包括与实物消费关联的无形特征。从产 品设计、销售到维修、回收全过程的服务等都是无形特征的重要内容。 ( 7 ) 动态多变、不可预测的市场的挑战 传统的市场主要通过价格这只无形的手获得商品供需均衡，从而使市场能 够保持相对的稳定，具有可预测性。当今的市场不同于传统的市场，它是一个 动态多变、不可预测的市场。这主要由以下几个因素引起：个性化的消费环 境，使越来越多的客户以完全不同的形式决定自身的消费，需要市场满足其特 定目的、特定环境和特定时间的产品，从而造成了市场的动态多变。新兴产 业不断兴起，技术更新换代的速率也越来越快，新概念、新创造、新产品的比 例将迅速增加，从而促使了市场的不断变异。市场的规模越来越大。因此， 动态多变、不可预测的市场对制造业产生了新的要求。 1 1 2 传统制造业生产方式存在的问题 1 12 1 传统大规模生产存在的问题 第一章绪论 大规模生产是在市场环境相对稳定的情况下，根据对市场的预测，以规模 产品为特征的生产活动，其主要特点是应用基于机械化生产装配线的标准制造 过程和标准化部件，进行高效率的自动化作业，通过规模经济降低生产成本， 提高产品质量。大规模生产技术在本世纪初使制造业得到了迅速的发展，为社 会提供了大量工业化产品，满足了社会对工业产品的基本需求。 图l 一1 大规模生产方式下的规模经济循环图。1 在大规模生产方式下生产的产品具有价格低、质量稳定等特点。图卜1 是 这种生产方式的规模经济循环图。由图可见，大规模生产方式是与稳定的市场 需求相吻合的。影响大规模生产方式的关键因素是单一产品市场、稳定的市场 需求、长的产品生命周期和长的产品开发周期。其中任何一个因素的变化将直 接影响到这个循环的顺利进行，即大规模生产方式的成功与否。 大规模生产的出现是市场需求驱动和技术拉动的结果。同样，也是市场需 求和技术的变化导致大规模生产的落伍和新的生产方式的出现。 ( 1 ) 大规模生产方式赖以生存的市场发生了很大的变化 在汽车、家电等许多产品领域，图 几个市场要素已经发生了很大的改变， 卜l 所示的曾经支持大规模生产方式的 维持大规模生产方式的动态循环己被目 前的动荡市场所打破。因此在这些产品领域，大规模生产方式必将被新的生产 方式所替代。表卜1 用对比的方法对市场的主要变化进行了概括，显然，大规 模生产方式已经不能满足目前的市场需求。 ( 2 ) 新技术的出现 大规模生产是以产品为中心的，希望用户适应产品，将客户限制在有限的 选择范围内，不能够满足客户的个性化需求。随着计算机网络技术的发展以及 系统生产技术的发展，促进了大规模定制生产技术的发展。在这种背景下，大 第一章绪论 规模生产企业的竞争力将受到很大的挑战。 表1 1 市场变化比较”3 以前的市场( 稳定的市场)目前的市场( 动荡的市场) l 稳定、可预测的需求 不稳定、不可预测的需求 2 易说明的需求不易说明的需求 3生活必需品享受品+ 必需品 4 相同的需求不同的、个性化的需求 5 慢的需求变化快的需求变化 6 低价格意识 低价格意识 7 低时尚意识高时尚意识 8 低水平的售前、售后服务 高水平的售前、售后服务 9 低的顾客权力( 挑选和设计产品的权力)高的顾客权力( 挑选和设计产品的权力) 1 0 低的竞争强度 高的竞争强度 1 1 以价格驱动的竞争为主 以时间驱动的竞争为主 1 2不饱和的市场、卖方市场饱和的市场、买方市场 1 3 产品替代品较少 产品替代品较多 1 4 长的、可预测的产品生命周期 短的、不可预测的产品生命周期 1 5 较慢的技术发展 快速的技术发展 1 1 ，2 2 传统定制生产的局限性” 定制生产又称单件产品生产( o n eo fak i n dp r o d u c t j o n ，简称o k p ) 或订单 生产( m a k e t oo r d e r ，简称m t o ) ，它是一种按照用户订单中的具体需求，组织 产品生产的活动。其产品往往是单件的。传统的定制生产满足了用户的个性 化需要，但由于需要根据用户的特殊需求组织生产，因此存在着生产周期长、 产品价格高、质量不稳定等问题。 传统的定制生产显然不适应现代市场发展的要求，定制产品的新生产方式 必须具有大规模生产的一些特点，如价格低、生产周期短和质量稳定等，只有 这样，生产出来的产品才能被用户所接受。 4 第一章绪论 11 3 大规模定制生产方式与大规模生产方式的比较”“8 如图卜1 所示的大规模生产方式下的规模经济是一种产品竞争，并通过产 品标准化和制造自动化，不断降低成本，增加市场份额，再扩大生产规模，形 成良性循环的经济。由图可见，大规模生产方式是与稳定的市场需要相吻合的， 影响大规模生产方式最关键的因素是单一产品市场、稳定的市场需求、长的产 品生命周期和长的产品开发周期等，其中的任何一个因素的变化将直接影响到 这个循环的顺利进行。 图卜2 是大规模定制生产方式下的范畴经济循环图。所谓范畴经济就是企 业通过利用已有的资源或生产要素，只需花费很少成本就能增加产品的种类， 使顾客的需求得到较好的满足，从而增大销售产品的概率，在花费很少成本的 情况下显著增加利润的经济现象。由图可见，大规模定制生产方式是与动态的 市场需要相吻合的，其特点是多元化细分市场、动态的市场需求、短的产品生 命周期和快速的产品开发周期等。 图卜2 大规模定制生产方式下的范畴经济循环图。3 表卜2 从竞争核心、竞争目标、市场需求、市场特征、商品和服务要求、 产品开发周期、产品生命周期、进入市场后的产品功能和性能、用户参与程度、 产品成本与规模的关系、生产方式、经营策略、产品观念、对待服务的态度、 业务流程的基础、供应链、大规模与定制化、企业系统特征、过程、利润来源、 运营概念和管理机制等方面对大规模定制生产与大规模生产方式进行了比较。 5 第一章绪论 表卜2 大规模生产与大规模定制生产的比较 大规模生产 大规模定制生产 竞争核心通过稳定性和控制取得效率 通过柔性和快速反应实现产品变型和用户化 以几乎每个顾客都能承受的低成本和以足够的变异性和用户化程度开发、生产、 竞争目标低价格开发、生产、销售、运送商品以销售和运送几乎满足每个顾客正想要的商品 及提供服务以及提供服务 市场需求稳定的需求动态的需求 市场特征大而统一的市场分散的市场 低成本、一致的质量、标准化的商品和低成本、高质量、定制的产品及个性化的商 商品和服务需求 服务 品和服务 产品开发周期产品开发周期长 产品开发周期短 产品生命周期 产品生命周期长产品生命周期短 进入市场后的产 产品进入市场后，其功能和性能都己固产品的功能和性能可以根据用户的需要进行 品功能和性能定不变改变，很容易得到新的功能和性能 利用丰富的通信和软件资源。使用户可以很 用户参与程度用户难以参与方便地自行设计产品，进行产品性能和制造 过程的仿真，并可以很快得到其所需的产品 产品成本与规模 产品成本与规模成反比 产品成本与规模无关，从产品看是单件生产， 的关系 而从设计和制造部门看，却是大规模生产 生产方式大规模、少品种、预测型、集中化 小规模、多品种、定制型、分散化 经营策略 企业造什么就买什么顾客要什么就生产什么 产品观念强调产品性能价格比 强调产品性能价值比 以完整制造为中心，服务为辅助地位， 以完美服务为中心，服务是商品，服务以确 对待服务的态度 为用户保值 保用户增值 业务流程的基础业务流程以资金流和物流为基础 业务流程以资金流和信息流为基础 供应链供应链以制造为中心 供应链以用户增益为中心 产品注重共性，注重数量，成本与数量 产品注重个性，注重服务，成本与数量无关， 大规模与定制化 成反比，是一种大规模生产方式 是一种大规模定制生产方式 企业是一个需求已知、清晰细分的市场 企业是一个在未知环境中响应未知需求的适 企业系统特征 生产和销售产品的效率系统 应性系统 强调重复性过程、部件和工作标准化， 模块化的产品和服务，由与顾客相连接的、响 过程 以便有效地生产企业确定的大量产品 应顾客需求的模块化过程生产出来 规模经济效益尽可能地生产和销售同 范围经济效益利用已有的资源生产要素，通 利润来源 过模块化等方法不仅使顾客的需求得到较 一产品。以降低单位生产成本 好的满足，而且降低了定制化响应的成本 运营概念和管理 功能化和程式化活动，由专业的计划人 网络化和并行活动，在合作时企业群中有动 士进行集中计划和实施，依照预定的价 态的团队进行分散决策 机制 值链进行一系列活动 6 笙二曩堑堡 传统的市场主要依赖价格获得商品供需均衡，从而使市场能够保持相对的 稳定，具有可预测性。随着信息技术和知识经济的迅速发展，现代企业的市场 竞争环境发生了巨大的变化，采用传统的大规模生产方式的企业面临着越来越 多的压力。大规模定制生产方式因其具有适应动态的市场需求的优势，已成为 越来越多企业的战略选择。 1 2 大规模定制生产的产生及研究现状 1 2 1 大规模定制生产的产生嘲”“” 大规模定制的第一个倡导者可以追溯到美国著名的未来学家阿尔文托夫 勒( a l v i nt o f f l e r ) ，1 9 7 0 年他在 f u t u r es h o c k ( 未来的冲击) 一书中提出 了一种全新的生产方式的设想，以类似于标准化或大规模生产的成本和时间， 提供满足颞客特定需求的产品和服务。1 9 8 7 年，斯坦达维斯( s t a nd a y is ) 在 f u t u r ep e r f e c t ( 未来的理想生产方式) 一书中，提到了阿尔文托夫勒 的观点和概念，并对其进行了具体的研究，提出了一种新的说法，命名该生产 方式为“大规模定制生产( m a s sc u s t o m i z a t i o n ，简称m c ) ”。 一些工业发达国家都把以大规模生产的效益实现小规模乃至单件定制生产 作为其制造业的战略目标，把企业模块化和产品标准化等m c 的思想和方法作为 实现其战略的重要方法。 1 2 2 大规模定制的概念。“”“ 由于大规模定制的发展历史不长，加之各国的国情以及对大规模定制的认 识和需求不同，不同的专家学者从不同的角度对大规模定制进行了不同的解释。 阿尔文托夫勒认为，新体系突破了大规模生产的范围，朝灵活的、由顾 客定制的、也即“非大规模化”的方向发展。约瑟夫派恩( b j o s e p h p i n ei i ) 在其大规模定制企业竞争的新前沿( m a s sc u s t o m i z a t i o n t h e n e wf r o n t i e r i nb u s i n e s sc o m p e t i t i o n ) - - 书中指出，大规模定制是指以大规模生产的成本和速 度，提供定制的个性化产品和服务：在同一本书中，派恩还用日产汽车公司的 格言“任何规模，任何时间，任何地点，任何人，任何事”概括了大规模定制 的核心思想。t s e n g 认为，大规模定制的目的是以大规模的效率生产出满足客户 个性化需求的产品。这种新的生产方式全面考虑了关于制造运作系统控制的需 一 笙二皇堑笙 求集合，包括产品品种的迅速增加、规模变小和订单到达的随机性增大等。j e f f 认为，所谓大规模定制，是指某个企业以很大的规模生产某种产品，但同时又 能根据每个客户各自的需要和兴趣进行产品的变型。d u r a y 等认为，大规模定制 以合理的价格向客户提供个性化的产品。 上述概念虽然在表述形式上不太相同，但在含义上仍具有高度的致性。 可以将其概括为：大规模定制是一种集企业、客户、供应商和环境等于一体， 在系统思想指导下，用整体优化的观点，充分利用企业已有的各种资源，在标 准化技术、现代设计方法学、信息技术和先进制造技术等的支持下，根据客户 的个性化需求，以大规模生产的低成本、高质量和高效率提供定制产品和服务 的生产方式。 大规模定制概念的内涵可以概括为：大规模定制是企业通过使用技术和管 理手段在成本和时间同大规模生产相一致的基础上，实现对每个顾客的个性化 定制以及对企业问题从顾客出发进行思考的一种方式。 图卜3 定制的内涵 从实践角度，可以分别从广义和狭义两个角度理解大规模定制。广义的概 念认为m c 是通过高度的敏捷、柔性、集成过程，为客户提供个性化设计的产品 和服务。m c 体系认为在市场经济环境下，满足客户的需求，而不是象在前工业 经济时期那样对待客户，使客户完全处于被动地位。狭义的概念认为是一个 系统，以接近大规模生产的成本，通过信息技术、柔性过程、有组织的结构提 供广泛的产品和服务来尽量满足客户的需要。无论哪一种，都是把m c 看作包括 产品设计、开发、制造、销售、生产、送货、收货等产品全周期各个方面都考 虑进去的个系统的概念，其内涵如图卜3 。 1 2 3 大规模定制的研究现状。 8 第一章绪论 一一一 国外学者认为，m c 是u o 将到来的制造革命，如同本世纪初的大规模生产一 样，将对制造业产生巨大的变革。m c 的关键是实现产品标准化和制造的柔性化 之间的平衡。 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 【世纪的 敏捷制造的战略，以实现资源共享和对市场机遇的快速反应，力图做到以大规 模的成本进行单件生产。 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 制造业集成技术，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，其实现的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。 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，解决不断增长的品种和零部件的多样 化问题。 国内有关大规模定制生产模式( m c ) 的研究不多，具体的研究情提如下： 香港学者t s e n gm ，j i a oji a n x i n 认为大规模定制生产在概念设计和初始开 发阶段就能有效地实现，提出了一种基于实例的进化设计方法，用于面向大规 模定制生产的产品设计( d e s i g nf o rm a s sc u s t o m i z a t i o n ，简称d f m c ) ，其本质 在于将实例类和产品族结构作为设计过程模型的核心部分。 祁国宁、韩永生、陈俊、蒋平等根据m c 的特点及我国企业的实际情况，提 出了一整套适应于中国企业的合理化的理论和方法，在将企业的设计业务流程 重组以适应产品快速交型设计、产品的标准化、产品建模、信息集成等方面开 展了较为深入的研究，并在多家企业中开展了初步应用，取得了良好的效果。 1 3 论文的研究内容及总体结构 1 3 1 论文的研究内容 本论文研究的基本思路是，在对大规模定制生产理论进行全面研究的基础 上，注要对m c 的管理技术与系统进行深入研究。本论文的重点研究内容包括以 下几个方面： ( 1 ) 大规模定制生产的理论研究。研究大规模定植生产的基本思路、基本 原理和技术体系。 9 第一章绪论 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一 样，将对制造业产生巨大的变革。m c 的关键是实现产品标准化和制造的柔性化 之问的平衡。 美国把有关们的技术列为2 0 1 0 年十大远景规划之一，提出了面向2 l 世纪的 敏捷制造的战略，以实现资源共享和对市场机遇的快速反应，力图做到以人规 模的成本进行单件生产。 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 制造业集成技术，要把产品的丌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，其实现的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。 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，解决不断增长的品种和零部件的多样 化问题。 国内有关大规模定制生产模式( m c ) 的研究不多，具体的研究情况如下： 香港学者t s e n gm ，j i a oj i a n x i n 认为大规模定制生产在概念设计和初始开 发阶段就能有效地实现，提出了一种基于实例的进化设计方法，用于面向大规 模定制牛产的产品设计( d e s i g nf o r l a s sc u s t o m iz a t i o n ，简称d f m c ) ，其本质 在于将实例类和产品族结构作为设计过程模型的核心部分。 祁国宁、韩永生、陈俊、蒋平等根据m c 的特点及我国企业的实际情况，提 出了一整套适应于中国企业的合理化的理论和方法，在将企业的设计业务流程 重组以适应产品快速变型设计、产品的标准化、产品建模、信息集成等方面开 展了较为深入的研究，并在多家企业中开展了初步应用，取得了良好的效果。 1 3 论文的研究内容及总体结构 131 论文的研究内容 本论文研究的基本思路是，在对大规模定制生产理论进行全面研究的基础 上，注要对m c 的管理技术与系统进行深入研究。本论文的重点研究内容包括以 下几个方面； ( 1 ) 大规模定制生产的理论研究。研究人规模定植生产的基本思路、基本 原理和技术体系。 原理和技术体系。 第一章绪论 ( 2 ) 面向m c 的产品信息管理技术与系统研究。研究产品信息管理系统的原 理与框架，面向m c 进行分类编码系统的基本原理、方法及分类编码系统的设计 和生成算法研究，并研究零件分类编码系统的设计与实现技术。 ( 3 ) 面向m c 的客户信息管理技术与系统研究。分析大规模定制对需求建模 的要求，研究客户需求信息表达与处理技术以及广义需求建模方法，m c 需求建 模集成平台及实现技术； ( 4 ) 面向m c 的供应链管理技术与系统研究。分析面向m c 敏捷供应链的需求及 m c 模式下供应链的特点，研究滟模式下敏捷供应链模型与设计。面向m c 的过程 管理技术的研究。 1 3 2 论文的总体结构 本文的组织结构如图卜4 所示，共分为七章。 第一章绪论 第二章大规模定制理论研究 第三章 面向m c 的 产品信息管 理技术与系 统研究 第四章 面向m c 的 客户信息管 理技术与系 统研究 第五章 面向m c 的 供应链管 理技术与 系统研究 第六章总结与展望 图卜4 全文的组织结构 第一章为全文的绪论，论述当今制造业面临的挑战及传统制造业生产方式 存在的问题，分析大规模生产方式和传统定制生产方式的局限，介绍大规模定 制生产的产生及研究现状。并对本文的主要研究内容以及全文的概貌和组织结 构作了的论述。 第二章研究大规模定制生产的基本思路和基本原理，分析大规模定制的体 系结构及关键技术，并主要分析了大规模定制生产中管理的特点、方法与技术。 第三章分析产品信息管理的原理与框架，研究面向m c 的分类编码系统的基 本原理、方法、系统设计和实现技术。 1 0 第一章绪论 第四章分析客户信息表达与处理技术，研究面向m c 的广义需求建模方法， 构建建模集成平台与实现技术。 第五章分析m c 模式下供应链的特点，研究m c 模式下敏捷供应链的模型与设 计，并对m c 模式下敏捷供应链的工作流管理系统进行研究。 第六章对全文的工作进行了总结，并对下一步的工作进行了展望。 1 4 论文的主要创新点及研究意义 1 4 ，1 论文的主要创新点 论文的主要创新点体现在以下几个方面： ( 1 ) 提出了面向m c 产品族数据管理的特点，建立了面向产品族的p d m 框架， 并进行系统实现。 2 ) 建立了面向m c 的零件分类编码系统和资源分类编码系统，讨论了两个 系统的设计与实现。 ( 3 ) 通过对客户需求信息的模糊表达与映射的分析，实现了模糊框架推理与 基于规则的配置推理方法；建立了面向大规模定制的广义需求建模方法体系 ( m c g r m ) ，构建了m c 需求建模集成平台的体系结构。 ( 4 ) 建立了m c 模式下供应链模型与敏捷工作流系统框架。 1 42 论文的研究意义 我国机械工业振兴纲要中，提出要到2 0 1 0 年基本实现机械工业的振 兴，使之成为国民经济的支柱产业。并指出我国制造企业当前存在着五大问题： 质量不稳定、产品水平低；生产集中度低、分散重复严重；科技基础薄 弱，自主开发能力差；企业装备陈旧，生产工艺落后，精密、高效、数控设 备不足；基础管理薄弱，缺少现代化管理理念。 由此可见，目前我国部分企业不景气的原因，不仅有“硬件”( 如制造设 备等) 基础薄弱的问题，也有“软件”( 例如企业管理者的经营理念等) 方面不足 的问题。沿用旧的发展模式，继续以外延扩张方式使中国经济在较短的时间内 赶上并超过世界先进水平是不可能的。如果没有一种巨大的变革性力量，我国 制造业和发达国家的差距将无法缩小。 大规模定制生产方式是适合我国制造业的一种先进生产模式。这主要表现在 第一章绪论 以下方面：多样化、个性化、定制化需求在国内市场迅速增长，只有更好地 满足客户在这方面的需求的企业，其产品才能从纷杂的市场中脱颖而出，成为 赢家：我国制造业要走出国门，参与全球竞争，如果没有一套大规模定制生 产方法和技术，仅靠廉价劳动力的优势，日子将越来越困难；将网络技术和 大规模定制生产技术结合起来可以形成一种巨大的变革性力量，使我国有限的 资源，特别是知识资源得到充分的利用，使我国的制造业技术更新加快，进而 缩小我国和发达国家的差距。 研究大规模定制生产对我国制造业发展具有的重要意义，表现在： ( 1 ) 研究大规模定制生产有助于人们改变思想观念，为企业制造战略的改进 指明方向，为企业的业务过程重组提供方法学理论指导；大规模定制生产的实 施可以大大提升企业在当前生存环境下的核心竞争力。 ( 2 ) 大规模生产方式在我国当前制造业中是非常普遍的，但其生产方式已经 不能适应当前生存环境的需要。研究和应用大规模定制生产有助于企业从大规 模生产向大规模定制生产转化。 ( 3 ) 研究大规模定制的管理技术，有利于提高企业管理水平，改革企业的组 织结构，提高企业对市场变化的反应速度和应变能力。 ( 4 ) 对大规模定制管理技术与系统的研究，可以促进大规模定制在我国的广 泛应用与推广。 总之，在我国推行大批规模定制生产，已成为振兴我国制造业的必由之路， 也是关系到2 1 世纪我国制造业能否在全球性竞争中占有一席之地的关键。 1 4 本章小结 本章阐述了大规模定制生产的产生背景，分析了大规模定制的概念及研究 现状。最后对论文的主要研究内容、组织结构、创新点与研究意义作了简要的 论述。 计算机网络技术的发展和全球经济一体化进程的推进，使制造业面临的生 存环境发生了根本性的变化，这种变化打破了大规模生产方式动态循环链，导 致了制造业生产模式从大规模生产向大规模定制生产的转变。大规模定制生产 是一种新兴的能够实现以大规模生产的效益进行定制产品生产的企业生产与管 理模式。对大规模定制生产的研究，特别是面向m c 管理技术与系统的研究与运 第一章绪论 用，对于提高我国企业管理水平、改革企业组织结构、提升企业核心竞争力具 有非常重要的意义。 1 3 第二章大规模定制生产的理论研究 第二章大规模定制生产的理论研究 大规模定制生产是一种集企业、客户、供应商和环境于一体，在系统理论 指导下，用整体优化的思想，充分利用企业已有的各种资源，在标准化技术、 现代设计方法学、信息技术和先进制造技术等的支持下，根据客户的个性化需 求，以大规模生产的低成本、高质量和高效率提供定制产品和服务的生产方式。 2 ，1