大批量定制论文

1、摘要大批量定制生产方式能快速和低成本地向顾客提供个性化和定制化产品,因此正在成为制造业的主流生产模式.不同的行业以往的生产方式是不同的,但它们的发展方向却是相似的.有的是从过去的大批量生产模式转向大批量定制生产模式,如汽车工业和家电工业;有的是从过去的定制生产模式转向大批量定制生产模式,如船舶工业和工业汽轮机行业;有的是从过去的批量生产模式转向大批量定制生产模式,如机床工业和航空工业.当然,不同行业采用的大批量定制的深度是不同的.关键词:大批量定制;生产方式;先进制造系统AbstractMass customization can use the cost-effective way to p

2、rovide customers with personalized and customized products, thus becoming the main production mode. The production of different industries in the past is different, but their direction is similar. Some from past model to mass production mode of mass customization, such as automotive and appliance in

3、dustries; some custom from the past production model to mass customization production mode, such as the shipbuilding industry and industrial turbine industries; some from the past production model to mass customization model, such as machine tool industry and the aviation industry. Of course, differ

4、ent industries use large quantities of the depth of customization is different.Key Words:Mass Customization; Production; Advanced manufacturing system1 大批量定制1970年,托夫勒(Alvin Toffler)在其Future Shock(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批量生产的成本和时间,提供满足用户特定需求的产品和服务.1987年,达维斯(Stan Davis)在Future Perfect(未来的理想

5、生产方式)一书中首次将这种生产方式称为“Mass Customization”,即大批量定制,简称MC.这种能满足用户的真正需求而又不牺牲效益和成本的新的生产方式目前得到了较快的发展,正在开始成为企业竞相选用的一种有效的竞争手段.1997年底,美国乔治·华盛顿大学的一个专门小组对新兴技术发展作了预测,提出了世界未来的85项新兴技术,其中包括大批量定制技术,到2015年大约有30%的产品可以大批量定制.当前,制造业竞争的全球化和用户需求的多样化对产品的要求是: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.在这种背景下,大批量定制得到了迅速的发展,正在成为21世纪制

6、造业的主流生产模式.大批量定制一词将两种完全不同生产方式,即大批量生产和定制生产,组合在一起.由此,可以直接得到大批量定制的定义:以大批量的效益进行定制产品的生产.就是说定制产品的成本要像大批量生产的成本那样低,定制产品的交货期要像大批量生产的交货期那样短,定制产品的质量要像大批量生产的质量那样稳定,然而产品却是定制的、独一无二的、单件的.图1.1图1.1大批量定制的实现是一种渐进的过程,一种不断优化的过程.在批量不变的情况下,成本不断降低;在成本不变的情况下,批量不断减少.大批量定制模式无论有多少种,但其哲理都是相同的,即努力以大批量的效益进行定制产品的生产,满足用户的个性化和定制需求.本文

7、从一些不同背景的典型案例说明大批量定制正在成为制造业的主流生产模式.有的是从过去的大批量生产模式转向大批量定制生产模式,如汽车工业和家电工业;有的是从过去的定制生产模式转向大批量定制生产模式,如船舶工业和工业汽轮机行业;有的是从过去的批量生产模式转向大批量定制生产模式,如机床工业和航空工业.不同的行业的大批量定制的深度是不同的,但它们的发展方向是相似的.2 从过去的大批量生产转向大批量定制生产2.1 汽车工业的大批量定制例如,德国的豪华汽车生产商宝马不但早已制订了实施大批量定制的计划,而且计划到2000年年底把在欧洲的全部商务都改为“按单定制”,到2002年,将这一计划扩展到全世界.为了实现大

8、批量定制,汽车工业的技术和管理模式都在发生着变化:(1)产品的模块化.20世纪90年代,西方国家大型汽车零部件企业推行一种模块化技术,核心是利用电子技术和多领域的高新技术进行系统集成,简化汽车零部件产品的构成,便于国际化采购.1996年,著名美籍华人汽车专家、福特公司的发动机部总工程师顾永平率先在汽车工业历史上实现了发动机的模块化设计,即对6缸、8缸、10缸和12缸等不同规格的发动机结构进行调整,使其绝大部分组件都能通用,以尽可能少的规格部件实现最大的灵活组合.这一设计的突破不但使得发动机本身的生产工艺得以简化,而且引起了生产线结构的革命,不同规格的发动机可在一条生产线上加工.以前,不同型号的

9、发动机各有专门的生产线,不能互用.常常是有的生产线闲置,有的却忙得不可开交,既浪费生产能力,又贻误商机.这双重损失每年都要以数亿美元计.(2)生产的模块化.在产品模块化的同时,汽车制造业正在进行着制造系统模块化和专业化的革命,如:近15年中,美国汽车工业中以三大汽车公司(通用、福特和克莱斯勒)为首的整车制造商由传统的纵向经营、追求“大而全”的生产模式(即整车厂除了设计、开发、制造和销售整车外,还担负着管理下属零部件厂的繁重任务)逐步转向机构精简、以开发整车项目为主的专业化生产模式.同时,整车厂对零部件所负的责任也随之转向配套厂.对于配套厂而言,其责任不仅只停留在传统的来样或来图加工了,而要承担

10、起配套零部件从设计开发到市场服务的全部责任.目前,世界汽车主要生产企业的零部件自制率已降到了30%,而70%以上都在全世界范围内进行采购.这样既降低了成本,也提高了产品的质量.我国汽车制造业也应通过产品的模块化和生产的模块化,通过信息技术和新的制造模式及管理技术的结合,缩小我国和发达国家的差距.2.2 家电工业的大批量定制家电这一最典型的大批量生产的产品也在朝定制化方向发展.随着人们生活水平的提高,讲究生活质量、追求高品位生活渐成时尚.在一些发达国家,个性化家电已逐步流行,从80年代末就开始逐步淘汰少品种大批量的家电生产方式,在生产布局、技术工艺管理、组织流程上实行“柔性化”,进行小批量生产,

11、一条生产线可以同时生产几十种型号不同的产品,以满足不同用户的个性化需求.世界最大家电制造商之一伊莱克斯推出可根据用户要求自由选配零部件的冰箱.用户不仅可以根据需要,选择不同容积、不同功能特点的冰箱,而且可以根据自己的审美要求、家居装饰的特色选择不同色彩、不同图案、不同材质,按照自己的意愿自由组合.冰箱的个性化的实现需要新技术的支持.由于冰箱箱体不仅承担着一般电器机壳所承担的责任,而且本身还具有保证制冷效果的功能,其工艺流程的特殊性使得这种个性化革命变得非常困难,一直是家电制造业的一道难题.伊莱克斯改变传统门框架制作工艺改用电泳铝合金挤出型材;在不改变发泡层厚度的情况下设计门板抽拉槽实现随心所欲

12、更换门板.近年来,美国戴尔公司也进行了网络化直线式的计算机的大批量定制,取得了很大的成功.戴尔公司尝试让用户按照自己的爱好配置个人计算机和服务器用户可以从戴尔公司的网址上选定他们所需要的声卡、显像卡、显示器、喇叭以及内存容量.戴尔公司甚至可以告诉用户:他是否因为挑选某个部件而导致延期付货,是否需要考虑一个部件与另一个部件的兼容问题.此外,对于一些大型企业用户,戴尔公司还特别帮它们建立专门的网页,以提供更详细、更符合对方需要的信息.“定制冰箱”只一个月时间,就从网上接到了多达100余万台的要货定单.相当于1999年海尔冰箱全年产销量300万台的1/3.冰箱的大批量定制需要对企业的各个系统进行全面

13、的整合,如设计系统、模具制造系统、生产系统、配送系统、支付系统、服务系统等等.例如,用户看中了“金王子”的外观、“大王子”的容积、“欧洲型”的内置、“美国型”的线条,设计人员就必须对这种冰箱进行科学合理的搭配,模具要重新制作,生产线要重新调试,配送系统要送对型号,服务系统要清楚这种机型的配置等,一台冰箱容易做到,难的是几百万台各不相同的冰箱却都要做到丝毫不差.3 从过去的批量生产转向大批量定制生产3.1 机床工业的大批量定制机床业大批量定制的基本方法如图1.2所示.图1.2大批量定制可以分成两个循环,即与全新产品设计开发有关的新产品形成过程和组合产品生产过程.“组合产品生产过程”是一个“快循环

14、”,其中一切工作都可以按部就班地进行,没有或很少有创新性,这样就能快捷、可靠地向用户提供质量稳定的产品.“新产品形成过程”是一个“慢循环”,其中存在着很多反复,周期较长.“新产品形成过程”是一个创新过程,对企业的长远发展有重大的影响.从图1.2可以看到,大批量定制方法中模块化设计、配置设计、导航台和模块化企业是其显著的特点.模块化设计的目的是要实现通过机床模块的不同组合,低成本快速地定制机床从产品结构上支持大批量定制配置设计是让用户参与设计,即自主设计,配置设计建立在产品模块化基础上.导航台是要让整机企业快速找到生产模块的专业化企业,即模块化企业.导航台是网络环境中不同企业相互协作的重要支持工

15、具.模块化企业以大批量生产方式生产各种模块,提供给各整机企业.这需要改变以往“大而全”、“小而全”的企业模式,建立灵活多变的产业协作网络.整机企业要进一步朝总装和应用工程方向发展,相当多的中小机床企业要转向专业化生产配套件、附件及工具磨料等,发展为专业化的模块化企业.整机企业和各模块化企业应建立密切而广泛的厂际合作,发挥各自的优势,在多品种单件小批量条件下达到规模效益.3.2 航空业的大批量定制基本的、稳定的无个性特性件;客户的可选件;客户特定的零部件。由于第一、二类零部件的数量占了一架飞机的工作量90%左右,这样接到订单90%的工作量已经完成或接近完成,这就大大缩短了生产周期,降低了库存量和

16、生产成本.表1.1描述了波音公司的飞机零部件分类表.表1.14 从过去的定制生产转向大批量定制生产定制生产,这是一种按照用户订单中的具体需求,组织产品生产的活动,如工业汽轮机和船舶的制造等.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,由此而产生的问题主要是:生产周期长;产品价格高;质量不稳定.在信息技术、现代制造技术和现代管理技术的支持下,当前一些传统的定制、单件生产型企业也开始向大批量定制生产方向发展,如,船舶工业和工业汽轮机行业等.4.1 船舶工业的大批量定制生产船舶工业过去是一种典型的单件、小批量、定制型行业.由于市场竞争的日益激化和全球化趋势的压力,同时科学技

17、术的迅猛发展,一些先进的造船企业的生产方式发生了很大的变化.如,日本的造船业成为在多品种小批量产品生产中取得大批量生产效率的一个典型.这里的关键是将不同船舶产品中的相似的部件模块化,成为一种中间产品,并集中在同一生产线制造,则生产线的流动速度将大大加快.生产工人每天看到的都是同类型的作业,并且以相当高的效率完成,即使这些中间产品在细节上存在着某些差异.然后将这些大批量生产的部件去组合各种不同的船舶.船舶的大批量定制技术具有下列优点:可以使设计重复使用;简化船舶制造过程;有利于综合后勤保障;有利于设备布置、拆装和维护;实现模块车间制作、节省舾装费用;降低了船舶的维护费用.这种新型造船技术已经开始

18、在我国推广应用.4.2 工业汽轮机的大批量定制生产工业汽轮机属技术密集型产品,可靠性要求很高, 工业汽轮机的大批量定制生产的原理是:采用2万多个积木块可组合设计出5 000多种不同变型的工业汽轮机.这些积木块并不一定是单独的零件,也可以是零件的一部分.采用大批量定制原理进行工业汽轮机的生产将带来如下好处:(1)在以交货期为主要竞争要素的条件下,可以实现边设计边制造的真正的并行过程,显著缩短产品设计和制造周期;(2)将不同产品中的相似零件归并加工,显著降低产品的制造成本.参考文献1 B约瑟夫派恩.大规模定制企业竞争的新前沿M.北京:中国人民大学出版社,2000:1-25.2 顾新建,杨志雄,徐向宏,等.基于网络制造的导航台的研究J.北京:计算机集成制造系统CIMS,2001,(3):8-9.3 潘广银.机床模块化设计与应用J.无锡:磨床技术,19