大批量定制論文

1、摘要大批量定制生產方式能快速和低成本地向顧客提供個性化和定制化產品,因此正在成為制造業(yè)的主流生產模式.不同的行業(yè)以往的生產方式是不同的,但它們的發(fā)展方向卻是相似的.有的是從過去的大批量生產模式轉向大批量定制生產模式,如汽車工業(yè)和家電工業(yè);有的是從過去的定制生產模式轉向大批量定制生產模式,如船舶工業(yè)和工業(yè)汽輪機行業(yè);有的是從過去的批量生產模式轉向大批量定制生產模式,如機床工業(yè)和航空工業(yè).當然,不同行業(yè)采用的大批量定制的深度是不同的.關鍵詞:大批量定制;生產方式;先進制造系統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(未來的沖擊)一書中提出了一種全新的生產方式的設想:以類似于標準化或大批量生產的成本和時間,提供滿足用戶特定需求的產品和服務.1987年,達維斯(Stan Davis)在Future Perfect(未來的理想

5、生產方式)一書中首次將這種生產方式稱為“Mass Customization”,即大批量定制,簡稱MC.這種能滿足用戶的真正需求而又不犧牲效益和成本的新的生產方式目前得到了較快的發(fā)展,正在開始成為企業(yè)競相選用的一種有效的競爭手段.1997年底,美國喬治·華盛頓大學的一個專門小組對新興技術發(fā)展作了預測,提出了世界未來的85項新興技術,其中包括大批量定制技術,到2015年大約有30%的產品可以大批量定制.當前,制造業(yè)競爭的全球化和用戶需求的多樣化對產品的要求是:更多的產品變化,更短的產品生命周期,更低的產品成本和更高的產品質量.在這種背景下,大批量定制得到了迅速的發(fā)展,正在成為21世紀制

6、造業(yè)的主流生產模式.大批量定制一詞將兩種完全不同生產方式,即大批量生產和定制生產,組合在一起.由此,可以直接得到大批量定制的定義:以大批量的效益進行定制產品的生產.就是說定制產品的成本要像大批量生產的成本那樣低,定制產品的交貨期要像大批量生產的交貨期那樣短,定制產品的質量要像大批量生產的質量那樣穩(wěn)定,然而產品卻是定制的、獨一無二的、單件的.圖1.1圖1.1描述了大批量定制的基本原理.這里將企業(yè)產品中的各種零部件分為兩大類,一類是通用零部件,另一類是定制零部件.產品維優(yōu)化方向是減少定制零部件數.這里還將產品的生產環(huán)節(jié)分成兩部分,一部分是大批量生產環(huán)節(jié),另一部分是定制環(huán)節(jié),過程維優(yōu)化方向是減少定制

7、環(huán)節(jié)數.大批量定制的實質是要減少圖中的小矩形面積,理想的情況是該面積為零,但這是不可能的.大批量定制的實現是一種漸進的過程,一種不斷優(yōu)化的過程.在批量不變的情況下,成本不斷降低;在成本不變的情況下,批量不斷減少.大批量定制模式無論有多少種,但其哲理都是相同的,即努力以大批量的效益進行定制產品的生產,滿足用戶的個性化和定制需求.本文從一些不同背景的典型案例說明大批量定制正在成為制造業(yè)的主流生產模式.有的是從過去的大批量生產模式轉向大批量定制生產模式,如汽車工業(yè)和家電工業(yè);有的是從過去的定制生產模式轉向大批量定制生產模式,如船舶工業(yè)和工業(yè)汽輪機行業(yè);有的是從過去的批量生產模式轉向大批量定制生產模式

8、,如機床工業(yè)和航空工業(yè).不同的行業(yè)的大批量定制的深度是不同的,但它們的發(fā)展方向是相似的.2 從過去的大批量生產轉向大批量定制生產2.1 汽車工業(yè)的大批量定制當前汽車處于買方市場,用戶需求變化很快,對汽車的多功能、差異化和個性化的需求越來越突出.汽車制造廠的生產批量在減少,并由過去的預測型生產向按定單生產轉化.同時企業(yè)間的競爭日益激烈,在提高質量、滿足用戶定制化要求的同時千方百計降低汽車成本.20世紀初以福特公司為代表的大批量生產模式導致了汽車工業(yè)的歷史性的革命.20世紀末世界的汽車工業(yè)也發(fā)生著重大的革命:大批量定制生產模式正在代替?zhèn)鹘y的大批量生產模式.例如,德國的豪華汽車生產商寶馬不但早已制訂

9、了實施大批量定制的計劃,而且計劃到2000年年底把在歐洲的全部商務都改為“按單定制”,到2002年,將這一計劃擴展到全世界.為了實現大批量定制,汽車工業(yè)的技術和管理模式都在發(fā)生著變化:(1)產品的模塊化.20世紀90年代,西方國家大型汽車零部件企業(yè)推行一種模塊化技術,核心是利用電子技術和多領域的高新技術進行系統集成,簡化汽車零部件產品的構成,便于國際化采購.1996年,著名美籍華人汽車專家、福特公司的發(fā)動機部總工程師顧永平率先在汽車工業(yè)歷史上實現了發(fā)動機的模塊化設計,即對6缸、8缸、10缸和12缸等不同規(guī)格的發(fā)動機結構進行調整,使其絕大部分組件都能通用,以盡可能少的規(guī)格部件實現最大的靈活組合.

10、這一設計的突破不但使得發(fā)動機本身的生產工藝得以簡化,而且引起了生產線結構的革命,不同規(guī)格的發(fā)動機可在一條生產線上加工.以前,不同型號的發(fā)動機各有專門的生產線,不能互用.常常是有的生產線閑置,有的卻忙得不可開交,既浪費生產能力,又貽誤商機.這雙重損失每年都要以數億美元計.(2)生產的模塊化.在產品模塊化的同時,汽車制造業(yè)正在進行著制造系統模塊化和專業(yè)化的革命,如:近15年中,美國汽車工業(yè)中以三大汽車公司(通用、福特和克萊斯勒)為首的整車制造商由傳統的縱向經營、追求“大而全”的生產模式(即整車廠除了設計、開發(fā)、制造和銷售整車外,還擔負著管理下屬零部件廠的繁重任務)逐步轉向機構精簡、以開發(fā)整車項目為

11、主的專業(yè)化生產模式.同時,整車廠對零部件所負的責任也隨之轉向配套廠.對于配套廠而言,其責任不僅只停留在傳統的來樣或來圖加工了,而要承擔起配套零部件從設計開發(fā)到市場服務的全部責任.目前,世界汽車主要生產企業(yè)的零部件自制率已降到了30%,而70%以上都在全世界范圍內進行采購.這樣既降低了成本,也提高了產品的質量.我國汽車制造業(yè)也應通過產品的模塊化和生產的模塊化,通過信息技術和新的制造模式及管理技術的結合,縮小我國和發(fā)達國家的差距.2.2 家電工業(yè)的大批量定制家電這一最典型的大批量生產的產品也在朝定制化方向發(fā)展.隨著人們生活水平的提高,講究生活質量、追求高品位生活漸成時尚.在一些發(fā)達國家,個性化家電

12、已逐步流行,從80年代末就開始逐步淘汰少品種大批量的家電生產方式,在生產布局、技術工藝管理、組織流程上實行“柔性化”,進行小批量生產,一條生產線可以同時生產幾十種型號不同的產品,以滿足不同用戶的個性化需求.世界最大家電制造商之一伊萊克斯推出可根據用戶要求自由選配零部件的冰箱.用戶不僅可以根據需要,選擇不同容積、不同功能特點的冰箱,而且可以根據自己的審美要求、家居裝飾的特色選擇不同色彩、不同圖案、不同材質,按照自己的意愿自由組合.冰箱的個性化的實現需要新技術的支持.由于冰箱箱體不僅承擔著一般電器機殼所承擔的責任,而且本身還具有保證制冷效果的功能,其工藝流程的特殊性使得這種個性化革命變得非常困難,

13、一直是家電制造業(yè)的一道難題.伊萊克斯改變傳統門框架制作工藝改用電泳鋁合金擠出型材;在不改變發(fā)泡層厚度的情況下設計門板抽拉槽實現隨心所欲更換門板.近年來,美國戴爾公司也進行了網絡化直線式的計算機的大批量定制,取得了很大的成功.戴爾公司嘗試讓用戶按照自己的愛好配置個人計算機和服務器用戶可以從戴爾公司的網址上選定他們所需要的聲卡、顯像卡、顯示器、喇叭以及內存容量.戴爾公司甚至可以告訴用戶:他是否因為挑選某個部件而導致延期付貨,是否需要考慮一個部件與另一個部件的兼容問題.此外,對于一些大型企業(yè)用戶,戴爾公司還特別幫它們建立專門的網頁,以提供更詳細、更符合對方需要的信息.我國的家電工業(yè)也出現了大批量定制

14、生產方式,例如,在全球海爾網站()上,海爾集團公司以極富個性化的創(chuàng)造理念,為用戶所需,在網上電子商城推出用戶個性化定制攔目,在這里用戶可以隨心所欲地自己裝配自己喜歡的冰箱.2000年8月,海爾推出“定制冰箱”只一個月時間,就從網上接到了多達100余萬臺的要貨定單.相當于1999年海爾冰箱全年產銷量300萬臺的1/3.冰箱的大批量定制需要對企業(yè)的各個系統進行全面的整合,如設計系統、模具制造系統、生產系統、配送系統、支付系統、服務系統等等.例如,用戶看中了“金王子”的外觀、“大王子”的容積、“歐洲型”的內置、“美國型”的線條,設計人員就必須對這種冰箱進行科學合理的搭配,模具要重新制作,生產線要重新

15、調試,配送系統要送對型號,服務系統要清楚這種機型的配置等,一臺冰箱容易做到,難的是幾百萬臺各不相同的冰箱卻都要做到絲毫不差.3 從過去的批量生產轉向大批量定制生產3.1 機床工業(yè)的大批量定制機床業(yè)大批量定制的基本方法如圖1.2所示.圖1.2大批量定制可以分成兩個循環(huán),即與全新產品設計開發(fā)有關的新產品形成過程和組合產品生產過程.“組合產品生產過程”是一個“快循環(huán)”,其中一切工作都可以按部就班地進行,沒有或很少有創(chuàng)新性,這樣就能快捷、可靠地向用戶提供質量穩(wěn)定的產品.“新產品形成過程”是一個“慢循環(huán)”,其中存在著很多反復,周期較長.“新產品形成過程”是一個創(chuàng)新過程,對企業(yè)的長遠發(fā)展有重大的影響.從圖

16、1.2可以看到,大批量定制方法中模塊化設計、配置設計、導航臺和模塊化企業(yè)是其顯著的特點.模塊化設計的目的是要實現通過機床模塊的不同組合,低成本快速地定制機床從產品結構上支持大批量定制配置設計是讓用戶參與設計,即自主設計,配置設計建立在產品模塊化基礎上.導航臺是要讓整機企業(yè)快速找到生產模塊的專業(yè)化企業(yè),即模塊化企業(yè).導航臺是網絡環(huán)境中不同企業(yè)相互協作的重要支持工具.模塊化企業(yè)以大批量生產方式生產各種模塊,提供給各整機企業(yè).這需要改變以往“大而全”、“小而全”的企業(yè)模式,建立靈活多變的產業(yè)協作網絡.整機企業(yè)要進一步朝總裝和應用工程方向發(fā)展,相當多的中小機床企業(yè)要轉向專業(yè)化生產配套件、附件及工具磨料

17、等,發(fā)展為專業(yè)化的模塊化企業(yè).整機企業(yè)和各模塊化企業(yè)應建立密切而廣泛的廠際合作,發(fā)揮各自的優(yōu)勢,在多品種單件小批量條件下達到規(guī)模效益.3.2 航空業(yè)的大批量定制大批量定制生產方式正在世界一流的飛機制造企業(yè)出現.如波音公司在開發(fā)777機型的過程中使用了模塊化設計過程.面對結構復雜、品種繁多、零件數以百萬計的大型民用客機,波音公司將飛機中的零部件分為三類:基本的、穩(wěn)定的無個性特性件;客戶的可選件;客戶特定的零部件。由于第一、二類零部件的數量占了一架飛機的工作量90%左右,這樣接到訂單90%的工作量已經完成或接近完成,這就大大縮短了生產周期,降低了庫存量和生產成本.表1.1描述了波音公司的飛機零部件

18、分類表.表1.14 從過去的定制生產轉向大批量定制生產定制生產,這是一種按照用戶訂單中的具體需求,組織產品生產的活動,如工業(yè)汽輪機和船舶的制造等.定制生產滿足了用戶的個性化需要,但由于需要根據用戶的特殊需求組織生產,由此而產生的問題主要是:生產周期長;產品價格高;質量不穩(wěn)定.在信息技術、現代制造技術和現代管理技術的支持下,當前一些傳統的定制、單件生產型企業(yè)也開始向大批量定制生產方向發(fā)展,如,船舶工業(yè)和工業(yè)汽輪機行業(yè)等.4.1 船舶工業(yè)的大批量定制生產船舶工業(yè)過去是一種典型的單件、小批量、定制型行業(yè).由于市場競爭的日益激化和全球化趨勢的壓力,同時科學技術的迅猛發(fā)展,一些先進的造船企業(yè)的生產方式發(fā)

19、生了很大的變化.如,日本的造船業(yè)成為在多品種小批量產品生產中取得大批量生產效率的一個典型.這里的關鍵是將不同船舶產品中的相似的部件模塊化,成為一種中間產品,并集中在同一生產線制造,則生產線的流動速度將大大加快.生產工人每天看到的都是同類型的作業(yè),并且以相當高的效率完成,即使這些中間產品在細節(jié)上存在著某些差異.然后將這些大批量生產的部件去組合各種不同的船舶.船舶的大批量定制技術具有下列優(yōu)點:可以使設計重復使用;簡化船舶制造過程;有利于綜合后勤保障;有利于設備布置、拆裝和維護;實現模塊車間制作、節(jié)省舾裝費用;降低了船舶的維護費用.這種新型造船技術已經開始在我國推廣應用.4.2 工業(yè)汽輪機的大批量定制生產工業(yè)汽輪機屬技術密集型產品,可靠性要求很高, 其主要零部件要求耐高溫、耐沖擊和高精度.產品結構比較復雜.平均每個產品有近萬個零部件.另一方面,工業(yè)汽輪機是利用用戶企業(yè)的廢汽、廢熱驅動的,而被工業(yè)汽輪機驅動的裝置又各不相同.因此,幾乎每臺工業(yè)汽輪機都是不相同的,都是定制的.如果每臺工業(yè)汽輪機都