基于大规模定制的柔性设计

来源:用户上传      作者: 石洪萍

　　[摘要] 企业的竞争已从价格、质量和服务的竞争转向如何快速满足客户个性化需求的竞争转变。进行大规模定制生产的关键环节是实现设计的柔性化。模块化是大规模定制设计的基础，敏捷制造和并行工程理念为柔性设计的实现提供了保障。
　　[关键词] 大规模定制 模块化设计 并行工程 敏捷制造
　　
　　在信息时代，惟一不变的就是一切都在变。人们在充分体验数字化、网络等高技术的同时，势必比以往更加关注人的个性的充分满足。企业的竞争已从价格、质量和服务的竞争转向如何快速满足客户个性化需求的竞争转变。相对于大规模生产，大规模定制（Mass Customization）是指在具有创新精神的组织结构、先进柔性生产技术、多技能且被授权的人员等资源的支撑下，以大规模生产的成本和速度，为单个或小批量客户定制产品或服务的生产经营方式。在此，竞争的焦点是速度，是“基于时间的竞争”（Time―basedcompetition）。由于设计在产品生命周期中的重要性,进行大规模定制生产的关键环节是对处在生产系统先端的产品开发系统进行整合，实现设计的柔性化。
　　一、构建模块化产品族设计基础
　　大规模定制设计的基本思想是：在产品设计的早期进行整体概念设计的同时，考虑范围经济性和批量经济性，建立合理的产品族结构，同时完成一组产品的开发设计。其中，模块化是大规模定制设计的关键。
　　模块化设计是通过采用相似模块来产生复杂产品的设计技术，它旨在利用一个通用、成熟的产品平台（Platform），按照客户给定的初始条件，通过匹配功能、造型、色彩等不同的定制模块，满足不同客户群的需求。戴尔计算机公司运用模块化设计思想为全球的消费者设计了各种不同的电脑配置，消费者利用戴尔的在线配置系统，在尺寸、硬盘能力、调制解调器等方面可进行多达1600万种组合。当通过互联网接到订货时，戴尔公司马上组装合适的硬件，甚至安装适当的软件，其电脑价格甚至比IBM、康柏还要低一些。
　　二、利用并行流程提高设计的时效性
　　长期以来，企业的产品开发一直采用串行的方法，即按照“开发―设计―样品试制―修改设计―工艺准备―试生产―生产”的固定顺序在各部门之间依次进行。各下游部门所具有的知识难以加入早期设计，各部门对其他部门的需求和能力缺乏了解，目标和评价标准的差异和矛盾降低了产品整体开发过程的效率。
　　大规模定制必须利用“并行工程”技术开展设计。这种动态优化处理问题的方法要求开发人员在一开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废的所有因素，包括质量、成本、进度计划。在产品的开发中，按照客户给定的初始条件，从初始阶段开始就由开发设计人员、工艺技术人员、质量控制人员、营销人员、环保管理人员，有时甚至还加上供应商、协作厂家联合工作，将原来分别进行的工作在时间和空间上交叉、重迭，各项工作齐头并进。
　　并行设计的有效武器是拟实产品开发（VDP）。它综合运用仿真、建模、虚拟现实等技术，提供三维可视交互环境，对从产品概念产生、设计到制造全过程进行模拟实现，以期在真实制造之前，预估产品的功能、成本及可制造性，从而大大缩短产品上市时间。在数据库基础上发展起来的基于Internet/Intranet平台的“产品数据管理技术”（Product data management）为并行工程的深化发展提供了驱动力。
　　作为新产品开发策略上的创新，并行工程的实际应用已经取得了巨大的效益。美国Mercury计算机联合开发公司在开发40-MHz Intel i860微处理芯片时，运用并行工程方法，使产品从开始设计到被消费者检验合格由原来125天减少到90天；美国波音公司波音777飞机采用并行工程的方法，大量使用CAD/CAM技术，实现了无纸化生产，试飞一次成功，并且比按传统方法生产节约时间近50％。我国枭龙战机的研制从2001年10月开始到2003年8月，仅仅23个月成功实现首飞，结构设计、结构分析、系统设计、工艺设计、工装设计、数控编程高度并行，由此创造了2个月完成分区协调，6个月发出结构图纸、10个月完成全部生产图、8个月完成八大试验台组建及机上试验任务的最新纪录，开创了中国航空工业史上的先河。
　　三、“敏捷制造”的设计运用
　　“敏捷制造”（Agile Manufacturing）是产生于美国的面向21世纪制造企业的战略设想，其基本思想是：面对全球化激烈竞争的买方市场，采用可以快速重构的组织单元构成的扁平组织结构，以充分自治的、分布式的协同工作代替金字塔式的多层管理结构，注重发挥人的创造性；变企业间你死我活的竞争关系为既有竞争又有合作的“共赢”（Win―Win）关系。
　　在设计方面，敏捷制造强调必须进一步改善分析、仿真工具，在充分利用计算机辅助设计技术加快设计进度的同时，保证产品设计一次成功。更为重要的一点是，敏捷制造强调产品的改进和发展。随着用户需求的变化进行产品的改进，用户很容易拿到他们需要的重新组合的产品或更新换代产品，而不是用新产品去替换老产品。
　　敏捷制造理论中提出的虚拟公司（Virtual Enterprise ）的概念，实际上也是一种共同研究开发的方式，即利用本企业和其他企业或公共研究机关各自不同的研究基础和特长，共同或合作进行设计。从不同企业调集开发某种产品或技术所需的各种资源（人员、技术、设备、Know how等），组成一个临时的组织，以完成特定的任务。虚拟公司就象专门完成特定计划的一家公司一样，只要市场机会存在，虚拟公司就存在；市场机会消失，虚拟公司就解体。利用各方的资源优势，以敏捷的柔性设计迅速响应用户需求是21世纪生产方式――社会级集成的具体表现。
　　
　　参考文献：
　　[1]大卫M・安德森B・约瑟夫・派恩二世著:21世纪企业竞争新前沿:大规模定制模式下的敏捷产品开发[M].机械工业出版社，1999
　　[2]顾新建朱万贵:大规模定制:未来制造业的主流生产方式[J].成组技术与生产现代化，2002，(2)

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