基于大規模定制的柔性設計

[摘要] 企業的競爭已從價格、質量和服務的競爭轉向如何快速滿足客戶個性化需求的競爭轉變。進行大規模定制生產的關鍵環節是實現設計的柔性化。模塊化是大規模定制設計的基礎，敏捷制造和并行工程理念為柔性設計的實現提供了保障。

[關鍵詞] 大規模定制 模塊化設計 并行工程 敏捷制造

在信息時代，惟一不變的就是一切都在變。人們在充分體驗數字化、網絡等高技術的同時，勢必比以往更加關注人的個性的充分滿足。企業的競爭已從價格、質量和服務的競爭轉向如何快速滿足客戶個性化需求的競爭轉變。相對于大規模生產，大規模定制（Mass Customization）是指在具有創新精神的組織結構、先進柔性生產技術、多技能且被授權的人員等資源的支撐下，以大規模生產的成本和速度，為單個或小批量客戶定制產品或服務的生產經營方式。在此，競爭的焦點是速度，是“基于時間的競爭”（Time—basedcompetition）。由于設計在產品生命周期中的重要性，進行大規模定制生產的關鍵環節是對處在生產系統先端的產品開發系統進行整合，實現設計的柔性化。

一、構建模塊化產品族設計基礎

大規模定制設計的基本思想是：在產品設計的早期進行整體概念設計的同時，考慮范圍經濟性和批量經濟性，建立合理的產品族結構，同時完成一組產品的開發設計。其中，模塊化是大規模定制設計的關鍵。

模塊化設計是通過采用相似模塊來產生復雜產品的設計技術，它旨在利用一個通用、成熟的產品平臺（Platform），按照客戶給定的初始條件，通過匹配功能、造型、色彩等不同的定制模塊，滿足不同客戶群的需求。戴爾計算機公司運用模塊化設計思想為全球的消費者設計了各種不同的電腦配置，消費者利用戴爾的在線配置系統，在尺寸、硬盤能力、調制解調器等方面可進行多達1600萬種組合。當通過互聯網接到訂貨時，戴爾公司馬上組裝合適的硬件，甚至安裝適當的軟件，其電腦價格甚至比IBM、康柏還要低一些。

二、利用并行流程提高設計的時效性

長期以來，企業的產品開發一直采用串行的方法，即按照“開發—設計—樣品試制—修改設計—工藝準備—試生產—生產”的固定順序在各部門之間依次進行。各下游部門所具有的知識難以加入早期設計，各部門對其他部門的需求和能力缺乏了解，目標和評價標準的差異和矛盾降低了產品整體開發過程的效率。

大規模定制必須利用“并行工程”技術開展設計。這種動態優化處理問題的方法要求開發人員在一開始就考慮產品整個生命周期中從概念形成到產品報廢的所有因素，包括質量、成本、進度計劃。在產品的開發中，按照客戶給定的初始條件，從初始階段開始就由開發設計人員、工藝技術人員、質量控制人員、營銷人員、環保管理人員，有時甚至還加上供應商、協作廠家聯合工作，將原來分別進行的工作在時間和空間上交叉、重迭，各項工作齊頭并進。

并行設計的有效武器是擬實產品開發（VDP）。它綜合運用仿真、建模、虛擬現實等技術，提供三維可視交互環境，對從產品概念產生、設計到制造全過程進行模擬實現，以期在真實制造之前，預估產品的功能、成本及可制造性，從而大大縮短產品上市時間。在數據庫基礎上發展起來的基于Internet/Intranet平臺的“產品數據管理技術”（Product data management）為并行工程的深化發展提供了驅動力。

作為新產品開發策略上的創新，并行工程的實際應用已經取得了巨大的效益。美國Mercury計算機聯合開發公司在開發40-MHz Intel i860微處理芯片時，運用并行工程方法，使產品從開始設計到被消費者檢驗合格由原來125天減少到90天；美國波音公司波音777飛機采用并行工程的方法，大量使用CAD/CAM技術，實現了無紙化生產，試飛一次成功，并且比按傳統方法生產節約時間近50％。我國梟龍戰機的研制從2001年10月開始到2003年8月，僅僅23個月成功實現首飛，結構設計、結構分析、系統設計、工藝設計、工裝設計、數控編程高度并行，由此創造了2個月完成分區協調，6個月發出結構圖紙、10個月完成全部生產圖、8個月完成八大試驗臺組建及機上試驗任務的最新紀錄，開創了中國航空工業史上的先河。

三、“敏捷制造”的設計運用

“敏捷制造”（Agile Manufacturing）是產生于美國的面向21世紀制造企業的戰略設想，其基本思想是：面對全球化激烈競爭的買方市場，采用可以快速重構的組織單元構成的扁平組織結構，以充分自治的、分布式的協同工作代替金字塔式的多層管理結構，注重發揮人的創造性；變企業間你死我活的競爭關系為既有競爭又有合作的“共贏”（Win—Win）關系。

在設計方面，敏捷制造強調必須進一步改善分析、仿真工具，在充分利用計算機輔助設計技術加快設計進度的同時，保證產品設計一次成功。更為重要的一點是，敏捷制造強調產品的改進和發展。隨著用戶需求的變化進行產品的改進，用戶很容易拿到他們需要的重新組合的產品或更新換代產品，而不是用新產品去替換老產品。

敏捷制造理論中提出的虛擬公司（Virtual Enterprise ）的概念，實際上也是一種共同研究開發的方式，即利用本企業和其他企業或公共研究機關各自不同的研究基礎和特長，共同或合作進行設計。從不同企業調集開發某種產品或技術所需的各種資源（人員、技術、設備、Know how等），組成一個臨時的組織，以完成特定的任務。虛擬公司就象專門完成特定計劃的一家公司一樣，只要市場機會存在，虛擬公司就存在；市場機會消失，虛擬公司就解體。利用各方的資源優勢，以敏捷的柔性設計迅速響應用戶需求是21世紀生產方式——社會級集成的具體表現。

參考文獻：

[1]大衛M·安德森B·約瑟夫·派恩二世著:21世紀企業競爭新前沿:大規模定制模式下的敏捷產品開發[M].機械工業出版社，1999

[2]顧新建朱萬貴:大規模定制:未來制造業的主流生產方式[J].成組技術與生產現代化，2002，(2)