【正文】 應(yīng)市場的快速變化。大規(guī)模定制生產(chǎn)具有很高的柔性，主要由市場驅(qū)動， 而不僅僅是由預(yù)測驅(qū)動。 (3)縮短了交貨期。由于充分利用了企業(yè)的資源，并且采用模塊化的方法，縮短了產(chǎn)品的交貨期。 (4)有利于生產(chǎn)成本的降低。可以實(shí)現(xiàn)零成品庫存，減少了積壓產(chǎn)品所造成的資金損失。 (5)有利于過程和產(chǎn)品的連續(xù)改善。大規(guī)模定制生產(chǎn)是客戶導(dǎo)向型的生產(chǎn)模式，客戶不斷的新需求，導(dǎo)致企業(yè)不斷對其過程和產(chǎn)品進(jìn)行改善，在這種外在壓力下，企業(yè)由此不斷得到完善，其競爭能力越來越強(qiáng)。 (6)有利于企業(yè)的生存和發(fā)展。在美國，鋼鐵制造業(yè)中增長最快的、利潤最大的部門，不再是積聚了大量員工、長期生產(chǎn)鋼錠的工廠，而是那些 生產(chǎn)特殊鋼材的部門，因?yàn)檫@些部門能夠向客戶提供個性化產(chǎn)品。定制生產(chǎn)企業(yè)之所以可獲利，一方面因?yàn)榭蛻粼敢飧邇r購買那些準(zhǔn)確地滿足它們需要的商品和服務(wù)，另一方面是因?yàn)楦邇r值產(chǎn)業(yè)不易被高產(chǎn)量產(chǎn)業(yè)競爭者輕易復(fù)制。 (7)提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。由于定制滿足客戶的個性需求增加了成本，但是客戶愿意多出錢，所以使得產(chǎn)品的利潤上升。 面向大規(guī)模定制設(shè)計的內(nèi)涵 任何生產(chǎn)模式都需要設(shè)計方法的支持，大規(guī)模定制設(shè)計就是支持大規(guī)模定制生產(chǎn)的產(chǎn)品設(shè)計方法，是解決大規(guī)模定制生產(chǎn)過程中成本與速度這兩個核心問題的有效手段。大規(guī)模定制設(shè) 計是在現(xiàn)有設(shè)計方法的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，它繼承了大規(guī)模產(chǎn)的設(shè)計中先進(jìn)的方法如并行設(shè)計虛擬設(shè)計模塊化設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化等，又對一些不符合大規(guī) 天津工程師 范學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)論文 7 模生產(chǎn)要求的設(shè)計方法在流程和具體做法上加以改進(jìn)和提高，形成了一種符合新范式要求的新型設(shè)計方法。根據(jù)大規(guī)模定制生產(chǎn)的特點(diǎn)，其產(chǎn)品設(shè)計可以分成新產(chǎn)品開發(fā)和變型產(chǎn)品設(shè)計兩個循環(huán)，產(chǎn)品配置設(shè)計是大規(guī)模定制生產(chǎn)中產(chǎn)品快速變型設(shè)計階段的重要設(shè)計方法，它在充分利用按大規(guī)模定制設(shè)計方法設(shè)計產(chǎn)生的定制資源的基礎(chǔ)上，為銷售人員定義客戶的個性化需求提供選擇，為客戶展示產(chǎn)品和提供產(chǎn)品的價格。 面向大規(guī) 模定制設(shè)計的核心是建立產(chǎn)品族體系。 產(chǎn)品族體系為設(shè)計部門和銷售部門特征化用戶需求提供了基礎(chǔ)，其方法是系統(tǒng)化的模塊配置，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計能力的柔性。大規(guī)模定制設(shè)計采用并行流程圍繞產(chǎn)品族進(jìn)行設(shè)計，建立合理的產(chǎn)品族模型來有效滿足客戶定制需求，是大規(guī)模定制設(shè)計的關(guān)鍵。這種方法的目標(biāo)是在產(chǎn)品設(shè)計的早期階段進(jìn)行整體概念設(shè)計的同時考慮范圍經(jīng)濟(jì)性和規(guī)模經(jīng)濟(jì)性 。其重點(diǎn)為 建立合理的產(chǎn) 族 結(jié)構(gòu)，同時完成一組產(chǎn)品的設(shè)計而不是單個產(chǎn)品。為了有效的實(shí)現(xiàn)大規(guī)模定制，設(shè)計就要捕捉并定義個體客戶對產(chǎn)品的需求，設(shè)計必須從傳統(tǒng)的設(shè)計制造集成擴(kuò)展 到銷售和服務(wù)等部門，面 向大規(guī)模定制設(shè)計 圖 22“設(shè)計流程領(lǐng)域擴(kuò)展圖 在設(shè)計領(lǐng)域和產(chǎn)品族方面的擴(kuò)展參見圖 22“設(shè)計流程領(lǐng)域擴(kuò)展圖” 。 為了通過設(shè)計達(dá)到大規(guī)模定制的目標(biāo)，設(shè)計流程需要在以下幾方面進(jìn)行改進(jìn) : (l)產(chǎn)品開發(fā)與快速設(shè)計分離。產(chǎn)品開發(fā)階段對企業(yè)的客戶群進(jìn)行定位，分析己經(jīng)擁有的客戶需求并預(yù)測未來的客戶需求，建立相應(yīng)產(chǎn)品族結(jié)構(gòu)，形成完善的變型機(jī)制。而快速設(shè)計階段在產(chǎn)品開發(fā)階段的基礎(chǔ)上，以產(chǎn)品配制器為主要工具， 結(jié)合定制設(shè)計，快速實(shí)現(xiàn)隨時到來的客戶需求。 (2)工作流程并行。并行工程是縮短產(chǎn)品設(shè)計周期，提高競爭力的一種方法，它通過并行產(chǎn)品設(shè)計和制造等領(lǐng)域活動來縮短產(chǎn)品開發(fā)時間。為提高設(shè)計速度，大規(guī)模定制設(shè)計需要并行工作模式，并使其成為大規(guī)模定制設(shè)計流程的重要一環(huán)，而并行范圍進(jìn)一步擴(kuò)展到產(chǎn)品的銷售和服務(wù)領(lǐng)域，成為產(chǎn)品生命周期的并行。 天津工程師 范學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)論文 8 (3)加強(qiáng)流程間的合作。產(chǎn)品族結(jié)構(gòu)不能滿足客戶需求時，就需要進(jìn)行定制設(shè)計，流程間的合作有利于盡快產(chǎn)生設(shè)計思想。企業(yè)如果存在不同的產(chǎn)品族，在產(chǎn)品族的開發(fā)階段應(yīng)加強(qiáng)流程之間的合作，在產(chǎn)品的模 塊劃分和零部件設(shè)計中取得一致，盡量采用相同的設(shè)計成果，促進(jìn)設(shè)計成果重用，增加可同時制造的零件數(shù)量，形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)性。 產(chǎn)品進(jìn)行功能分析，劃分并設(shè)計一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合構(gòu)成不同的產(chǎn)品，以滿足市場的不同需求。隨著市場需求變化的加快和先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，模塊化設(shè)計具有能夠縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、快速響應(yīng)市場變化、有利于產(chǎn)品的維修、升級和再利用、方便企業(yè)和產(chǎn)品的重組、相對延長產(chǎn)品生命周期、促進(jìn)設(shè)計重用和節(jié)省設(shè)計成本等優(yōu)點(diǎn)，己經(jīng)成為大規(guī)模定制的重要方法。提取產(chǎn)品模塊是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模定制設(shè)計的關(guān)鍵，因?yàn)閺念櫩徒嵌瓤?，模塊化設(shè)計能夠定制自己的特定需求 。從企業(yè)角度看，使用這些規(guī)劃好的、或已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化且易于變型的零部件模塊進(jìn)行組裝，就容易實(shí)現(xiàn)成本的降低和速度的提高。 從以上的分析不難看出，模塊化設(shè)計具有如下意義 : (l)產(chǎn)品的模塊化能夠減少產(chǎn)品設(shè)計時間，降低產(chǎn)品設(shè)計成本，同時模塊分離可以使企業(yè)在同一時間內(nèi)制造各個模塊，從而縮短產(chǎn)品的交貨期。 (2)產(chǎn)品的模塊化能夠使新產(chǎn)品的質(zhì)量得到了充分保證。設(shè)計新產(chǎn)品時，盡量直接采用以往使用的具有成熟技術(shù)的模塊，或者在原有模塊上進(jìn)行變型設(shè)計，各部門可以專注于特定模塊的設(shè)計和制造，因此能有效 的提高產(chǎn)品質(zhì)量。 (3)產(chǎn)品的模塊化設(shè)計能夠滿足用戶的多樣化需求。產(chǎn)品由不同模塊組成，用戶的個性化需求可以通過不同模塊的組合得到。不過，模塊劃分的大小要十分注意，過細(xì)或過粗的粒度劃分都會影響大規(guī)模定制的效率，要具體產(chǎn)品具體分析。 .3 大成組技術(shù) 大規(guī)模定制生產(chǎn)通過擴(kuò)大產(chǎn)品中標(biāo)準(zhǔn)件和通用件的比例，降低產(chǎn)品中定制件的比例來提高速度，并降低成本。而成組技術(shù)是充分利用產(chǎn)品和制造過程中的相似性，將不同產(chǎn)品中相似的零部件，或?qū)α慵胁糠纸Y(jié)構(gòu)信息歸類處理，形成“成組批量”，從而取得規(guī)模效益。因此，實(shí)施大規(guī)模定制生產(chǎn) 中，成組技術(shù)將發(fā)揮重要的作用。 大成組技術(shù)將傳統(tǒng)的成組技術(shù)和最新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，通過自組織和分布式的發(fā)展模式，在大范圍內(nèi)實(shí)施成組技術(shù)，顯著擴(kuò)大相似件的成組范圍，使現(xiàn)有的信息資源和制造資源有序化，并能被充分再利用，支持企業(yè)高速度、高質(zhì)量和低成本地制造出客戶滿意的產(chǎn)品。大成組技術(shù)中的關(guān)鍵問題包括 :基于網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展和維護(hù)，面向全國的和開放的產(chǎn)品信息分類編碼系統(tǒng) 。開放式，分布化的設(shè)計信息資源庫 。具有柔性結(jié)構(gòu)的特征語義編碼方法 。產(chǎn)品參考模型的構(gòu)建 ?；诰W(wǎng)絡(luò)的分散信息的集成和分散天津工程師 范學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)論文 9 企業(yè)的協(xié)調(diào)控制等。 .4 產(chǎn)品族設(shè) 計 大規(guī)模定制生產(chǎn)是一種先進(jìn)的制造哲理，需要有先進(jìn)的產(chǎn)品設(shè)計方法支持。這種環(huán)境下的產(chǎn)品設(shè)計不再是針對單一的產(chǎn)品進(jìn)行，而是在產(chǎn)品的概念設(shè)計階段就考慮一組產(chǎn)品的設(shè)計即產(chǎn)品族 (Product family)設(shè)計，在滿足客戶個性化需求的同時，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)規(guī)模的規(guī)模經(jīng)濟(jì)性，以達(dá)到低成本、高效率的目的。產(chǎn)品族設(shè)計的基本思想是開展“平臺戰(zhàn)略”，它旨在利用一個通用、成熟的產(chǎn)品平臺 (Platform)通過匹配功能、色彩和性能等不同的定制模塊，以最短的開發(fā)周期和最低的成本，向市場提供不同系列的產(chǎn)品，以滿足不同客戶群的需求。 如圖23 所示： 產(chǎn)品組 圖 23產(chǎn)品族設(shè)計流程 設(shè)計流程。 產(chǎn)品族設(shè)計是制造企業(yè)快速開發(fā)產(chǎn)品和降低成本，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模定制生產(chǎn)的有效途徑，已廣泛被汽車、家電和計算機(jī)等生產(chǎn)企業(yè)所采用，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。 .5 并行設(shè)計 并行工程的主要組成部分是并行設(shè)計，并行工程在某種意義上可以稱作產(chǎn)品的并行設(shè)計。并行設(shè)計是一種面向產(chǎn)品開發(fā)過程的新設(shè)計模式和系統(tǒng)方法，以縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低成本和提高質(zhì)量為目標(biāo)，把先進(jìn)的管理思想和先進(jìn)的自動化技術(shù)結(jié)合起來，采用集成化和并行化的思 想設(shè)計產(chǎn)品及其相關(guān)過程。傳統(tǒng)的串行設(shè)計是按階段順序進(jìn)行工作的，一個階段工作完成后，下一個階段的工作才開始，各個階段依次排列。這個設(shè)計方法的缺點(diǎn)是 :設(shè)計時間長、滿足不了市場變化的需求 。經(jīng)常的設(shè)計修改，增 天津工程師 范學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)論文 10 加了產(chǎn)品設(shè)計生產(chǎn)費(fèi)用 。在設(shè)計后期發(fā)現(xiàn)錯誤越晚，代價越高。 并行設(shè)計要求在產(chǎn)品開發(fā)的早期就充分考慮產(chǎn)品生命周期中相關(guān)環(huán)節(jié)的影響，特別注重產(chǎn)品早期階段的并行協(xié)調(diào)。并行設(shè)計追求的目標(biāo)是最終產(chǎn)品由完善的設(shè)計而確定，其方法通過在設(shè)計階段對后續(xù)生產(chǎn)制造等階段的需求盡可能地綜合、平衡考慮而使最終產(chǎn)品的設(shè)計能夠達(dá)到企業(yè)的經(jīng)營目 標(biāo)。因此，為了保證大規(guī)模定制生產(chǎn)的良好實(shí)施和其經(jīng)濟(jì)性要求，要充分利用并行設(shè)計方法，從設(shè)計到制造的各個階段著手降低產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)以及修改維護(hù)的成本，從根本上保證定制產(chǎn)品的低成本要求。 .6 虛擬產(chǎn)品開發(fā) 虛擬產(chǎn)品開發(fā)是在真實(shí)產(chǎn)品尚未制造出來之前，借助于 CADC/AE/CAM 和多媒體等高新技術(shù)利用計算機(jī)實(shí)現(xiàn)虛擬產(chǎn)品的設(shè)計和制造包括虛擬產(chǎn)品的造型設(shè)計、色彩、光照效應(yīng)、材質(zhì)的紋理甚至運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)仿真。虛擬產(chǎn)品開發(fā)使人們不僅可以從不同的角度觀察到未來產(chǎn)品的外觀、結(jié)構(gòu)，還可以看到它運(yùn)動的情況并進(jìn)行功能和性能分析。利 用三維建模技術(shù)，設(shè)計產(chǎn)品內(nèi)部的各個零部件，并可虛擬裝配過程和拆卸過程。通過 CAE 技術(shù)，對虛擬產(chǎn)品進(jìn)行性能分析。利用 CAM 技術(shù)則可模擬虛擬產(chǎn)品的加工過程等。虛擬產(chǎn)品開發(fā)是用數(shù)字方式確定工作任務(wù)，再用數(shù)字方式在各部門、各地區(qū)以及公司的合作者之間進(jìn)行任務(wù)分派。在虛擬開發(fā)環(huán)境中的產(chǎn)品實(shí)際上是一種數(shù)字模型，可以使大家同時在同一個產(chǎn)品模型上工作，對它進(jìn)行觀察、分析、通信和即時更新。這就要求做到實(shí)時采集信息，將這些信息分配給參加新產(chǎn)品開發(fā)過程的每個人或傳送到各個場所。虛擬產(chǎn)品和過程模型及其各種迭代模型在整個產(chǎn)品開發(fā)過程中 不斷地循環(huán)使用，并使用相關(guān)的應(yīng)用規(guī)程。 總之，通過虛擬產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)使顧客在產(chǎn)品制造之前就能充分地了解所需產(chǎn)品的外觀、結(jié)構(gòu)、性能、可加工性、價格和交貨期等。若客戶有不滿意之處，可實(shí)時地修改，最大限度地滿足顧客需求、保證產(chǎn)品質(zhì)量和降低產(chǎn)品成本。由于該方法具有速度快、成本低、效果直觀、操作方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，己經(jīng)成為大規(guī)模定制生產(chǎn)的重要產(chǎn)品設(shè)計方法。 .7 后延技術(shù) 后延設(shè)計是大規(guī)模定制設(shè)計的重點(diǎn)技術(shù)，它為增加產(chǎn)品種類，提高客戶滿意度和制造效率而提出的一種設(shè)計方法。制造過程可分為多個階段，每階段需要不同的零部件， 提高早期階段零件的通用性，在后期階段進(jìn)行定型，可以減輕供應(yīng)鏈負(fù)擔(dān)，降低生產(chǎn)成本，這里的通用性質(zhì)不同的產(chǎn)品使用同一組件。采用產(chǎn)品變型后延概念的設(shè)計方法稱為后延設(shè)計，如圖 2— 4 所示 ：產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的后延與不后延 ，后延設(shè)計對零件進(jìn)行分析，將零件分解為幾個零件的裝配組合，以增強(qiáng)通用性。后延設(shè)計的基本方法是天津工程師 范學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)論文 11 在對零件進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，將某些復(fù)雜零件分解為幾個零件的裝配組合，從而增強(qiáng)零件的重用性。 圖 24（ a）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不后延（ b）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)后延 .8 產(chǎn)品配置設(shè)計 產(chǎn)品配置是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模客戶化生產(chǎn)模式下變型設(shè)計的手段，它在 前面提到的產(chǎn)品族動態(tài)產(chǎn)品模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)產(chǎn)品工程特征目標(biāo)值對產(chǎn)品模型進(jìn)行變型，通過參數(shù)化 CAD 系統(tǒng)向客戶展示定制產(chǎn)品，并提供報價，如果客戶滿意，產(chǎn)品配置系統(tǒng)可以生成可供制造的產(chǎn)品模型 。否則產(chǎn)品配置系統(tǒng)向設(shè)計人員提供最接近客戶需求的實(shí)例，使定制設(shè)計有較高的起點(diǎn)，縮短工作時間。為此，產(chǎn)品配置對產(chǎn)品建模提出如下要求 :進(jìn)行配置的基本構(gòu)件應(yīng)具備相應(yīng)的參數(shù)化數(shù)字模型 ?；緲?gòu)件之間的幾何約束、物理約束已經(jīng)得到保證 ?；緲?gòu)件如果發(fā)生變型，應(yīng)該給出其影響鏈，即哪些基本構(gòu)件受到影響，影響到哪些參數(shù)。 為了有效地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品配置， 在產(chǎn)品開發(fā)時，應(yīng)該考慮并滿足產(chǎn)品配置對產(chǎn)品模塊提出的要求。產(chǎn)品配置不單純是一種設(shè)計方法，它的實(shí)現(xiàn)需要相應(yīng)數(shù)據(jù)管理軟件、參數(shù)化 CAD 軟件的支持 :產(chǎn)品配置本身并不能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模定制，它為產(chǎn)品模型的變型和客戶需求之間建立了聯(lián)系。大規(guī)模定制的真正實(shí)現(xiàn)還是依賴于產(chǎn)品族的設(shè)計及產(chǎn)品模塊的劃分。 天津工程師 范學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)論文 12 3 專用車設(shè)計與大規(guī)模定制的關(guān)系分析 國專用車設(shè)計生產(chǎn)現(xiàn)狀 專用汽車的地位和作用 專用車是裝置有專用設(shè)備、具備專用功能、用于承擔(dān)專門運(yùn)輸或?qū)ｍ椬鳂I(yè)任務(wù)以及具有其它專項用途的汽車。隨著高等級公路的快速建設(shè)，公路 貨運(yùn)和客運(yùn)的數(shù)量和質(zhì)量要求正在不斷變化，運(yùn)輸工具的專業(yè)化己成為必然趨勢。另外，隨著科技進(jìn)步，一些以前靠人工完成的工作都逐步由專用車來完成，以減少人的勞動強(qiáng)度，提高工作效率，這些都促進(jìn)了專用汽車的迅速發(fā)展。 專用汽車在汽車工業(yè)中的地位和作用十分重要，它所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益不只是限于專用車設(shè)計制造本身，而且還集中表現(xiàn)在汽車流通和使用的全過程中，促進(jìn)了汽車運(yùn)輸業(yè)及相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。另一方面，由于社會的不斷進(jìn)步，人們對專用汽車的工作效率、經(jīng)濟(jì)性以及各種功能和性能的要求也越來越高，同時諸如建筑、石油和環(huán)保等行業(yè)的不斷進(jìn)步也 促進(jìn)了專用汽車的不斷發(fā)展。 專用汽車的研制、生產(chǎn)和應(yīng)用不僅在實(shí)現(xiàn)門到門的專用化運(yùn)輸和作業(yè)方面受到社會的廣泛重視和歡迎，而且在大幅度地提高運(yùn)輸效率、降低運(yùn)輸成本、擴(kuò)大汽車的應(yīng)用領(lǐng)域等方面都發(fā)揮著重要的作用 : (1)專用汽車作業(yè)能有效地提高汽車運(yùn)輸效率和降低作業(yè)成本。 (2)專用汽車作業(yè)能減少人的勞動強(qiáng)度，保證人身安全，降低人工操作的危險，如水泥泵車、修鉆井