从大规模生产到大规模定制生产-企业竞争的新前沿

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,1,从大规模生产,到大规模定制生产,企业竞争的新前沿,清华大学制造工程研究所,研究生课程：先进制造技术专题,2,从大规模生产到大规模定制生产,大规模定制的根本原理和技术体系,大规模定制产品和效劳,2,1,3,4,大规模定制的案例,大规模生产模式,历史的回忆,5,大规模定制生产的形成,6,3,19,世纪上半叶，英国占据了制造业的主导,19,世纪下半叶，美国开始逐渐赶超英国,历史的回忆,英国，尽管许多企业家付出了努力，但,不能完全理解制造业的新模式变化，探,索一种老式的企业竞争的新前沿,美国，探索一种新式的企业竞争的新前沿，,以生产过程为核心，开发互换的零部件，,强调工人的柔性和灵活性。,美国超过英国,19,世纪,80,年代,美国的工业产品,是英国的倍,受过良好教育、高熟练的工人,高质量的产品、低廉的本钱,快速创新和技术,4,20,世纪，亨利,福特等人，制造业模式进行了革命性的改造,大规模生产,历史的回忆,通畅的运作流和装配线上的操作效率,专用的机器设备和专业化分工,标准化产品获得规模经济,稳固了美国制造业的领先地位，使其成为世界上占统治地位的制造强国、经济大国、政治大国和军事大国。,5,21,世纪，开始进入企业竞争的另一个新前沿,大规模定制生产,历史的回忆,不能在期望客户对庞大的单一市场感兴趣，要满足客户的个性化需求；,缩短产品生命周期、满足细分需求，主动引起变化将获得强大的优势；,不仅可以提高产品质量，降低产品本钱，还可以增加产品品种；,6,领先的企业已经建立了低本钱、多品种、大量生产的生产过程，甚至建立了面向个性化定制产品和效劳的生产过程,历史的回忆,汽车工业：,全轮驱动和全轮驾驶、平安气囊、ABS、涡轮增压发动机、自动加速传动器、微处理器控制、GPS、传感器；,可控显示器、电动汽车、红外夜视仪；,福特：立体声音响使汽车成为小型音乐厅；,别克：汽车悬浮系统使客户在“轻柔和“运动中选择；,奔驰：13种不同的调节装置，客户可根据爱好调节汽车的环境,7,历史的回忆,信息技术产业：,1964年，IBM推出System/360,形成大规模生产；,巨型机、小型大型机、商业小型机、超级小型机、效劳器、工作站、便携机、台式机、掌上机、平板电脑.,软件：标准化 多样化,8,历史的回忆,电信产业：,20世纪，大多数电信企业，具有“大规模生产 效劳业务；用户的选择范围极小，电信设备生命周期数十年。,选择范围和定制能力提高：呼叫转移、呼叫等待、来电显示、通话人员身份识别、可视 、移动 、彩信业务、飞信、移动网络、 QQ、 银行,中国移动通信：,全球通,神州行,移动互联网,梦网方案,中国联通：,9,历史的回忆,保险业：,曾经总是以“工厂方式来处理业务，第一侨民人寿保险公司总裁：“我们的策略是从人寿保险和养老保险两种产品中选择能满足市场需求的一种加以制造。,现在正在从标准化产品和大规模的市场向柔性、可剪裁的产品和微小的细分市场转变。是一个由信息、教育、建议、意见、效劳、消费者评估的实际产品组成的完整的集合体。,中国人寿保险公司个人保险,保障保险,健康保险,意外保险,养老保险,少儿保险,分红保险,养老保险,国寿养老年金保险,国寿金色夕阳养老年金保险,国寿松鹤养老金保险,国寿鸿寿年金保险,10,大规模定制生产,企业竞争的新前沿,大规模定制的根本原理和技术体系,大规模定制产品和效劳,2,1,3,4,大规模定制的案例,大规模生产模式,历史的回忆,5,大规模定制生产的形成,6,11,早期的生产方式：,使用手工工具，以手工劳动和手工技艺为主。,工业革命开始的生产方式,机器全面取代了手工工具。,机器的使用将导致两种截然不同的方式：,大规模生产模式,手工生产的基,本思想的延续,机器和工艺可以提高手工工匠的技能，机器越灵活，工艺的应用越广泛，就越能扩展手工工匠的生产表达能力,大规模生产,如果机器代替了人的技能，生产任何产品的本钱都可能大大地降低,12,大规模生产模式,13,特征与原那么,大规模生产模式,可互换的零件,专用的机器,以生产过程为中心,劳动分工,流水线生产,以低本钱/低价格为目标,规模经济,产品标准化,专业化程度,以工作效率为中心,由专业管理人员组成的分层组织机构,垂直集成,14,商业史学家,(David hounshell),大规模生产模式,“把工件送到工人面前是装配线的灵魂。在装配线生产中，福特公司的工程师们找到了使动作慢的工人快起来和使动作快的工人慢下来的方法。这种装配线使福特工厂的生产变得就像日出日落一样有规律。随着装配线的安装及其在生产作业所有阶段的广泛推广，福特的工程师们真正实现了大规模生产。,1913,年,10,月，引入,T,型车装配线时，一辆汽车,12,小时,8,分,2,小时,35,分,1914,年,3,月，,1,小时,30,分 每天,1000,辆,T,型车走下装配线。,15,福特公司,T,型车生产规模和价格,(1908-1916),大规模生产模式,年份,零售价,(,旅游车,)(,美元,),T,型车产品销售量,1908,850,5986,1909,950,12292,1910,780,19293,1911,690,40402,1912,600,78611,1913,550,182809,1914,490,260720,1915,440,355276,1916,360,577036,资料来源,:David Hounshell,From theSystem to Mass Production 1800-1932,16,大规模生产的目标：以大家都能买的起的低价来进行开发、生产、销售、交货和效劳等活动。,大规模生产模式,大规模生产过程,低成本、质量稳定的标准产品,统一的市场,稳定,的需求,产品生,命周期长,产品开发周期长,新产品,17,大规模生产模式,获得最大的利润,卖出更多的产品,增加产量降低本钱,降低价格、增加收入,市场扩大,忽略细分市场,生产过程自动化,保持生产,过程效率,输入稳定：调控员工工资和供给商价格,生产过程稳定：产品标准，工人和机器专业化,产量稳定：保持一定的库存，忽略细分市场需求。,产品生命周期尽量延长，降低单位开发本钱,运行产品开发周期长,18,大规模生产模式,大规模生产过程,低成本、质量稳定的标准产品,统一的市场,稳定,的需求,产品生,命周期长,产品开发周期长,新产品,产品技术,变化的需求,输入稳定性,忽略细,分市场,变化的人口,库存调整,市场饱和程度,经济周期冲击,不确定性,产品和过程技术冲击,19,大规模定制生产,企业竞争的新前沿,大规模定制的根本原理和技术体系,大规模定制产品和效劳,2,1,3,4,大规模定制的案例,大规模生产模式,历史的回忆,5,大规模定制生产的形成,6,20,大规模生产在,20,世纪,60,年代开始衰退，,70,年代衰退的速度更快，最终在,80,年代开始形成新的管理思想。,大规模定制生产模式的形成,基于时间的竞争,产品品种激剧增加,及时生产,区域经营,持续改进,产品生命周期缩短,市场驱动的质量,全球化,网络组织,微型市场,定制化的提高,精益生产,周期缩短,全面质量管理,层次扁平化,计算机集成制造,过程重组,服务重要性的提高,分化的市场,快速响应,柔性制造系统,数据资源经营,20,世纪,90,年代竞争形势的特征,21,大规模定制生产的形成,大规模定制过程,低成本、高质量的定制产品,多元化细分市场,需求,分化,产品生,命周期短,产品开发周期短,新产品,产品技术,过程技术,大规模生产模式的目标：,以人人都买得起的低价格开发、生产、销售、交付产品和效劳。,大规模定制生产的目标：,开发、生产、销售和交付人人都买得起的，具有足够的多样性和定制化，自己所想要的产品和效劳。,22,大规模定制生产的形成,正在形成的管理模式的原那么详细描述：,个性化产品的需求是不稳定的；,由于需求的分化，统一的大市场已日益多元化；,按以前的方式已不能保持原有的利润，需细分市场；,实现产品多样化，需要制造过程的灵活性和适应性；,生产模式必须改变；,由于新产品极大程度满足了客户的需求，可以索取一些额外的费用；,细分市场规模越来越小且不断变化，产品开发速度日益加快；,产品生命周期缩短,23,大规模定制生产模式的形成,通过稳定性和控制力取得高效率,通过灵活性和快速响应来实现多样化和定制化,大规模定制模式与大规模生产模式的比照,大规模生产 大规模定制,以几乎人人买得起的低价格开发、生产、销售、交付产品和效劳,稳定的需求,统一的大市场,低本钱、质量稳定、标准化的产品和效劳,产品开发周期长,产品生命周期长,开发、生产、销售、交付买得起的产品和效劳，具有足够得多样化和定制化，差不多人人都买得到自己所想要得产品,分化得需求,多元化得细分市场,低本钱、高质量、定制化得产品和效劳,产品开发周期短,产品生命周期短,焦点,目标,关键特征,24,大规模定制生产,企业竞争的新前沿,大规模定制的根本原理和技术体系,大规模定制产品和效劳,2,1,3,4,大规模定制的案例,大规模生产模式,历史的回忆,5,大规模定制生产的形成,6,25,一、根本概念,二、技术体系,三、根本原理,四、机理分析与模型讨论,大规模定制的根本原理和技术体系,26,大规模生产在20世纪60年代开始衰退，70年代衰退的速度更快，最终在80年代开始形成新的管理思想。,1970年，托夫勒(Alvin Toffler)在其?FUTURE SHOCK?未来的冲击提出了一种全新的生产方式设想：以类似于标准化或大批量生产的本钱和时间，提供满足客户个性化需求的产品和效劳。,1987年，达维斯Stan Davis)在?Future Perfect?未来的理想生产方式，首次将这种生产方式称为“Mass Customization，大规模定制MC)。,根本概念,1,、大规模定制的由来,27,根本概念,客户的满意程度,企业生存和开展能力,产品的价格低,产品的质量高,在满足客户个性化,方面胜人一筹，价,格低，交货快,在研发同一产品,时，能够比竞争,对手早上市,不断推出新产品，,竞争中始终处于,领先位置,28,案例：1997年开始，牛仔服制造商莱维斯特劳斯Levi Strauss按用户的体形和需求制作牛仔裤。,根本概念,量体裁衣,近千种不同款式。花色,客户满意如意的牛仔裤,$10,营业额上升,3,成,库存急剧减少,29,案例：,Dell,计算机、宝洁、眼镜巧匠,根本概念,30,2,、产品的外部多样化和内部多样化,尽量减少产品内部多样化，增加产品外部多样化。,根本概念,产品结构,组织结构,过程结构,内部多样化,案例：,1993年尼桑公司发现，其生产的零部件有很大一局部使用频率较低。,87种方向盘，其中70种安装在5的车上；,2000多种消声器，其中多数每年只安装在少数车上。,31,2,、产品的外部多样化和内部多样化,尽量减少产品内部多样化，增加产品外部多样化。,根本概念,座椅,布质,皮质,车顶,敝篷,硬顶,换档,自动,手动,其他,ABS,GPS,防盗装置,发动机,V6,V12,普通,颜色,蓝色,黑色,红色,车轮,铝合金,铬合金,钢,车身式样,三厢,两厢,SUV,外部多样化,32,根本概念,3、定义,大规模定制： 一种集企业、客户、供给商和环境等一体，在系统思想指导下，用整体优化的观点，充分利用企业已有的各种资源，在标准化技术、现代设计方法学、信息技术和先进制造技术等的支持下，根据客户的个性化需求，以大批量生产的低本钱、高质量和高效率提供定制产品和效劳的生产方式。,根本思想：基于相似性原理、重用性原理和全局性原理。,一种指导企业参与市场竞争的哲理；,一种企业组织和管理模式；,一种指导企业进行客户定制产品设计和制造准那么；,一种营造优秀企业文化的依据。,33,根本概念,大规模定制优点：,使企业生产的真正是客户所需要的产品,使企业能更好地适应市场的快速变化,有利于较低生产本钱,有利于过程和产品的连续改善,有利于企业的生存和开展,34,根本概念,4,、大规模定制的分类,35,根本概念,定制产品分类一,产品,研发,设计,制造,装配,销售,案例,汽车,不同公司的零部件通用化,组合设计,大规模预制模块化的零部件,混流型流水线,按功能和结构进行定制,福特公司发动机模块化、网上定制,家电,从方便定制的角度进行新产品研发,组合设计,大规模预制模块化的零部件、个别零部件定制,混流型流水线,按结构进行定制,海尔、伊莱克斯的冰箱定制,计算机,模块化、标准化,组合设计,大规模预制模块化的零部件,混流型流水线,按结构进行定制,DELL,计算机网上定制,服装,样片设计、面料图案设计,变型设计面料图案设计,面料定制、自动化剪裁,混流型流水线、专业化分工,专门店定制、网上定制,雅戈尔的西服定制,36,产品,研发,设计,制造,装配,销售,案例,机床,模块化,变型设计组合设计,批量预制模块化的零部件、部分零部件定制,单件装配,按结构进行定制,德国,SHW,全系列化模块化工具铣床,飞机,区分基础件、可选件和特定件,变型设计,批量预制基础件和可选件，定制特定件,单件装配,协同设计、确定设计方案,波音,777,飞机开发,船舶,模块化,变型设计组合设计,基于中间产品导向作业分解原理预相似性原理,分道生产线,协同设计、确定设计方案,美国海狼级潜艇的模块化设计和制造,工业汽轮机,模块化,变型设计组合设计,批量预制通用件，定制特定件,单件装配,协同设计、确定设计方案,德国西门子公司汽轮机设计和制造,根本概念,定制产品分类二,37,根本概念,定制范围分类,客户导向型定制：根本上根据客户的特殊需求进行定制时装；,企业导向型定制：由企业提供产品目录，客户根据需要选择适宜产品轿车；,客户和企业导向型结合定制：客户和企业共同确定定制方案发电机、汽轮机。,客户角度，完全定制,企业角度，大局部零部件通用，少局部定制,38,根本概念,定制原理分类,组合装配：通过不同的组合装配满足客户的特殊需求。,内部处理：采用柔性加工的工艺，进行零部件的定制过程Panasonic Bicycle通过数控技术进行定制加工自行车。,信息内容定制：但凡采用数字技术进行处理的内容，都可以方便定制软件。,39,根本概念,客户订单别离点分类,基于预测,的库存生产,响应客户需求,的定制,/,订单生产,供给商,客户,大规模生产,大规模定制,客户订单,别离点,推,拉,在客户订单别离点之前的生产经营活动是根据预测进行的，是一个“推的过程,在客户订单别离点之后的生产经营活动需要根据客户订单的实际要求而定，是一个“拉的过程,40,根本概念,客户订单别离点分类,A、按订单销售Sale-to-Order STO,大批量生产方式，对市场预测，销售库存产品，销售活动是客户驱动，如：家电、日用品；,B、按订单装配Assemble-to-Order ATO,利用库存零部件装配成客户需要定制的产品，装配和销售活动是客户驱动，如：计算机、轿车；,C、按订单制造Make-to-Order MTO,利用已有零部件图纸，对少数零部件进行变异设计，采购、零部件制造、装配和销售活动是客户驱动，如：服装定制；,D、按订单设计Engineer-to-Order ETO,根据客户需求设计新的零部件，其他变异设计，全部或局部产品设计、采购、零部件制造、装配和销售活动是客户驱动，如：汽轮机；,E、按订单研发Research-to-Order RTO,根据客户需求进行产品研发，如：航天飞机、卫星；,41,根本概念,客户订单别离点分类,大规模生产 按订单销售,STO,供 应 商,客 户,大规模生产,大规模生产,大规模生产,大规模生产,按订单装配,ATO,按订单制造,MTO,按订单设计,ETO,按订单研制,RTO,销售,装配,制造,设计,研发,当前状态,目标状态,理想状态,42,根本概念,产品性质分类,功能型产品：满足客户根本需要，市场需求稳定，单位利润较低，以多样化满足细分生产的需求日用品,创新型产品：需求不稳定，一旦畅销，单位利润高，模仿的风险、市场寿命短的风险。,客户需求分类,高价定制：已经大规模生产的低价产品，根据客户需求进行高价定制。如：美国七轮Seven Cycles公司为客户定制完全个性化的自行车。,低价定制：范围更宽。,43,技术体系,大规模定制的根本原理,相似性、重用性、全局性,面向大规模,定制的开发,设计技术,面向大规模,定制的管理,技术,面向大规模,定制的制造,技术,大规模定制的技术体系,44,技术体系,大规模定制的根本思路,社会进步,科技开展,客户的,个性化,需求,满足个性,化需求的,定制产品,产品外部,多样化,产品内部,多样化,客户要求,增加产品,外部多样化,企业要求,减少产品,内部多样化,面向大规模定制,的开发设计技术,面向大规模定制,的管理技术,面向大规模定制,的制造技术,根本原理,相似性原理,重用性原理,全局原理性,矛盾的,对立与,统一,45,根本原理,相似性原理,大规模定制的关键是识别和利用大量不同产品和过程中的相似性。,几何相似性,结构相似性,功能相似性,过程相似性,标准化,模块化,系列化,减少内部多样化,提高零部件和生,产过程的可重用性,归纳,方法,46,根本原理,重用性原理,重用性,可重复使用,的零部件,可重复使用,的生产过程,零部件设计信息的重用,零部件回收与再制造,零部件的重用,2002,年，德国戴姆勒克莱斯勒在汽车的整个生命周期都体现回收重用的概念；大众汽车公司已将可回收设计法应用于新一代汽车的开发；丰田、本田。马自达等公司也开展这方面研究。,47,根本原理,全局性原理,实施大规模定制是一项工作量很大、难度很高的系统工程，需要有一个全局的思考。,定制点后移方法：大规模定制的根本思想是将定制点尽可能向生产过程的下游移动。,一般情况下，随着预测点离需求发生点越接近，对需求量的预测越准确，降低过程的不确定性，提高预测精度。,总本钱思想：产品价值链的各个环节是相互关联的。需对产品整个价值链进行整体优化。,48,根本原理,全局性原理,定制点后移方法。,例如：按订单设计定制Engineer-to-Order，ETO,采购,生产技,术准备,订单管理,签定订单,订单产品,设计,生产管理,制造检验,交货效劳,外协,外购,厂家,市场,客户,产品开发设计过程重组,全新产品,开发,PDM,ERP,市场预测,新产品,形成过程,订单产品,制造过程,49,根本原理,全局性原理,总本钱思想，由于制造系统的非线性，往往减少某个环节的本钱，会增加其他环节的本钱，造成总本钱上升。,如：采用廉价零部件减少采购本钱，但会造成质量本钱，带来质量损失本钱、效劳本钱、使用本钱增加。,设计 采购 制造 销售 效劳,设计 采购 制造 销售 效劳,50,根本原理,全局性原理,总本钱思想,产品多样化本钱,库存本钱,生产准备本钱,工具本钱,产品改型本钱,材料本钱,物流本钱,定制/配置本钱,营销本钱,质量本钱,效劳本钱,降低,多样,化成,本,由制造厂直接向客户提供产品，降低产品库存本钱,简化产品结构，采用模块化设计技术，降低生产准备本钱、产品改型本钱以及定制/配置本钱,采用客户关系管理技术和网络技术，降低营销本钱和效劳本钱,采用可重构制造系统降低材料本钱和定制本钱,通过供给链管理技术降低物流本钱,51,机理分析与模型讨论,1,、成功机理讨论,具有相关性的产品组合,满足客户的多样化需求,提高企业的生存和竞争能力,从企业产品配置优化出发,范围经济效应,利用产品族的相似性,对客户而言的定制生产和对企业而言的批量生产,产品外部的多样化和内部的标准化,从不同产品间的整体优化考虑,规模经济效应、经验经济效应和联合经济效应,产品族和价值链的优化,以取得整个产品族的最大效益为目标，进行系统的集成优化,局部服从整体优化，设计和过程的集成优化,从全系统和全过程集成优化考虑,集成经济效应,52,机理分析与模型讨论,1、成功机理讨论,范围经济品种经济效应：由于企业扩大所提供产品或效劳的范围而引起经济效益增加的现象，反映了企业产品或效劳的范围与经济效益之间的关系。,扩大所提供产品或效劳的范围,利用生产相似产品的资源,满足客户的多样化需求,降低企业的市场预测风险,需要独特的技术和管理能力,在很少增加本钱的情况下提高利润,增大产品的销售量,提高企业竞争获胜的可能性,产品和过程具有特色，不易复制,53,机理分析与模型讨论,1、成功机理讨论,规模经济效应：相似性和成组技术，实现产品的标准化和模块化，减少内部多样性和零件数量。,经验经济学习效应：企业组织高效、连续的经营活动会产生很大的经济效果。通过减少企业复杂度、提高企业反响能力和竞争能力，提高产品的设计和制造效率，缩短“学习曲线，降低本钱而取得。,当前的经验量累计产量,前期的经验量,产量中的本钱,产量中的本钱,根据熟练程度确定的常数值,54,机理分析与模型讨论,1、成功机理讨论,经验经济学习效应：,产品,1,产品,2,产品,3,产品,n,相同的零部件,相似的零部件,全新的零部件,设计和制造的效率,t,设计和制造的效率,t,设计和制造的效率,t,55,机理分析与模型讨论,1、成功机理讨论,联合经济效应：指假设干企业采取动态联盟的形式进行协作，充分利用企业组织外部的共享要素，发挥各自技术优势和管理经验而取得的效应。,竞争中的合作和矛盾的协调,联合之后资源再配置效益的提高,高技术的加速开发和联合利用,快速进入新市场的先行优势,经济性来源于,通过外部经济效应的消极内部化，降低投入本钱,通过外部经济效应的积极内部化，创造产生效果,企业间联合，从而有效地降低一系列交易本钱,经济性表现在,虚拟企业,56,机理分析与模型讨论,1,、成功机理讨论,集成经济效应：,包括对整个产品族进行集成优化和对产品价值链的全过程进行集成优化，以取得,1,12,的整体效益。,将产品族作为一个系统，以取得整个产品族的最大效益为目标，进行系统的集成优化,全产品族的集成经济效应,反映产品在研制、生产和使用维修等产品全生命周期内的经济效益,局部优化效劳整体优化,设计和过程的集成优化,面向本钱的设计DFC Design For Cost,面向制造的设计DFM Manufacturing,面向装配的设计DFA Assembly,面向回收的设计DFR Recycling,全过程的集成经济效应,集成经济效应,57,机理分析与模型讨论,2,、大规模定制的优化模型,产品维深度优化模型,产品维优化模型,过程维优化模型,二维优化模型,产品维宽度优化模型,客户订单别离点后移的优化模型,减少各环境定制比例的优化模型,正确区分客户的共性和个性需求,正确区分产品结构中的共性和个性部分,尽可能减少产品中的定制部分,正确区分生产过程中的大批量环节和定制环节,尽可能减少定制环节，增加大批量生产环节,将客户订单分离点后移,58,机理分析与模型讨论,2,、大规模定制的优化模型,a,、定制量最小的二维优化模型,定制,零部,件数,N,通用,零部,件数,J,定制环节数,K,大批量环节数,L,优化方向,定制量：,NK,产品零部件数,过程环节数,产品零部件数,J,N,过程环节数 ,K,L,当给定一批产品时，从定制量最小的角度，优化目标：,59,机理分析与模型讨论,a,、定制量最小的二维优化模型,时间维制造过程维,空间维产品维,通用结构,1,定制结构,1,通用结构,2,定制结构,2,通用结构,m1,定制结构,n1,制造,制造,制造,制造,制造,制造,通用零件,1,定制零件,1,通用零件,2,定制零件,2,通用零件,m1,定制零件,n1,装配,装配,装配,装配,装配,装配,通用部件,1,定制部件,1,通用部件,2,定制部件,2,通用部件,m1,定制部件,n1,装,配,后,处,理,定制,产品,1,销,售,客,户,1,装,配,后,处,理,定制,产品,2,销,售,客,户,1,装,配,后,处,理,定制,产品,x,销,售,客,户,x,订单,功能分解,通用部件选择,定制部件设计,集成,功能分解,通用零件选择,定制零件设计,集成,通用结构选择,定制结构件设计,集成,设计过程,60,机理分析与模型讨论,b,、产品维优化模型,1产品维深度优化模型,零件,部件,产品,1,产品,2,部件,零件,零件,部件,产品,1,产品,2,部件,零件,零件,部件,产品,1,产品,2,部件,零件,零件层,部件层,产品层,关键是要分清客户的各种个性化需求中，哪些是真正的个性需求，哪些是共性需求，共性需求采用统一的方法处理。,不同的产品，或者同一产品中的不同零部件，产品维优化的深度是不同的。,案例：松下自行车,61,机理分析与模型讨论,b,、产品维优化模型,2产品维宽度优化模型,产品维优化的宽度越大，即一起优化的不同产品越多，各产品中的通用零部件比例越高，客户化零部件的比例就越低。,比例,100,一起优化的不同产品数,P/,件,0,定制零,部件的,比例,1-L%,通用零,部件的,比例,L%,产品维宽度优化的方向：,增加一起优化的不同产品数,P,，减少产品中相异零件数,W,案例：美国戴姆勒,奔驰汽车与美国克莱斯勒汽车联合，增加产品数,62,机理分析与模型讨论,c,、过程维优化模型,1客户订单别离点后移的优化模型,大规模生产 按订单销售,STO,供 应 商,客 户,大规模生产,大规模生产,大规模生产,大规模生产,按订单装配,ATO,按订单制造,MTO,按订单设计,ETO,按订单研制,RTO,销售,装配,制造,设计,研发,当前状态,目标状态,理想状态,63,机理分析与模型讨论,c,、过程维优化模型,1客户订单别离点后移的优化模型,设生产过程的总环节数为,m,，大批量生产环节数为,Y,，定制生产的环节数为,X,。,K，优化前客户订单别离点所处和环节顺序号,j，优化后客户订单别离点所处和环节顺序号,64,机理分析与模型讨论,c,、过程维优化模型,2减少各环节定制比例的优化模型,设,N,1,，,N,2,，,N,5,为各环节中定制工作量的比例，,M,1,，,M,2,，,M,5,为大批量生产工作量的比例，当考虑到每个环节都有定制和非定制的工作时：,N,1,M,1,M,2,M,3,M,4,M,5,N,2,研发,设计,制造,装配,销售,生产过程,工作内容,100%,N,3,N,4,N,5,N,1,M,1,M,2,M,3,M,4,M,5,N,2,研发,设计,制造,装配,销售,生产过程,工作内容,100%,N,3,N,4,N,5,优化方向,65,机理分析与模型讨论,c,、过程维优化模型,2减少各环节定制比例的优化模型,以产品设计为例,新设计,适应性,设计,变异设计,标准件,新设计,适应性设计,变异设计,标准件,“被动的定制设计,面向大规模定制设计,66,机理分析与模型讨论,3、时间、本钱和个性化的解耦,A、“神秘三角的解耦,传统制造系统中，当产品质量一定时，时间、本钱和个性化是三个高度相关的优化目标。,时间,个性化,本钱,时间,个性化,本钱,周期缩短,个性化程度提高,本钱降低,大规模,定制模式,传统生产,模式,通过产品和过程的,优化重组进行解耦,67,机理分析与模型讨论,3、时间、本钱和个性化的解耦,B、产品个性化程度与本钱的解耦,传统生产方式中的产品个性化程度与本钱的耦合关系，可以用规模经济法那么表示：企业生产同一产品的产量越大，其单件产品的本钱就越低。,产品的产量,M,单件产品的本钱K,规模经济法那么,产品个性化程度与本钱的耦合关系,K：生产本钱,M：产品产量,V：变动本钱与产量增减同比增减，如材料费、动力费。奖励工资等,C：固定本钱与产量无关，如房租、固定工资、利息,68,机理分析与模型讨论,3、时间、本钱和个性化的解耦,B、产品个性化程度与本钱的解耦,大规模定制中的产品个性化程度与本钱的解耦合优化方法，,产品,B,产品,A,个性部件,个性零件,个性结构,要素,个性部件,个性零件,个性结构,要素,共性部件,共性零件,共性结构,要素,与其他产,品的共性,部件,与其他产,品的共性,零件,与其他产,品的共性,结构要素,产品,C,相似产品族的层次结构,将产品、部件、零件和结构要素统称为元件，相似产品族的层次结构表示为：,下一层的元件，可以用递归法描述整个产品层次,69,机理分析与模型讨论,3、时间、本钱和个性化的解耦,B、产品个性化程度与本钱的解耦,大规模定制中的产品个性化程度与本钱的解耦合优化方法,产品,B,产品,A,个性部件,个性零件,个性结构,要素,个性部件,个性零件,个性结构,要素,共性部件,共性零件,共性结构,要素,与其他产,品的共性,部件,与其他产,品的共性,零件,与其他产,品的共性,结构要素,产品,C,相似产品族的层次结构,不同产品中共性部件、零件和结构要素的集合可以表示为：,70,机理分析与模型讨论,3、时间、本钱和个性化的解耦,B、产品个性化程度与本钱的解耦,大规模定制中的产品个性化程度与本钱的解耦合优化方法，,优化目标和方法,增加一起优化的产品数,N,提高共性元件,G,，减少个性元件,P,71,机理分析与模型讨论,3、时间、本钱和个性化的解耦,C、产品个性化程度与时间的解耦,研制,研制,研制,研制,研制,设计,设计,设计,设计,设计,制造,制造,制造,制造,制造,装配,装配,装配,装配,装配,销售,销售,销售,销售,销售,按订单研制,按订单设计,按订单制造,按订单装配,按订单销售,定制深度个性化程度,时间,定制点,定制生产环节,大批量生产环节,产品个性化程度与时间的关系,解耦优化方法：,设生产过程中有,m,个串联的定制环节，,ti,表示第,i,个定制环节所需要的时间，总的定制时间,t,。,72,机理分析与模型讨论,3、时间、本钱和个性化的解耦,C、产品个性化程度与时间的解耦,方法一：,串联的定制环节数,m,尽可能少,方法二：,减少各定制环节时间,ti,73,大规模定制生产,企业竞争的新前沿,大规模定制的根本原理和技术体系,大规模定制产品和效劳,2,1,3,4,大规模定制的案例,大规模生产模式,历史的回忆,5,大规模定制生产的形成,6,74,大规模定制产品和效劳,大规模生产向大规模定制转换过程，需要如何保证个性化定制产品和效劳的低本钱生产。,围绕标准化的产品和效劳来定制效劳,创立可定制的产品和效劳,提供交货点定制,提供整个价值链的快速响应,构件模块化以定制最终产品和效劳,大规模定制的组织改装,开发,生产,销售,交付,75,大规模定制产品和效劳,一、围绕标准化的产品和效劳来定制效劳,开发,生产,销售,交付,继续开发标准化产品或效劳,继续生产标准化产品或效劳,利用标准化产品或效劳,来销售定制化效劳,交付定制化效劳以及,标准化产品或效劳,76,大规模定制产品和效劳,一、围绕标准化的产品和效劳来定制效劳,销售和分销可以改变产品，增加其特征，与其它的产品组合在一起，提供定制化产品或效劳。,航空旅行：飞机定座、效劳食品、饮料、电视节目、杂志、商品,旅馆连锁店：房间的选择吸烟、位置、标准、楼层、旅馆类型的选择庭院、住宅、宾馆,汽车租赁：为最正确客户提供“快车效劳，记录客户爱好，上门效劳。,计算机销售：模块生产、销售配置,77,大规模定制产品和效劳,二、创立可定制的产品和效劳,开发,生产,销售,交付,开发可定制的产品或效劳,生产标准化但可定制的产品或效劳,销售可定制的产品或效劳,交付标准化但可定,制化的产品或效劳,78,大规模定制产品和效劳,二、创立可定制的产品和效劳,吉列剃须刀：91年推出传感器剃须刀，“按你的面部轮廓自动调节，电动剃须刀等。,79,大规模定制产品和效劳,二、创立可定制的产品和效劳,制鞋业：Gamefeet公司销售各种鞋垫、比利时鞋店将产品最后一道工序交给客户等。,制裤业：裤长一致,办公家具业：可调节的办公桌、老板椅等。,银行业：自动柜员机、自助银行、 银行,商品零售业：自动售货机,80,大规模定制产品和效劳,三、提供交货点定制,开发,生产,销售,交付,继续开发标准化产品或效劳,集中生产产品或效劳的标准化局部,销售定制化产品或效劳,交付标准化局部,生产,生产和交付,定制局部,81,大规模定制产品和效劳,三、提供交货点定制,在销售或交货点生产产品。,T恤衫：及时定制印刷文字、翻印客户照片、计算机刺绣,体育用品：保龄球，根据客户的手形钻孔；,眼镜业：镜片的现场磨制；,开发,销售,面向交付定制化开发产品或效劳,销售定制化产品或效劳,生产和交付定制化的产品或效劳,生产,交付,82,大规模定制产品和效劳,四、提供整个价值链的快速响应。,开发,生产,销售,交付,缩短开发周期时间,缩短生产周期时间,缩短选择和定货周期时间,缩短发货周期时间,83,大规模定制产品和效劳,四、提供整个价值链的快速响应。,卓越锯业公司The Peerless Saw Company),降低从客户订货到交付的时间，激光系统 14周3周,销售人员与客户共同讨论设计新锯 网络支持,84,大规模定制产品和效劳,五、构件模块化以定制最终产品和效劳,以最低的本钱、最高的个性化定制水平，是建立能配置成多种最终产品和效劳的模块化构件。,规模经济是通过构件而不是产品获得的；,范围经济是通过在不同产品中反复使用模块化构件获得的；,定制化是通过能配置的众多产品获得,85,大规模定制产品和效劳,五、构件模块化以定制最终产品和效劳,开发,生产,销售,交付,开发模块化产品或效劳,生产模块化产品或效劳,销售定制产品或效劳,交付定制产品或效劳,86,大规模定制产品和效劳,共享构件模块化,减少零件数量从而降低本钱,通用电气(GE 断路开关柜，1275个共享构件代替28000个独立零件，形成40000种不同配置。,87,大规模定制产品和效劳,互换构件模块化,共享构件模块化的补充,“Swatch手表 个性化图书、个性化挂历,88,大规模定制产品和效劳,“量体裁衣式模块化,通过将“量体裁衣式模块化与共享构件结合生产自行车。“准备生产包括赛车、公路车、山地车等18种型号、1999种颜色图案、11231862种变型中的任何一种,89,大规模定制产品和效劳,混合模块化,可使用上述任何一种模块化类型，区别在于构件混合在一起形成了完全不同的产品。,90,大规模定制产品和效劳,总线模块化,汽车的根底底盘和配线提供了总线结构。,91,大规模定制产品和效劳,可组合模块化,提供最大程度的多样化和定制化，允许任何数量的不同构件类型按如何方式进行配置。,Lego,儿童积木、组合夹具等,。,92,大规模定制产品和效劳,大规模定制产品和效劳的组织结构变化,开发,生产,销售,交付,以个性化效劳为中心,缩短开发周期时间,开发低本钱、定制化产品或效劳,以个性化效劳为中心,缩短交付周期时间,交付低本钱、定制化产品或效劳,以个性化效劳为中心,缩短生产周期时间,生产低本钱、定制化产品或效劳,以个性化效劳为中心,缩短选择和订单处理周期时间,销售低本钱、定制化产品或效劳,六、大规模定制的组织改造,93,大规模定制的产品和效劳,大规模生产模式：产品和工艺过程同时开发。,A、适合于生命周期某一阶段产品的工艺不适用于另一阶段的产品；,B、生产线上以操作效率为中心要求针对每一个新产品建立一个新的工艺。,大规模定制生产：一切都在变化。,A、单个产品的重要性下降；,B、工艺过程从产品中别离，比单个产品的生命周期长。,过程能力不仅超越了产品，而且也超越了组织和企业,六、大规模定制的组织改造,94,大规模定制的产品和效劳,大规模定制,大规模生产,持续改进,创新,动态,稳定,产品变化,过程变化,稳定,动态,产品过程变化矩阵,从稳定的、渐进的变化到需要新能力、新知识的迅速、动态的变化,从自始至终非常标准化的稳定产品和效劳到集品种多样化和个性化定制于一体的动态产品变化,95,大规模定制的产品和效劳,大规模定制,大规模生产,持续改进,创新,动态,稳定,产品变化,过程变化,稳定,动态,产品过程变化矩阵：大规模生产轴线,96,大规模定制的产品和效劳,大规模定制,大规模生产,持续改进,创新,动态,稳定,产品变化,过程变化,稳定,动态,产品过程变化矩阵：大规模定制轴线,97,大规模定制生产,企业竞争的新前沿,大规模定制的根本原理和技术体系,大规模定制产品和效劳,2,1,3,4,大规模定制的案例,大规模生产模式,历史的回忆,5,大规模定制生产的形成,6,98,大规模定制的案例,一、,机械产品的大规模定制,二、,电子产品的大规模定制,三、,服装产品的大规模定制,四、,建筑和家装的大规模定制,五、,其他产品的大规模定制,99,机械产品的大规模定制,1,、汽车的大规模定制,A,、汽车的多功能、差异化和个性化趋势,轿车的多功能、差异化和个性化的需求,娱乐车,跑车,运动车,休闲车,代步车,年轻人用车,老年人用车,古典车,颜色,转向盘,客货两用,舒适性,休闲,娱乐,座椅,音响,灯光,加大内部空间,隔音,隔振,防水,防尘,对于轿车的多样化需求,100,机械产品的大规模定制,1、汽车的大规模定制,A、汽车的多功能、差异化和个性化趋势,汽车既可以作为载客工具，又能够作为移动办公室和移动住宅办公客车、住宅客车。,汽车制造企业和销售商们不能准确预测市场需求，库存70天，平均每辆车少收入，每年220亿美元。,德国宝马汽车公司BMW：在欧洲的全部业务按订单制造。,尼桑公司估计，假设完全转变为按订单生产，每辆车大约可以节约本钱达3600美元Business Special，2001。,101,机械产品的大规模定制,1,、汽车的大规模定制,A,、汽车的多功能、差异化和个性化趋势,通用汽车公司提供了一种客户定制系统，客户自己动手设计所喜欢的汽车。,选择方案,组装好的,汽车外形,汽车价格,自动计算,模拟驾驶,填写订单,电子付款,生产系统,交付客户,前后只需要,8,周时间，按客户需求定制的汽车、其单价不一定比批量生产的标准汽车贵。,102,机械产品的大规模定制,1,、汽车的大规模定制,A,、汽车的多功能、差异化和个性化趋势,马自达汽车公司轿车在线定制系统，客户自己配置设计个性化轿车，直观看到汽车模型和实时更新的价格。,马自达汽车公司轿车在线定制系统,103,机械产品的大规模定制,104,机械产品的大规模定制,105,机械产品的大规模定制,106,机械产品的大规模定制,1、汽车的大规模定制,B、缩短定制时间是汽车大规模定制的关键,雷诺汽车公司目标：在15天内制造并发运出客户定制的汽车。意大利菲亚特汽车公司的CEO说：“那是我们一直的梦想，但是很难成为现实Business Special,2001),日本丰田汽车公司承诺：在5天内交付客户自己定制的汽车，价格并不比市场上的贵。,欧洲汽车制造商准备花10年时间实现3天内交付客户自己定制汽车的目的。,日本尼桑汽车公司的目标是实现“5A任何批量、任何时间、任何客户、任何地点、任何车型。,Business Special,2001),107,机械产品的大规模定制,1,、汽车的大规模定制,C,、模块化设计导致汽车生产过程的变革,发动机的,模块化设计,零部件的,模块化,总线模块,化模型,不同规格的发动机可,在一条生产线上制造,零部件厂实现与汽车,整车的同步和超前开发,生产中的各个阶段几乎,可以同步或交叉进行,最终装配可以根据客户要,求，在各地的装配点、经,销点或是在客户家中完成,生产线结,构的革命,推进汽车,工业分工,采用并行,工程技术,采用总线,模块化技术,福特汽车公司对发动机进行模块化设计，将6、8、10、12缸进行重组，使大局部组件通用。不同规格的发动机可以在同一生产线制造。,德尔福系统公司开发了,7,个高度集成化的模块系统，车用媒体网络、集成化电子电气、汽车能源、智能化防撞、电子伺服、车内装饰、发电机控制。,汽车在设计阶段，制造部门开始购置模具毛坯，进行粗加工，设计完成后，进行精加工。,通用、福特、日产汽车公司设想今后的汽车应该设计成总线结构模块，在不同场所进行局部装配，在汇总进行最终装配。,108,机械产品的大规模定制,1,、汽车的大规模定制,D,、汽车模块化设计方法,市场调研,确定产品型号,模块划分,模块综合,模块设计,性能试验与分析,各类汽车模块结构库,客车：前后围架、大顶骨架、左右侧围骨架、低架和座椅等,80,个模块。一些功能和结合要素相同，结构要素不同的模块可以互换。如：座椅布置,40,1,，,44,1,、,50,1,等形式。,德国群众汽车公司推出底盘平台，将8种底盘减少为4种，A、AO、B、DC级，A级平台生产奥迪A3、高尔夫、帕萨特等，年产200万辆。,丰田汽车公司方案将原来的40个平台压缩到7个。,福特汽车公司通过2个平台实现了43的产品,托夫勒：一位计算机专家通过对所有式样、方案和颜色的不同组合，来创造适合家庭使用的汽车，得到2500万种方案。当生产自动化到达更高的水平时，就能以等同于大批量生产的本钱和效率，生产100万辆各不相同的汽车，到那时，生产和消费的唯一限制，仅在于人们的想像力了。,109,机械产品的大规模定制,1,、汽车的大规模定制,F,、通过企业重组，支持产品模块化和通用化,企业合并,企业合作,别离零部,件制造厂,优化供给,链,零部件在企业内部通用,零部件在企业间通用,广泛合作,基于网络的,全球采购,满足客户,个性化需求,降低零部件,本钱,提高质量,过程,产品,目标,案例,德国奔驰与美国克莱斯勒合并两家公司零部件通用，可节省数十亿美元的本钱。,丰田、尼桑、本田、马自达等合作，提高零部件标准化程度和互换性。,福特公司将零部件制造厂商别离，选择余地增加，提高竞争,通用汽车需要37000家企业为其提供零部件。“朋雪克-莱曼售价2万美元，其中6000美元装配费流向韩国，3500美元流向日本、1500美元流向德国、800美元流向台湾和新加坡、600美元流向英国。,110,机械产品的大规模定制,1,、汽车的大规模定制,F,、通过企业重组，支持产品模块化和通用化,美国三大汽车公司建立的零部件采购电子商务网站,111,机械产品的大规模定制,2、飞机的大规模定制,波音公司的777型客机采用模块化设计方法，为客户提供个性化效劳。,销售代表,客户,构型库,产品结构模型,112,机械产品的大规模定制,2、飞机的大规模定制,波音公司的777型客机采用模块化设计方法，为客户提供个性化效劳。,客机,发电机,A B,机体,通讯设备,A B C,导航设备,A B,机翼,起落架,A B C,机身,座椅,A B C,卫生间,A B,座舱布置,A B C,内装饰,A B C,机头,中段,A B C,尾段,客机的产品结构模型局部,配置条件：,发电机,A,、起落架,A,、机身中段,B,、座椅,C,、通信设备,C,、导航设备,B,；,卫生间、座舱布置和内装饰提出新的特殊要求。,113,机械产品的大规模定制,2、飞机的大规模定制,波音公司的777型客机采用模块化设计方法，为客户提供个性化效劳。,根本项,机体,机翼,机身,机头,尾段,客户选择后确定客机的产品结构模型局部,选择项,发电机,A,通讯设备,C,导航设备,B,起落架,A,座椅,C,机身中段,B,卫生间,新,座舱布置,新,内装饰,新,特定项,114,机械产品的大规模定制,2、飞机的大规模定制,波音公司的777型客机采用模块化设计方法，为客户提供个性化效劳。,客机,发电机,A,机体,通讯设备,C,导航设备,B,机翼,起落架,A,机身,座椅,C,卫生间,新,座舱布置,新,内装饰,新,机头,中段,B,尾段,客户特定构型客机的产品结构模型局部,115,机械产品的大规模定制,3、船舶的大规模定制,船舶是一种典型的单件、定制型产品。,A、船舶制造的开展阶段,整体制造,分段制造,分道制造,大规模定制,敏捷制造,木船制造技术,焊接制造技术,成组技术,模块化造船技术,敏捷制造技术,系统导向,系统和区域导向,模块导向,产品导向,劳动力密集型,设备密集型,信息密集型,知识密集型,串行生产过程,并行生产过程,传统造船技术,现代造船技术,未来造船技术,116,机械产品的大规模定制,3,、船舶的大规模定制,B,、模块化造船模式,中间产品导向,作业分解原理,相似性原理,作业性质,船体,舾装,涂装,作业对象位置,机舱区,货舱区,上层建筑,居住区,作业生产过程,零件加工,部件装配,分段装配,分段预组装,船台合拢,产品按其形式的制造级，以中间产品的形式对产品进行作业分解与组合。,产品分解成中间产品，按相似特性分类成组，扩大中间产品的生产批量。,模块化造船模式,117,机械产品的大规模定制,C、案例,美国“通过模块化实施海上系统的改装和现代化工程,美国海军负责实施，详细研究了可变有效载荷舰船VPS概念，将军舰分为船体和作战两大系统。,船体,作战部,模块库,组合,15000,30000T,的巡洋舰、驱逐舰和护卫舰,研制周期由49个月减少到36个月，造船本钱降低10，每艘驱逐舰节省100万美元,118,机械产品的大规模定制,4、基于WEB的零件库,A、国外Web零件库开展现状,1971年，德国标准化协会为建立CAD标准件库制定了DIN