大规模定制环境下模块化制造时间研究.pdf

大规模定制环境下模块化制造时间研究 重庆大学硕士学位论文 ( 学术学位) 学生姓名：周玉杰 指导教师：陈友玲教授 专业：工业工程 学科门类：工学 重庆大学机械工程学院 二o 一二年五月 r e s e a r c ho nm o d u l a rm a n u f a c t u r i n gt i m e w i t h i nm a s scu s t o m i z a t i o ne n v i r o n m e n t at h e s i ss u b m i t t e dt oc h o n g q i n gu n i v e r s i t y i np a r t i a lf u l f i l l m e n to ft h er e q u i r e m e n tf o rt h e m a s t e r sd e g r e eo fe n g i n e e r i n g b y z h o u y u j i e s u p e r v i s e db y p r o f c h e ny o u l i n g s p e c i a l t y ：i n d u s t r i a le n g i n e e r i n g c o l l e g eo fm e c h a n i c a le n g i n e e r i n go f c h o n g q i n gu n i v e r s i t y , c h o n g q i n g ，c h i n a m a y , 2 0 1 2 中文摘要 摘要 随着科学技术的发展，现代生产环境发生了根本性的转变：由大批量生产变 为单件小批量生产；由面向库存的生产变为面向订单的生产；由以质量、成本为 中心转变为以客户为中心；受客户定制水平和定制程度的影响，生产任务随机性 和不确定性增加，这些变化使得现代生产环境从简单、稳定变得更加复杂、动态， 因此大规模定制的生产模式应运而生。大规模定制生产模式在一定程度上提高了 制造企业对市场的应对能力，满足了顾客快速、多样的产品需求。但同样也给企 业定制产品的时间研究带来了巨大的挑战。复杂冗余、低效的传统工时制定方法 已经不能精确地反映大规模定制生产模式下产品的工时，给生产计划的安排，生 产成本的核算及按时交货等方面带来了困难。因此，大规模定制企业必须重新思 考产品制造时间的制定方法，以满足大规模定制生产环境下工时定额制定的高效 性和准确性，提高企业制造系统对市场的反应能力。 本文根据大规模生产的特点及其对制造时间的要求的分析，结合传统工时定 额制定方法，提出了模块化制造时间研究方法，该方法的突出特点是它继承了面 向产品族设计和制造的模块化思想以及面向对象的思想，以特征模块相对应的各 类时间模块及其分解对象为研究对象，运用数据重用的思想，高效率、低成本的 制定出企业各种定制产品及其零部件的制造时间定额。论文提出了定制水平及定 制程度对产品制造时间的影响，并将此影响单独建立了一个时间子模块，也就是 定制模块。作为产品时间模块的组成部分，并与作业模块，也就是产品的基本作 业时间共同构建时间模块，并以此计算产品的制造时间。 首先，建立方法的基本结构模型，并定义模型中的对象，特别是物理模块、 逻辑模块，作业模块及定制模块等；其次，研究企业产品族的划分，及产品模块 的划分，并以此建立了产品的时间模块；再次，分析作业模块与定制模块，界定 这两个模块的范畴，对两个模块进行深入分析，确定作业模块与定制模块的时间 数额载体，并通过各种方法手段构建作业模块，定制模块分别在物理模块及逻辑 模块中的数学模型，以此计算作业模块及定制模块的数值。并由此建立定制产品 的制造时间数学模型，作业模块及定制模块为基础计算产品制造时间；最后，通 过企业实际案例验证该数学模型的可行性和有效性。 关键词：大规模定制，模块化，时间模块，定制模块，层次分析法 重庆大学硕士学位论文 i j a b s t r c t a st h ed e v e l o p m e n to fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g y ，m o d e mp r o d u c t i o ne n v i r o n m e n t u n d e r g o n ef u n d a m e n t a lc h a n g e s ：f r o mm a s sp r o d u c t i o n i n t oas i n g l es m a l lb a t c h d r o d u c t i o n ；f r o mt h ep r o d u c t i o nf a c et h ei n v e n t o r yt op r o d u c t i o nf a c et h eo r d e r ；f r o m q u a l i t v c o s t a st h ec e n t e rt ot h ec u s t o m e r sa st h ec e n t e r ；b yt h ei n f l u e n c e o f c u s t o m i z a t i o nl e v e la n dc u s t o m i z a t i o nd e g r e e ，t h ep r o d u c t i o nt a s kr a n d o m n e s sa n d i n c r e a s i n gu n c e r t a i n t y ，t h e s ec h a n g e sm a k em o d e mp r o d u c t i o n e n v i r o n m e n tf r o m s i m p l e ，s t a b i l i t yh a sb e c o m e m o r ec o m p l e xa n dd y n a m i c ，t h e r e f o r em a s sc u s t o m i z a t i o n p r o d u c t i o nm o d e lc o m e si n t ob e i n g m cp r o d u c t i o nm o d e l ，i na c e r t a i ne x t e n t ，i m p r o v e m a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s et om a r k e tc o p i n g ，s a t i s f yt h ec u s t o m e rf a s t a n dv a r i e t yo f p r o d u c t sd e m a n d b u ta l s ot a k eg r e a tc h a l l e n g e st o t h et i m es t u d yo ft h ee n t e r p r i s e c u s t o mp r o d u c t s c o m p l e xr e d u n d a n c y ，l o we f f i c i e n c yo ft h et r a d i t i o n a lw o r k i n gh o u r s f o r m u l a t i o nm e t h o dh a sn o ta c c u r a t e l yr e f l e c tt h em cp r o d u c t i o nm o d ep r o d u c th o u r s ， m u c hm o r ed i f f i c u l t i e sh a v et a k e nt ot h ea r r a n g e m e n to ft h ep r o d u c t i o np l a n ，p r o d u c t i o n c o s ta c c o u n t i n ga n do nt i m ed e l i v e r ye t c t h e r e f o r e ，m ce n t e r p r i s em u s tr e t h i n kt h e e s t a b l i s h m e n tm e t h o do fp r o d u c tm a n u f a c t u r i n gt i m e ，i no r d e rt om e e tt h em c p r o d u c t i o ne n v i r o n m e n tf o re f f i c i e n c ya n da c c u r a c y ，a n di m p r o v er e s p o n s ec a p a c i t yo f e n t e r p r i s em a n u f a c t u r i n gs y s t e mt ot h em a r k e t i nt h i sp a p e r , a c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i c so fm a s sp r o d u c t i o na n dt h ea n a l y s i s o fr e q u i r e m e n t so fm a n u f a c t u r i n gt i m e ，a n dc o m b i n e dw i t ht h et r a d i t i o n a lt i m eq u o t a f o r m u l a t i o nm e t h o d ，p u tf o r w a r dt h em o d u l a rm a n u f a c t u r i n gt i m er e s e a r c hm e t h o d s t h eo u t s t a n d i n gc h a r a c t e r i s t i co ft h i sm e t h o di s i ti n h e r i t st h em o d u l a rt h o u g h ta n d o b je c t 。o r i e n t e d i d e a so fd e s i g na n dm a n u f a c t u r ef o rp r o d u c tf a m i l y , m a k i n g c o r r e s p o n d i n ga l lk i n d so ft i m em o d u l eo ff e a t u r e sm o d u l e sa n dt h e i rd e c o m p o s i t i o n o b je c ta st h er e s e a r c ho b je c t ，u s i n gt h et h o u g h to fd a t ar e u s e ，w o r ko u t a l ls o r t so f c u s t o m i z e dp r o d u c t sa n di t sp a r t sm a n u f a c t u r i n gt i m eq u o t ao ft h ee n t e r p r i s ew i t hh i g h e f ! f i c i e n c ya n dl o wc o s t t h ep a p e rp u tf o r w a r dt h ei n f l u e n c eo fc u s t o m i z a t i o nl e v e la n d c u s t o m i z a t i o nd e g r e eo np r o d u c tm a n u f a c t u r i n gt i m e ，a n ds e tu pa ni n d i v i d u a lt i m e s u b m o d u l ew i t ht h i si n f l u e n c e ，c a l l e dc u s t o m i z e dm o d u l e a sp a r to ft h et i m em o d u l e ， c u s t o m i z e dm o d u l ea n do p e r a t i o nm o d u l e ，a l s oi st h eb a s i cp r o d u c to p e r a t i o nt i m e ， b u i l d i n gt i m em o d u l et o g e t h e r , a n dt h e n c a l c u l a t et h em a n u f a c t u r i n gt i m eo ft h e p r o d u c t i l l 重庆大学硕士学位论文 f i r s to f 。a l l ，s e tu pt h eb a s i cs t r u c t u r em o d e lo ft h em e t h o d ，a n dd e f i n et h eo b je c ti n t h e , m o d e l ，e s p e c i a l l yp h y s i c a lm o d u l e ，l o g i c a lm o d u l e ，o p e r a i o n m o d u l ea n d c u s t o m i z e dm o d u l e s e c o n d l y , a n a l y z et h ed i v i s i o no fe n t e r p r i s ep r o d u c tf a m i l ya n dp r o d u c t m o d u l e ，a n d e s t a b l i s ht i m em o d u l eo ft h ep r o d u c t t h e n ，a n a l y z eo p e r a t i o nm o d u l ea n d c u s t o m i z e d ：n o d u l e ；d e f i n et h ec a t e g o r yo ft h et w om o d u l e s a n a l y z i n gt h et w om o d u l e s f o r f u r t h e r , t od e t e r m i n et h ec a r r i e ro ft h ea m o u n to ft i m eo p e r a t i o nm o d u l ea n d c u s t o m i z e d ：n o d u l e ，a n dt h r o u g hv a r i o u sm e t h o d s ，c o n s t r u c t i n gt h em a t h e m a t i c a lm o d e l o fo p e r a t i o nm o d u l ea n dc u s t o m i z e dm o d u l ei np h y s i c a lm o d u l ea n dt h el o g i c a lm o d u l e c o m p u t et h en u m e r i c a lv a l u eo fo p e r a t i o nm o d u l ea n dc u s t o m i z e dm o d u l e ，a n dt h u s b u i l dm a n u f h c t u r i n gt i m em a t h e m a t i c a lm o d e lo ft h ec u s t o m i z e dp r o d u c t ，a n dt h e n c o m p u t em a n u f a c t u r i n g t i m e o ft h e p r o d u c t f i n a l l y , v e r i f yt h ef e a s i b i l i t y a n d e f f e c t i v e n e s so ft h em a t h e m a t i c a lm o d e lt h r o u g ht h ee n t e r p r i s ea c t u a lc a s e s k e y w o r d s ：i v l a s sc u s t o m i z a t i o n ，m o d u l a r , t i m em o d u l e ，c u s t o m i z e dm o d u l e ，a n a l y t i c h i e r a r c h yp r o c e s s ( a h p ) i v 目录 目录 中文摘要i 英文摘要i i i 1绪论1 1 1 研究背景及研究意义1 1 1 1 论文研究背景1 1 1 2 论文的研究意义2 1 2 国内外相关领域研究现状及分析3 1 2 1 国内外研究现状3 1 2 2 存在的问题与展望5 1 3 论文研究目的和内容6 1 3 1 论文研究目的及内容6 1 3 2 论文研究思路和总体架构6 2 相关理论基础9 2 1 大规模定制生产的概念诠释9 2 1 1 大规模定制的基本概念9 2 1 2 大规模定制生产环境与传统制造环境的对比分析9 2 1 3 传统生产过程与大规模定制生产过程的对比分析1 0 2 1 4 大规模定制的分类1 3 2 2 时间研究相关理论综述1 3 2 2 1 工时定额的定义1 3 2 2 2 工时定额的组成1 4 2 2 3 传统工时定额常用的制定方法1 4 2 2 4 传统工时定额的计算方法1 7 2 3 本章小结1 7 3 模块化制造时间研究方法的内容体系1 9 3 1 大规模定制生产的特点1 9 3 2 大规模定制生产对制造时间的要求2 0 3 3 现行时间定额制定方法及其局限性2 1 3 3 1 企业现行时间定额制定方法2 1 3 3 2 现行时间定额制定方法的局限性2 2 3 4 模块化制造时间研究新方法的提出2 3 v 重庆大学硕士学位论文 3 4 1 模块化制造时间研究新方法的思想2 3 3 4 2 模块化制造时间研究新方法的预期目标2 3 m 5 模块化制造时间研究新方法的内容体系2 4 3 5 1 新方法的体系基础2 4 3 5 2 新方法的相关定义2 4 3 5 3 新方法的模型结构2 7 3 5 4 新方法的实施流程2 9 3 5 5 方法的重点及难点3 0 3 6 本章小结3 0 4 模块化制造时间研究方法关键技术研究3 3 4 1 1 企业产i 品族的划分一3 3 4 2 产品时】间模块的划分3 3 4 2 1 产品物理模块的划分3 3 4 2 2 产品逻辑模块的划分3 4 乱3 作业模：失的构建3 5 4 3 1 作业模块界定3 5 4 3 2 作业模块载体确定二3 5 4 3 3 基于事例推理技术的描述3 6 4 3 4 构建物理模块的作业模块3 8 4 3 5 构建逻辑模块的作业模块4 1 4 4 定制模：央的构建4 l 4 4 1 定制模块界定4 1 4 4 2 定制模块载体确定4 3 4 4 3 构建物理模块的定制模块4 4 4 4 4 构建逻辑模块的定制模块4 8 4 5 定制产品制造时间模型研究4 9 4 6 本章小结5 0 5 模块化时间制定方法应用研究51 5 1a 公司简介51 5 2 a 公司产品制造时间构建5 1 5 2 1 a 公司产品族及时间模块划分5 1 5 2 2a 公司作业模块构建5 4 5 2 3a 公司定制模块构建5 5 5 2 4a 公司产品制造时间5 8 v i 目录 5 3 本章小结5 9 6 总结与展望6 1 致谢6 3 参考文献6 5 附录6 9 v i i 绪论 1 绪论 1 1 研究背景及研究意义 1 1 1 论文研究背景 随着科学技术的发展，现代生产环境发生了根本性的转变：由大批量生产变 为单件小批量生产；由面向库存的生产变为面向订单的生产；由以质量、成本为 中心转变为以客户为中心；由确定性、单一化需求变为随机性、多样化需求；生 产组织由独立生产变为供应链环境下的协作生产；生产方式由推式变为拉式；受 客户定制水平和定制程度的影响，生产任务随机性和不确定性增加，这些变化使 得现代生产环境从简单、稳定变得更加复杂、动态。 在新的市场环境中企业迫切需要一种新的生产模式，大规模定制( m a s s c u s t o m i z a t i o n ，m c ) 由此产生，1 9 7 0 年美国未来学家阿尔文托夫( a l v i nt o m e r ) 在 ( ( f u t u r es h o c k 一书中提出了一种全新的生产方式的设想：以类似于标准化和大 规模生产的成本和时间，提供客户特定需求的产品和服务；1 9 8 7 年，斯坦戴维斯 f s t a r td a v i s ) 在f u t u r ep e r f e c t 一书中首次将这种生产方式称为“m a s s c u s t o m i z a t i o n ”，即大规模定制。1 9 9 3 年b 约瑟夫派恩( b j o s e p hp i n ei i ) 在大 规模定制：企业竞争的新前沿一书中写到：“大规模定制的核心是产品品种的多 样化和定制化急剧增加，而不相应增加成本，范畴足个性化定制产品的大规模生 产：其最大优点是提供战略优势和经济价值”比j 。 大规模定制生产使得现代生产的微观环境发生了巨大的变化。人、机、料、 法、环等要素构成了生产的微观环境，这几方面相互作用、相互依存共同影响生 产效率。生产效率这一概念在企业基本数据中最直观的表现是制造时间。换言之， 人、机、料、法、环等要素共同作用影响着制造时间。制造时间是指从原材料投 入开始，经过各道工序加工直至产品出产为止所经过的全部有效时间。制造时间 是人、机、料、法、环等在制造过程中合理配置的具体体现，是一项十分重要的 基础数据，在企业现代化生产过程中起着非常重要的作用：先进制造技术、数字 化加工设备需要准确的时间数据作为支撑；生产计划、生产组织、生产控制、生 产调度，需要准确的时间数据作为依据；产品报价、成本核算需要准确的时间数 据作基础；产品供应链管理、e r p 的顺利实施也需要准确的时间数据来支持。 现代生产设备更加先进、工艺更加复杂、管理更加科学。先进的设备与技术 能提高生产效率、缩短生产时间；科学的管理与有效的组织也能提高生产效率； 客户的定制水平、定制程度直接影响响应时间与制造时间。因此，现代生产环境 下的制造不是单方面因素作用的结果，而是受生产环境、定制水平与定制程度等 重庆大学硕士学位论文 多方面共同作用的结果。所以，大规模定制生产环境下的制造时间是多方面因素 影响的结果，与传统的制造时间相比出现了很大的不同。 由于生产环境的变化，使得传统的时间研究方法面临如下挑战：( 1 ) 不能有 效地反映现代生产环境、生产条件、生产技术的等改变对制造时间的影响；( 2 ) 不能表达定制水平、定制程度对制造时间的影响；( 3 ) 没有体现作业环境因素、 定制因素共同作用对制造时间的影响。为此，提出研究现代生产环境下的制造时 间组成是工业工程亟待解决的一个新的科学问题。 2 论文的研究意义 制造时间是企业的基础数据，是现代企业管理过程中的重要组成部分。美国 著名学者s t a l k 和g e o r g e l 9 9 8 年在哈佛商业评论上撰文指出：“时间”要素将是 企业下一个竞争优势的源泉。时间研究将成为复杂环境定制企业提高核心竞争能 力的关键问题之一。而在大规模定制生产环境下，定制水平及定制程度差异，使 得制造时间具有很大的可变性，因此，大规模定制生产环境下的制造时间研究具 有重大意义： 完善传统时间研究理论 传统的时间研究方法是运用于大规模、大批量的标准产品生产的标准时间计 算方法。它是针对标准化生产流程、标准化操作，通过提高员工的熟练程度，来 减：少作业时间；然而在单件小批量的生产模式下，每件产品都不相同或相同的件 数很少，极难培养员工熟练的操作，产品订单及定制情况对标准时间产生了更直 接的影响。为此，本研究可以完善传统时间研究理论体系，使时间研究方法更能 适用于现代制造环境。 符合现代制造的要求 由于制造环境变得复杂，生产过程变得更加柔性、动态，使得标准时间不能 再单一地考虑加工作业过程。定制作为重要的生产要素加入到制造过程中，对制 造时间产生着较大的影响。如果抛开这些因素，仅简单地考虑基本生产要素对制 造时间的影响，从而计算制造时间，显然不适合现代制造环境的要求。 为制：造企业提供更为精确的时间数据 现代制：造环境是复杂多变的，仅用正常加工时间、基本宽放时间来确定标准 时间，显然过于片面。首先由于订单的随机性，正常加工时间无法准确的获得。 同时考虑私事宽放、疲劳宽放、延迟宽放和政策宽放，来确定宽放时间，显然也 不足以表达其他要素对时间的影响。产品的单一性和不重复性，使得产品定制程 度影响制造时间，因此，研究能为定制企业提供更为精确的时间数据。 为提高企业生产管理水平提供支持 企业管理水平的提高体现在通过各种手段对生产的全过程详细、准确、灵活 2 绪论 地进行控制。这就要求细致地对生产过程进行研究，掌握生产过程的属性和特点， 其中制造时间就是描述生产过程基本属性的重要参数，制定精确合理的制造时间 数据为精准化的高水平生产管理提供了可能。 由此可见，定制因素作为影响现代企业中制造时间的基本因素，研究其对制 造时间的影响机理，为定制型制造企业计算准确的制造时间数据，进而制定合理 的生产计划、有效地控制生产成本和保证交货期有着重要作用。 1 2 国内外相关领域研究现状及分析 1 2 1 国内外研究现状 自二十世纪初，泰勒公开发表了科学管理原理，开创了“时间研究”( t i m e s t u d y ) 的先河以来，时间定额的研究也应其重要性的与日俱增而不断发展。下面 从时间定额制定方法、时间模型、模块化的应用、时间的影响因素、定制因素等 方面论述与本课题相关的国内外研究现状及其存在的问题。 时间定额制定方法方面，复杂生产环境下生产模式从大批量生产转向定制生 产，传统的经验估工法、统计分析法、作业测定法等时间测定技术已不能适应复 杂多变的现代制造环境，学者们开始用数学手段和计算机辅助等方法研究时间定 额。n a k a y a m a 提出使用工作成就商数法来制定标准时间，反映员工对时序及其动 态评估的个体差异 3 。r a z m i 提出了一种应用在汽车行业的特殊预定时间研究方 法，通过m o s t ( 面向媒体的系统传输) 和工作时间标准来构建特殊时间表，将 时间制定的潜在错误减到最小 4 。杨青海等在零件工时估算相似性机理与过程模型 的基础上，提出了一种基于案例推理和事物特性表的零件时间估算方法【5j 。c h a n g 等提出在多模式、短生命周期生产系统环境下，通过设定权重和多元回归来确定 时间定额的方法【6 】。f u r u k a w a 等研制了一种可以根据存储在测试资料表和技能水 平表中的数据来估计评估者工时定额的装置【7j 。s h a r a f e e v 提出了通过计算机辅助 来计算切削条件和工时标准的结构模型，运用计算机辅助设计系统完成工时计算 的方法 8 。e b e 开发了印刷电路板生产的管理支持系统，通过统计相似产品的工时 来计算新产品的工时 9 1 。周占峰等论述了利用学习曲线构造动态工时定额系统的方 法，提出了计算机辅助动态工时定额系统的功能模块和具体实现技术【l 。而d r i e s m y n y 将工时定额的制定扩展到了医疗业，通过将护士的工作内容划分为常见的 1 0 2 个活动，并通过外部工作采样观察和内部工作自我记录相结合的方式来确定了 覆盖7 0 的护士直接和间接护理的工作定额时间【1 1 | 。 时间模型方面，l i u 等提出了用简单线性回归，复杂线性回归和人工神经网络 三种时间评估模型来准确可靠地估计船舶中间产品的工时【l2 | 。朱历新等提出了基 于神经网络的工时定额技术，应用神经网络算法构建了工时定额神经网络模型【l 引。 重庆大学硕士学位论文 d o n g 等结合工作研究和基元理论提出了组装任务的工时评估模型，简化了确定组 装任务工时的过程 14 1 。n i t t a 等建立了一种基于员工的工作特征、分析估算误差的 工时估算模型 15 1 。黄丽萍等建立了面向大规模定制的业务流程时间模型，分析了 延迟制造技术对其的影响【l6 | 。t u r k e y 提出了在锻造业中通过人工神经网络构建完 全覆盖以往工时数据的不同的工时模型用以估算工序相似的其他产品的工时的方 法| ：1 7 。 模块化的应用方面，f i x s o n 提出目前关于模块化的研究主要集中在产品、工 艺、组织、创新方面，尤其倾向于对产品的研究【l8 1 。e t h i r a j 等利用模块化方法来 设计，协调和管理复杂系统 19 1 。洪兆富等提出模块化供应链的概念，对供应链进 行了模块化分解 2 0 | 。d o r a n 等研究了有关产品的模块化设计和模块化的供应链【2 1 1 。 k a r i m 将模块化应用在公司的组织结构当中【2 2 | 。 时间的影响因素方面，由于信息技术的飞速发展、生产力的不断进步和生产 模式的变化，现代制造环境变得越来越复杂，时间的影响因素也因此发生了很大 改：变。对于系统影响因素的分析方面，当前的主要研究技术有需求转换技术、关 联分析技术、聚类分析技术、数据挖掘技术、灰色系统理论、可拓学理论、多a g e n t 分析技术及需求映射等。单鸿波等研究了产品概念设计过程中不同问题域内需求 功能的转换，建立了需求功能描述的流程【23 1 。穆瑞等将灰色关联分析运用于顾客满 意度指标权重的确定 2 4 1 。姚海等在产品功能需求定性分析中使用模糊聚类分析方 法对散乱的需求信息进行合并归类【25 i 。唐笑林论述了数据挖掘的概念、算法、实 际的挖掘过程，并分析了c 4 5 决策树算法【26 i 。曾德良等研究了通过数据挖掘技术 对海量的现场数据进行处理，分析了影响机组供电煤耗率的因素，从而建立负荷 与供电煤耗率之间的实时离散模型 2 7j 。王可定等在专著中研究了利用灰色系统理 论和方法未知因素进行分析 2 8 1 。李兴森等提出应用可拓学理论提高对低质量数据 的数据挖掘能力，解决低质量数据的企业不能做数据挖掘的矛盾问题，使数据挖 掘的应用范围扩大到数据质量不高的一般企业【29 1 。刘跃华等针对复杂工艺中涉及 多因子、高噪声、非线性过程关系和模糊对象问题，提出一种基于多a g e n t 及多方 法集成的优化模型【3 。周盛等通过分析模具异地设计与制造的特点以及多a g e n t 系 统的特性，提出了一种基于多a g e n t 的模具协同设计与制造系统框架，分析了模具 协同设计与制造系统的关键技术 3 。雷鸣等为了降低人员经验与流动性对设计进 度与有效性：造成的负面影响，提出基于质量功能展开的顾客需求自动转换模型 3 2 1 。 王美清等建立了用户需求与产品设计质量特征映射的理论模型，提出了由用户需求 筛选与精化、产品质量特征获取与转换和产品质量特征优化与决策三个过程构成 的映射方法【_ 3 3 】。 4 绪论 定制因素方面，现代生产环境下，定制因素对企业的影响愈来愈强烈，基于 定制模式下的产品配置，产品设计、产品族设计等研究较为集中。祁国宁等通过 建立大批量定制的时间维过程模型，说明了定制对时间定额的影响 34 l 。w a n g 等在 模块化产品设计的基础上，建立了相应的优化数学模型，并利用模拟退火算法得 到了产品的性能和成本之间的平衡点 35 1 。t s e n g 等提出了一种大规模定制生产环境 下基于实例推理的产品配置模型【3 6 。a l d a n o n d o 等提出广义的产品配置含义和基本 模型，指出应综合考虑需求配置、产品配置和工艺配置【37 1 。t a k a i 等提出在进行客 户需求分析中，用一种新型聚类方法来验证亲和图所得到的结果【3 引。h u a n g 等提 出一种匹配客户需求与工厂设施多元化的方法【3 9 。z e g a r r a 等提出基于本体论的产 品配置系统来满足客户需求。但斌等提出基于本体映射来实现客户模糊需求条 件下的产品配置 4 1 1 。孟祥慧等提出定制因子概念来表达产品族模型中与客户定制 需求紧密相关的可变产品属性 4 2 1 。谭建荣等建立了基于神经网络的设计检索模型， 并通过对模糊需求信息的建模，使模型更适合于表达设计重用的工程实际【4 引。郑江 波等研究了定制模式下的产品设计 4 4 1 。王海军等提出了一种基于大规模定制环境 的产品模块化设计方法【45 1 。周康渠等分析了定制需求的特点，讨论了定制需求表 达的过程和主要形式，提出用一种网状树形分解结构模型表达定制需求【4 6 | 。 1 2 2 存在的问题与展望 通过查阅并分析国内外大量文献可知，复杂生产环境下面向过程的制造时间 集成关键技术研究尚存在以下问题： 查阅国内外文献发现目前时间研究的方法主要局限在秒表测时、p t s 法、 w f 、m t m 、数学建模和仿真方法等上。传统秒表测时、p t s 法制定工时工作量大， 效率低，定额的制定和维护工作均很复杂，无法跟上生产品种多样化、个性化、 变更快速化的节奏。m o d 法作为p t s 法的改进方法，仍然是以动作研究为基础的 工时测定方法，且要求工作条件相同( 标准化) ，没有考虑生产模式，定制程度、 个性化要求等对时间的影响，所以不能很好的应用于现代生产模式。数学建模和 计算机辅助时间定额主要依靠各种制造参数和对应的时间值，通过多元回归分析 和仿真分析等建立与工艺过程对应的定额时间数学模型或仿真模型，它需要大量 的量化数据。大规模定制生产环境下的生产模式，产品种类多，重复度低，工序 样本数据缺乏，使得该两种方法在大规模定制生产企业的运用中具有较大的局限 性，而且也无法反映顾客个性化需求对时间定额的影响。 研究时间定额制定方法的文献很多，但这些文献中所研究的生产环境较为 陈旧，在现代生产环境下的实用性不高，尚未发现明确提出研究大规模定制生产 环境下的制造时间定额方法的文献。 查阅大量时间定额的文献资料发现：没有文献提及定制生产模式下的时间 重庆大学硕士学位论文 定额模型；没有文献提出时间模块的概念；没有文献提出时间集成的概念；通过 集成构建时间模块，进而组合成时间定额的研究。 在研究时间定额方法的文献中，发现大多以制定准确合理的操作时间为目 标，采用数学手段、计算机辅助方法等来制定时间定额，关注具体的工序和操作， 而较少考虑特定生产模式下以及满足特定需求的“特定”时间定额，因此，很难达到 定额效率与定额精度的平衡。 在研究模块化应用的相关文献中，针对模块化业务流程、模块化技术创新、 模块化供应链等研究较多，尚未发现将模块化思想运用到时间定额的制定中。 在大规模定制模型研究的文献中有人提到时间维的概念，提出通过划分定 制零部件制造时间与通用零部件制造时间构建过程模型，并通过模型的优化来满 足客户定单需求的想法，并用函数表达了这一想法，但并没有进行科学的定量分 析，未建立定制因素对时间定额影响的机理模型。 1 ：；论文研究目的和内容 1 论文研究目的及内容 本论文通过对大规模定制生产环境的宏观分析，从时间研究的基本理论出发， 探讨大规模定制生产环境下制造时间的机理模型，探讨并建立一种性的制造时间 制定方法，为制造企业更精确地制定时间定额提供必要的支撑。 本论文的主要研究内容如下： 以大规模定制生产为切入点，分析了大规模定制生产的特点，在传统时间 定额技术方法的基础上，提出了大规模定制生产下制造时间的内涵。 通过分析研究，提出大规模定制生产环境下的制造时间制定新方法体系。 寻找制造时间影响因素，建立制造时间的影响因素机理模型。 运用各种方法，实现制造时间制定新方法，进而得到了制造时间计算的数 学模型。 在实际企业案例中，验证了该论文所提出的理论、方法的可行性和有效性。 13 2 论文研究思路和总体架构 本文首先对论文提出的背景及研究现状进行阐述，旨在引出本文研究的必要 性、研究目的和意义。其次，本文主要对大规模定制生产理论和时间研究理论等 进：，亍阐述；再次，在理论研究基础上，分析大规模定制生产对制造时间制定方法 的总体要求，提出新的制造时间制定方法的思想，并构建出新方法的结构模型。 最后，通过研究新方法的结构模型，通过一定方法手段，提出最终产品制造时间 的获流程和方法。本文的总体结构如图1 1 所示： 6 绪论 第一章 第二章 第三章 第五章 制造譬蒙的新卜一制造时囔箩究新方 内涵 7 法 方法的思想及内容 体系 丫 通粥蛩技卜方法的实现 v 方法的有效性论证 通用性的方法体系 图1 1 总体结构图 f i g 1 1t h eo v e r a l ls 仃u c m r e 7 $ 8 一g 重庆大学硕士学位论文 2 相关理论基础2 2 相关理论基础 2 1 大规模定制生产的概念诠释 2 1 1 大规模定制的基本概念 大规模定制是指以大规模生产的成本和速度，为单个客户或特殊需求的市场 定制生产任意数量的产品。大规模定制模式能够降低因产品多样化所增加的成本， 减少企业的库存，并从客户那里得到更大的收益，从而使企业在竞争中处于更有 利的地位。多数的大规模定制企业发现，虽然在开发产品、工艺和技术方面需要 有很大的投资，但是市场分化到一定程度，大规模生产技术不再能够有效地预测 客户的需求时，大规模定制产品的成本几乎与大规模生产的产品成本相当，甚至 更低。 实施大规模定制，实际上就是“定制程度”和“大规模程度”的平衡 47 | 。未来理 想的作者斯坦戴维斯用非常生动的比喻指出了大规模定制的实质与关键：“大规 模定制是一个合成词，就像巨大的小虾和人工智能这类词汇一