第8卷第3期 2006年5月 东北大学学报(社会科学版) Journal of Northeastern University(Social Science) Vo1.8,No.3 May 2006 文章编号:1008—3758(2006)03—0197—04 大批量定制实施中的若干问题研究 何桢,车建国,崔庆安 300072) (天津大学管理学院,天津摘 要:大批量定制是基于顾客需求、向顾客提供个性化产品的一种先进制造技术。如何低 成本快速地向顾客交付高质量产品、满足顾客个性化需求是大批量定制要解决的关键问题。定制 产品和生产过程的设计与定制产品的生产组织是大批量定制实施的关键要素。研究表明,大批量 定制的设计问题与顾客早期参与以及产品和生产过程的模块化密切相关,可以通过这两种方法予 以解决;生产组织是大批量定制的实现过程,直接影响定制产品的成本、质量和交货期,可以通过 提高企业基础管理水平、平顺物流、增加生产系统柔性和敏捷性以及实行过程控制和标准化操作 等措施对大批量定制的生产组织进行改进。 关键词 大批量定制;模块化设计;过程改进;制造柔性;准时生产 文献标识码 A 中图分类号:F 406.2 随着科学技术的快速进步和人们生活水平的 难问题。本文将从设计和生产组织角度对大批量 不断提高,顾客对产品的个性化和多样化需求不 断增加,传统的批量生产模式已经不能满足顾客 对产品品种、交货期和价格的要求,企业要在激烈 的全球化市场竞争中取胜,必须具有低成本、高质 量、快速地向顾客交付个性化产品、满足顾客需求 的能力。大批量定制生产模式正是在这样的背景 下产生的。 定制实施中的一些关键的策略问题进行研究。 一、面向大批量定制的设计问题 设计阶段是大批量定制产品能否实现的关 键,这个阶段主要涉及两方面问题:顾客参与和模 块化。 1,顾客参与 一大批量定制是一种在系统整体优化思想指导 下,完全基于顾客需求驱动,以大批量生产的低成 本、高质量和高效率提供定制产品和服务,满足顾 客个性化、多样化需求的生产方式。大批量定制 般而言,设计包括产品设计和过程设计。 定制产品必须根据顾客需求来设计,定制企业首 先要了解顾客的定制要求,获得顾客的需求信息。 顾客参与正是让顾客参与到设计过程中,通过顾 代表了先进制造技术的未来发展方向,它已经成 为世界生产制造领域的研究热点,我国加强对大 批量定制生产模式的研究对于提高我国企业的制 客与工程设计人员的交互沟通,使设计出的产品 能更好地符合顾客需求。在大批量定制生产中, 顾客成为企业的合作伙伴,他们共同合作完成产 品设计和制造,以达到双赢的目的。 造能力,实现“制造强国”战略具有非常重要的意 义。 然而,在大批量定制生产中,企业为了最大限 度地满足顾客个性化和多样化的需求,难免会造 成生产过程的复杂化、原材料和零部件需求的多 Duray等人认为顾客参与和模块化是有效实 现大批量定制的关键要素…。实施顾客参与的 目的是通过与顾客交互获得特定需求信息,有时 样化,造成产品成本上升、质量下降和交货期延 迟。如何既能个性化地定制产品,充分展现产品 的外部多样性,又能低成本、快速地向顾客交付高 候顾客能够明确地提出自己的需求,但更多情况 则是不知道自己的确切需求,这是大批量定制设 计的难点之一。为此,Zipkin提出了启发配置方 法,他认为,通过启发配置可以引导顾客确定自己 质量的产品,是大批量定制生产中面临的一个两 收稿日期:2005 10—29 基金项目:国家自然科学基金资助项目(70372062,70572044);教育部新世纪优秀人才支持计划(NCET.04.0240)。 作者简介:何桢(1967一),男。河南濮阳人,天津大学教授,博士生导师。 维普资讯 http://www.cqvip.com
198 东北大学学报(社会科学版) 第8卷 的需求_2 J。Mintzberg和Lampel认为顾客在生产 周期中的参与水平是决定定制程度的关键因 素 J。企业的生产周期包括四阶段:设计、制造 (fabrication)、装配和使用。一般而言,顾客参与 越早,产品定制程度会越高,越容易满足顾客需 区分顾客的共性特点和个性需求以及产品结构和 生产过程中的相似信息和个性环节,利用标准化、 模块化和通用化等方法,将定制生产通过产品重 构、生产过程重组转化为批量生产,然后通过产品 模块和生产过程模块的修改或组合实现产品差异 求,顾客参与设计的阶段为产品相对定制程度提 供了一种实际指标。 需要注意的是,定制既不是对所有产品都必 化,低成本快速地满足顾客个性化需求。 学者PilieⅡ认为模块化是低成本快速实现 大批量定制的关键。模块化为部件的高质量重复 要,也不是产品的所有特性都要实现定制。顾客 之间的大部分需求是一致的,顾客关注的是定制 产品的关键质量特性(critical tO quality,简称 rQ),这是大批量定制和完全定制的不同之处。 顾客参与的意义在于正确识别顾客需求的共性和 个性,准确把握顾客所关注的关键质量杼陛,为批 量生产定制产品作准备。因此,设计阶段的任务 之一是利用产品调查、质量小组、头脑风暴法和基 准评价(ben&marking)识别出影响顾客需求的关 键质量特性;利用价值工程和因果图找到产品和 生产过程中的需改进之处;利用质量功能展开 (quality function deployment,简称QFD)和失效 模式影响分析(failure mode and effect analysis,简 称FMEA)等工具把关键质量特性逐级转化为产 品结构和设计规格、零部件特性、工艺要求和生产 要求;最后利用试验设计(design of experiments, 简称IX)E)找出实现产品的一系列关键规格指 标,通过不断变换产品结构和关键规格指标值,精 确满足顾客的个性化需求。 2.产品与生产过程的模块化 大批量定制生产设计的另一个关键问题是实 现产品和过程的模块化。一般认为,在生产系统 中,普遍存在以下三个原理_5 J。 ①相似性原理:在实际生产系统中,不同的 产品和过程中存在着大量的几何相似性、结构相 似性、功能相似性和过程相似性。企业要充分识 别和挖掘存在于产品和过程中的相似信息和共性 活动,进行归并,统一处理。 ②重用性原理:在定制产品和服务中存在大 量的可重新组合和重复使用的单元,利用它们可 以减少产品的内部多样化,提高零部件和生产过 程的可重用性。 ③全局性原理:大批量定制是一项复杂、全 面的系统工程,企业不能为了个别的、局部环节成 本和时间的减少,导致生产系统整体的时间和成 本的增加。 大批量定制的解决思路是,基于相似性原理、 重用性原理和全局性原理,通过分析与测量,正确 生产和柔性制造提供了一种方法[1,6]。Ulrich认 为,模块化方法能减少部件种类而增加最终产品 种类,缩短提前期并获得规模经济和范围经 济∽j。PineⅡ等人认为,为了成功推行大批量定 制,企业必须采取对产品部件和过程进行模块化 处理的战略 j。Partanen和Haapasalo认为,大批 量定制应该通过相对稳定不变的生产过程生产不 同品种和规格的产品,因此产品和过程的模块化 变得很必要_9』。产品结构层次和生产过程各环 节中,标准化模块与定制模块的分离点通常叫做 定制点。如图1。 模块化 _,定制化 供应商_Il_-__l_-__l______ __-l 顾客 批量生产 定制点定制生产 图1 生产过程中的定制点示意图 大批量定制设计的主要任务就是将定制点尽 可能向最终产品和生产过程的下游移动l_5’l0J。 因此,在产品和生产过程设计中应尽量多使用标 准化、通用化模块,减少定制模块和定制环节的使 用。一般情况下,定制点离需求点和生产过程终 端越接近,企业对需求的适应能力和响应能力就 会越强,不确定性就会越小。模块化设计有以下 几方面好处:①避免因生产过程复杂化和原材料 需求多样化带来的时间和成本的增加,最大限度 地利用批量生产优势;②定制产品的标准化模块 采用存货生产(make to stock,简称MTS),而定制 模块则实行拉动生产或订单生产(make to order, 简称MTO),可以采用并行制造,缩短生产周期; ③有利于生产中出现问题的诊断,使潜在的质量 问题因模块化而得到隔离,减少因产品结构耦合 造成质量问题交互影响;④模块化使产品结构层 次清晰,有利于减少设计中的浪费和无增值活动。 二、面向大批量定制的生产组织问题 大批量定制生产组织是大批量定制产品的实 现过程,它直接影响了大批量定制产品的成本、质 量和交货期。这个阶段主要涉及以下几方面问 题。 维普资讯 http://www.cqvip.com
第3期 何桢等:大批量定制实施中的若干问题研究 199 1.提高企业基础管理水平 由于大批量定制对企业及其供应商的基础管 理水平要求很高(如严格的质量和交货期要求), 它难以应付企业内外部环境的剧烈波动,大多数 企业实施批量定制失败都是因为人员、机器、材 料、方法、测量、环境(man,machinery,material, method,measurement,environment,简称5M1E) 六种因素的剧烈波动造成的。所谓提高企业管理 水平其实就是使5M1E因素的波动最小化。因 此,在实施大批量定制前先要进行企业过程能力 分析,了解工序/过程的能力现状,并对过程中的 失控点、浪费以及瓶颈进行测量、计算,获得相关 数据(必须注意的是,在进行相关指标测量之前, 一定要先进行测量系统分析,保证测量数据的准 确性和真实有效性),然后导入六西格玛管理(一 种基于顾客驱动的追求卓越绩效和持续改进的管 理方法)、全面生产维护(total productive maintenance,简称TPM)、FMEA、快速换模、试验 设计、约束理论(theory of constraints,简称 TOC)、防错法(poka yoke)、统计过程控制 (statistical process control,简称SPC)、标准化作 业以及整理、整顿、清扫、清洁和素养(seiri, seiton,seiso,seiketsu,shitsuke,简称5S)等方法, 改进和优化过程,提高过程能力,稳定过程质量。 2.消除生产中的浪费和瓶颈。平顺物流 沃迈克(Womack)和琼斯(Jones)把企业内部 的浪费(Muda)分为两种 11j:①生产中不创造价 值,但在现有技术和生产条件下是不可避免的步 骤,称为I型Muda;②不创造价值且可以立即去 掉的步骤,称为Ⅱ型Muda。大批量定制企业应 该应用5S、TPM、FMEA、因果图、D0E、 r( 和 Poka Yoke等工具沿价值流方向逐步分析、审视 生产过程的所有活动,努力找出并消除Ⅱ型 Muda,包括影响产出的库存和失控因素等非增值 环节,使生产过程精益化,处于稳定受控状态。然 后使产品价值流在整个生产过程中流动起来,通 过连续流动,原先隐藏的许多问题就会显现出来, 再进一步消灭浪费和无增值活动,优化生产过 程…]。 实践表明,大批量定制生产中的许多缺陷是 由于生产波动和过程瓶颈造成的,企业需要不断 地消除各种瓶颈。约束理论被设定用来消除瓶 颈,平顺物流,协调生产。约束理论关注于物流平 衡,认为市场的多变性已经非常明显,生产能力的 平衡实际上是做不到的,企业应追求彼此间物流 的畅通无阻。总的来说,物流越快越平顺,生产过 程中所暴露出的问题会越多,越有利于精简生产 过程,生产也越快,产品质量越高,成本越低。 原则上,大批量定制生产过程中的浪费以及 影响生产的障碍,一旦被识别,就应被消除,但现 实中这是不可能的。第一,生产中存在大量的过 程环节,且很难精确地识别障碍的位置;第二,顾 客需求、障碍来源以及过程本身也在变化——机 器变化、工人离岗等。随着一些障碍被消除,过程 不断地调整,新的障碍和浪费又会出现。所以,企 业必须持续不断地改进整个生产过程。 3.增加生产系统柔性。快速响应市场变化 本质上,制造柔性和市场响应能力是影响大 批量定制的重要因素。由于定制需求是差异化 的,企业要低成本快速地满足各种顾客需求,就必 须拥有高度柔性化和敏捷化的生产系统。Zipkin 认为,大批量定制面临以下四个方面的挑战l2 J: ①需要高度柔性的生产技术;②需要一个精心设 计的顾客需求启发配置系统;③需要一个有效的 直接面向顾客的后勤系统(如供销网络);④定制 必须面向市场需求。因此,为增强生产系统柔性 和市场响应能力,企业应采取以下措施:0根据顾 客订单实现拉动生产、准时制造;②对制造过程与 在制品进行排序,以平衡生产负荷,缩短提前期; ③制造过程实行标准化、模块化与通用化;④加工 过程定制点后移,减少定制环节;⑤实现生产决策 的分布式控制与跨职能团队合作,保证其及时沟 通与协调,以减少生产复杂性和不确定性,准确快 速响应市场变化;⑥对员工进行技能培训,训练多 面手。 此外,减少生产准备时间和在制品传送批量 也变得非常关键。随着生产准备时问的减少,小 批量传送成为可能。笔者认为,小批量传送的最 大好处有以下两方面。①平衡各环节的生产负荷 和物流,减少浪费。生产的负荷和物流的平衡通 常会提高产品的质量和减少库存。②减少平均周 转库存,快速反馈质量问题。传送批量小,生产中 的问题会更容易被其本身和下道工序发现。如果 问题被发现前,一个大传送批量的在制品正在被 加工,问题出现时造成的返修或废品会更多,这也 是准时生产引入Jidoka(以人为本的自动化)的目 的之一。 4.实行过程控制与操作标准化 在每一次过程和产品改进完成后,企业都需 要对改进成果加以巩固,使它们能够长期保持。 这一方面需要采用SPC系统监控过程变化,并对 过程的相关操作制定标准作业程序,实行制度化 维普资讯 http://www.cqvip.com
200 东北大学学报(社会科学版) 第8卷 和标准化;另一方面需要通过经验推广和交流,加 [3]Mintzberg H.Generic strategies:toward a comprehensive 强学习。 framework[J].Advances in Strategic Management,1988, 5:1—67. 三、结 论 [4] Lampel J,Mintzberg H.Custmoizing custmoiaztion[J]. Sloan Management Review,1996,38(1)-21—3O. [5] 祁国宁。顾新建,谭建荣。等.大批量定制技术及其应用 质量、成本和交货期是影响大批量定制的关 [M].北京:机械工业出版社,2003. 键要素。通过顾客参与、消除浪费以及增加制造 [6] PineⅡB J.大规模定制——企业竞争的新前沿[M].北 柔性可以大大提高定制产品质量,更好地满足顾 京:中国人民大学出版社,2000.186 202. [7] Ulrich K.The role of product architecture in the 客个性化需求。而产品和过程的模块化设计以及 manufacturign firm[J].Research Policy,1995,24(3):419 消除浪费可以显著降低成本。模块化设计、增加 —440. 制造柔性与准时生产则满足了大批量定制对交货 [8] PineⅡB J,Peppers D,Rogers M,D。you want to keep your customers forever[J].Harvard Business Review,1995, 期的要求。以上这些方法保证了大批量定制的成 72(3):103—114. 功实施。 [9] Partanen J,Haapasalo H.Fast production for order fulfillment:implementing mass customization in electronics 参考文献: industry[J].Intemational Journal of Production Economics, 2Oo4,9O(2):213—222. [1]Duray R,Ward P T,Milligan G W,el a1.Approaches to [1O] Svensson C,Badod A.LImits and opp0nunities in TTIass /iio ̄s customization:tonfigurations and empirical validation customization for“build to order”SMEs[J J.Computers in [J].Joumal of Operations Management,2000,18(6):605 Industry,2002,49(1):77—89. —625. 詹姆斯・沃迈克,丹尼尔・琼斯+精益思想[M].北京:商 [2]Zipkin P.The limits of I11a站customization[J].MIT Sloan 务印书馆,1999.9—27. Management Review,2001,42(3):81—87. Study on Several Issues in Implementation of Mass Customization HE Zhen,C艇dian—guo。CUI Qing-an (School of Management,Tianjin University,Tianjin 300O72,China) Abstract:Mass customization is an advanced manufacturing technology which supplies customized products for customers Who have individual need.How to deliver quality products and meet individual need of customers with low cost and high speed is the keY issue to nlass customization.It is revealed that the keY factom to succ ̄.sMully implement nlass customization are the design of customized products and production proems,as well as the production organiaztion.In this respect the design is an isue that closely relates to both customers’early involvement and modularization of custmoized product and production prccess,and a solution to the isue is provided.The production organization is actually a process to make customized products,which directly affcets their cost,quality and delivery and can be optimized by improving the management level of a company,smoothenign material flow,anhancign the flexibility and agility of production system and introducign process control and standardized operation. Key words:mass customiaztion;modularizde desing;procses improvement;manufacturing flexibility;just in time (责任编辑:王薇)
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