歡迎參加第十三屆產(chǎn)品創(chuàng)新數(shù)字化國際峰會 11月29-30日 天津
一、引言
大規(guī)模定制思想引入中國已經(jīng)有十多年了，中國的企業(yè)也或多或少的在按照這種思路在組織研發(fā)、制造，實踐證明這種思想也是符合我國當(dāng)前現(xiàn)狀的。但真正要這種思想完人融入到企業(yè)中，不僅需要管理的變革，設(shè)計與制造的變革，更離不開信息化手段的支撐，沒有信息化手段的支撐，讓企業(yè)面對以往數(shù)量幾倍甚至幾十倍的客戶是不可想象的。
PDM系統(tǒng)做為企業(yè)技術(shù)研發(fā)的核心系統(tǒng)，必須能夠支撐企業(yè)發(fā)展需求，可以與大規(guī)模定制思想相適應(yīng)。因此本文總結(jié)了我公司在PDM建設(shè)過程幾項目關(guān)鍵技術(shù)與大家分享。
綦江齒輪傳動有限公司（以下簡稱綦齒）則是一家具有80年歷史的國家汽車齒輪大型骨干企業(yè)，是國內(nèi)著名的汽車變速器生產(chǎn)企業(yè)。近幾年綦齒的的客戶需求日益多樣化，每年產(chǎn)生各類訂貨需求幾千份，總體呈現(xiàn)出以下特點：
1、相同產(chǎn)品批量減少，訂單需求呈現(xiàn)出越來越多的個性化。
2、訂單交貨周期日漸縮短，且對交貨日期要求嚴格。
3、對產(chǎn)品價格日趨降低。
這樣的市場條件下，綦齒需要在管理上與信息化手斷上不斷突破，引入新的開發(fā)、制造方法和手段來打破市場困局。大規(guī)模定制的思想恰好為綦齒公司提供了此方面的出路。
二、大規(guī)模定制
大規(guī)模定制思想是種21世紀引入我國的新的產(chǎn)品制造思想，可以幫助企業(yè)從面向產(chǎn)品的生產(chǎn)制造，轉(zhuǎn)向面向客戶生產(chǎn)制造，這也恰恰合符了當(dāng)前綦齒所面臨的情況。
大規(guī)模定制的基本思想在于：通過產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和制造過程的重組，運用現(xiàn)代信息技術(shù)、新材料技術(shù)、柔性制造技術(shù)等一系列高新技術(shù)，把產(chǎn)品的定制生產(chǎn)問題全部或者部分轉(zhuǎn)化為批量生產(chǎn)，以大規(guī)模生產(chǎn)的成本和速度，為單個客戶或小批量多品種市場定制任意數(shù)量的產(chǎn)品。
大規(guī)模定制是站在制造企業(yè)角度看用戶定單，可以劃分成4種類型：按定單銷售（Sale-to-order）、按定單裝配（Assemble-to-order）、按定單制造（Make-to-order）和按定單設(shè)計（Engineer-to-order）。
從客戶定制的角度看，可以將產(chǎn)品的定制行為分為4種類型：
（1）設(shè)計定制。設(shè)計定制是指根據(jù)客戶的具體要求進行開發(fā)設(shè)計，完成通過個性化設(shè)計能夠滿足客戶特殊要求，在個性化強、周期長、金額大的訂單中出現(xiàn)較多，如艦船、建筑等，完成由訂單驅(qū)動設(shè)計開發(fā)及制造。
（2）制造定制。制造定制是指接到即可基本規(guī)范的產(chǎn)品上，根據(jù)客戶定單要求，對已有的零部件、模塊的基礎(chǔ)上進行變型設(shè)計、制造和裝配，最終向客戶提供定制產(chǎn)品的生產(chǎn)方式。
這種定制模式主要出現(xiàn)在產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計相對固定的，變形設(shè)計及其下游的活動由客戶定單所驅(qū)動。大部分機械產(chǎn)品屬于此類定制方式。在標準化的模塊上進行二次開發(fā)。
（3）裝配定制。裝配定制是通過將產(chǎn)品組成的零部件進行標準化和模塊化后，完全在裝配環(huán)節(jié)實現(xiàn)客戶的個性化定制的生產(chǎn)方式。這種定制方式中的產(chǎn)品部件的設(shè)計和制造都是固定的，只有裝配活動及是由客戶定單驅(qū)動的。典型行業(yè)如電腦市場的個人電腦組裝。
（4）自定制。自定制是指產(chǎn)品完全是標準化的產(chǎn)品，但產(chǎn)品是可客戶化的，客戶可從產(chǎn)品所提供的眾多選項中，選擇當(dāng)前最符合其需要的一個選項。
綦齒公司的大規(guī)模定制模式基本上是ETO模式生產(chǎn)，為客戶提供包括“設(shè)計定制、制造定制、裝配定制”多種定制模式。在這種模式，綦齒公司的訂單處理的一般流程如下：
圖1：訂單處理流程
在訂單處理過程中，技術(shù)人員面臨著諸多挑戰(zhàn)：
1、要從成千上萬的已有訂單中查找是否有相同的技術(shù)狀態(tài)BOM。
2、需要快速查詢是否可以用相同功能零部件配置出訂單要求。
3、快速進行變形設(shè)計，產(chǎn)生高質(zhì)量合符訂單要求的零部件等等。
傳統(tǒng)的手工處理已遠遠無法滿足要求，因此保證大規(guī)模定制思想的推行必須借助PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）系統(tǒng)來幫助實現(xiàn)。
三、面向大規(guī)模定制思的PDM系統(tǒng)構(gòu)架
相對過去的PDM系統(tǒng)基于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)，面向大批量定制的PDM系統(tǒng)更強調(diào)對基于相似性的“重用”。不論是零部件還是工藝、工裝，面向大批量定制的開發(fā)設(shè)計技術(shù)賦予零部件及其工藝過程和工藝裝備以更高的相似性，從而為在后繼生產(chǎn)活動中重用這些相似性奠定了良好的基礎(chǔ)。通過重用，降低多樣化產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的內(nèi)部多樣性。
（1）面向大批量定制的PDM系統(tǒng)需要采用對象技術(shù)封裝零部件，采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)進行產(chǎn)品數(shù)據(jù)定義，提供對象的模型定義、對象生命周期管理、對象版本管理、對象變更管理、對象歷史信息管理等功能。
（2）因此面向大規(guī)模定制的PDM系統(tǒng)必須是能夠基于特征進行的分類管理零部件的系統(tǒng)，能對產(chǎn)品零部件進行ABC分類、零部件標準化、模板化，能夠為不同類別零部件提供豐富的屬性，表達各自的特征信息。
（3）能夠提供強大的對象查詢手段，實現(xiàn)5W（what、where、when、who、how）的查詢功能，有效組織企業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)，
（4）能夠了提供“面向大批量定制開發(fā)”的產(chǎn)品族模型。在產(chǎn)品族模型的基礎(chǔ)上進行配置設(shè)計，形成滿足具體訂單要求的定制產(chǎn)品。
四、綦齒面向大規(guī)模定制思PDM系統(tǒng)的建設(shè)
在構(gòu)建面面向大規(guī)模定制的PDM系統(tǒng)時，綦齒公司考慮以下幾個關(guān)鍵要素：
A、對所有產(chǎn)品、零部件進行分類，確定該類零部件的特性
B、建立全結(jié)構(gòu)產(chǎn)品BOM
C、建立規(guī)范產(chǎn)品參數(shù)
1、分類與特性定義
對所有產(chǎn)品、零部件進行分類，確定該類零部件的特性是實現(xiàn)面向大規(guī)模定制生產(chǎn)的基礎(chǔ)，只有建立合適的分類，才能為用戶提供快捷的定制服務(wù)。
以變速產(chǎn)品為例，各類變速器產(chǎn)品共可以分解為33個分總成類別，如下圖：
圖2：變速器分總成分類
每類分總成擁有各自的特性描述，以下是部分特性列表：
表1：變速部分總成特性表
不但總成需要進行分類，關(guān)鍵零部件同樣要進行分類，并設(shè)定分類特性，如軸類、齒輪類、蓋類等等。
不同級別的零部件分類方式也是不同的，在構(gòu)建面向大規(guī)模這制的PDM系統(tǒng)時，產(chǎn)品零部件分類的方式應(yīng)該與企業(yè)自身提供的定制模式相適應(yīng)。
1）如分總成級別的部件，是為了方便用戶進行裝配定制，可以選配不同總成進行組合，因此該級別的部件是面向裝配進行分類，將產(chǎn)品劃分為可以選裝的不同部件。
2）具體功能的零部件是為了能快速給用戶提供設(shè)計定制的，因此將零部件按實現(xiàn)功能進行分類，這樣設(shè)計人員可以根據(jù)用戶的定制的特殊功能要求，快速找到相似零部件進行變型設(shè)計。
2、建立全結(jié)構(gòu)產(chǎn)品BOM
一般的產(chǎn)品BOM所有零部件關(guān)系都是確定的一種，只能對應(yīng)一種客戶需求，但對全結(jié)構(gòu)產(chǎn)品BOM，組成產(chǎn)品的零部件在設(shè)計階段存在替換件、代用件或可選件，每個零部件有許多可變的屬性，是該產(chǎn)品各種可能存在的集合，這時產(chǎn)品結(jié)構(gòu)稱也可稱超級產(chǎn)品BOM。
當(dāng)客戶的需求明確時，將客戶需求轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的要達到的技術(shù)要求，然后通過對產(chǎn)品參數(shù)的確認，使全結(jié)構(gòu)產(chǎn)品BOM中替換件、代用件、可選件、可變的屬性全部被確定，自動產(chǎn)生出對應(yīng)的產(chǎn)品BOM，進則轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的制造BOM。從而使客戶訂單要求到制造BOM的生成過程，轉(zhuǎn)化為客戶需求到技術(shù)參數(shù)確認的過程。
如下圖：產(chǎn)品設(shè)計時產(chǎn)品有x、y兩參數(shù)，x參數(shù)決定了選擇結(jié)構(gòu)中的一個零件，當(dāng)x=1時，選擇零件a，當(dāng)x=2時，選擇零件b，選擇零件a，當(dāng)x=3時，選擇零件c；y確定了另外一個零件的數(shù)量，數(shù)量=4*y；當(dāng)客戶給出需求后，技術(shù)人員將需求轉(zhuǎn)化為技術(shù)參數(shù)x，y的值，則系統(tǒng)就計算出了該客戶的產(chǎn)品BOM。
圖 產(chǎn)品配置過程
變速器產(chǎn)品雖然相似性很強，但要一次性建立起產(chǎn)品的所有層級的全結(jié)構(gòu)依然是十分困難的，因為構(gòu)建變速器產(chǎn)品的全結(jié)構(gòu)產(chǎn)品BOM時只考慮分總成級，其結(jié)構(gòu)層次如上圖：
圖5：全結(jié)構(gòu)產(chǎn)品BOM
分總成以下的零部件不通過配置實現(xiàn)。如果客戶的需求無法通過現(xiàn)BOM配置達到，則重新設(shè)計一個新的分總成，再將新的分總成加入到該產(chǎn)品的全結(jié)構(gòu)BOM中。
3、建立規(guī)范產(chǎn)品參數(shù)
產(chǎn)品參數(shù)是對客戶需求的技術(shù)轉(zhuǎn)化�？蛻魧π枨蟮谋磉_方式各異，有定量的，也有定性的，同一個需求的表達方式也會有所不同。這使得產(chǎn)品設(shè)計配置人員在產(chǎn)品開發(fā)、配置過程難以適應(yīng)，因此需要將客戶的需求轉(zhuǎn)化為規(guī)范的產(chǎn)品參數(shù)。
變速器產(chǎn)品的客戶個性化需求大部分都可以轉(zhuǎn)化為規(guī)范的產(chǎn)品參數(shù)。綦齒公司將這種規(guī)范的產(chǎn)品參數(shù)統(tǒng)一描述為定貨技術(shù)卡，并通過PDM提供管理界面，使參數(shù)據(jù)從格式到內(nèi)容上都統(tǒng)一規(guī)范。然后通過參數(shù)據(jù)成為驅(qū)動產(chǎn)品BOM變化的依據(jù)，能夠極大的提高客戶訂單的響應(yīng)速度。
圖：訂貨技術(shù)卡
五、結(jié)束語：
綦齒通過構(gòu)建面向大規(guī)模定制的PDM系統(tǒng)，使產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計部門極大的提高了對客戶定單的響應(yīng)能力，明顯縮短了客戶定單的平均技術(shù)準備時間。目前綦齒PDM依然在大規(guī)模定制思想下繼續(xù)深化應(yīng)用，逐步實現(xiàn)從客戶需求到制造環(huán)節(jié)整個過程中的業(yè)務(wù)流程、數(shù)據(jù)模型適應(yīng)大規(guī)模定制要求。
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本文標題：面向大規(guī)模定制PDM建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)
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