大规模定制环境下的生产物流管理系统研究

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第一章绪论

§1. 1 大规模定制生产(MC)的研究现状

从美国未来学家 Alvin Toffler 于 1970 年在《Future Shock》一书中提到大

规模定制生产，到 1993 年 Pine ⅡB.J.在《大规模定制——企业竞争的新前沿》

(Mass Customization: The New Frontier in Business Competition)一书中对

大规模定制的完整描述，大规模定制已经有了长足的发展。根据 Pine ⅡB.J.的定

义，大规模定制(Mass Customization，MC)是指：以大规模生产的成本和速度，

为单个客户和小批量多品种的市场定制生产任意数量的产品。大规模定制所面临

的挑战是，既要对外展现产品无限的多样化，又不能因产品内部多样化而导致额

外的成本和时间的延误。目前，围绕大规模定制及其支撑技术已经做了许多研究。

Pine ⅡB.J.(1993 )提出了 MC 的 5 个优势，并对 MC 进行了分类。他指出 MC 能够

以几乎每个人可支付得起的价格提供差异化产品，是一种崭新的生产模式，通过

把大规模生产与定制生产这两种模式有机结合，在不牺牲企业经济效益前提下，

满足终端客户个性化需求。Pine ⅡB.J．还指出通过产品结构和制造过程的重组，

应用现代信息技术、新材料技术和柔性生产技术等一系列高新技术，把产品的定

制问题全部或部分转化为批量生产，以大规模生产的成本和速度，为单个用户或

小批量多品种市场定制任意数量产品。Pine ⅡB.J．提出四种不同定制方法：一

种是合作型定制（Collaborative Customization ) , 指定制企业通过客户交流，

帮助客户澄清其需要，准确设计并制造出能够满足其需要的个性化产品；另一种

是透明型定制（Transparent Customization ) ，指为客户提供定制化产品或服

务，而客户并没有清楚地意识到这些产品和服务是为其定制的，即客户没有参与

产品的设计过程，该方式适用于定制企业能够预测或粗略推断客户具体需求的状

况；还有一种是装饰型定制（Cosmetic Customization ) ，指企业以不同包装把

同样的产品提供给不同客户，该方式适用于客户对产品本身无特殊需求，但要求

包装符合其特定要求的情况；最后一种是适应性定制（Adaptive

Customization ) ，指企业提供标准化的产品，但产品可以客户化的

（Customizable ) ，客户可根据自身需要对产品进行调整。Lample & Mintzberg

根据客户改变产品的能力及定制活动在企业价值链中发生的位置，提出五种策略：

第一种是纯标准化（Pure Standardization ) ，它忽略客户的个性化需要，采用

标准化生产过程，把标准产品推向市场，即大规模生产策略；第二种是纯定制（Pure

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Customization ) ，指从产品设计开始对客户实行定制；第三种是特制定制

（Tailored customization ) ，指从产品的制造阶段开始对客户实行定制；第四

种是定制标准化（Customized Standardization ) ，指企业选择标准化的零部件

进行定制装配；第五种是分割标准化（Segmented Standardization ) ，指为各

个细分市场提供不同产品，即多样化生产。Anderson D.M.(1997 )等人对 MC 的产

品设计与销售及柔性制造系统进行研究[2]。Davinel A,M,(1999)等人从功能产品数

据（Functional Production Data, FPD ）的组织来研究 MC[3]。Giovani Da Siveira

et al(2001)指出要从定制层次的评估和服务方面研究 MC 、信息管理和质量控制

与监测方面研究 MC 、要对 MC 产品的作可靠性分析等。Frank T.P. & Mithcell

M.T.(2003)在其所著的《 The customer centric enterprise: advantages in mass

customization & personalization 》一书中指出 6 种新的 MC 研究方向，即与

产品及结构相关问题、顾客交互工具与消费结构、顾客对所制造产品的满意与不

满意驱使因素、基于知识管理和信息管理的客户价值创造、价值链协同中的能力

分析与系统工程、MC 系统的价值贡献的量度等六个方面研究。Salvador F.(2004)

等人从供应链角度研究 MC 。此外国外还有博士论文研究了 MC 。国内较早研究 MC

的有张曙教授（1995 提出分散化网络生产系统思想。汪应洛院士（1995 提出高效

快速虚拟生产系统概念[7]。祁国宁教授和顾新建教授（2000 -2003）两人系统深入

地研究了 MC，他们不但从技术层面进行研究，而且从产品编码及定制模式层面进

行深入研究，并提出了面向大规模定制的集成产品和过程模型（如图 1-1）[8-12]。

徐福缘教授（2002）从时空优化角度对 MC 进行了建模[13-18]。同时国内也有博士论

文研究了 MC 。最近几年，邵晓峰和季建华（2004）从建模角度研究标准化或模块

化与过程重组的两种延迟策略对实现 MC 的库存成本的影响[19]；还有王海军和马士

华教授（2005）也从建模角度研究延迟制造多级供应控制生产计划模型[20]。

图 1-1 面向大规模定制的集成产品和过程模型

第一章绪论

再则，人们还对实施 MC 的途径进行了研究与实践，主要的有四种类型：第

一种是设计定制，指根据客户具体要求，设计能够满足客户特殊要求的产品。该

模式的开发设计及其下游节点企业的活动完全由客户订单所驱动，该定制方式适

用于大型机电设备、船舶等产品的制造；第二种是制造定制，指企业接到客户订

单后，在已有的零部件、模块的基础上进行变型设计、制造和装配，最终向客户

提供定制产品的生产方式。一些软件如 MRPⅡ 、ERP 等属于这种定制方式，软件

提供商根据客户具体要求，在标准化的模式上进行二次开发；第三种是装配定制，

指企业接到客户订单后，提供现有的标准化零部件和模块进行组合装配，向客户

提供定制产品的生产方式。在该模式下，产品的设计、制造都是固定的，装配活

动及下游节点企业活动由客户订单驱动，如个人电脑就是采用这种定制模式；第

四种是自定制，指产品的组件是标准化的，但产品又是可客户化的。客户可以从

产品所提供的多项组合中，选择符合自身需要的组合。在该模式下，产品设计、

制造和装配都是固定的，不受客户订单影响。常见的自定制产品有计算机应用程

序，客户可以通过工具条、优选菜单、功能模块对软件进行自定制化。

§1. 2 问题的提出

事实上，实施 MC 的目的就是要以较快的速度提供给顾客高质量、低成本的

个性化产品。如前所述，这些研究成果虽然很有意义，但因 MC 的真正实施会涉及

企业的方方面面，是一项艰苦的综合性很强的系统工程。面对这些方方面面尚较

分散的研究成果，企业人员必须在花大功夫理解的基础上进行选择或将它们集成

起来应用，更何况有的研究内容还有待于与国情相一致；有些则缺乏相配套的实

施方法与手段研究等等。这种现状更导致广大的中国企业虽对 MC 有所闻、而且有

的还有所起步，但依然步履艰难。因此，为弥补目前在 MC 研究方面、特别在中国

企业中如何实施 MC 方面研究的不足，本文将在上海大平洋蓝登光器件有限公司生

产管理信息化项目的基础上，以企业生产物流管理为研究对象，致力于对推进我

国企业实施 MC 的生产手段与方法的研究，努力提出一个推进 MC 在中国有效实施

的生产管理模式。

上海大平洋蓝登光器件有限公司（Shanghai Pacific Rundum Optical Devices

Co.，SPR）是由中国科学院上海技术物理研究所德福光电技术公司与日本大平洋

株式会社共同投资创建的高新技术企业，主要生产多模和单模活动光纤连接器中

的核心零件——二氧化锆陶瓷插针。从 1996 年起至今，上海大平洋蓝登光器件有

限公司均被评为上海市高新技术企业，1999 年 7 月获得了由国际权威认证机构 SGS

公司颁发的 ISO9002 质量认证证书。公司的主导产品二氧化锆陶瓷插针荣获 2000

大规模定制环境下的生产物流管理系统研究

年上海市优秀产品一等奖并列入 2001 年《国家重点新产品计划》，公司也由此而

名列上海市科技型中小型百强行列。

上海大平洋蓝登光器件有限公司（SPR）生产的产品类型目前有 176 种，产品

生产周期一般在 40 天左右，年产量达 300 万只。用到的原材料种类有 94 种，从

原材料到产成品一般要经过 39 道工序，加上内外销不同的生产方式、检测标准（共

有 23 种检测标准）以及生产类型（如用原材料直接生产、用库存品再加工生产等

6 种生产类型）的不一样，所形成的工艺流程如果完全组合将达到：

176*94*39*2*23*6=178079616（1 亿 7 仟 8 佰多万）种。显然，传统的生产管理方

式不能满足企业生产管理的需求，企业迫切需要一种切实有效的生产管理方法和

管理工具来提高企业的管理水平，增强企业的市场竞争能力。

§1. 3 研究内容与框架

综上所述，本文将在大规模定制（MC）研究的基础上，通过对生产物流管理

理论、方法的分析，运用成组技术、拓扑分类方法、IDEF 方法等，进行大规模定

制环境下的生产物流管理系统的研究。主要研究内容如下：

（1） MRP 与 JIT 相结合的混合推/拉（push/pull）策略研究。

物料需求计划 MRP（Material Requirement Planning）和准时生产制 JIT（Just

In Time），分别是在美国和日本发展起来的，并获得广泛应用的制造企业的生产

管理方式。由于这两种生产控制方式是在不同的社会经济环境中产生的，其出发

点和要素构成均有很大的区别，各有优点，但也都存在明显的不足与缺陷。自八

十年代末以来，人们一直在探索如何取长补短，将二者有机结合起来，于是对 MRP

与 JIT 的结合方式，既混合的 Push/Pull 混合的研究成为一个十分活跃的领域。

因此，研究、总结 MRP 与 JIT 相结合的混合推/拉（push/pull）策略的研究成果

是进行大规模定制环境下生产物流管理研究的重要基础。

（2）大规模定制（MC）环境下的生产物流管理模型研究

从生产管理的角度来说，为实现大规模定制生产的需要，首先就是要把企业

的生产过程组织成适应大规模定制生产的方式。因此，大规模定制（MC）环境下

的生产物流管理模型研究是企业有效实施大规模定制（MC）的关键问题之一。

（3）大规模定制（MC）环境下的生产作业计划与控制研究

在大规模定制生产模式下如何进行组织管理，包括如何组织动态联盟、如何

重构车间和单元、如何安排生产计划、如何进行调度都是我们面临的问题。其中

车间作业计划、调度与控制技术是实现生产高效率、高柔性和高可靠性的关键。

第一章绪论

本文采用拓扑分类方法、IDEF 方法等进行生产作业计划与控制的研究，使所建立

的系统具有较强的可操作性。

（4）实例分析：SPR 公司生产物流管理系统的建立。运用上述理论、模型、

方法，结合上海大平洋蓝登光器件有限公司（Shanghai Pacific Rundum Optical

Devices Co.， SPR）的应用实践，建立一个生产物流管理系统。该系统已在实际

应用中取得了较好的效果。

全文共分五章，内容安排如下：

第一章绪论主要介绍了本论文的研究背景、研究内容和意义

第二章生产物流管理理论与方法介绍了生产物流的相关概念以及推式物流

系统模式与拉式物流系统模式，并详细地分析讨论了推式物流系统模式和拉式物

流系统模式相结合的生产管理模式。

第三章 MC 环境下的生产物流管理模式介绍了根据大规模定制生产的核心策

略，运用成组技术，提出大规模定制环境下、基于成组技术的生产物流管理模型

的过程。

第四章面向 MC 的生产作业计划与控制对运用拓扑分类方法给出了该生产

物流管理模型下生产作业的计划方法以及运用 IDEF 方法给出了该生产物流管理模

型下生产作业的控制方法的过程进行了详细的介绍。

第五章实例分析：SPR 公司生产物流管理系统的建立介绍了运用本文所讨

论的理论、模型、方法，结合上海大平洋蓝登光器件有限公司（SPR）的应用实践，

建立一个大规模定制生产环境下的生产物流管理系统的过程。

第六章总结与展望对论文的工作进行总结，并对今后的研究方向做进一步

展望。

大规模定制环境下的生产物流管理系统研究

第二章生产物流管理理论与方法

§2.1 生产物流概述

§2.1.1 生产物流的概念

生产物流是指原材料、燃料、外构件等经过下料、发料，然后运送到各个加

工点或存储点，以在制品的形态，从一个生产单位（或仓库）流入到另一个生产

单位（或仓库），按照规定的工艺流程进行加工、存储，借助一定的运输装置，

在某个点内流转，又从某个点内流出，始终体现着物料实物形态流转的全过程。

生产物流始于原材料、外购件的投入，止于成品仓库，贯穿整个生产过程。在这

个过程中，物料随着时间进程不断改变自己的实物形态和场所位置，物流不是处

于加工、装配状态，就是处于储存、搬运和等待状态。生产物流与供应物流、销

售物流和回收物流的最大区别在于它与企业的生产过程紧密联系，只有合理组织

生产物流，才能使企业生产过程始终处于最佳状态。生产物流不畅将会导致企业

生产混乱，甚至发生生产停顿的现象[24]。

按照生产操作对象的不同，生产物流的活动包括以下几个方面。

原材料、零配件物流：企业内部所需要的原材料、零配件，从生产企业内的

供应仓库或者上游企业直接供应到生产线的物流活动，或者是不同车间之间、工

序之间、工位之间的物流活动；

半成品物流：生产过程中的半成品从上一道工序（或车间）到下一道工序（或

车间）的物流活动；

成品物流：生产出的成品或最终产品，从生产线到成品仓库或者直接到下游

企业的物流活动；

回收物流：生产过程中的废弃物丢弃或再生所发生的物流活动。

此外，生产物流的过程需要有物流信息为之服务，即用物流信息来支持物流

的各项义务活动。通过信息传递，把运输、存储、加工、装配、装卸和搬运等业

务活动联系起来，协调一致，以提高物流整体作业的效率（见图 2－1）。因此，

生产物流研究的核心内容是如何对生产过程中的物料流（material flow）和信息

流（information flow）进行科学的规划、管理与控制。

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第一章绪论1第一章绪论§1.1大规模定制生产(MC)的研究现状从美国未来学家AlvinToffler于1970年在《FutureShock》一书中提到大规模定制生产，到1993年PineⅡB.J.在《大规模定制——企业竞争的新前沿》(MassCustomization:TheNewFrontierinBusinessCompetition)一书中对大规模定制的完整描述，大规模定制已经有了长足的发展。根据PineⅡB.J.的定义，大规模定制(MassCustomization，MC)是指：以大规模生产的成本和速度，为单个客户和小批量多品种的市场定制生产任意数量的产品。大规模定制所面临的挑战是，既...

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