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1、基于快速响应客户需求的设计开发平台 在汽车减振器产品开发中的推广应用及研究项目可行性报告武汉理工大学2006-8-71.立项的背景和意义近年来, 浙江玉环县汽车摩托车配件产业发展迅速。 到目前为止, 无论是生 产能力还是经济规模,玉环县汽摩配产业在全国县域经济中占有明显的比较优 势。 随着国内外先进设计制造技术的不断发展和用户要求的不断提高, 玉环县各 汽摩配企业要想继续壮大发展并保持这种优势地位, 就必须将现代设计制造技术 广泛地应用于产品研发和生产之中。 在此背景下, 浙江中兴减震器制造有限公司 和玉环县科技局委托武汉理工大学在中兴减震器制造有限公司推广应用浙江大 学-玉环凯凌集团有限公司
2、的 PDM 项目, 进行 “基于快速响应客户需求的设计开 发平台在汽车减振器产品开发中的推广应用及研究”。项目完成后,不仅可提升项目委托企业的研发能力和水平,降低生产成本, 缩短生产周期, 提高生产效率, 还可为先进设计制造技术在玉环县汽摩配企业的 全面推广应用打下坚实的基础,具有良好的经济效益和社会效益。2.国内外研究现状和发展趋势项目 “基于快速响应客户需求的设计开发平台在汽车减振器产品开发中的推 广应用及研究” 属于现代设计制造技术中面向大规模定制设计技术的研究应用领 域。它在现代 CAD/CAE技术支撑下涉及到面向大规模定制设计的基本理论和方 法、产品开发与快速设计、并行设计、标准化规
3、范化、面向产品族设计、模块化 设计、产品配置、智能化设计和 PDM 技术等多个方面。2. 1 大规模定制国内外学术界研究现状大规模定制生产概念的产生,可以向前追溯到 20世纪 80年代。 1980年, 美国著名的未来学家阿尔温托夫勒 (A.Toffler出版了著名的著作第三次浪潮 , 首次提出了一种理想化的生产系统,称之为“非大量化” ,意即这种生产系统能 满足客户个性化的需求。 该观点引起了许多读者特别是企业经营管理者和学者的 广泛关注。 1987年, 美国著名教授戴维斯 (S. Davis写了 未来完美的震荡 (The Future Shock Perfect一书,书中提到了托夫勒的观点和
4、概念,并对其进行了更具 体的发展, 并命名为 “ Mass Customization” , 即大规模定制。 1993年, 约瑟夫派 恩二世(Joseph Pine对大规模定制的内容进行了完整的描述:大规模定制生 产方式是一种面向客户个性化和竞争全球化而产生的新型生产方式, 通过产品结 构和制造过程的重组, 运用现代信息技术、 新材料技术和柔性制造技术等一系列 高新技术, 把产品的定制生产问题全部或部分转化为批量生产, 以大规模的生产 成本和速 度,为 单个 客户或 小批量 多品种 市场定 制任 意数量 的产品 ,并与 D.M.Andserson 合作论述了为大规模定制生产开发敏捷产品的问题。
5、在国内, “十五 863”现代集成制造主题也列出了这方面的研究课题 。浙江 大学祁国宁教授、 顾新建教授, 大连理工大学刘晓冰教授, 中国科学院韩永生研 究员等许多专家和学者结合中国国情对大规模定制的理论和实施应用等方面进 行了大量有成效的研究 。有关文献对大规模定制的实施方法进行了分析研究, 总结了西方企业在从产品设计、 制造、 装配、 供应以及销售服务等产品不同生命 周期阶段实现大规模定制的基本方法。从学术界的研究上看, 对大规模定制生产模式的研究可以分为两个部分:研 究大规模定制下产品设计开发技术与产品建模理论和大规模定制生产的企业组 织与运作管理, 这两个部分是相辅相成的。 一方面对面
6、向大规模定制的产品设计 开发技术的研究是生产组织运作的基础, 因为企业生产组织的核心就是企业的产 品, 如何设计出适于大规模定制的产品结构并实现产品模型合理表达, 是大规模 定制应首先考虑的问题; 另一方面, 如何进行产品的开发过程的组织以及产品的 生产运作是实现大规模定制的重要手段, 设计方法学的理论和交付客户的定制产 品都要通过先进制造理论支持的环境来实现。2.2企业的研究与实施现状除了学术界进行大规模定制的研究外,有关企业也进行了这方面的尝试,很 多国际著名的大公司, 通过大规模定制生产模式为客户定制产品, 获得了巨大的 竞争优势,面向大规模定制模式的采用已成为现代企业生产模式的主流。1
7、戴尔公司戴尔公司采用了大规模定制生产模式, 是个人计算机制造行业的楷模。 戴尔 公司成品库存为零, 只生产定制产品。 客户可以通过拨打 800免费电话或登录公 司的网页, 提出机器配置并经确认之后, 供应商会在一小时之内将配件送到戴尔 公司,公司在 24小时内将定制产品装上车,送货上门,并负责安装调试。戴尔 公司通过采用大规模定制模式,使其在个人计算机市场中的份额上升到第二位, 销售额从 1988年的 159亿美元猛增到 1998年的 180亿美元。2摩托罗拉在 80年代,摩托罗拉采纳了持续改善的思想,使废品率降到了 3.4%,而当 日本的竞争对手仍在仿效摩托罗拉的做法增强竞争力的时候, 摩托
8、罗拉公司则通 过大规模定制, 再次在竞争中占据了领先地拉。 摩托罗拉公司开发了一个几乎全 自动的制造系统, 这使销售代表用便携式计算机签下定单的一个半小时之内, 工 厂就可以制造出 2900万种不同组合的寻呼机中的任何一种, 这增强了摩托罗拉 的竞争实力, 使摩托罗拉成为美国唯一的寻呼机制造商, 占有全世界市场份额的 40%以上。3波音公司波音公司的 737系列从早期的 737-100发展到 737-800,其中 737-100为基本型,其他型号的机身加长或者缩短,或采用更先进的发动机和电子设备, 使得不同型号的 737客机航程和载客量各不相同, 以满足不同用户的需求。 如加 长型 737-4
9、00,载客量为 156人;缩短型 737-500,载客量为 108人;而 737-800为最近开发的型号,采用了最新技术。不同型号客机虽性能各异,但零部件 绝大部分相同, 可利用相同设备加工装配, 因而提高了生产效率, 降低了生产成 本。目前波音 737系列的产量已近 4000架,成为目前世界上最大的喷气客机产 品族,波音公司的这一作法取得了巨大成功。4微软公司另一个范例是微软公司的 Windows95/98系列的开发。 Windows95最初是 主要针对美国市场的英文界面, 在此基础上针对世界各国不同用户, 微软公司又 推出了不同语言版本的 Windows95产品, 占据了不同的细分市场;
10、在 Windows95的基础上, 微软公司进一步开发了 Windows98和 Windows2000系列, 同样取得 了巨大的成功。另外还有许多其它的世界知名企业在这方面进行了有效的工作, 比如生产牛 仔裤的李维斯、日本的松下自行车公司。目前, 国外许多公司正在更新设备, 转变管理模式, 实现生产和管理的数字 化, 进一步改善大规模定制的基本条件。 据有关资料统计, 目前美国和欧洲的大 公司中有 70%在按这种生产方式重新经营和规划其生产系统。 在国内, 北京第一 机床厂、 石家庄天同拖拉机厂、 海尔集团等也在采用不同的方式实施大规模定制 生产, 并且取得了初步的成效。 近年来, 浙江省结合本
11、省汽摩配产业的特点, 开 展了重大科技攻关项目 “基于快速响应客户需求的并行设计开发平台研究及其在 汽摩配产品行业中的应用”的攻关研究,取得了明显的成果。总的来看, 国内在这方面的研究尚处于初始阶段, 除了前述少数著名企业外, 大多数企业对它还不了解。 可以说, 即使当前一些较为具有成果性的基于典型企 业实施大规模定制(MC -Mass Customization 的案例研究,大多数只是提出了 一些企业思想或方法层次上的探讨,很少触及到企业实施 MC 时在设计、制造与 管理方面的具体措施或策略; 国外汽车制造业正在从大规模生产向大规模定制生 产转变 , 汽车制造业的新时代大规模定制生产时代正在
12、到来, 但国内对把大 规模定制的思想运用于汽车制造业还处于起步阶段, 目前还未见国内汽车减振器 生产企业研究应用面向大规模定制设计的报道。2.3国内外 PDM 技术研究应用现状PDM 技术实施现面向大规模定制设计的基础。早在 80年代初期,为了解决 大量工程图纸、技术文档和 CAD 文件的计算机化管理问题,就出现了 PDM 技术,到目前为止, 国外已将 PDM 技术扩展到产品开发过程中的设计图纸和电子文档的 管理、 材料明细表和工程文档的集成管理以及工程变更管理等三个主要领域。 国 外知名企业相继开发出了专业的 PDM 系统, 如 SDRC 公司的 Metaphase 、 EDS 公司 的 I
13、MAN 、 PTC 公司的 Pro/Intranlink、 IBM 公司的 PM 、 Computer Vision 公司的 Optegra 以及 Spera 公司的 Sphera 等 PDM 系统。另外,许多国际流行的 CAD 软 件系统也在不断地增加软件的 PDM 功能。国内虽然起步较晚, 但许多软件企业、 研究机构和大专院校近年来也开发出 一些通用或专用的 PDM 系统, 主要包括开目公司的开目 PDM 、 高华公司的 GHPDMS 、 南京同创集成有限公司的同创 PDM , 华中软件公司的 IntelPDM 、 浙江天大公司的 GS -PDM 、博通公司的 PDM 和北京凯思软件公司的
14、 Work Manager等。随着 PDM 技术的不断发展, 卧果最新的研究和应用成果不断出现。 2006年 1月, 中船重工集团大连造船重工有限责任公司船研所的赵原明等人将 PDM 技术作 为有效的协同设计手段 , 实现了船舶的异地协同设计;同年 5月,西北工业大学 的 刘 彬 等 人 和 中 国 航 天 科 技 集 团 公 司 的 杨 海 成 构 建 了 基 于 Teamcenter Engineering v9.0的 PDM 系统,并将其应用于我国航空发动机模具的设计和生 产中,提高了航空发动机生产企业的效率和信息化管理水平。这些成果表明 PDM 应用范围越来越广,水平越来越高。在汽摩配
15、企业 PDM 应用方面,浙江大学针对玉环凯凌集团有限公司制动器 产品进行了 PDM 开发应用研究, 取得了较好的效果。 根据企业的现有信息化实施 情况, 在实施企业制动器并行设计平台的过程中, 进行整体规划、 分步实施。 首 先实施对现有技术资料的整理和规范管理, 在实施 PDM 系统过程中注重面向 CAD 应用信息的存储和管理, 使 PDM 系统成为真正有效的电子数据仓库, 能够对产品 的系列化、 标准化和模块化整顿提供强有力的数据支持, 包括产品图纸管理、 产 品关键属性管理、 产品及部件零件间的引用分析等功能。 在此基础上, 开展了产 品 CAD 实施工程, 建立了有效的、 面向企业的制
16、动器辅助设计支持系统, 包括支 持变异设计和配置设计的专家系统、 优化设计系统等。 同时通过实验验证, 保证 了所建立模型的有效性。 另外, 为了提高产品的整体开发效率, 对产品制造工艺 进行了研究, 建立了产品工艺和工装管理系统, 并与 PDM 系统相集成, 确保在产 品设计的过程中就能够分析相关的制造工艺和工装。 不过, 所建立的 PDM 系统主 要基于二维工程设计,面向管理而不是面向三维设计的。2. 4 发展趋势随着信息技术、 制造技术的迅速发展和世界市场由相对封闭到日益开放的转 变, 现代汽车及其零部件制造企业的竞争环境发生了巨大的变化, 主要表现在产 品生命周期缩短、 客户需求多样化和个性化、 交货期缩短、 多品种小批量的生产比例增大和市场的动态多变等方面.因此,在我国汽摩配企业全面推广应用现代 先进设计制造技术是不可避免的发展趋势. 另外, 开发应用汽车零部件参数化设计系统, 研究 PDM 和 MPR II 以及 ERP I
