個性化定制模式下的產品設計——生產 協同優化方法探討
本文是一篇生產管理論文,筆者認為個性化定制是新興的制造模型,符合國家發展的戰略方針,是未來制造的業發展方向。然而,目前對個性化定制產品生產優化過程的研究較少,因此本文分別考慮個性化定制過程中加工-裝配兩階段協同優化問題和設計-加工-裝配三階段協同優化問題,在加工-裝配兩階段協同優化問題中考慮不同個性化定制程度對生產加工制造跨度的影響,分別計算了不同個性化定制程度下裝配過程的空閑時間,考慮了不同參數之間大小制約關系對加工、裝配時間產生的影響,以及加工、裝配時間比例關系對制造跨度的影響。
第1章 緒論
1.1研究背景與意義
1.1.1研究背景
制造業支撐著國家經濟的發展,是國民經濟的主體,是國家立足的根本所在,是國家走在興盛之路上的必用工具,是國家走向強大的基礎。縱觀世界歷史和中國歷史,國家的興衰與制造業的起落有著密切的聯系,制造業強,經濟實力強,則國家雄于地球。因此,為了提高國家在世界經濟中的地位,增強國家在世界大事中的話語權,提升國家的綜合實力,必須加強制造業的建設,提升制造業的競爭力。經過改革開放,無數仁人志士投入心血建設新中國,中國的經濟得到了快速發展,經濟實力顯著增強。中國制造業經過快速地發展,形成了多品類、完整的制造業體系,推動國民經濟的發展,為中國邁向世界大國的地位奠定了堅實的基礎。然而,中國制造業和世界先進水平比起來仍然有距離,體量龐大但是在自主創新、智能化方面仍需努力。由諸多院士專家共同制定,國家總理李克強簽字批準,在2015年5月印發的文件《中國制造2025》明確指出:應著力中國制造業的轉型發展,由中國制造轉向中國創造,推動制造業質量、創新、效率全方位發展。
生產管理論文怎么寫
(1)制造業的轉型
制造業經過了手工定制、大規模生產、大規模定制這三個階段的演化,逐漸向個性化定制轉型。
手工定制。該模式下,采用小批量、多品種生產方式,產品的設計、加工、裝配過程全部人工處理,雖然產品質量高,但是加工效率低,在有限時間內完成的產品數量少,生產成本高,主要局限于高端產品的定制,消費者受眾面小。
大規模生產。隨著福特流水線生產模式的問世,突破了傳統手工定制生產效率低的問題,實現單一產品批量生產,提高了產品生產效率,極大縮短了單件產品的生產時間,降低了產品的生產成本。但流水線式的批量生產模式下產品單一,消費者沒有選擇的余地。此時批量生產開始轉向大規模定制。
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1.2主要研究內容
本文根據現實情況抽象建模,從現實生活中提出管理問題,根據現有的個性化定制企業的共有生產流程提取出共同點,并將其轉化為數學模型,用數學的語言描述管理過程中存在的問題,旨在用抽象普世的方法解決問題,減少主觀想法和情感的影響,使研究更具科學性。
本文主要研究內容個性化產品的設計和生產過程的優化。
(1)加工-裝配兩階段協同優化問題
論文從加工-裝配兩階段協同優化問題入手分析個性化定制生產問題,剖析相較于傳統的生產模式,個性化定制程度對生產定制過程的影響。從標準加工時間與標準裝配時間之間的大小關系以及個性化定制程度對加工、裝配時間的影響這兩個維度出發,分析不同的個性化定制程度對生產制造跨度的影響,并根據參數之間的大小變化,量化分析不同的個性化定制程度下的空閑時間,根據分析過程提出管理學啟示。
(2)設計-加工-裝配三階段協同優化問題
分析了設計-加工-裝配三階段協同優化問題的計算復雜度,該問題是NP-hard問題,因此提出了近似算法DPA,分別考慮了設計過程中第一個關鍵訂單之前的處理時間與裝配過程中第二個關鍵訂單之后的處理時間的比例?=1時的一般情況和??1時的特殊情況,得到近似算法的最差性能比和漸進性能比分別是5 3和3 2,并針對算法性能的分析,提出具體的生產管理建議,為制造企業優化個性化產品的設計-生產流程提供理論指導,也為縮短個性化產品的加工周期提供方法支持。
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第2章 文獻綜述
2.1個性化定制相關研究
個性化定制是相對于大規模定制而言的。大規模定制是將產品劃分為不同的模塊,每個模塊設置不同的參數,通過模塊之間的組合為消費者提供多樣化產品,在大規模定制中依然可以完成產品的批量生產。個性化定制是根據消費者的需求驅動生產,即一個訂單對應一個產品,不同訂單生產的產品不同。用戶會參與個性化設計過程,產品的設計體現了用戶的獨特性需求。個性化定制的生產無法依賴批量生產的規模效應,需針對每一個訂單進行差異化生產和個性化組裝。總的來說,個性化定制是以滿足客戶獨特性需求為目的,通過一對一設計、差異化生產和個性化組裝完成定制的生產模式。
2.1.1個性化定制的應用研究
個性化定制已經被應用在各個領域中,比如服裝、家具、汽車、醫療、軟件等領域,論文從個性化定制的應用場景出發,從需求交互、產品設計、產品制造、訂單管理等不同角度梳理目前個性化定制的應用場景。
(1)個性化服裝定制領域
在個性化服裝定制領域,如何在定制框架下實現服裝個性化設計是主要研究內容。Zhu等[1]研究了基于實體3D的個性化服裝虛擬顯示技術及框架,給出了基于實體3D的個性化服裝設計與建模、交互和虛擬顯示技術的開發步驟,為定制化產品的虛擬展示提供可行的技術路線和支持。Zhu等[2]針對個性化服裝定制的需求,提出了一種交互式服裝設計和用戶面部個性化虛擬展示的方法,分析了一種基于基因工程思想的顧客交互服裝設計方法,能夠呈現逼真的服裝和面料效果,顧客可以重新安排服裝風格元素,選擇可用的顏色、面料,并提出自己的個性化的西裝風格,為用戶提供有效的視覺和定制體驗。Zhao [3]討論了定制系統的功能需求,建立了定制數據庫,包括服裝款式、服裝材料、服裝工藝、體型等數據庫,并設計了系統的模塊。通過實踐證明,這些模塊可以用來完成基于工業大數據的服裝定制。Rocha等人[4]提出了一種服裝個性化推薦系統的方法,能夠根據女性的時尚風格和體型向她們推薦服裝。Yan等[5]以數字化技術下服裝定制行業的發展為背景,構建了服裝定制客戶的價值維度。
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2.2調度問題相關研究
2.2.1生產調度相關研究
在生產過程中,交貨期非常重要,因此在生產調度中,許多模型以最小化最大完工時間為優化目標。Xu等[72]針對生產中不確定因素,與生產計劃相關的關鍵績效指標很難實現的問題,提出了一種考慮能源消耗和最大完工時間的生產調度問題反饋控制方法,以幫助制造商保持生產實施與生產計劃的同步。Zacharias等[73]考慮了病人的缺席、不守時、一般隨機服務時間和計劃外的緊急情況,通過環族上的子模集函數最小化局部非負整數向量上的多模函數,解決了在隨機環境下設計預約調度策略的問題。Zacharias等[74]在動態調度決策中同時考慮預約時間精確到點的問題,證明了關于約束多模函數最小化的離散凸分析的新理論結果,開發了一個可實際實現和計算可處理的調度范式,并保證性能。Rivera Letelier等[75]針對露天礦開采生產調度中給定礦體的離散化的問題,采用直接塊調度和工作臺階段調度算法,提升了預處理和切割平面技術性能。Nagano等[76]研究了以最大完工時間為優化目標的無空閑流水車間調度問題,提出了一種新的混合元啟發式算法求解調度問題。De等[77]提出了一種回歸卷積神經網絡算法,用于車間生產快速、準確的按計劃完成工期,最小化總加工時間。Cao等[78]針對車間調度問題中動態作業的最大完工時間最小化問題,提出了一種自適應調度算法,用有向無環圖代替線性順序來表示作業中操作之間的復雜優先約束,使某一生產任務的最大完成時間最小化。Sun等[79]提出了一種最短完成時間的漿液生產協同進化算法,該協同進化算法包括兩種進化算法,即泛型算法與局部搜索相結合的算法和蟻群優化算法,前者用于處理漿液形成的演化過程,后者用于尋找更好的seru生調度,seru生產可用于提高生產率,如縮短生產時間和節省人力。
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第3章 問題描述與模型構建 ............................. 20
3.1問題描述和變量說明 ...................................... 20
3.2 模型構建 ............................... 22
第4章 個性化產品的加工-裝配協同優化算法 ........................ 26
4.1最優算法 .......................... 26
4.2最優解的分析 ......................... 26
第5章 個性化產品的設計-加工-裝配三階段協同優化算法 ....................... 37
5.1近似算法DPA ........................... 37
5.2時間復雜度分析 .................................. 39
第5章 個性化產品的設計-加工-裝配三階段協同優化算法
5.4管理啟示
生產管理論文參考
根據近似算法的性能分析,針對包含設計的個性化產品定制優化過程,管理學啟示有以下幾點:
個性化定制由消費者需求拉動生產,消費者參與到產品設計過程中,一訂單一設計,在設計過程中需要投入大量的時間和資源。而完成設計過程方能進行產品的加工和裝配,因此優化個性化設計的流程,是減少整體加工制造跨度的前提。相對于傳統的手工定制,個性化定制企業可以利用大數據驅動產品設計,根據產品特性構建產品設計模塊和框架,實現與消費者云端交互,減少設計時間影響因子?和個性化定制程度j?的影響程度,縮短個性化設計所需時間,同時員工與機器有效相互輔助配合,加速設計過程,滿足消費者多層次、多樣化的個性化需求。
裝配是個性化定制的末端,隨著個性化定制程度增加,產品裝配的復雜度增加,工人的操作時間也會增加,如果裝配時間過長會影響整體加工制造跨度。由于個性化需求的不確定性,通過區分消費者的通用需求、定制需求和個性化需求,設計裝配系統,并按此規劃和引導員工操作,實現裝配復雜度與和個性化程度之間的平衡,滿足消費者不同層次的需求。
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第6章 總結與展望
6.1總結
個性化定制是新興的制造模型,符合國家發展的戰略方針,是未來制造的業發展方向。然而,目前對個性化定制產品生產優化過程的研究較少,因此本文分別考慮個性化定制過程中加工-裝配兩階段協同優化問題和設計-加工-裝配三階段協同優化問題,在加工-裝配兩階段協同優化問題中考慮不同個性化定制程度對生產加工制造跨度的影響,分別計算了不同個性化定制程度下裝配過程的空閑時間,考慮了不同參數之間大小制約關系對加工、裝配時間產生的影響,以及加工、裝配時間比例關系對制造跨度的影響。在設計-加工-裝配三階段協同優化問題中考慮一般情況和特殊情況,在這兩種不同情況下分別分析近似算法的性能,最差性能比和漸進性能比分別是5 3和3 2,并針對這個優化問題給出管理學啟示和建議。
設計、加工、裝配是個性化定制企業制造過程中難以避免的三個環節,而且這三個環節對產品按期交貨、質量保證有非常重要的影響,生產某一環節單獨運作時可以直接求最優解,但是生產中多個階段同時運作時,需要考慮不同階段的影響因素及不同階段之間相互的制約關系,不同階段之間需彼此之間相互協調、相互配合才能使得整體處理時間更短。與此同時,個性化生產不同于傳統產品的標準化生產,個性化定制中每個訂單對應的產品都不相同,加大了個性化產品定制過程復雜度,因此個性化產品定制需要設計、加工、裝配多個階段協同優化,在開放式的環境下,多方合作,整合資源,及時響應顧客需求,實現精益生產,在顧客要求的交貨期內按期交貨。因此對設計、加工、裝配多階段協同調度研究能幫助企業優化生產過程,提高生產效率,順應時代的發展,提升企業的競爭優勢。
參考文獻(略)
- 供電作業項目安全生產風險管控系統開發及后評價研究2018-01-28
- 6S生產管理在浙江農行的應用與提升研究2018-02-01
- LY市甲醛行業安全生產多元化管理研究2018-02-13
- L公司中層生產管理人員薪酬體系優化研究2018-03-07
- DL植物工廠規模化經營生產戰略管理研究2018-03-23
- 美卓礦機機械加工件的逆向定價生產管理研究2018-04-23
- 核電數字化分布式儀控系統研制進度風險管理研究2018-05-02
- 尾砂壩加高工程和加高后安全生產管理措施的研究2018-05-15
- 武漢鐵路局漯河車站行車安全生產管理分析研究2018-05-18
- 軌道交通供電運行安全生產管理系統研究與應用2018-05-31