第一章 绪 论

1.1引言

企业为了赚取更多的收入，曾经一直在进行大批量，因为这样，他们可以获得更多的收入，而且这还是低成本的，在低成本的同时又可以获得高收益，因此，大部分的企业把它作为主要的生产模式。批量生产，固定产品，低成本，低售价都是它的特点。时代在进步，技术在进步，我们也正走向国际化，随之带来的就顾客的个性要求。

一种生产模式就因之出现了，这种生产模式和之前的是不一样，它可以完全按照消费者的需求进行产品的生产，正是因为这样，我们又把它认为是个性的。简单来说，它的特点就是批量小和品种多，因为它有个性化这个特点，所以它才能充分的考虑到消费者的需求，然后完成产品的生产。

供应和需求导致了两个市场的出现，一个是有供应的市场，一个是有需求的市场，一个有，一个需要，正好互补了。从需求转向供应。我们现在的所谓的传统的制造模式很明显不能满足，这个形式的发展已经超过了我们现在的这种生产方式。目前，企业在进行了一些改变，有部分是重构，有部分是调整，这些都是为了有更好的产品，这就需要一个不同于之前的生产方式。还可以能够快速的把定制的产品的全部或者是其中的一部分地转化为批量的生产模式，因此就这样出现了可重构制造系统这种生产方式。产生可重构机制系统理论的直接因素就是当今的市场环境，激烈的竞争和顾客的个性化要求，这些因素都是直接加速了这种生产方式的出现。如今的一些企业要是想发展下去，就必须要迅速的适应这个生产方式。

在1990年左右，因为计算机技术的出现和应用，我们发现产品的设计时间和它的开发时间真的变短了很多，不光如此，我们还发现新的产品的推出的时间也缩短了很长。但是呢，目前的企业都是手工作业，不光如此，研究的周期的时间还很长，这些都是目前企业发展的问题，所以就目前而言，缩短时间是使系统成功的关键之处所在。关于如何进行重新建构可以依靠缩短研制的周期来实现。这些设想不只是设想，已经有教授开展了研究。在1990年的时候就有人开始进行了这些相关的研究，在1996年的时候，美国的密执安大学工程研究中心^[1] 在一些公司的投资下，也开始了它的相关的研究。在1997年的时候，Ykoren教授等首次正式提出可重构机制系统理论的概念。^[2]美国国家研究委员会[3]在1998年的时候，发表了《2020 年制造挑战的设想》这篇文章，文中很明确地提出了要把可重构机制系统理论划入到6大挑战与10大关键技术之中，其中它排在第一位。在加工系统这一方面，我国的研究不多，因为这个方面的研究还没有完全的展开，但是在执行性的研究上，我国的研究还是有很多的，因为展开了相应的研究。在1997年的时候，我国在得到资助之后也开始了研究，同时还得到了一定的成果。^[4-8]学者们整理了合弄^[9]的一些理论，把他的一些概念加入到了可重构性机制的理论中去了，值得骄傲的是这个研究取得了很大的突破，虽然有了些进展，但是目前学者们还没有给出完整的理论，导致这个系统理论还没有真正的被完善。

第二章 工业4.0的基本现状

2.1何为工业4.0

在工业4.0这个概念的提出之后，我们不得不思考什么是工业4.0，工业4.0又能给工业带来什么的改变呢？芮明杰教授等人提出了他们的观点。它就是一种智能化的生产方式，我们企业之前一直都是用的标准化的生产方式，和现在的有所不同。智能化的生产方式有很大的灵活性，因为它不受时间的限制，随时可以按照顾客的要求来进行加工，这种生产方式还是实时的，可以实时进行加工。

2.2工业4.0的特性

上面我们说了工业4.0的含义，从它的含义，我们可以看出它的特征，特征就是智能化生产。举个例子来说，在生产一件产品的时候，在还没有完全被生产出来之前，关于加工的所有的信息都会被记录着，这些信息都是关于产品是要加工成什么样子的，在这个过程当中，大数据有着很重要的作用。只有在自己掌握了顾客的喜好的时候，我们再把这些信息转变为大数据，通过这些，我们就此可以判断出顾客需要的产品，然后在有针对性的去生产出顾客需要的一种产品。透过这个例子中可以看出来工业4.0的特性，简单的说就是通过智能化的生产大大的提高客户的主动性。

2.3工业4.0的发展前景

受到这样追捧的工业4.0的前景如何呢？客观的说来，我国提出的大规模的定制方式和工业4.0提出的方式是一样的。所以就单单在我国而言，前景还是很大的。定制的智能化的工业4.0，又和顾客的消费方向是一样的，顾客的个性化要求是很突出的，因此工业4.0的发展前景还是很大的。举个工业4.0在汽车产销的行业中的例子，这几年，中国的汽车业总的来说是处于发展迅速的状态下，看数据来的很直接，我们可以从实例中可以看一下。如下图2-1。

图2-1 2012~2016年中国汽车产销情况统计图

从图中，我们可以看出来：在2015年的时候，汽车的产出量大概是2108万辆左右，比上年增长了百分之五，汽车的销售量大概是2115万辆左右，比上年增长百分之七.而在2016的时候，汽车的产量是1684万辆，比上年多了百分之十，汽车的销量是1676万辆，比上年增长了百分之十二。以上的数据，我们可以看到它对汽车行业的影响，这些影响都是正面的。我们可以很清楚的看出它在里面所承担的责任，数据表明这个还是起了很大的作用的。这也仅仅是一方面，我们看出来它的影响很大。很有理由相信，在其他的行业也同样会取得很大的效果的。对于它的影响，已经很多的企业获益了。虽然我们的企业还不可以一下子完全的实现工业4.0，但是还是要努力去实现，因为它带来的效益还是很大的。

第三章 大规模定制的含义和发展

3.1大规模定制的含义

目前，关于它的含义，一直都是各说其词。为什么会有那么多分歧，主要是因为不同的人对它是从不同的层面来进行理解的，这就导致了有很多的分歧。从能力上来说，它是一种个性的能力。能够完全按照消费者的要求去生产产品。从技术来说，它是一种依靠先进制造技术的生产方式。从功能来说，它体现的是一种协调关系，大致来分，它一共协调两大类的关系。第一，企业和消费者的，第二，大批量的生产和消费者个性化的。目前而言的文献对大规模的含义还不是很规范，这也表现了这种新的企业生产思想还处于发展的状态中。

3.2不同客户的需求的分析

3.2.1不同行业主体的不同

不同行业，不同顾客对于定制都有不同的要求。举个例子，拿电动机来说吧，电动机是工业和企业需要的，在不同的行业里面，需求都是不一样的，从铁路和机械这两个层面上来说，两个行业都需要电动机，但是很明显，两个行业对于电动机的性能要求也都是不一样的，铁路企业对有此有着很高的要求，快速的制动性可以起到很大的重要的。但是呢，机械行业就不一样了，对电动机没有那么高的要求。又比如，不同的人对于电脑的需求也是不一样的，拿在办公室长时间工作的人来说吧，这些人对于电脑的要求就是端口越多越好，越多的USB接口能给他们带来很多的便利，而对于经常出差的人，他们对于电脑的要求就是要抗摔，蓄电能力强等等的要求。

3.2.2不同主体的不同需求

不同的人有着不同的兴趣爱好，这就直接导致了他们的需求的不一样，这也是为什么产品有不同的原因。从规模上说，可以分成群体和分散这两大类。一般的情况下，大规模的群体需求是不能考虑到每一个顾客的，这就是它的一个特点，但是小规模的分散需求就可以顾忌到的，这个是它的一个特点。除了上面的这些，我们还要从其他的方面上来考虑这个问题。

消费者的一些个体的因素也会直接导致这个问题的出现，像男女，老少等等之类的。我们要通过对自身主体进行客观的分析，把需求和特点联系在一起，这也可以很精准的掌握客户的需求。

3.3现今企业所遭遇的问题

第一，有个大前提，我国的企业是处于一种软件硬件都落后的状态。再加上它是可以定制的，这就要依靠英特网才能完成。虽然对此的评价很高，但是真正有去尝试的大部分的都是一些在外国的企业，而且那么多的成功案例都是在大企业里发生的，因为这些大企业有着足够的技术和管理，同时资金也是充足的。唯一不足的地方，目前我国还没有出现这样的企业，会满足以上所有的条件。我国的企业和国外的那些企业还是有所不同的，我国企业的规模都不大，规模偏小，都是中小型的企业。中小型的企业还没有能力去完成生产。因此，结合我国的实际情况，要制定出合适的生产方案，才是最为利于我国企业的发展的关键。削足适履这种情况并不是我国企业要去做的。我们现在要做的事情就是让所有的企业都可以实现大规模的定制。第二，目前，我国的一些企业的水平是参差不齐的，只有一小部分的企业有了这个条件。但实际是，目前我国的很多企业都还没有达到这种情况，更不要说完成大规模的定制。还存在一个问题，消费者和企业并没有很及时的沟通，彼此之间信息不通，了解不到对方的想法，不能做出准确及时的生产。第三，我国的企业还缺少相对应的环境，它对于环境有着很高的要求，目前而言，对于我国的企业来说，还没有形成发展所需要的环境。不光这样，它还需要能够控制住生产的时间，因为不同的消费者对于时间的要求是不一样的，在制造过程中，定制要求很好的沟通协调企业和顾客之间。关于产品的配送方面，这个对企业能力有着一定的要求，企业可以在规定的时间里完成定制的产品，这就导致了一个其他的问题，企业要对消费者的需求变化很关心。这就要求企业和消费者之间要有很好的沟通。但是在我国的很多企业，对于这些必要的环境条件都没有具备。有部分的企业虽然也作了一些关于这方面的努力，但是距离定制的要求还是离得很远。因此，我们如果要真正的实现定制的话，还有很多的事情需要我们去做的，很明显的事情就是，我国与发达国家有着很大的差距。就现在来看，我国的企业都还没有完全进入大规模的生产，这就由此也产生了一个问题，是先去完成生产还是先去完成定制，这个问题值得我们去深思，也是我们必须做出选择的。都在向前发展，竞争会很激烈的，危机随时都有的，因此，我们得时刻保持警惕性。总而言之，在转变的过程中，不可以急于求成，必须严格按照自己的实际情况来完成，给出符合自己情况的策略。这个在现今看来确实是一个极大地挑战，所以，我们不仅要增强自身的技术，还要提高管理的水平。

有个好的前景就是，我国的企业都在改变着，他们既然愿意做出这个改变，那么还是很有希望的，只要愿意去尝试，就一定会有突破的。不能保证会是顺利的，但是要去尝试的。不顺利的进展也更好的说明了问题，找到适合企业发展的还是很重要的，其他企业适合的未必会合适其他的企业，因此，我们的企业还是要找到自身发的那个道路去发展。

3.4我国企业所应采取的对策

首先，我们可以加强合作的意识，用合作的这种的方式来实现。世间没有完全一样的东西，但是也没有两个完全不一样的东西，这些和消费者定制的商品有一样的地方，没有完全不一样的商品，两者之间会有相同的地方。甚至说，有些新的产品仅仅是某个零件是被个性化的，其他的零件都没有变，还有的就是零件被重新组合了一下。而且，目前我国的企业最先要完成的就是降本和提质，这两个才是我们的关键所在。把企业自身不擅长生产的零部件，可以去找其他擅长的公司去生产，并且和这些公司进行长期的合作。这样的做法在降本的同时还可以提质的。先今的趋势就是，企业整合企业所有的资源，再把这些资源都用在生产自身擅长的上面。如果单纯都是一家公司去完成定制的零件的话，最明显的就是效率会很低。这些企业的关键之处就是可以为顾客提供设计的功能。不仅如此，我们还可以把这些给其他的公司去完成。企业需要加强对它的更多的管理，要把各个企业之间的关系协调的很好，这就要求企业要负更多的责任，这样才能保证在有需求的时候可以给出及时的回应。但是这种情况下，就对网络有着很高的要求，在完善供应链的同时还要加强信息网络的建设。企业之间要加强彼此间的合作。而且这些合作可以是跨企业的，永久的。其次，这个的本质是要求我们用规模的方法来生产，这样的要求去完成定制的话，我们要考虑到产品的模块性。生产有一定的难度，尤其是在技术上，但是采用标准化会减少一些难度。生产有一定的难度，尤其是在技术上，但是采用标准化会减少一些难度。看看我们之前用过的两种生产的模式，一种是敏捷，另一种是定制。对比着这两种生产的方法，它们在某种层面上是有着或多或少的相同点的，我们可以利用少对多的这种方法。但是两者之间还是有不同的，在信息这一块，主要的是就是在产品的基本信息上的各种不同方面，具体说是在类别，方法，深度，模式等等的。定制对于网络倒是没有很高的要求，它对产品的生产过程比较中意。我国的实情就是要低价，低成本，低成本的生产环境。要想有更的发展，我国的企业必须有更好的管理，在管理上面不能金玉其外败絮其中。好的管理会给企业帮很大的忙，有了好的管理之后，我们还要加强自身的学习，实时更新，与时俱进，要学习先进的理念，更好的帮助我们提高生产的效率和提高员工的素质，快速的建立物流的配送网络，快速发展第三方的物流。最后，我国的企业需要找更多合适的企业来共同发展，不光如此，我国的企业还要注重自身的战略，在转变的时候，我们要考虑到自己的实际状况，避难选易，选择一些企业自身的最擅长的去完成。我国企业的发展还离不开政府的扶持，政府要给企业一提供一些合适的机会。有了政府的扶持，企业也不能放松自身的建设，必须优化自身的管理，因特网给我们的企业提供了很大的便利，我们可以利用电子化去完成。便捷的因特网给企业带来路很大的便利，所以要抓紧机遇。

3.5目前我国家电在定制情况下的现状

从改革开放以来，这个行业已经取得了很大的成就，有的企业已经做出了很好的成绩，排在世界的前列，比如我们知道的海尔等的，都已经闻名世界了，已经形成规模的家电行业，也在慢慢进行重组兼并等的措施，充分发挥^[10]了这些产品的优势。现在一部分企业已经不再是单一性的生产了，而是多样的了。虽然这种转变是好的，但是实际上，企业都是在生产重复的商品。看看目前的市场，现在的状况就是供应大过于需求，当商品达到饱和，甚至是过剩的时候，竞争也是越加的激烈。消费者现在不仅仅在意的是产品的质量，对外观，色彩、生产的原材料和便携程度上等的要求度上有了更高的要求，我们希望产品可以更好的表现出自己的个性和品味；所以就产生了新的技术、和新的工艺。从现在的这种情况上来看，要给出一种两者条件都满足的生产是我们现在急需要做的，因为现在的这种生产方式已经不能满足现在这种发展的市场了。既是定制又是批量的，两个可以同时达到，就目前而言，大规模定制的重要性已经被很多的行业认识到了，他们都在抓紧时机进行着。比如说，李维斯公司，安德森公司，联合汽车服务协会。^[11]而且这些企业也都开始了定制。比如，一些企业察觉到了这种情况，也都纷纷开始了这种生产的方式。比如，伊莱克斯^[12]，这家企业的生产宗旨就是按消费者的需求来完成生产。再比如，我国的海尔，也是这样子做的，根据不同的消费者来完成相应的生产，但是这个仅是在局部，完成了局部的定制，不过这各也是取得了很大的成功。从这个例子来看，这个也是有一定的可行性的，虽然不能肯定的说有百分百的可行性，但是这个确是一种趋势。所有，对于我国企业现今要做的就是要做出转变，从传统的方式走向定制的转变。

3.6定制的情况下家电的需求现状

我们知道的电器的特点就是，它的使用的年限长，涉及的面广。就目前而言，最大的问题就是在定制上。因为不同的消费者有不同的需求，再加上外部环境的影响，这些都会给定制带来一定的影响。地区性的差异是会直接导致消费者需要的产品的不同。就拿冰箱来说，夏季在南方，天气热，对于南方的消费者来说，就需要容量大的，功能多一点的冰箱，冬天在北方的时候，北方天气本身就是挺冷的，他们不需要大容量功能多的冰箱，简单一点的就可以了。再比如，家人比较多的人家需要容量大的功能多的冰箱，而家人比较少的人家就不需要，简单的就可以满足了。这个例子直接说明了，外部环境对家电市场的影响很大的，这都说明了，会受外部环境的影响很大，这些也是导致多样性出现的直接因素。整个家电行业可以大致分为两类，制造和装配。制造指的就是企业自身设计产品，装配指的就是区其他企业买零件，回来自行组装。这些都是决定家电企业进行模块化生产的原因。家电产品的结构很简单的，虽然每种产品的要求不一样，但是主要的性质还是基本一样的。企业可以把消费者的需求都在主体上体现出来，尤其是在稳定的情况下，这个可以采用延迟制造技术^[13]，这个可以在现场按照要求进行生产，这样做的话，可以降低成本，以低价来取得一定的优势，可以更好的发展。现在的生活节奏快，顾客没有太多的没时间用在购物上，但是呢，又希望能够体现自己的个性化，所以，家电企业要烤炉到顾客的这一点，要为消费者提供更好的服务，只要做到定制便捷个性这三点就可以了。

3.7家电产品定制的实施具体情况

为了可以为消费者提供他们真正想要的产品，企业就必须很了解这些消费者的需要，这就要求有大量的数据信息。数据信息越多就越利于生产，也便于企业的发展，因此，我们前期要做的就是去得到消费者的需求数据。随着因特网的越来越强大，数据库这个词已经不是很陌生了，也在我国的某些行业已经盛行起来了，企业大可以利用数据库，前期收集一些信息，分析一下总体的需求情况，弄一个消费者需求的数据库。在建立起数据库之后，我们就可以了解到更多的信息，为产品的生产提供准确的信息，对已经有的信息进行整合，我们还可以把产品分类，这个也是一种信息。举个例子，消费者有需求的时候，他们在下单之后，企业得到下单的信息之后，会根据要求，完成指定的产品。企业的设计师将定制产品的生产要求转给负责生产的部门，在通过相应的管理员安排生产。从上一道工序快速的转入到现在需要的那个工序的生产中，是生产系统所必须具有的，而且这个转换所需的开销也是很低的。我们还可以把一些零部件整合在一起，因为它们之间有着相似性。再根据顾客的要求在原来的基础上进行修改完善，最好再组装起来。经过这一系列的操作，就可以完成顾客对于产品的定制的要求。

在依据消费者对于派送的要求，把产品及时准确的送到消费者手里。它的核心思想就是低本高质，同样，对于家电行业，也是如此，在低本高质的基础上，迅速生产出消费者需要的产品，同时这些产品还能要使消费者满意。

企业可以利用这些系统，高效高质的系统。因特网的迅猛发展，可以让我们充分的利用因特网给我们带来的便捷，更好的给顾客提供服务。因特网的发展，带动了企业间的合作，合作也越来越频繁，这种模式还是很好的，因为很多企业这样做了。供应商、销售商、之间都是有合作的，甚至是同行之间也存在着合作，这些把产品连接了起来就构成了生产链条。各个步骤之间的物料，这些物料之间的联系就出现了供应链，这些形成的价值，价值的叠加，会形成价值链^[14]。有价值链就会有成本链，所谓的成本链就是成本的叠加。这样看来，定制的实现，一靠企业自身，二靠外部管理，只有整合了两者，才有利于加强每个企业之间的合作。在家电企业的生产中, 会涉及到很多的零部件，就拿螺丝螺母来说，这些就已经数不清了，而且它的供应商就很多了，这样也导致了一个问题，如果其中的一个供应商无法按时完成某个零部件，这样会直接影响到其他零部件，对于整个产品都有着很大的影响。在派送这一块，最重要的就是能不能送到消费者的手里，这里也不光是送达的问题，还要求我们能够及时准确的送到，我们可以想象一下，如果没有送到消费者手里，我们应该怎么办？对企业自身会带来多大的影响，后果企业不敢去赌，所以，只有精确的保证物流派送，才会带来锦上添花的效果。用大规模的定制生产方式推动整个个性化的市场已经受到顾客的追捧，但是在社会的需求中，更为强烈的还是家电的个性化的需求，更为广阔前景的还是家电大规模的定制的市场需求。

第四章 可重构机制系统理论及方法

4.1可重构机制系统理论的定义

关于它的定义，我们给出了很多的含义，是在不同层面的含义。先从加工来看，加工作业是最基本的。从这个角度来看，它是一种加工系统，一种可以接受重构的系统，这个系统里面的子部分也都是可以重构的。这个给出的定义是在狭义上给出的。再从企业层面来说，给出的是一种广义的定义，设计的面很广，从组织到生产再到配送，这些都包括在内。它的构件不仅仅是局限在机床浩然控制的软件上，还在种类和性质等上。除了上面的，它还是一种依靠英特网的系统，依靠计算机的生产方式。上面说的不同层次的可重构机制系统理论的英文缩写是一样的，但是其中的含义内容是不一样的。尤其要指出，这里所说的可重构机制系统理论说的是狭义的那个含义。因为现在还没有精确的定义，但是还是有两种具有代表性的含义，解释如下所述。

4.1.1定义1:

简单来说，在最开始的初衷就是能够迅速改变系统，在某个限定的范围内，在有生产的能力之内，可以满足顾客的消费需求。这个定义是YKoren教授^[15]在1999年的时候提出来的。它的特点就是：①把加工的产品限定在一个已经分好组的范围之内。②它着重强调的就是由能力和功能的变化驱使的。③它必须要在机床上来完成产品的生产加工。

4.1.2定义2:

可重构机制系统理论是一种可以设计的，根据要求设计的，使用这些方法，来降低它的成本，高质高益，短周期，高效率。

这个定义是罗振璧等^[16]在2000年的时候在基于定义1的基础上提出来的。它的特点是：①把产品限定在设计的范围之内。②设计成是靠外界的东西达成的。③对重构进行调整。根据上面给出的含义，我们也给出了一些，如下所述：它是一种新型的制造系统方案，能够按消费者的需求变化来进行实时的改变。这个系统可以在系统设计的范围内，通过系统设计自身的改变和数量的变化等的来改变它的构建。在达到了规定的生产能力之后，能够保证短期，低本，高质高益。

4.2可重构制造系统的特点

（1）可变性^[17]：可变性是它最突出的一个特征，生产的能力不是一层不变的，是会有所改变的，随着环境的变化有着相应的改变，这个也是它的根本性的保障。

（2）模块化^[18]：它是有最基本的结构的，在原来的系统里面进行的调整，这个不需要改变掉原来的那个系统，只是做了一些增减，大的模块还是没有变的，变的只是消费者的需求那个部分。可重构加工系统^[19]，可重构物流系统^[20]，可重构控制系统^[21]是三个子系统，它们也都要这个特性。在这些前提之下，才会使系统的可变性更完善，而且这样的话还会降低整个生产过程的难度。

（3）标准化^[22]：模块化要想有意义，就必须有执行的标准，模块化有意义的前提是要能够顺利完成每一步的生产，而完成生产的前提就是要有标准。现在什么事情都会有个标准，这里也不尽然，也需求标准。在所有事情能够顺利完成的前提就是有标准。有标准的接口可以使零部件可以顺利完成交换。

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