基于产品模块化的智能生产

「 1. 基于模块化的产品智能报价 」

复杂的定制产品的报价不仅需要给出价格，还要给出交货期，这给企业带来巨大的挑战。

传统的方法是找一个相似的已经做过的产品作为参考模型，提供价格和交货期的数据。但当新的定制产品与原有产品额差距较大时，这种价格和交货期数据的误差就会较大，难以满足工程的要求。

当企业有较好的模块化基础时，在进行产品报价时将产生一个经过“压缩”不完整的产品BOM，其中大量的模块是已知的，并已经生产过的，因此可以在产品主结构和模块主模型、主文档的基础上，根据用户的需求迅速地提供正确的报价和交货期。

当大量模块和材料需要外购和外协时，可以通过工业互联网、零件库、电子商务平台等快速找到相应模块的最新报价和交货期，得到比较准确的报价和交货期数据。

「 2. 基于模块化的产品智能报价 」

传统ETO定制产品的生产计划的编制需要等产品图纸和工艺文件完成后才进行，传统的MTO或ATO定制产品的生产计划的编制是根据用户的订单到达后才开始采购和生产，这往往导致较长的生产周期。

基于产品模块化，生产计划管理系统可以对产品的模块进行预测和组织生产，可以在订单到达后，立即制定出粗的EBOM（设计BOM）、MBOM（制造BOM）。这些BOM是不完整的，有一些模块还需要设计、采购洽谈等，但可以用来采购、制造和装配已知模块，用来对待设计的模块的材料采购和粗加工，从而显著缩短生产周期。这种基于不完整的EBOM、MBOM得到的生产计划称之为不完整的生产计划，而在完整的EBOM、MBOM基础上得到的生产计划称之为完整的生产计划。

不完整的生产计划的制订过程如下：

（1）选择参考模型：用户订单所要求的个性化产品没有相应的技术数据、工艺数据和作业周期等数据。因此，需要从已经生产过的同类或相似产品中挑选一个“最接近”于当前产品技术条件和要求的产品，作为编制当前产品不完整的生产计划的参考模型。

（2）不完整的生产计划编制：先根据当前产品与选定的参考产品之间的差别，确定相应的难度系数值，并按此难度系数来修正参考产品的工艺数据和作业周期，再按产品的交货期、产品不完整的EBOM、MBOM和修正后的作业周期，倒排其生产进度计划，计算出其关键路径及有关各工序的最早开工期和最迟完工期，其中也包括技术准备的计划日程。

（3）预估当前产品的负荷：按第（2）步编制不完整的生产计划时，使用难度系数修正参考产品的工艺数据，并以此来计算当前产品的不完整的生产计划在各工位组的负荷，称之为当前产品的预估负荷。

（4）生成负荷—能力平衡表：将当前产品的预估负荷与所有正在生产的订单产品所对应的负荷按工位组叠加，形成各个工位组的总负荷，并将此总负荷叠合在对应工位组的能力曲线上，以形成各工位组的负荷—能力平衡表。当负荷与能力不相平衡时，或者修改当前产品的交货期，或者选择当前产品中的某些零部件作为外协件，并重新执行步骤（2）、（3）、（4），直到负荷和能力基本平衡为止。这时的不完整的生产计划经认可以后，才算正式编定。

（5）重新计算当前产品负荷：在步骤（3）按难度系数和参考产品的工艺数据算得的负荷只是一种预估负荷，其精确程度是有限的。在当前产品的技术准备完成后，其BOM已经产生，工艺数据也已补全，这时较精确计算当前产品负荷的条件已经具备。此时应该按照当前产品的BOM和工艺数据，结合其不完整的生产计划，重新计算其负荷，并将此负荷叠加到老负荷上去，其预估负荷则随即从预估负荷数据库中被清除。

不完整的生产计划一旦编定后，就不再修改，在其规定的时间接点限定下编制生产计划。

图1表示了不完整的生产计划与产品开发设计、生产计划、作业计划和产品制造的联系。

图1 不完整的生产计划与产品开发设计、生产计划、作业计划和产品制造的关系

「 3. 基于模块化的未来工厂 」

人们对未来工厂提出多种模型，这些模型或多或少与产品模块化有关，并且其目标都是实现大批量定制。

1）未来工厂的分形企业模型

分形（fractal）几何，又称分数维。组成部分与整体以某种方式相似的“形”叫做分形。其重要特点是自相似性。自相似性指的是若将该图形的一部分放大，其形状与全体（或者大部分）相同。不论多小的部分，若将其放大到适当的大小，应该能得出与原来相同的图形。这是一种整体与部分无穷嵌套的自相关、自相似关系。分形体的解改进时，其结构基本不变，如雪花的结构、人的血管和神经的分布等。图2描述了一种分形几何图形通过自相似操作进化演变越来越来复杂的过程。德国瓦纳克（Warnecke）教授在1993年提出了分形企业（fractal enterprise）的理论说明未来企业应是这样一种结构，以模块化自相似的组织结构应对复杂多变的内外环境。

作者：顾新建，顾复，纪杨建