个性化定制模式下的产品设计——生产 协同优化方法探讨

本文是一篇生产管理论文，笔者认为个性化定制是新兴的制造模型，符合国家发展的战略方针，是未来制造的业发展方向。然而，目前对个性化定制产品生产优化过程的研究较少，因此本文分别考虑个性化定制过程中加工-装配两阶段协同优化问题和设计-加工-装配三阶段协同优化问题，在加工-装配两阶段协同优化问题中考虑不同个性化定制程度对生产加工制造跨度的影响，分别计算了不同个性化定制程度下装配过程的空闲时间，考虑了不同参数之间大小制约关系对加工、装配时间产生的影响，以及加工、装配时间比例关系对制造跨度的影响。
第1章 绪论
1.1研究背景与意义
1.1.1研究背景
制造业支撑着国家经济的发展，是国民经济的主体，是国家立足的根本所在，是国家走在兴盛之路上的必用工具，是国家走向强大的基础。纵观世界历史和中国历史，国家的兴衰与制造业的起落有着密切的联系，制造业强，经济实力强，则国家雄于地球。因此，为了提高国家在世界经济中的地位，增强国家在世界大事中的话语权，提升国家的综合实力，必须加强制造业的建设，提升制造业的竞争力。经过改革开放，无数仁人志士投入心血建设新中国，中国的经济得到了快速发展，经济实力显著增强。中国制造业经过快速地发展，形成了多品类、完整的制造业体系，推动国民经济的发展，为中国迈向世界大国的地位奠定了坚实的基础。然而，中国制造业和世界先进水平比起来仍然有距离，体量庞大但是在自主创新、智能化方面仍需努力。由诸多院士专家共同制定，国家总理李克强签字批准，在2015年5月印发的文件《中国制造2025》明确指出：应着力中国制造业的转型发展，由中国制造转向中国创造，推动制造业质量、创新、效率全方位发展。

生产管理论文怎么写

（1）制造业的转型
制造业经过了手工定制、大规模生产、大规模定制这三个阶段的演化，逐渐向个性化定制转型。
手工定制。该模式下，采用小批量、多品种生产方式，产品的设计、加工、装配过程全部人工处理，虽然产品质量高，但是加工效率低，在有限时间内完成的产品数量少，生产成本高，主要局限于高端产品的定制，消费者受众面小。
大规模生产。随着福特流水线生产模式的问世，突破了传统手工定制生产效率低的问题，实现单一产品批量生产，提高了产品生产效率，极大缩短了单件产品的生产时间，降低了产品的生产成本。但流水线式的批量生产模式下产品单一，消费者没有选择的余地。此时批量生产开始转向大规模定制。
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1.2主要研究内容
本文根据现实情况抽象建模，从现实生活中提出管理问题，根据现有的个性化定制企业的共有生产流程提取出共同点，并将其转化为数学模型，用数学的语言描述管理过程中存在的问题，旨在用抽象普世的方法解决问题，减少主观想法和情感的影响，使研究更具科学性。
本文主要研究内容个性化产品的设计和生产过程的优化。
（1）加工-装配两阶段协同优化问题
论文从加工-装配两阶段协同优化问题入手分析个性化定制生产问题，剖析相较于传统的生产模式，个性化定制程度对生产定制过程的影响。从标准加工时间与标准装配时间之间的大小关系以及个性化定制程度对加工、装配时间的影响这两个维度出发，分析不同的个性化定制程度对生产制造跨度的影响，并根据参数之间的大小变化，量化分析不同的个性化定制程度下的空闲时间，根据分析过程提出管理学启示。
（2）设计-加工-装配三阶段协同优化问题
分析了设计-加工-装配三阶段协同优化问题的计算复杂度，该问题是NP-hard问题，因此提出了近似算法DPA，分别考虑了设计过程中第一个关键订单之前的处理时间与装配过程中第二个关键订单之后的处理时间的比例=1时的一般情况和1时的特殊情况，得到近似算法的最差性能比和渐进性能比分别是5 3和3 2，并针对算法性能的分析，提出具体的生产管理建议，为制造企业优化个性化产品的设计-生产流程提供理论指导，也为缩短个性化产品的加工周期提供方法支持。
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第2章 文献综述
2.1个性化定制相关研究
个性化定制是相对于大规模定制而言的。大规模定制是将产品划分为不同的模块，每个模块设置不同的参数，通过模块之间的组合为消费者提供多样化产品，在大规模定制中依然可以完成产品的批量生产。个性化定制是根据消费者的需求驱动生产，即一个订单对应一个产品，不同订单生产的产品不同。用户会参与个性化设计过程，产品的设计体现了用户的独特性需求。个性化定制的生产无法依赖批量生产的规模效应，需针对每一个订单进行差异化生产和个性化组装。总的来说，个性化定制是以满足客户独特性需求为目的，通过一对一设计、差异化生产和个性化组装完成定制的生产模式。
2.1.1个性化定制的应用研究
个性化定制已经被应用在各个领域中，比如服装、家具、汽车、医疗、软件等领域，论文从个性化定制的应用场景出发，从需求交互、产品设计、产品制造、订单管理等不同角度梳理目前个性化定制的应用场景。
（1）个性化服装定制领域
在个性化服装定制领域，如何在定制框架下实现服装个性化设计是主要研究内容。Zhu等[1]研究了基于实体3D的个性化服装虚拟显示技术及框架，给出了基于实体3D的个性化服装设计与建模、交互和虚拟显示技术的开发步骤，为定制化产品的虚拟展示提供可行的技术路线和支持。Zhu等[2]针对个性化服装定制的需求，提出了一种交互式服装设计和用户面部个性化虚拟展示的方法，分析了一种基于基因工程思想的顾客交互服装设计方法，能够呈现逼真的服装和面料效果，顾客可以重新安排服装风格元素，选择可用的颜色、面料，并提出自己的个性化的西装风格，为用户提供有效的视觉和定制体验。Zhao [3]讨论了定制系统的功能需求，建立了定制数据库，包括服装款式、服装材料、服装工艺、体型等数据库，并设计了系统的模块。通过实践证明，这些模块可以用来完成基于工业大数据的服装定制。Rocha等人[4]提出了一种服装个性化推荐系统的方法，能够根据女性的时尚风格和体型向她们推荐服装。Yan等[5]以数字化技术下服装定制行业的发展为背景，构建了服装定制客户的价值维度。
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2.2调度问题相关研究
2.2.1生产调度相关研究
在生产过程中，交货期非常重要，因此在生产调度中，许多模型以最小化最大完工时间为优化目标。Xu等[72]针对生产中不确定因素，与生产计划相关的关键绩效指标很难实现的问题，提出了一种考虑能源消耗和最大完工时间的生产调度问题反馈控制方法，以帮助制造商保持生产实施与生产计划的同步。Zacharias等[73]考虑了病人的缺席、不守时、一般随机服务时间和计划外的紧急情况，通过环族上的子模集函数最小化局部非负整数向量上的多模函数，解决了在随机环境下设计预约调度策略的问题。Zacharias等[74]在动态调度决策中同时考虑预约时间精确到点的问题，证明了关于约束多模函数最小化的离散凸分析的新理论结果，开发了一个可实际实现和计算可处理的调度范式，并保证性能。Rivera Letelier等[75]针对露天矿开采生产调度中给定矿体的离散化的问题，采用直接块调度和工作台阶段调度算法，提升了预处理和切割平面技术性能。Nagano等[76]研究了以最大完工时间为优化目标的无空闲流水车间调度问题，提出了一种新的混合元启发式算法求解调度问题。De等[77]提出了一种回归卷积神经网络算法，用于车间生产快速、准确的按计划完成工期，最小化总加工时间。Cao等[78]针对车间调度问题中动态作业的最大完工时间最小化问题，提出了一种自适应调度算法，用有向无环图代替线性顺序来表示作业中操作之间的复杂优先约束，使某一生产任务的最大完成时间最小化。Sun等[79]提出了一种最短完成时间的浆液生产协同进化算法，该协同进化算法包括两种进化算法，即泛型算法与局部搜索相结合的算法和蚁群优化算法，前者用于处理浆液形成的演化过程，后者用于寻找更好的seru生调度，seru生产可用于提高生产率，如缩短生产时间和节省人力。
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第3章 问题描述与模型构建 ............................. 20
3.1问题描述和变量说明 ...................................... 20
3.2 模型构建 ............................... 22
第4章 个性化产品的加工-装配协同优化算法 ........................ 26
4.1最优算法 .......................... 26
4.2最优解的分析 ......................... 26
第5章 个性化产品的设计-加工-装配三阶段协同优化算法 ....................... 37
5.1近似算法DPA ........................... 37
5.2时间复杂度分析 .................................. 39
第5章 个性化产品的设计-加工-装配三阶段协同优化算法
5.4管理启示

生产管理论文参考

根据近似算法的性能分析，针对包含设计的个性化产品定制优化过程，管理学启示有以下几点：
个性化定制由消费者需求拉动生产，消费者参与到产品设计过程中，一订单一设计，在设计过程中需要投入大量的时间和资源。而完成设计过程方能进行产品的加工和装配，因此优化个性化设计的流程，是减少整体加工制造跨度的前提。相对于传统的手工定制，个性化定制企业可以利用大数据驱动产品设计，根据产品特性构建产品设计模块和框架，实现与消费者云端交互，减少设计时间影响因子和个性化定制程度j的影响程度，缩短个性化设计所需时间，同时员工与机器有效相互辅助配合，加速设计过程，满足消费者多层次、多样化的个性化需求。
装配是个性化定制的末端，随着个性化定制程度增加，产品装配的复杂度增加，工人的操作时间也会增加，如果装配时间过长会影响整体加工制造跨度。由于个性化需求的不确定性，通过区分消费者的通用需求、定制需求和个性化需求，设计装配系统，并按此规划和引导员工操作，实现装配复杂度与和个性化程度之间的平衡，满足消费者不同层次的需求。
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第6章 总结与展望
6.1总结
个性化定制是新兴的制造模型，符合国家发展的战略方针，是未来制造的业发展方向。然而，目前对个性化定制产品生产优化过程的研究较少，因此本文分别考虑个性化定制过程中加工-装配两阶段协同优化问题和设计-加工-装配三阶段协同优化问题，在加工-装配两阶段协同优化问题中考虑不同个性化定制程度对生产加工制造跨度的影响，分别计算了不同个性化定制程度下装配过程的空闲时间，考虑了不同参数之间大小制约关系对加工、装配时间产生的影响，以及加工、装配时间比例关系对制造跨度的影响。在设计-加工-装配三阶段协同优化问题中考虑一般情况和特殊情况，在这两种不同情况下分别分析近似算法的性能，最差性能比和渐进性能比分别是5 3和3 2，并针对这个优化问题给出管理学启示和建议。
设计、加工、装配是个性化定制企业制造过程中难以避免的三个环节，而且这三个环节对产品按期交货、质量保证有非常重要的影响，生产某一环节单独运作时可以直接求最优解，但是生产中多个阶段同时运作时，需要考虑不同阶段的影响因素及不同阶段之间相互的制约关系，不同阶段之间需彼此之间相互协调、相互配合才能使得整体处理时间更短。与此同时，个性化生产不同于传统产品的标准化生产，个性化定制中每个订单对应的产品都不相同，加大了个性化产品定制过程复杂度，因此个性化产品定制需要设计、加工、装配多个阶段协同优化，在开放式的环境下，多方合作，整合资源，及时响应顾客需求，实现精益生产，在顾客要求的交货期内按期交货。因此对设计、加工、装配多阶段协同调度研究能帮助企业优化生产过程，提高生产效率，顺应时代的发展，提升企业的竞争优势。
参考文献（略）