以客户需求为导向的汽车大规模定制策略研究

张国方 许文硕 宋景芬

摘 要： 为平衡大规模生产和定制生产之间的矛盾，通过对大规模定制基本原理、运作流程、成功机理和技术体系的梳理分析，阐述了大规模定制模式在汽车行业的整体实施机制;构建了一个包含产品设计策略、模块化策略、产品族策略、延迟化策略和柔性化策略的整体面向客户需求的汽车大规模定制策略体系，系统化了大规模定制模式在汽车行业的应用。

关键词： 汽车大规模定制 实施机制 模块化设计 产品族

随着信息技术的快速发展和社会经济的转型，汽车产品的生命周期逐渐缩短，客户需求愈发严苛，客户对汽车的功能需求不断提高，对产品的个性化需求也逐渐增强，传统的生产模式已经无法有效满足客户对于汽车产品多样化、个性化的需求，汽车企业急需一种能快速响应客户需求变化和动态市场环境的新型生产模式——大规模定制生产模式。大规模定制是继福特大规模生产和丰田精益生产后最具指导意义的新型柔性生产模式，能够满足客户对短交货周期、个性化产品和低成本的共同需求，是汽车企业在智能制造的时代背景下获得新的竞争优势、改变既有的产销模式、实现以客户个性化需求为驱动，寻求生存和发展的必然选择[1]。如何又快、又好地实现从现有生产模式向大规模定制生产模式的转变，关系到在21世纪全球竞争加剧的大环境下中国制造业是否能占据一席之地，也是中国制造业振兴发展的关键一环。

一、大规模定制模式的研究现状综述

李晓亮探讨了大规模定制的相关理论和研究方法，分析了在中国汽车行业实施大规模定制的必要性，对企业在实施大规模定制模式时的组织架构调整、生产计划执行、产品规划管理以及供应链管理等内容展开了详细分析[2]。张余华首次系统地提出应探索面向汽车制造企业的大规模定制实施策略这一理念[3];刘畅等人也提出大规模定制在不同的行业具有不同的优势和局限，汽車企业应充分结合自身特点探索大规模定制模式的适用条件和具体实施策略[4]。罗妤探讨了大规模定制背景下实现产品组配置的关键技术，阐述了非结构化客户需求转换技术，并探索了基于客户需求权重约束的产品配置评价方案[5];Wang Y M等人采用一种线性目标规划方法对大规模定制模式下客户需求的相关研究进行了探讨，得到面向大规模定制的客户需求相对重要性权重[6]。陈立强从中国汽车行业发展现状、汽车市场环境变化趋势以及零部件发展现状的角度出发，展开了中国汽车制造企业实施大规模定制的可行性研究，并从客户需求的获取、信息技术的应用以及柔性化生产平台的搭建等方面详细分析了大规模定制的显著优势[7]。刘洋针对在汽车制造企业应用大规模定制模式的理论方法展开了探讨，并从需求信息获取、供应链物流以及生产制造系统等方面进行了阐述[8];王伟等人通过对大规模定制和模块化设计之间关系的分析，提出企业要根据自身产业性质和特点，以模块化理论为基础进行系统的大规模定制规划设计，以提高企业核心竞争优势和市场占有率[9]。郑建菲讨论了基于产品工艺优化与柔性装配的计划排产技术、模块化设计与产品组合技术以及产品全生命周期协同优化技术等，初步开发了客户需求管理与定制服务平台、支持产品组合的模块化设计平台和支持产品全生命周期的协同优化平台，为建立柔性高效的汽车大规模定制生产线提供了参考[1]。

二、汽车大规模定制的实施机制分析

（一）大规模定制的内涵与运作流程

大规模定制（Mass Customization，MC）作为一种新型生产模式，以大规模生产的成本和速度为目标，以客户需求为导向，采用先进的制造技术、信息技术和管理技术，最终完成客户个性化定制的产品或服务[10]。MC有如下几个特点：以客户需求为导向;以先进的信息技术和制造技术为支撑;以模块化设计、标准化零部件为基础;以质量为前提;以敏捷为标志;以供应链管理为手段。

根据客户订单分离点在生产运作过程中的不同位置，可将大规模定制分为七类，如图1所示。客户订单分离点是指由基于预测的大规模生产转化为响应客户需求的定制生产的节点[10]。

（二）大规模定制的基本原理

大规模定制旨在减少产品内部多样性、增加产品外部多样性，避免因客户个性化需求给企业带来过多的额外成本。其有三大基本原理[10]：

1.相似性原理。大规模定制的关键是识别不同产品、过程中的相似性，挖掘其中的几何、结构、功能和过程相似性并加以利用，运用标准化、模块化、系列化等方法减少其内部多样性。

2.重用性原理。定制产品中存在大量可重复使用或重新组合的单元，利用这些单元，通过产品重组和过程重组，能在一定程度上将产品的定制生产转化为批量生产，以较低的成本、较快的速度和较高的质量生产个性化产品。

3.全局性原理。全局性原理涵盖精益生产、敏捷制造、集成制造、成组技术、产品全生命周期管理、定制点后移、总成本思想等多种思想和方法。

（三）大规模定制的成功机理分析

成功实施大规模定制有三个重要机理：

1.规模经济效应。当技术条件水平一定时，随着生产规模的扩大平均成本会降低，利润会增加。利用产品的相似性实现产品的模块化、标准化和零部件的通用化，形成一定的批量，可以取得较好的经济效益。

2.范围经济效应。企业通过扩大所提供产品或服务的种类，能够增加经济效益。多品种生产能降低企业不确定性，增加销售量，企业将多种相关产品组合起来生产比单独生产这些产品更经济。

3.联合经济效应。具有不同核心能力的企业通过联盟，实现资源优化配置和优势互补，能使企业快速响应市场需求变化，并获得成本竞争优势。

（四）大规模定制的技术体系分析

大规模定制的技术体系包含以下三个层次：

1.面向MC的开发设计技术。面向MC的开发设计技术是一种涵盖成组技术、并行工程、集成技术等多种技术的综合性技术。面向MC的开发设计面向产品族而不是单个产品，面向产品的全生命周期而不仅是设计过程，既考虑产品结构又考虑后续生产制造过程。

2.面向MC的制造技术。根据侧重点不同，面向MC的制造技术可分为自动化制造技术和合理化制造技术。自动化制造技术侧重通过利用先进的加工、装配技术和先进设备缩短交货期，并降低制造成本;合理化制造技术侧重通过提高制造系统的灵活性，满足不同客户的个性化定制需求。

3.面向MC的管理技术。面向MC的管理技术包括各种客户需求获取技术、生产管理和物流管理技术、企业协同管理技术、知识和企业文化管理等，例如客户关系管理、质量功能配置（QFD）、基于QFD的产品规划、准时制造等。

三、面向客户需求的汽车大规模定制策略分析

（一）面向客户需求的产品设计策略

客户需求是指客户为满足自身诉求对产品功能和特征属性等提出的要求，根据卡诺模型客户需求可分为基本型、期望型和兴奋型三类。客户需求具有多样性、模糊性、动态性和相似性等特点，并不能直接指导企业进行产品设计和生产，因此客户需求信息需要进一步处理分析。质量功能配置（Quality Function Deployment，QFD）是将客户需求信息转换成产品技术特性的系统方法[3]，其目的是将需求信息逐步展开为质量功能特性、零部件特性和生产制造要求，明确影响产品质量的关键技术特性和工藝参数，为实施大规模定制生产方式提供依据。QFD的核心工具是质量屋，质量屋是一种能形象直观地呈现需求信息转化过程的展开图表[3]。

QFD的展开过程包含四个阶段[11]，每个阶段均可建立相应的质量屋，且各阶段的质量屋存在一定的内在联系。

1.产品规划阶段：该阶段的质量屋将客户需求转换为技术特征属性，并通过采用各种定性分析以及定量分析方法，输出关键的技术指标及设计要求，以指导产品总体的方案设计。

2.零部件配置阶段：根据上一阶段质量矩阵输出的最优设计方案，通过零部件配置矩阵将技术特征属性转换为关键零部件的特征属性，同时将产品规划阶段未能覆盖的产品功能要求补充进来，以指导产品进一步的详细设计。

3.工艺规划阶段：将上一阶段输出的关键零部件的特征属性转换为关键的工艺参数指标及工艺要求，以指导产品的工艺方案设计。该阶段将质量屋从产品的设计阶段过渡到产品的生产阶段。

4.生产计划阶段：将上一阶段输出的工艺参数通过生产控制矩阵转换成具体可实施的产品质量管控措施，以保障在提高产量的同时减少生产过程中的波动，降低生产成本。

（二）模块化设计策略

模块化设计是指将产品按照一定的通用标准和变异准则划分成一系列不同的模块，并通过对模块的选择和组合配置以获得满足客户多样化、个性化需求的产品[3]。采用模块化设计能够实现定制点的后移，有利于大规模定制的实施。模块化设计的前提是模块划分，基于功能分析的模块划分是最常用的方法[12，13]，通过对产品功能的分析将产品总功能分解为一系列子功能，并对子功能进一步分析，直至分解为单元功能为止。

模块化设计过程包括产品模块化、建立模块库和产品组合配置三个层次，产品模块化设计思路如图2所示。首先，通过分析客户需求信息建立产品的功能模型，再根据功能模型进行功能模块划分，然后在功能模块化的基础上进行原理模块化和结构模块化;按照确定的模块组成进行产品初步设计，逐步形成模块系列，进而建立产品模块库;最后基于模块系列进行产品组合配置设计。

（三）产品族设计策略

产品族是指共享通用技术、在公共产品平台上派生的具有特定功能的一组相似产品，产品族中的单个产品称为产品变量[13，14]。基于产品族设计策略的MC模式具有以下明显优势[13，14]：大量的标准模块和通用件保障了产品的低生产成本和高质量;合理的产品族可以迅速响应变化的市场需求，有效降低市场的不确定性;可以实现技术重用，从而缩短产品开发周期。

产品族的核心思想是以产品平台为基础，通过增添不同的个性模块，生产出一组可以满足客户个性化定制需求的产品。一个产品族可以覆盖一类客户的总体需求，并满足该客户群的特殊要求，因此，企业能够以有限的资源满足客户的个性化需求，同时取得规模效益，既能缓和市场细分过度和企业资源有限之间的矛盾，又能在一定程度上解决大规模生产和个性化定制之间的矛盾。

产品族设计过程包含三个层次：首先对客户需求进行分类，从中提取出共性需求和个性化需求，将需求信息转化为产品族的设计要求;其次结合市场预测对产品族进行规划，建立产品族的功能模型和原理模型，逐步形成产品族模型库;最后基于产品族系列进行产品配置设计。产品族设计思路如图3所示。

（四）延迟化策略

延迟化策略是指在供应链上将生产制造、包装发货等定制活动在时间维和空间维上延迟，直至接到客户订单，以实现产品和客户需求的无缝对接[3]。要成功实施延迟化策略必须满足如下条件：产品可模块化生产，通过有限模块的组合或加工能形成多样化的产品;零部件可标准化和通用化，可以从时间维和空间维将产品生产过程分解成通用化阶段和定制化阶段;交货提前期适当，定制化过程要求为最终产品的生产加工留有一定的时间。

延迟化策略的核心是增加基于预测的生产活动，将客户订单分离点最大程度上往供应链下游移动。比如，在实际操作中，有些企业将客户订单分离点定位在总装配之前，通过与供应链上各节点企业的合作，制造商能够按订单要求将不同的模块和零部件快速装配，或仅针对定制部件添加较少的定制活动，从而实现快速响应和低成本的大规模定制。

客户订单分离点之前是预测驱动的大规模生产，客户订单分离点之后是订单驱动的定制生产，延迟客户订单分离点能够降低生产制造的复杂程度，减少由于订单中的特殊需求导致的各环节成本的增加，减少供应链的不确定性，缩短定制周期，降低库存成本，更好地发挥规模经济效应，实现以规模生产的低成本和快速响应的高速度满足客户个性化定制需求的目标。

（五）柔性化策略

柔性是指系统或组织具备的能够快速且不昂贵地响应环境变化并处理环境变化引起的不稳定性的能力，柔性化是实现柔性这一综合性目标的思想和策略[15]。柔性化策略包括战略柔性化、组织柔性化、业务过程柔性化、生产柔性化、供应链柔性化和管理柔性化[15]，本节主要分析生产柔性化和供应链柔性化。

生产柔性化是指生产系统能够快速响应市场需求变化，同时消除额外损耗，减少大规模生产方式的弊端，为企业寻求更大的效益。生产柔性化一般包括两个环节：生产计划的柔性化和产品生产装配过程的柔性化。汽车制造业由于产量大、生产节拍和流水线布局相对固定、零配件繁多、供给周期长等因素，从制定计划到原料供给再到生产需要一个相对长且稳定的过程，通过整合供应商渠道，加强协作和信息共享，能够在一定程度上实现生产计划的柔性化。生产装配过程的柔性化则可以减少因大量生产造成库存过多、工时利用不足等带来的损失。

柔性化生產制造关键技术包括CAD技术、模糊控制技术、人工神经网络技术、人工智能及智能传感器技术等[15]。未来CAD技术将引入专家系统，可处理各种复杂问题;新开发出的高性能模糊控制器具有自学习功能，系统性能大为改善;人工神经网络是一种智能的信息处理工具;人工智能及传感器技术则基于系统检测和信息融合实现智能控制。

供应链管理的目的是降低成本，提高供应链服务水平，提升顾客的消费价值，供应链柔性化是实现这一目标的重要工具。供应链柔性化以生产柔性化为基础，其内涵是指供应链面对多样化和不确定的市场需求时具有改变其产出水平的能力。供应链柔性化技术主要包括快速响应、数量折扣、供应商库存管理和及时采购等。快速响应旨在降低供应链的补货提前期，由此可以增加预测精度，更好地协调供应链的供需，最终增加供应链总利润;供应商作为供应链的上游段通常会提供一些数量折扣给下游段，如单次订购批量的折扣、一段时间内累计订购量的折扣、总金额合同购买的折扣和商业促销等;供应商库存管理的核心是监控供应商，预测客户需求并补充库存，其主要优势是降低参与者成本和提高服务水平;及时采购是指供应商在很短时间内向每一客户发运所订货物。

四、结论

当前国内汽车市场已经进入白热化竞争阶段，中国汽车行业正迎来艰难发展的新时期，如何在大规模定制背景下克服挑战、创造机遇、寻求生存和发展也成为中国汽车企业亟待探索的重要课题。文章通过对大规模定制基本原理、运作流程、成功机理和技术体系的梳理分析，阐述了大规模定制模式在汽车行业的整体实施机制。构建了一个整体的面向客户需求的汽车大规模定制策略体系，包含产品设计策略、模块化策略、产品族策略、延迟化策略和柔性化策略等。系统化了大规模定制在汽车行业的应用，对解决大规模生产和定制生产之间的矛盾做出了积极探索，为汽车企业更快更好地实施大规模定制这一新型生产模式提供了理论参考和实践指导。

参考文献：

[1]郑建菲.汽车大规模个性化定制的智能制造新模式研究[J].中国集体经济，2018（16）.

[2]李晓亮.上海通用汽车有限公司面向大规模定制的实施模式研究[D].上海：复旦大学，2008.

[3]张余华.面向客户需求的大规模定制策略[C].北京：清华大学，2010.

[4]刘畅，徐丹丹.企业实行大规模定制策略的局限性分析[J].沈阳农业大学学报（社会科学版），2004，（03）.

[5]罗妤.大规模定制下基于实例的产品族配置实现关键技术研究[D].重庆：重庆大学，2011.

[6]WANG Y M， CHIN K S. A Linear Goal Programming Approach to Determine the Relative Importance Weights of Customer Requirements in Quality Function Deployment[J]. Information Sciences， 2011，181（24）.

[7]陈立强.大规模定制生产管理模式在汽车制造业中的应用[D].天津：天津大学，2013.

[8]刘洋.大规模定制在汽车企业中的应用研究[J].物流工程与管理，2014，36（03）.

[9]王伟，睢素杰.基于模块化设计的大规模定制研究[J].齐齐哈尔大学学报（哲学社会科学版），2016，（06）.[ZK）]

[10]祁国宁，顾新建，谭建荣.大批量定制技术及其应用[M].北京：机械工业出版社，2003.

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[12]盛步云，汪兴刚，萧筝.基于客户需求分析的模块化产品配置方法[J].计算机集成制造系统，2017，23（10）.

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[14]秦红斌.基于公共产品平台的产品族设计技术研究[D].武汉：华中科技大学，2006.

[15]陶俐言.柔性化——制造业发展的一种必然选择[M].北京：科学出版社，2015.