制造网络模型（精选10篇）
制造网络模型 篇1
1 引言
第三方逆向物流不同于企业自身的逆向物流,它是以服务制造企业、物流企业、分销商等整个产品生命周期中出现的各种行业企业为目的的,包括仓储、运输、分拣等内容的独立机构[1]。采用这种合同化的方式为自己的企业服务,能够实现节约化、规模化、专业化等目的。尽管第三方物流在现代物流活动中起着相当重要的作用,并且得到了较好的发展,但是由于缺乏整体规划和集成的供应链物流管理信息的支持,使其在运作过程中没有发挥最佳的效果[2]。尤其是在逆向物流的再制造网络方面的不合理设计,直接对逆向物流的管理效率和效益产生重大影响。
本文研究基于第三方的逆向物流管理网络设计问题,给出了再制造物流网络的结构和功能。通过对再制造物流网络中的回收产品数量和质量不确定性的量化,提出将回收产品按质量等级分为可用于再制造和需要报废处理两类,同时建立基于机会约束的随机规划模型。本文采用融合随机模拟、神经网络和遗传算法等关键技术的混合智能算法对模型进行优化求解。最后用实例验证的方式对模型的有效性进行了探讨。实例分析结果表明本模型对于带有随机变量的物流设施服务能力的满足概率为94%,完全能够达到第三方逆向物流高效率、高可靠性的要求。
2 第三方逆向物流再制造网络模型设计
第三方逆向物流与企业自身的逆向物流的区别就在于前者将整个再制造过程都由与生产实体存在合同及合作关系的独立企业完成[3]。在产品的再制造物流网络结构上的表现为正向物流有企业自身或其他第三方正向物流单位负责,而整个产品的逆向物流从回收处理到再制造过程,甚至废弃物处理都由第三方逆向物流企业负责。其结构图为图1所示。
再制造物流网络结构一般有三种构建方法:在正向物流的基础上扩展构建逆向物流网络;考虑正向物流和逆向物流设施的整合;建立正向和逆向物流相结合的集成物流网络;构建独立的逆向物流网络[4]。在我们的设计中考虑一个三级的制造/再制造物流网络,包括回收中心、再制造厂和再分销中心三种物流设施,以及再制造和废弃物处理两种方式。本第三方逆向物流网络模型在设计之初需要对模型建立条件进行假设,具体为:消费区域的划分已知,每个消费区域既是废旧品收集源,又是新生品的市场,产品需求为已知的常量,回收产品中两类不同质量的废旧产品分别为相互独立的随机变量;再制造厂的数目、位置已知,生产能力已知;产品的运输成本与运输距离成正比,各种物流设施的固定投资已知;模型仅考虑单产品单周期的情况,即考虑运营期可计量的经济成本,不考虑时间成本和社会效益。依据这些假设,我们建立了基于第三方逆向物流的网络模型。从图1中可以看出第三方逆向物流主要与消费者、产品制造商、产品供应商、废弃产品处理中心有关,因此其模型的具体形式也将体现这几个方面的内容,第三方逆向物流的目标函数模型如式1所示。
在上述模型中假设第三方逆向物流单位m承担的与消费者n、与产品制造商i、与产品供应商j、垃圾处理站点的单位交易费用函数分别为式(2)~(5),且它们均假设为对于交易量的连续可微凸函数。
第三方逆向物流单位的固定运营费用包括收购、运输、仓储、分类检修、再加工等,其总费用函数如式6所示。第三方逆向物流单位的再制造网络模型的固定假设如式(7)~(11)所示。
3 第三方逆向物流再制造网络模型算法设计
第三方逆向物流再制造网络模型涉及到的因素非常多,因此其结构也异常复杂,传统的精确算法对这种模型的应用效果并不明显,我们采用一种混合式智能算法来对上一部分中确定的网络模型进行求解。这种混合式算法融合了当前流行的随机模拟、神经网络及遗传算法等主流技术的关键部分。本文设计神经网络最基本的三层结构,该结构由输入层、一个隐含层和输出层以前向的方式连接而成。算法设计主要包括编码、适应度计算与评价及选择、交叉、变异等操作步骤。假定回收产品中可再利用的产品和报废产品数量分别服从U(a,b)均匀分布,且这两个变量是相互独立的。设包括设施选址和各设施之间的物流量的所有决策变量向量Y,则可以得到一训练神经网络不确定函数。针对该不确定函数可以进行上述的编码、适应度计算等算法设计。
针对式1中的模型,决策变量Y决定了变量x的取值,即只有当Y为1时x才有可能不全是0。反映到具体的模型上就是当第三方逆向物流的某个备选地址被选中时,才有对产品进行回收的可能。在我们的算法中采用三个消费区和三个备选地址的编码方案,其中Y为二进制编码,其他变量为浮点数编码,且只能取0,1值。具体的编码格式如表1所示。
第三方逆向物流再制造网络模型算法的个体适应度计算通过神经网络来完成。将任意个体染色体的编码作为神经网络的输入,可以得到2个输出。定义适应度函数,即若vk是当前第k个个体,则适应值fk=M×C,其中由U(Y)即可确定体对应的方案不可行时，M 大于 1，否则等于 1， 若 kf值越小，则适应度越高。在选择、交叉和变异的选择操 作上我们采用比例选择法来选择各个个体向下一代进行遗传 的概率值，这是一种回放式随机采用方法。
4 实例分析
基于第三方逆向物流的网络模型与算法确定后要对其有效性进行验证,仿真和实例验证都是一种非完全实际环境下的验证手段,但相对于仿真的纯模拟性实例验证具有一定的半实物实验的特点,因此其有效性比完全简化的仿真要可靠得多,因此我们采用实例分析的方法对模型与算法进行验证。
该实例描述情况如下:针对某种产品有再制造中心一个,废弃物品处理中心一个,消费区域三个,建立回收处理中心的备选地址有四个,以整个处理过程耗费费用最小为最终目标。从不同的处理中心到达不同的区域所用的单位运费设定如表2所示,其中路线1为从分销中心到消费区域的单位距离的运费,路线2为从制造中心到回收处理中心的单位距离运费,路线3为从回收处理中心到再制造中心的单位运费。
再制造中心的生产能力为5000台套,3个消费区有的逆向物流产品均在第三方逆向物流企业中进行处理,这些废弃产品的单位处理费用为1.2元,各消费区域的回收产品中可再制造的产品都服从为均匀分布U(360,500),报废产品数量服从均匀分布U(200,360)。取置信度α为0.6,β为0.8,混合智能算法随机模拟200次,得到200组样本数据,训练神经网络,得到合适的权重,种群规模为180,遗传算法交叉概率为0.8,变异概率为0.2,迭代90次,便可以得到最优的方案。
第三方逆向物流再制造网络模型与算法的验证通过这种实例方式可以得到较为准确的结果。本方案对带有随机变量的约束条件即物流设施服务能力满足的概率进行验算,建立回收处理中心地址的服务能力满足的概率为94%,这足以说明所得到的方案是能满足约束条件的可行的方案。
5 结束语
本文以第三方逆向物流的再制造网络模型与算法设计为主要内容。通过对模型的数学建模和算法的有效设计,完成了模型的建造,同时对模型与算法的有效性进行了实例验证,得到了回收处理中心地址的服务能力满足概率高达94%的验算结果,这就能够在一定程度上说明本模型与算法是有效可靠的。
摘要：第三方逆向物流网络设计是否合理,直接对第三方逆向物流管理的效率和效益产生影响。文中对再制造逆向物流网络模型与算法进行了相关的设计与优化,给出了制造与再制造逆向物流网络的结构和功能,并对模型进行了实例分析,结果表明本模型对带有随机变量的约束条件满足的概率为94%,完全能够证明本模型对第三方逆向物流的优化网络的有效性。
关键词：第三方逆向物流,网络模型与,优化
参考文献
[1]Carter C R,Ellram L M.Reverse Logistics:a Review of the LiteratureandFrameworkforFutureInvestigation.JournalofBusin essLogistics.1998,19(1):85-102.
[2]Gattorna J.Strategic Supply Chain Alignment:Best Practice in SupplyChainManagement.GowerPublishingCompany,July,1998.
[3]Chennai.Logistics market may see rise of fourth party players.Business online.2004,1:1.
[4]KenCottrill.BorderBustingLogistics.TrafficWorldNewark.2004,3:20.
制造网络模型 篇2
关键词：商用车车身主模型；工艺设计；制造
中图分类号：U463.82 文献标志码：A 文章编号：1005-2550（2012）01-0051-04
Technological Design and Manufacture of Commercial Vehicle Cab Master Model
XIE Hong，DING Guo-bao
（Dongfeng Commercial Vehicle Technical Center of DFL，Shiyan 442001 ，China）
Abstract: Combined with the example，this paper introduces the classification and use of cab master model，describing the process of technological design and manufacture，blocking model design，frame design，assembling process design of parts and how to select modle material，emphasizing the technical requirements of the master model and manufacture difficulties and solutions.
Key words：commercial vehicle cab master model；technological design；manufacture
随着中国加入WTO，汽车产业融入国际市场，国内汽车市场竞争日趋激烈。汽车产品研发周期缩短，改型频次加密。车身主模型制作是车身开发过程中必不可少的关键环节。车身主模型可使造型及车身结构设计人员在初期设计阶段，就能对车身的外观和内饰造型进行直观的审视，并对结构和工艺性进行验证，有利于发现设计问题并及时改进。
受设备能力及制造工艺技术所限，国内传统的车身主模型制造方法均是采用手工制作，周期长且无法准确反映设计原型，重点复杂的主模型只能委托国外厂商进行设计制造。二十世纪九十年代以来，随着数控设备在中国的广泛应用，设备能力及制造工艺技术都得以提升。本文通过采用CAD/CAM集成技术，利用大型五轴铣设备完成多项商用车车身主模型制作，为车身开发提供了准确依据，也逐步探索出一套完善的主模型制作工艺。
1 主模型的分类及用途
1.1 主模型分类
通常主模型按车身件在车身上所处的位置分为3类：
a）外主模型通常体现在车身外部可见的组成外壳体的冲压件，如前围外板、左/右侧围外板、左/右车门外板、顶盖、后围外板等。外主模型应能实现前围格栅、外后视镜等零件安装。
b）内主模型通常体现在车身内部拆下内饰件后可见的组成内壳体的冲压件，如前围内板、地板、车门内板、各立柱内板等。内主模型应能实现内饰件安装，也有直接体现内饰件型面及装配关系的内饰主模型。
c）分主模型以零件为分块单元，按设计分离面划分，如仪表板、保险杠、前挡风玻璃外、灯具外等。
此3类主模型在协调关系上没有绝对的分界线，应根据车身件在车身上的位置、作用和制造工艺方法来决定在哪一类主模型上制造。因此3类主模型如何选取分离面、明确模型协调依据，并保证准确装配是主模型工艺设计的重点内容。
1.2 主模型用途
主模型是表示汽车车身内外覆盖件及内饰件空间立体形状的精确模型，是验证产品设计的关键依据，同时为产品生产与检查、工艺装备（包括冲压件模具、装焊夹具、检验夹具）制造与检验等提供了有利条件。
2 主模型工艺设计及制造流程
车身主模型工艺设计复杂、技术难度大，制造过程中需利用先进的加工和检测手段保证制造装配精度。主模型工艺设计及制造流程如图1所示。
3 主模型工艺设计
在主模型设计制造过程中，工艺方案设计至关重要。只有合理地进行工艺设计，严格制定各项技术要求，才能制作出高精度的主模型，以保证主模型的后续应用。主模型工艺设计包括总体方案设计、分块模型工艺设计、骨架设计、实物零件安装工艺设计及模型材料选用等。下面以某商用车车身为例介绍主模型工艺设计。
3.1 总体工艺方案设计
3.1.1 主模型主要技术要求
①总体要求
a）模型型面光顺，轮廓清晰，可准确真实反映设计结构；
b）模型尺寸稳定性好，便于长期存放；
c）模型骨架应有足够的刚性和强度；
d）需设置测量复位基准点，便于装配检测。
②分块模型及装配技术要求
a）模型型面上无裂纹、气泡、印痕和碰伤等缺陷；
b）轮廓线清晰挺拔，型面光顺，分块模型型面误差±0.15 mm，边界误差为0 -0.15 mm，型面保留加工刀纹（波峰波谷最大差值0.03 mm）；
c）装配状态模型型面累计误差不大于±0.30 mm，边界累积误差为+0.200 mm，对合型面阶差不大于0.15 mm；
d）零件装配位置度±0.50 mm。
3.1.2 外主模型总体工艺设计
外主模型要求依据产品三维CAD数模加工出驾驶室外部型面，需实现前大灯、前面罩及格栅等零件安装。为保证模型精度，应尽量减少分块模型数量。如模型外形尺寸超出了加工机床的行程范围，则需要进行模型分块。分块时需选择合适的型面进行拼接以降低对模型评审效果的影响，同时应充分保证各分块模型加工方便性。图2将外模型分为上下两块，分别加工再进行组装。
3.1.3 内饰主模型总体工艺设计
内饰主模型依据产品三维CAD数模加工驾驶室内部型面，并实现各种内饰零件的安装。因此内饰模型需分为若干分块模型，最后进行装配。分块时尽量按照车身内饰零件真实的拼缝线进行分块，同时还应考虑模型加工设备行程、装配工艺顺序等制造工艺可行性。该商用车车身内饰模型分为地板、仪表板、左/右前支柱、左/右侧围、后围、顶盖、左/右车门等十个分块模型。
3.2 分块模型工艺设计
合理进行分块模型工艺设计是保证模型装配精度的基础。在分块模型上设计基准、加工基准、定位基准、检测基准及安装部件等均需合理设置。通常分块主模型有以下两种结构型式。
①带骨架式
结构型式：由骨架、基准板及树脂表层构成，骨架上安装基准板，树脂板粘接于骨架表面，如外模型上、外模型下、仪表板、地板模型采用此种结构。
②不带骨架式
结构型式：以钢板或铝板为基体，表层粘接树脂板、油泥等材料，小型模型也可采用整体树脂板或硬泡，如车门、后围等模型采用此结构。
3.3 模型骨架设计
模型骨架结构型式通常有铸造骨架、焊接骨架、蜂窝板支承骨架3种。铸造骨架制造周期长，成本高。蜂窝板支承骨架由蜂窝状铝合金薄板材粘接而成，刚性好、重量轻且变形小，但只适用于粘接式定位基准的结构。焊接骨架是利用薄壁方钢管或圆钢管焊接而成，制造工艺简单、成本低、周期短。结合该车身主模型设计要求，选用焊接结构骨架。
骨架设计应遵循以下原则：
①较好的刚性及强度；
②定位准确，联接牢固，可实现实物零件安装；
③保证粘接树脂型面加工余量均匀，以节约材料成本；
④方便加工找正、装夹；
⑤足够的装配空间，吊装装置设置合理。
骨架设计是模型工艺设计中最重要的环节，外主模型和内饰主模型的骨架有很大区别。
外主模型骨架设计重点为保证毛坯材料有足够且尽可能均匀的加工余量。型面加工后，树脂材料可牢固地连接在骨架上。在进行外主模型骨架设计时，还要考虑以下几个方面。
①上、下骨架的定位和连接如图3、图4所示。定位基准板是保证分块主模型正确拼装及确定模型加工基准的关键部件。定位基准板一般采用标准化设计，设置在骨架端面，可依据模型不同尺寸设置4～6块。定位板布置间距采用200 mm的整数倍。该外主模型在上下骨架上各布置4个定位块，每一对定位块采用定位面配合，该定位面在模型加工时做为加工基准。
②加工找正、装夹方式。上模型加工时，除底面为非型面外，其余各面均为数据型面，找正装夹非常困难。因此在设计骨架时，在骨架上安装上4个方箱用于找正夹紧，加工完成以后，将方箱拆掉，不影响上、下模型的装配。
内饰主模型骨架设计应充分地考虑实物零件的正确安装。如地板模型骨架需实现仪表板、侧围、后围模型的装配。仪表板模型骨架设计的难点在于实现车门、前支柱、离合踏板、制动踏板、油门踏板及转向柱等零件的安装。各骨架之间的装配采用一面两销定位，螺栓联接。仪表板模型骨架与地板模型骨架装配关系见图5。
骨架均采用方钢管和钢板焊接而成，骨架焊接后进行退火处理，消除焊接应力以防止骨架变形，保证模型存放期内的尺寸稳定性。骨架表面进行除锈，喷涂黑色亚光漆。
3.4 零件安装工艺设计
为验证零件装配特性，主模型需实现实物零件及快速样件装配。安装方式一般无法采用实车安装方式，因此需对零件的结构及安装方式等进行全面的分析，在保证零件安装视觉效果不变的前提下，对零件内部的结构进行改进或重新设计，实现零件准确安装，保证模型评价效果。该内饰主模型主要实物零件安装工艺设计方案见表1。
3.5 模型材料选用
模型材料选用主要依据模型技术要求、结构、用途及加工工艺性，同时充分考虑经济性和设备加工能力，如：地板模型是整个内饰模型的安装基础，同时需承受人体的重量及座椅等零件位置调整时的冲击力量，因此选用强度较高的RS460树脂板材进行铣削；车门模型要求实现开闭，需减轻重量，可选用BM5108硬泡材料，但车门铰链安装面需镶嵌BM5166树脂板材；其他辅助材料包括糊状树脂和模型材料粘接专用黏合剂等。表2为内饰主模型主要材料选用表。
4 主模型制造
4.1 模型毛坯制造
采用树脂材质的模型是将树脂表层通过粘合剂粘接在加工完毕的金属骨架上，通过数控加工形成模型型面。树脂层应留量均匀，加工余量不小于20 mm。制造工人按尺寸要求将树脂板切成简单几何形状，用粘接剂逐层粘接，并利用器具进行夹持保证贴合紧密。毛坯圆角部位可用粘接剂填充，固化后形成最终模型毛坯（见图6）。
4.2 模型型面数控加工
CAD/CAM集成技术和数控设备的广泛应用，使主模型制造精度大幅提高，制造周期不断缩短。数控设备可以加工各种复杂型面，且对称性、一致性好。此次采用的五轴铣机床设备参数为：加工台面为2 000 mm×5 500 mm； 加工范围为2 000 mm×3 000 mm×6 500mm；数控系统采用FANUC18，五轴四轴联动。主轴转速范围为0～12 000 r/min，进给速度最大10 000 mm/min。
4.2.1 加工坐标系的建立
因分块模型在加工中需进行多次装夹，为保证加工精度，必须建立统一的坐标系。
4.2.2 深腔的加工
在大面粗加工时，对于比较平缓的型面，通常通过程序落刀加工而成。而加工大面上深腔（如图7所示保险杠与前面罩之间的深腔）时，如仍采用上述方式，加工效率极低。因此对于深腔，需采用局部粗加工方法，精加工时再与大型面整体加工。亦可单独将深腔部分精加工到位，精加工大面时，将深腔部位进行保护，只加工其余型面。这样不仅提高加工效率，还能有效改善表面质量，如图7所示。
4.2.3 模型正、反两面加工
在内饰模型加工过程中，顶盖、侧围、后围、车门、前支柱均需要进行正、反两面的加工，因此如何选择建立加工基准非常重要。如前支柱采用以下特殊工艺方案,如图8、图9所示：在加工反面后，在凹腔中使用高强度石膏填充，待石膏干透以后，将上表面铣平作为正面的加工基准，然后将模型翻面，加工正面。型面加工后，将石膏去除并进行清理即完成模型加工。
4.3 模型装配及检测
4.3.1 模型的装配
内饰主模型的装配以地板模型为基础，左／右侧围模型、后围模型与地板模型、仪表板模型与地板模型之间均采用一面两销定位，通过螺栓进行联接。顶盖模型安装在前支柱模型、侧围模型、后围模型上方，通过一面两销定位，靠顶盖模型自重紧密贴合。车门模型采用门铰链与仪表板模型进行联接。
外主模型在装配时，将上模型骨架上的预置方箱拆卸，通过定位块与下模型定位装配。
4.3.2 质量检测
主模型检测是对模型型面及尺寸精度进行评价。外观检查内容为：间隙、涂色、组合部协调性、表面粗糙度等。尺寸精度分为：主要尺寸精度、细部尺寸精度、缝隙精度、接合面差、重复定位精度等。由于主模型型面为曲面，可采用三坐标测量机进行检测，精度及效率较高。一般主模型检测点可多达数百至上千点，如采用先进的激光扫描仪可高速采集型面点云，经后续处理可直接与三维数模拟合对比，快速得到检测数据，大大缩短检测周期。
5 结语
该主模型经检测评审达到设计要求，模型检测数据与理论数模拟合良好，外型轮廓线清晰，型面光顺，满足设计要求，并为今后主模型的制造提供了极其宝贵的实践经验。因自行完成设计制造，节约大量开发费用。同时应用了CE（并行）工程，设计与制造交叉进行，在模型制造过程中允许设计进行反复修正，可及时验证设计的合理性，缩短开发周期。
主模型制造技术难度大，工艺复杂，但对产品的开发及车身制造具有重要意义。随着CAD/CAM技术的发展，制造技术、标准模块及检测手段的日益完备，主模型的制造水平将不断提高，在车身开发及制造中主模型的应用一定会更加广泛。
参考文献：
［1］ 石云爱.车身主模型的制作［J］.汽车研究与开发，1997，（3）：15-21.
［2］ 纪建昌，唐运河，刘颖.汽车主模型设计及制造工艺的探讨［J］．陕西汽车，1992，（4）：13－27.
［3］ 诸德春，吉启昌.浅论轿车主模型工艺设计［J］．汽车研究与开发，1993，（6）：47-51.
［4］ 刘志民．微型轿车车身木质主模型的工艺设计与制造［J］．汽车技术，1996，（6）：35-37.
制造网络模型 篇3
在不同的研究环境下,不同学者对于产业集群的定义并不尽相同: 以Marshall产业区概念为基础的学者普遍认为集群是指同一地理区域内的大量企业,这些企业在资源上相互依赖,是包括生产性企业和支撑性机构在内的专业化集聚[3,4]; 以Porter理论为研究基础的学者则强调地理的接近导致社会网络集聚,在其中将产生专业化分工、知识流动、技术转移、创新等多样化活动[5,6]。由此可知,尽管在某一区域中不能包含所有的生产关系主体[7],由劳动分工而产生的供应链结构仍是产业集群的构成部分,其组链的选择性集合[8]是产业集群的构成实体。区域中的供应链和产业集群具有本质上的耦合性,尤其是对于船舶、钢铁等价值链长、规模经济与外部效应明显的产业而言。
由此考虑供应链和产业集群耦合性之中的结构问题。学者们一致认为,供应链的术语在一定程度上误导了人们,供应链更应被视为网络,核心企业即为上下游组织组成网络的中心[9]。此外,产业集群以企业为重要的经济单元和行为主体,以专业化分工、知识流动、技术转移、创新等活动为连线,本质上亦为网络。本文从供应链的基本视角出发,选择船舶制造业为典型研究对象进行产业集群网络结构的分析,通过单一供应链构建产业集群基本网络模型,在此基础上构建交叉供应链的多重网络模型,并讨论目前环境下区域船舶制造业集群网络的复杂特性。
1 船舶制造产业的集群化特征
船舶制造产业又称 “船舶及浮动装置制造”工业,是我国国际竞争力最强的产业之一,对上下游的机械、电子、钢铁、化工、航运、海洋资源探采等产业发展均有较强带动作用,与我国国民经济135个产业部门中的113 个部门直接关联。根据克拉克松统计显示,近年来,我国船舶制造业占全球市场比重显著上升,2010 年至2012 年期间,按载重吨统计,我国造船完工量、新接订单量及手持订单量三大指标均全面超过韩国,居全球首位。
以往的船舶制造采取整体造船和分段造船模式,建造工艺单一,配套企业和协作厂数量有限,供应链结构相对简单; 而目前的船舶制造则复杂得多,采取分道造船和集成造船模式,配套企业大幅增加,并由此出现船用配套设备制造业。Park等[10]的研究提出,在现代的船舶制造业中,一艘船在设计阶段即被划分为几百个适当尺寸的模块( Block) ,每模块都在各自的制造过程中被生产出来,最后组装成一个船的整体。随着船舶制造产业中造船模式由传统简单模式向现代化大规模定制模式发展,船舶制造产业中供应链节点逐渐增多,供应链结构也呈现由简单向复杂的演化趋势[8]。
船舶制造产业中造船模式的演化同时导致了生产方式由劳动密集型转化为设备密集型和信息密集型,进而向知识密集型方向的发展。Saxenian[11]认为,知识密集型的产业更倾向于与地理位置相近的供应商发展长期合作伙伴关系,因为地理上的接近使得快速发展和复杂技术所需的合作更容易产生,尤其对于知识流动迅速的知识密集型产业而言。这种情况在发展中即产生了该产业的地域特征,也就出现了产业集群。世界船舶制造业的分布情况也即证实了这一观点。由于上文所述的生产模式特征,船舶制造业及其中各核心企业更倾向于与本地生产配套企业建立联系,以增加信息联系,降低运输成本,集群中的企业以更大概率达成 “面对面”的联系,建立更频繁的互动,增加集群网络的价值。就我国船舶制造业而言,船舶制造主要分布在江苏省、辽宁省、福建省和广东省,地域上的集群则表现在3 个重要地区: 环渤海地区、长三角地区和珠三角地区。我国船舶制造业的集群化特征具体表现在以下几个方面:
( 1) 需求拉动式集群。由于目前大规模定制生产的特点,船舶制造业的集群由需求驱动,即所有节点企业的工作都围绕船东的订单而展开。因我国沿海地区天然的地理因素,导致船舶制造业的需求多集中于海岸线,尤其以大连、上海和深圳为中心的区域,也就在长期的发展中形成了上文所述的3个重要船舶制造业产业集群。另,需求也是船舶制造产业区域供应链中信息流、物料流和资金流运作的驱动源。由于需求拉动式集群要求集成度较高、信息交换迅速,船舶制造产业中的供应链对本地资源的依赖程度将更高。
( 2) 复杂网络式集群。如上文所述,船舶属于高科技大规模合作制造范畴,这也就导致参与船舶制造的主体众多。2014 年的统计分析显示,仅江苏省登记注册的造船企业就达到1200 家左右,其中规模以上企业有600 多家,而辽宁省、广东省该指标则均为近200 家。省内、区域内的联系不断增多,供应关系摆脱了以往的单一链条式,交叉供应现象十分普遍。就集群形态而言,已有的研究已充分彰显出我国船舶制造产业集群网络中的复杂特性[12,13],但值得注意的是,仍缺乏具体的对船舶制造产业集群网络复杂性的分析。
( 3) 核心企业式集群。现代造船模式下的船舶制造产业以造船厂为核心,造船厂核心企业地位在集群中的重要性十分突出。2014 年9 月30 日,我国工信部公布了第一批符合船舶行业规范条件的企业名单,辽宁省的大连辽南厂、大连中远川崎、大连船舶重工,江苏省的新扬子造船、南通中远川崎、中海工业,广东省的中远船务、广船国际等企业均榜上有名。这些企业无一不是所在区域集群的核心企业,负责几百件模块的最终组装,也掌握着整个供应链的核心技术,是区域船舶制造产业的核心竞争优势。因此,船舶制造产业集群的中心问题即在于对核心企业及其相关合作关系的管理方面。
2 基于单一供应链的区域船舶制造产业集群基本网络模型
由于船舶制造产业供应链的极端复杂性,大部分零部件和制造过程之间的交叉现象十分明显,几乎无法清晰描绘造船厂和各类供应商、配套设备生产企业的全部关系。现有研究至今无法完全清晰地描述该供应链的全部结构,仅能够对船舶制造产业集群或供应链的结构从供应链功能角度进行分类并描述各类别之间的简单关系,如: 陶永宏的研究将船舶产业集群的结构分为供应子系统、生产子系统( 包括船舶制造、船舶配套和船舶零配件) 、服务子系统和促进子系统; 而董飞的分析中则认为现代造船模式下,船舶制造业的供应链除包括供应源、配套厂、原材料厂、协作厂、造船厂、船东外,还应包括船级社和船研所; 孟瑞丽的观点则将船舶产业集群的结构大致划分为几种关键的企业群———原材料企业群、支持服务机构、舾装及涂装企业群、协作企业群和配套企业群。
如前文分析,核心企业在区域船舶制造产业集群中的地位十分重要。通常对于船舶制造产业而言,由于其较强的产业带动作用,单一的核心企业( 造船厂) 即能够带动该区域的整个船舶业发展。由此,为了深入剖析供应链视角下船舶制造产业集群的网络结构,本文首先基于船舶的基本制造过程,创造性地描绘了以单独造船厂为核心企业的单一供应链区域船舶制造产业集群的基本网络模型( 如图1) 。
基于对其他学者研究的整理和对船舶制造过程的分析,船舶制造业的供应链应包括原材料层、组装层、舾装层和涂装层。由于前文所述的零部件制造交叉过程非常明显,关联的企业和产业难以详细列明,图1 中除原材料层、造船厂、船级社、船研所和船东之外,均未列出具体产业或机构名称,而以具体零件、设备或工艺代之,以保证供应链的整体性; 同时,区域中船舶制造产业直接关联的企业和产业较多,图1 只列举部分关键且能够公开的环节。图中黑实线代表直接相关的从属关系,如船舶动力装置包括主动力装置、辅助动力装置和其他辅机和设备,其中后者在船舶制造过程中在外舾装过程中完成; 而灰色箭头则代表供应关系,如造船厂和船东; 船级社、船研所分别与组装层、舾装层和造船厂之间有协作、辅助关系,以虚线相连。
原材料层为其他各层提供制造、组装所需的基本原料,如钢、水泥、木材等,我国船舶制造行业报告中又将钢、铁等原材料称为金属船舶制造子行业。原材料层为船舶制造产业集群中的基础结构,如钢板和型钢能够为组装层提供甲板、船壳板和船体骨架,而铸钢则除了提供组装层的首尾柱外,还能够为舾装层提供锚、管路等基本设备。金属制造业、非金属制造业并非完全直接提供设备类产品,而是通过机械设备制造企业( 又称船用配套设备制造业) 等群体间接提供,但由于其中供应关系较复杂,为研究方便,均放入原材料层。
组装层的各组装过程发生在造船厂即核心企业中,是指在钢材预处理、加工、制作组件后进行的总组工作,主要包括主船体和上层建筑的组装,涂装过程同时发生。船舶的动力装置由机械设备制造企业提供,主动力装置为船舶制造的核心部分。
舾装层大多发生在船体组装结束入水之后,所需原材料最为丰富,包括钢材、木材、机械、电子等各行各业。根据船舶制造类型的变化,其舾装内容差异较大,这也是导致船舶制造业涉及众多产业的直接因素。与涂装层不同,舾装层多数由船舶舾装企业完成。
船舶制造产业集群中除供应链直接相关的机构外,还包括协作机构群,由于类型较多,图1 仅列出较为重要的船级社和船研所。其中,船级社主要以质量认证等业务监督船舶的制造环节,多与造船企业和舾装企业相连,在制造过程结束后还将面对船东; 而船研所作为船舶制造产业 “产学研”的中心机构,能够有效在区域内组织集群的产生。除此之外,协作机构群还包括相关政府机构、金融机构、配送机构、技术机构等。
由于船舶制造产业的大规模生产、配套企业较多、流程复杂等特点,某区域中只有一个核心企业的单一供应链也能够形成产业集群,往往供应链上下游的关键原材料供应企业、舾装企业、关键设备制造企业与核心企业造船厂同属于一个造船集团下。典型的例子如大连船舶重工集团有限公司,集团所属企业包括海洋工程有限公司、装备制造有限公司、舾装有限公司、钢业工程有限公司、涂装有限公司,甚至是鞍钢股份的钢材加工配送有限公司等,这就保证了核心零部件和加工供应过程均在集团内部完成,但从地理范围而言,属于辽宁省中南部运输十分发达的地区。而整个以大连船舶重工集团为核心的集群,其供应链的建立依靠东北老工业基地的良好基础,大力依托钢铁和装备制造业,区域集群范围主要位于辽宁省,逐渐发展成为我国重要的船舶制造基地之一。
3 基于交叉供应链的区域船舶制造产业集群多重网络模型
我国各区域的船舶制造产业发展迅速、规模较大,由此导致在诸如环渤海、长三角和珠三角等造船重要区域内船舶制造的核心企业不止一家,但由于重要原材料提供商如钢铁制造企业等多属大型重工业行业,区域内数量并不多,因此存在多个核心企业构成的多个供应链共享同一上游企业的情况,本文称此情况为交叉供应链。在船舶制造产业的重要发展区域所出现的交叉供应链表现为集群拥有更多企业和更复杂的网络,在这些区域,由众多单一供应链网络交叉而形成了多重网络,上游企业的共享则为船舶制造产业多重网络出现的基本要素。
而船舶制造产业多重网络出现的决定性因素则是船舶的模块化生产趋势。如前所述,船的整体由几百个模块组成。Park具体描述了模块化船舶制造的生产过程: 由原材料出发,首先进行框架的生产制作过程,其次进行子模块的组装过程,然后根据设计要求不断加入其他子模块进行到模块组装过程,最后形成组装好的船体框架,进入预装流程。模块化建造技术包括船体模块化和模块化舾装两种,其中前者实现各型船舶通用的船体结构全面模块建造,而后者实现专业化生产独立的系列化功能模块。
模块化造船就是充分应用成组技术、分道技术、集成技术等基本思想,实施以最终产品为导向组织生产的方式。船舶制造业中,船舶类型十分丰富,因此有些模块可以批量生产( 如部分船舶的生活中心模块) ,但是有些则必须定制( 如特殊功能型模块) 。现代化的生产方式要求供应链上下游、合作企业之间成本的最小化,也就促使了特殊模块的定制生产和通用模块的批量生产,而通常特殊功能型模块也是船舶制造中的核心模块。模块化生产实现了船舶制造业中的社会分工,能够将通用结构和功能集中在一批企业中,大大节约了生产成本和运输成本,这也就导致了区域中不同船厂生产不同功能的船舶能够共用同一供应商的模块,在集群中形成交叉供应链和多重网络结构。尽管我国目前模块化生产技术与日本、韩国等国外先进水平存在着较大差距,但其发展前景和由此形成的多重网络结构仍不容忽略。
由于船舶制造的生产特点,很多大型、核心模块并不适合长途运输,无法在分散区域单独进行,况且大部分的组装和舾装必须要下海进行,因此船舶制造产业模块化的生产均发生在沿海区域,围绕核心船厂进行地理布局,模块化生产所需的原材料也均根据商品属性而在可运输的地理范围内进行适当布局。这种地理范围内所形成的区域资源占据了竞争优势,如Porter和Falck所提出的观点,这一区域内所开展的模块化船舶制造活动就导致了区域船舶制造业集群的多重网络。
如图2 所示为模块化生产所导致的区域船舶制造产业集群多重网络的示意图,其中由于上下游关系过于复杂,原材料层对模块、核心企业对船东的供应关系仅简单表示,而舾装层的生产过程也不仅直接作用于核心企业,还在模块化生产过程中配套进行。
区域船舶制造产业集群多重网络的关键在于组装层。组装层中的模块有如下几种类型: 模块4 作为几乎所有船舶类型制造都需要的通用模块而出现;由于部分船舶类型相似,模块5 则作为类型相似船舶的通用模块而进行生产; 模块12、模块67 和模块78 的生产过程较为复杂,需要其他子模块组装而成; 而模块7 则作为通用子模块能够为模块67 和模块78 同时使用; 但模块6 不仅能够成为模块67 的子模块,还能够作为通用模块直接用于其他船舶制造过程; 从图2 可知,模块3、模块12、模块67 和模块78 均作为不同船舶类型中唯一需要的模块需定制生产,为特殊功能的核心模块。
4 供应链视角下船舶制造产业集群网络的复杂特征分析原材料供应企业、模块制造企业、核心企业和
舾装企业之间错综复杂的关系有机地汇集到区域船舶制造产业集群网络中,整个供应链形成的系统产生了呈现高度复杂性的复杂网络: 上下游企业是复杂网络中一些具有独立特征又与其他个体相互连接的节点,节点之间的供应关系( 不考虑供应链中的资金流和信息流,仅考虑物料流) 是网络的边。区域船舶制造产业集群网络具有如下3 个方面的复杂网络特征:
一是有向加权网络特征。一方面,若复杂网络中的边存在方向,复杂网络就成为有向网络。对于区域中的船舶制造产业供应链系统而言,供应关系存在上下游的方向。初始原材料供应商仅存在出度,船东( 本研究中供应链所描绘的最终客户) 仅存在入度,除此二者之外,所有层级的节点均同时存在出度和入度。另一方面,上下游的企业之间相互作用的强度的差异在整个区域船舶制造产业集群网络中起着至关重要的作用。例如,在图2 所示的网络中,核心企业即船厂1 对核心模块12 的依赖程度较高,该2 个节点之间的关系强度将明显强于涂装层可被其它企业替代的某节点。船舶制造产业中,由于生产规模较大、技术十分复杂,核心企业对于关键供应商( 如主动力装置) 的依赖程度很可能不可替代,此时二者之间关系强度较高,导致网络具有典型的加权网络特征。因此,区域船舶制造产业集群网络是典型的有向加权网络。
二是无标度网络特征。现实网络并不总是能够呈现均匀网络或指数网络的形态,区域船舶制造产业集群网络的度分布遵循着幂律分布形式: 大部分节点只有少数的链接,而某些节点却拥有与其他节点的大量链接。尽管无标度网络在现实的产业集群
摘要：为揭示产业集群的网络本质和复杂特性,采用供应链视角考虑区域中船舶制造产业集群的网络结构。根据船舶制造产业的特殊生产过程,论述区域中船舶制造产业集群的3个方面特征:需求拉动、复杂网络和核心企业。基于单一供应链构建区域船舶制造产业集群的基本网络模型,解释供应关系下基本网络中的企业链接;基于交叉供应链构建区域船舶制造产业集群的多重网络模型,论证模块化导致的网络结构变化。在此基础上,结合复杂网络理论说明区域船舶制造产业集群网络结构的有向加权网络特征、无标度网络特征和层次网络模块特征。
制造网络模型 篇4
关键词：低碳制造；机械加工工艺；评价模型；应用分析
机械制造行业对我国经济发展的影响相对较大，这一点主要体现在GDP的增值上，随着低碳理念在机械制造中的应用，不仅缩短了加工时间，而且降低生产成本，提高生产质量，最关键是保障能源的合理使用，避免污染与能源消耗。本文主要探讨了低碳制造加工工艺方案的评价准则，以获取最优的工艺方案，并以实际案例对工艺方案进行全面评估，由此证明评价模型的可操作性，为之后的低碳制造提供理论参考依据。但是，我国的机械制造业飞速发展的同时也产生了许多的问题，比如污染和高能耗的问题，虽然政府出台了许多的制度来保护环境，减少能量消耗，但总的来说，实现低碳还得从企业自己出发。
1 规划体系研讨
1.1 技术结构体系
低碳是我国现阶段实施的基本国策，这一理念在机械制造中也得到了极为广泛的应用。所谓低碳制造，是指在生产过程中，消耗最少的能源获取最大的经济效益值，同时实现降低碳的排放量，将环境污染降至最低，是一种全新的生产模式，无论是在产品设计、生产，还是交易及运用过程中，达到节能减排目的，实现社会、经济以及能源的可持续发展。对于低碳制造来说，其技术结构体系包含以下内容：两个目标、两个层面、三个具体内容，两个目标分别指资源利用率最大、环境污染最小；两个层面，实质上是指过程控制，涵盖狭义与广义两方面，狭义是指工艺的全过程，广义是指产品制造涉及的所有环节，从设计、生产、包装、销售、运输，再到客服以及回收，本文所说的低碳制造涉及到的是广义层面。
三项具体内容，主要是指低碳产品设计、低碳资源开发，还有低碳制造。在进行产品设计时，需要考虑到低碳要求，进行产品的开发与研究时，需要考虑到对环境是否造成影响，是否影响能源消耗。根据产品开发的具体要求，将技术结构体系进行分解，形成不同功能的模块，并且进行最优化组合，模块化的运用具有一定的优势，一台机器可以取代多台机器，在某种程度上实现了以最少投资获得最大的收益。对于机械制造行业来说，要想实现节能减排，就必须在生产设备上着手，最大程度上减少碳排放量。
1.2 研究体系分析
从某种层面分析，机械加工运用低碳理念具有一定的实际意义，属于极为典型的制造体系，研究低碳可以从多个层面着手，主要可以分为三类，继而形成研究体系。机械加工低碳研究可以从以下三类着手：环境污染最低、资源消耗最小、资金消耗最少，这其中资环境污染最低可以具体到生产的每个环节，制造过程中涉及到的边角料，或是铁屑，尽量最小化，将噪声污染控制在最低等；资源消耗最少可以从能源、原材料以及辅料方面着手解决；而所谓的资金消耗最小，主要是指运用环节污染的投资，还有资源消耗方面的投资，主要涵盖机床、模具、刀具决策等，工艺方案以及种类，还有其他决策等等内容。
1.3 工艺方案设计体系分析
机械加工企业在接到生产订单时，如何确定工艺方案，会对机械加工是否产生低碳效应生产非常大的影响。一般的来说，接到订单时，生产企业首先会根据客户的要求以及工艺的复杂程度制作出不同方案以供选择，那么如何选择出最低碳而又是最经济的方案呢？企业首先要根据工艺完成的时间、消耗的材料、模型的设计、能源的供应链条是否完整等因素综合考虑。此时，企业就可以运用TOPSISI法来确定方案将对低碳影响最大的几个因素给予较高的分值，这样筛选出来的方案即能满足客户的需求，也能满足低碳效应的要求。
2 工艺方案评价
相较于传统工艺方案，低碳产品制造具有自身的优势，这种优势体现在新技术的应用，还有代替工艺的广泛应用，从根本上改善传统工艺弊端。所谓产品工艺评价，主要是针对低碳产品制造，评价工艺指标，然后借助TOPSIS方法，对于所有备选的工艺设计，实施综合评估，经过多项对比研究，确定最优的低碳制造设计。但其中有一个重要的环节就是对各影响因素给予评分，不同的因素分值应该是不相同的。
2.1 评级体系研究
对于机械制造产品来说，实现低碳制造需要通过指标评定，从综合角度敲定评价体系，从目前情况分析，现在的机械加工已经改变了原有的生产模式以及目的，以往的机械加工单纯的追求经济效益，现在逐渐转化为三种效益相结合，分别是经济、社会以及生态，进一步实现可持续发展。从评价指标体系着手，基于低碳设计原则，这样的产品设计方案更具实用性，缩短加工时间，降低生产成本，提升资源利用率，降低环境污染。如表1所示，机械加工评价指标。
由上述表格我们可以推断出，方案层Pi，它对应的是准则层Bi，相应的指标数值是mij（i=1，2，L n；j=1，2，3，4，5），最终指标数值矩阵M=（mij）n×5。
2.2 评价模型探讨
低碳制造对于机械加工来说是一项长期的发展战略，借助相关的工艺评价体系，同时借助TOPSIS方法，运用综合评价，构建优化的加工工艺，实现低碳制造。所谓TOPSIS方法，是一种比较典型的决策方法，通过多目标决策来实现，在实际生活中运用频率相对较多，涉及到社会以及经济的方方面面。
3 工艺方案在实际企业中的应用分析
制造网络模型 篇5
20世纪80年代后期以来, “纵向一体化”的管理模式在企业中的弊端日益显露出来, 越来越多的企业开始重视“横向一体化”的管理理念。即利用外部资源快速响应市场需求, 强调企业根据自身的特点将核心资源用于形成自己的核心竞争力上, 而将非核心业务外包给其他企业。这就使现代商业组织发生了根本性变化, 企业内向配置的核心业务与外向配置的非核心业务紧密相连, 形成了一个供应关系网络, 即供应链。企业的运作与管理也由传统的“控制导向”转为现代的“关系导向”, 形成了一种全新的管理理念和模式—供应链管理。
供应链的概念最早出现在20世纪80年代左右, 但到目前为止没有形成统一的定义。Stevens认为, 供应链是通过价值增值过程和分销渠道控制从供应商的供应商到用户的整个过程, 它始于供应的源点, 终于消费的终点。Christopher认为, 供应链是一个组织网络, 所涉及的组织从上游到下游, 在不同的过程和活动中对交付给最终用户的产品或服务产生价值增值。国内学者对供应链的认识也不尽相同:陈国权认为, 企业从原料和零部件采购、运输、加工制造、分销直至最终送到顾客手中的这一过程被看成是一个环环相扣的链条, 这就是供应链。马士华认为, 供应链是围绕核心企业, 通过信息流、物流、资金流的控制, 从采购原材料开始, 成中间产品以及最终产品, 最后由销售网络把产品送到消费者手中的将供应商、制造商、分销商、零售商, 直到最终用户连成一个整体的功能网络结构。
传统的供应链管理存在它的不足:首先, 分散的物流管理忽略了供应链的整合。独立的职能部门将企业的物流活动人为地分割为独立的几块, 各环节的协调性差, 信息共享差;其次, 供应链各节点间由于缺乏有效的、透明化的沟通途径, 从而造成库存量增多, 使库存、物流等隐性成本增加;再次, 过分依赖市场预测的推式生产, 牛鞭效应显著;最后, 传统的非闭环式、无直接交流平台的供应链管理使各节点直接从顾客处获得的信息量少而不全, 造成用于解决售后服务问题的时间多, 顾客服务水平和满意度低。
通过对供应链的管理现状进行分析, 指出传统的供应链管理协调性差、管理成本高、顾客服务水平低、牛鞭效应显著等缺点。基于此, 本文提出一个供应链网络协同模型, 该模型将供应商、生产商、分销商、零售商、顾客、物流商能互相共享的信息流汇总于一个信息中心, 该中心由供应链上的核心企业进行统一控制和调配, 不同的节点企业根据不同的权限从共享平台处获得所需信息。该模型实现了各节点之间信息的实时共享, 降低了牛鞭效应, 同时提升了供应链的整体协调性。文章最后通过东南汽车的实例说明了本文提出的供应链网络协同模型的可行性和有效性。
二、传统供应链的管理结构模型
通过研究和分析, 我们给出供应链这样一个概念:供应链 (Supply Chain) 是围绕核心企业, 通过对信息流、物流、资金流的控制, 从采购原材料开始, 制成中间产品以及最终产品, 最后由销售网络把产品送到消费者手中的将供应商、制造商、分销商、零售商、直到最终用户连成一个整体的功能网络结构模式。它不仅是一条连接从供应商到客户的信息链、物料链、资金链, 它还是一条增值链。物料在流通过程中因加工、包装、运输等过程而增加其价值, 同时为各节点企业带来利润。
在产品生命周期不断缩短、企业之间合作日益复杂、顾客要求更加严格的今天, 原料供应商、产品制造商和分销商组织起来, 形成了一条供应一生产一销售的链条, 也就是我们所说的供应链。供应链的结构模型如图所示
三、供应链上可共享的信息及集成式共享平台的信息流运作模式
(一) 供应链上信息流的分类
Huang等人把供应链上的所有信息分为六大类, 包括:产品、过程、库存、资源、订单和规划, 具体分类如下:
1.供应商可共享的信息流。供应商可共享的信息主要包括供应商向物流服务商提供的物料需求与供货信息;向生产商提供的产品信息、质量信息、生产商的订单信息以及订单执行情况的信息。除此之外, 供应商还应向生产商提供自己产品和工艺改进等的研发信息, 与其进行技术合作, 以便加快研发速度, 减少研发开支。
2.生产商可共享的信息流。根据链条的顺序, 生产商依次向供应商提供未来一段生产周期内需要的物料信息、实时更新的库存信息及生产计划信息, 为了保证供应链企业能协调发展, 要求生产商在不泄露商业秘密的情况下, 向物料供应商公开需要物料供应商配合的关于有助于新产品开发的新工艺, 新材料、新技术等方面的信息;向分销商和零售商提供产品信息、分销商和零售商各自的订单信息及订单执行信息;向物流服务商发出的供货信息。
3.分销商信息流。分销商可共享信息流是指为了减少供应链成本防止上游企业积压产品, 分销商向供应商提供的库存信息;同时, 向下游零售商提供产品信息及其订单信息;为了提高供应链反应速度和灵活性, 减少订货提前期, 分销商还应及时向物流服务商提供产品需求信息。
4.零售商信息流。零售商位于供应链的最末端, 最接近市场和顾客, 是信息的主要来源, 按顺序零售商应向生产商提供库存信息以便生产商及时安排生产;向生产商和分销商提供销售信息;为顾客提供产品信息, 方便顾客浏览并作出购买决策;向物流服务商提供供货、取货信息。
5.物流服务商可共享信息流。物流服务商负责整个供应链的物料及产品的运输工作, 它担负着向供应链各节点企业反馈订单信息的职责, 同时, 负责收集和及时反馈各种意见, 必要时为生产商和分销商承担一定的库存, 提供物料或产品的在途运输情况、物流线路、车辆情况等信息。
(二) 集成式共享平台的信息流运作模式
集成式信息流运作模式是一种与传统信息流模式完全不同的新模式, 该模式提出建立一个独立于供应链之外的信息集成中心, 其主要功能是对供应链中各节点的主要信息形成信息共享源。同时信息中心还负责对收集到的信息进行加工, 并把加工后的信息发送到需要这些信息的节点企业。具体形式如图所示:
四、基于网络协同的制造业供应链模型
根据上文所分析的供应链上可共享的信息流以及新的集成式共享平台的运作模式, 我们构造了一个网络协同环境下的制造业供应链模型, 以克服传统供应链中各节点协调性差, 牛鞭效应显著等问题, 该模型具体如图所示:
该模型的运作原理是建立一个独立于供应链的信息加工中心, 该加工中心由供应链上的核心企业与其他节点企业签订协议, 由核心企业全权负责那些关系到供应链绩效的信息的搜集、整理、加工、统计和分析工作, 对这些信息汇总后进行综合协调管理, 对于除这些信息之外的各节点企业的其他信息实行分散控制, 这样既保证了供应链的灵活性又实现了整个供应链的协调。该供应链的信息加工中心的具体协调流程如图所示:
该模型的整个协调情况如以下步骤所示:
第一, 供应链合作伙伴 (包括零售商、分销商和生产商等) 共同达成一个通用业务协议, 包括对合作的全面认识、合作目标、机密协议和资源授权。
第二, 按照协议, 核心企业根据节点企业在供应链中所处的位置、履行的职责、合作信誉情况及合作时问长短的不同, 把节点企业分成不同的等级, 授予不同的信息访问权限。
第三, 由核心企业收集和控制各节点的信息流, 各节点企业根据协议要求, 实时传输与供应链绩效有关的信息, 并按照权限登陆信息共享平台获取自己需要的信息。
利用零售商POS数据、因果关系信息和已计划事件信息, 创建—个支持共同业务计划的销售预测。并将该销售预测信息放到共享平台初识别分布在销售预测约束之外的项目, 每个项目的例外准则需在第一步中得到认同。通过查询共享数据、交谈、会议等解决销售预测例外, 并提交销售预测改变结果。
第四, 合并零售商提供的POS数据和库存策略, 产生一个支持共享销售预测和共同业务计划的定单预测。例外准则在第一步中已建立。通过查询共享数据、交谈、会议等调查研究定单预测例外, 并提交定单预测改变结果。
第五, 将定单预测转换为已承诺的定单, 并将订单作为需求信息上传到共享平台, 供应链上的各节点企业可以作为参照标准。
该模型的改进点。一是该模式实现供应链上的所有节点之间的信息实时共享。不但克服了传统模式中由于信息层层传递引起的“牛鞭效应”, 而且能够保证各节点瞬间同步做出反应, 提高了供应链的快速反应能力;二是信息集成中心为所有节点提供了一个信息交流的场所, 供应链成为一个集中决策的中心系统, 大大提高了供应链的整体协调能力;三是该模型根据市场需求协同供应, 用信息取代了库存, 从而降低了库存和物流成本。供应商可以通过网上查询计划与库存, 及时补货, 每年节约供应商上大量费用;四是由于可以通过协同平台及时了解顾客需求, 供应链上各企业可以集中自己的竞争优势, 将优质的产品和高效的服务提供给顾客, 从而减少了售后服务的数量以及解决这些问题所花费的时间, 提高了顾客满意度。
五、实例分析
东南汽车利用东南汽车城配套体系的群聚优势, 推动了供应链管理系统的建立, 鼓励了配套厂选用相同的ERP系统, 使配套厂交货及时准确, 同时降低了配套厂的库存, 提升了管理。
联泓公司是东南汽车城内一家生产汽车座椅的配套公司, 目前该配套厂与东南汽车的协同管理流程如下:一是达成合作协议、制定合作计划, 同时由东南汽车制定需求计划;二是配套厂的工作人员登录东南汽车供应链网站, 下载东南汽车最新的需求计划, 包括整车生产顺序、供货时间、供货数量以及配件型号等信息, 然后自动导入联泓公司的ERP系统;三是与联泓的库存信息对接后, 形成联泓给东南汽车的供货计划和联泓给自己的供货商的物料需求计划, 并同步发送给东南汽车和联泓的供货商;四是东南汽车接到联泓公司的供货回复后, 就可以立即着手准备接货, 包括填写单据、安排接货人员等。而联泓公司的生产线则根据东南汽车的最新需求计划微调生产顺序, 包括调整产品型号、生产数量等。具体的协同操作流程如下:
通过使用统一的ERP系统、建立虚拟的协同操作平台, 将能够共享的信息放到协同平台上进行处理, 东南汽车与周边的配套厂避免了将来因为信息共享开发更多的接口, 节约了管理成本、减低了牛鞭效应、提升了整体协调性。在“辉煌60年——中华人民共和国成立60周年成就展”上, 东南汽车成为全国汽车制造行业唯一凭借“信息化“这一软成就获准参展的企业。
六、结论
通过本文对供应链的管理现状的分析, 我们看到, 传统的供应链管理具有协调性差、管理成本高、顾客服务水平低、牛鞭效应显著等缺点。针对此问题, 本文提出了一个供应链网络协同模型, 该模型将供应商、生产商、分销商、零售商、顾客、物流商能互相共享的信息流汇总于一个信息中心, 该中心由供应链上的核心企业进行统一控制和调配, 不同的节点企业根据不同的权限从共享平台处获得所需信息。该模型实现了各节点之间信息的实时共享, 降低了牛鞭效应, 同时提升了供应链的整体协调性。实例表明, 本文提出的供应链网络协同模型是可行的和有效的。
参考文献
[1]黄小原, 李宝家.供应链集成化动态模型与控制[J].系统工程学报, 2001 (4) :254-260
[2]张成洪, 严正, 宋亮.协同商务环境下的知识共享框架[J].复旦学报 (自然科学版) , 2003 (10) :3
[3]陈志祥, 马士华, 陈荣秋, 等.供应链管理与基于活动的成本控制策略[J].工业工程与管理, 1999 (5) :32-36
[4]SIMON C Supply Chain Managementa:n analytical framework for critical literature review[J].European 0fPurchasing&Supply Management2, 000 (6) :67-83
[5]陈国权.供应链管理[J].中国软科学, 1999 (3) :101-104
[6]蓝伯雄, 郑小娜, 徐心.电子商务时代的供应链管理[J].中国管理科学, 2000 (3)
[7]马士华, 林勇.供应链管理[M].北京:机械工业出版社, 2005
[8]卞亦文, 王有森.供应链中信息流的运作模式分析[M].北京:中国管理信息化, 2008-11
制造企业物流成本核算模型研究 篇6
关键词：制造企业,物流成本,作业成本法,时间成本
1 引言
成本核算是企业获得成本信息最重要的手段。制造企业传统的成本核算方法是造成物流成本冰山的最主要原因，作业成本法(Activity-Based Costing，ABC)的提出为制造企业准确、详细核算产品物流成本提供了一个合理方法。
2 制造企业物流成本分析
2．1物流作业成本分析
（1）运输作业成本。
运输作业成本包括运输作业直接发生的人员费用、燃料费用及折旧维修等成本和运输作业相关管理成本。即：Ct=Td+Tg。其中Ct为运输作业成本;Td为运输作业直接成本;Tg为运输作业相关管理成本。
（2）采购作业成本。
采购作业成本主要包括产品本身的采购成本、采购作业直接发生的人员及材料等成本、采购作业相关管理成本。即：Cp=F+Pd+Pg。其中Cp为采购作业成本;F为产品本身的采购成本，，i为产品种类，i=1·m，bi为产品采购单价，xi为第i类产品采购数量;Pd为采购作业直接成本;Pg为采购作业相关管理成本。
（3）仓储作业成本。
仓储作业成本主要包括仓库成本(或租金)、保险税收成本、库存资金占用成本、仓储损耗成本、仓储作业成本、仓储作业相关管理成本。即：Cs=Sr+Si+So+Sd+Sa+Sg。其中Cs为仓储作业成本;Sr为仓库成本;Si为保险税收成本，Sr=F*i0，i0为相应保险费率或税收费率;So为库存资金占用成本，S0=F*r0，r0为企业内部收益率或商业银行一年期利率;Sd为仓储损耗成本;Sa为仓储作业成本;Sg为仓储作业相关管理成本。
（4）包装作业成本。
包装作业成本主要包括包装作业直接发生的人员费用、材料费用等成本和包装作业相关的管理成本。即：Cw=Wd+Wg。其中Cw为包装作业成本;Wd为包装作业直接成本;Wg为包装作业相关管理成本。
（5）装卸搬运作业成本。
装卸搬运作业成本主要包括装卸搬运作业直接发生人员费用、设备燃料费、设备折旧及维修费用等成本和装卸搬运作业相关管理成本。即：Cm=Md+Mg。其中Cm为装卸搬运作业成本;Md为装卸搬运作业直接成本;Mg为装卸搬运作业相关管理成本。
（6）流通加工作业成本。
流通加工作业成本主要包括流通加工作业直接发生的人员费用、材料费用、设备燃料费、设备折旧及维修费用等成本和流通加工相关管理费用。即：Ce=Ed+Eg。其中Ce为流通加工作业成本;Ed为流通加工作业直接成本;Eg为流通将作业相关管理成本。
（7）其它管理成本。
其它管理成本表示在物流活动中发生的而又不在上述六类物流作业范围内的管理成本，在此将其看作一种“管理作业”成本。即：Cg。
汇总以上7种作业成本，企业物流作业总成本可表示为：
其中cA为未考虑作业时间成本的企业物流作业总成本。
2．2作业时间成本
依据作业成本法，物流作业成本的归集最终源于企业传统会计科目的各种费用，不包含作业的时间成本。在现代制造环境下，准时制造及交货期不断缩短成为制造企业发展的趋势。因此，考虑制造企业物流作业的时间成本显得十分重要。将时间引入物流成本核算体系，必须考虑时间成本的量化问题，本文在确定物流作业时间定额的基础上提出了计算物流作业时间成本的一种方法。
(1)确定物流作业时间定额。运输作业时间定额：T=s/v(1+f)+Ta其中s为运输距离;v为平均运输速度;f为不确定因素对标准运输时间的影响因数;Ta为装卸作业、办理手续、等候排队时间及交接时间等时间的总和。
采购作业时间定额：T=Tu+Ta其中Tu为合理采购流程决定的基本采购时间;Ta为可以预料的不确定因素引起的等待时间和交接时发生的时间。
仓储作业时间定额：T=Te+Tu+Ta其中Te为由经济订货批量决定的基本库存时间;Tu为消化物流系统不确定因素需要的库存时间;Ta为手续及信息处理的时间和交接时发生的等待时间。
包装作业时间定额：T=l/z+Ta其中k为包装作业量;z为在企业正常包装设备、人力情况下的平均包装速度;Ta为与包装作业量无关的准备工作及必要的等待、交接等时间。
装卸搬运作业时间定额：T=k/h+Ta其中k为装卸搬运量;h为在企业正常设备、人力情况下平均装卸搬运速度;Ta为与装卸搬运量无关的准备工作及必要的等待时间和重复操作等时间。
流通加工时间定额：T=q/u+Ta其中q流通加工作业量;u为在企业正常加工设备情况下的平均流通加工速度;Ta为与作业量无关的准备工作及必要的交接等待等时间。
(2)物流作业时间成本核算。物流作业时间可看作一种机会成本，因此，需对超过作业时间定额的时间进行成本核算。
作业α的时间成本为：
其中Tα为作业α的时间成本;Cα为不考虑时间成本时作业α的成本;Δtα为作业α的实际作业时间减作业α的时间定额所得的时间差;tα为作业α的时间定额。在此不考虑上述“管理作业”的时间成本。
3 基于作业成本法及作业时间成本的物流成本核算模型构建
3．1物流直接成本的归集
在7种物流作业成本中可直接归集的成本有：产品本身的采购成本F、保险税收成本Si、库存资金占用成本So。即：
则7种物流作业成本未归集的成本有：Ct，Cp-F，Cs-Si-So, Cw, Cm, Ce, Cg
未归集的作业成本通过作业成本法归集到产品。
3．2成本库费用归集
根据资源动因(作业消耗资源的情况)把每个作业发生的费用集合分别列作一个成本库，本文可分别将7个作业划作7个成本库。制造企业的费用明细科目包括工资、职工福利费、折旧费、运输费、低值易耗品摊销、机物料消耗、办公费、水电费、会议费等等。进行成本库费用归集时可根据作业的实际情况(或专门记录)将这些费用在各成本库之间进行分配。成本库费用归集如表1:
表1中的数据Xij代表第j成本库消耗第i项费用项目的量，数据Xi代表第i项费用项目，数据∑Xij代表第j成本库归集的费用。
3．3确定成本动因
成本动因即引起成本发生的原因，也是把成本库费用归集到产品的关键因素。成本动因的确定要保证成本动因与成本库费用存在强线性关系。确定成本动因后，需要收集成本动因数据(往往需要信息系统辅助)，各作业点都需要统计人员负责收集原始成本动因数据。
本文根据制造企业物流活动的具体情况分别选择运输时间、采购单数量、仓库占用空间、包装作业人工工时、装卸搬运作业人工工时、流通加工作业量作为运输作业、采购作业、仓储作业、包装作业、装卸搬运作业、流通加工作业的成本动因，由于其他管理作业成本金额不高且不易找到合适的成本动因，故选择在各产品间平均分配。例如表2:
表2中的数据dij表示产品i消耗成本库j的成本动因量，最后一行数据dj表示各成本库的成本动因总量。
3．4计算成本动因费率
在归集了各成本库费用及统计了各成本库的成本动因量后，即可计算各成本库的成本动因费率。成本动因费率=成本库费用/成本库成本动因总量，即：
其中rj为j成本库的成本动因费率;cj为j成本库的费用;dj为j成本库的成本动因总量
3．5成本库费用的分配
有了成本动因费率后，可根据各产品消耗的各成本库的成本动因的数量，进行成本库费用的分配，继而可得个产品的物流作业成本：
其中OHi为i产品分配得到的物流作业成本;rj为j成本库成本动因费率;dij为i产品消耗j成本库的成本动因量。
式(4)用矩阵形式表达即各产品物流作业成本归集矩阵：
用矩阵形式表达为：
其中OH为产品的物流成本矩阵，D为产品消耗成本库的成本动因矩阵，R为成本库动因费率矩阵。
3．6核算作业时间成本
本文在核算物流作业时间成本时，将作业时间成本看作一个“系数”加权到成本动因矩阵中，即：
在此基础上构建嵌入作业时间成本的作业动因矩阵，即：
其中D*为嵌入了作业时间成本的成本动因矩阵。
由此，可构建嵌入了作业时间成本的产品物流成本归集矩阵，即
用矩阵形式表达为：
其中OH*为嵌入了作业时间成本的产品物流成本矩阵。
3．7产品物流总成本汇总
将第1步归集的物流直接成本与通过作业成本法并嵌入了作业时间成本归集的产品物流成本(OH*)汇总便可得产品的物流总成本，即：
用矩阵形式表达为：
其中CTi为产品i的物流总成本。
制造企业可通过以上模型详细的分析本企业的物流成本情况：分析各物流作业消耗资源的情况及作业的时间成本，以此考核各物流作业的效率;以产品种类或各订单为单位分析单位产品的物流总成本消耗，以此考核各单位产品的盈亏情况;分析物流作业的详细成本信息，结合各作业的成本动因量为企业物流成本控制提供依据;根据作业成本及作业时间成本情况，为企业产品合理定价及物流业务外包提供成本信息。
4 结语
目前，物流成本的“冰山”现象在众多制造企业中仍然存在，在顾客导向及交货期不断缩短的发展趋势下，考虑物流作业时间的制造企业为数不多。因此，为众多制造企业提供一个全面、详细的物流成本核算方法和思路十分必要。基于此，本文详细分析了制造企业的物流作业成本和作业的时间成本，构建了嵌入作业时间成本的成本动因矩阵，最终建立了基于作业成本法及作业时间成本的物流成本核算模型。文中在成本动因的选择及作业时间成本的计算方面带有一定的主观性，如何更加客观的选择成本动因及更精确的计算作业时间成本还有待进一步的研究。
参考文献
[1]Cooper R, Kaplan R.Activity-based Costing:Resource Manage-ment at its best[J].Harvard Management, 1991, 43 (4) :66-86.
[2]Pohlen T, La Londe B.Implementing Activity-Based Costing (ABC) in Logistics[J].Journal of Business Logistics.1994, 15 (2) :1-23.
[3]崔南方, 钟秀丽.基于SCOR的物流作业成本核算模型[J].管理学报, 2006, 3 (4) :391-399.
[4]张人千, 魏法杰.作业成本法的实用化模型探讨[J].工业工程, 2001, 4 (2) :18-21.
[5]龚国华, 张建.物流时间消耗与定额管理[J].物流技术, 2004 (10) :53-55.
制造网络模型 篇7
1.1 Go through模型的定义
Go through模型也叫内外饰整体模型、实体模型 (MOCK-UP) 。是汽车车身造型开发过程中用于外观评价及人机、功能验证的实物依据。可做为批量生产车的市场调研及车展展示, 一般多为乘用车。
1.2 Go through模型的发展历程
在汽车的开发过程中, 为了评价汽车外观, 主机厂开始制作汽车模型。传统意义上的汽车模型主要是用于验证车身造型, 多为单一的内饰或外饰。随着行业发展及制造水平的提升, 模型的要求也不断提高。对模型功能的要求与日俱增。单纯的内饰或外饰模型已经不能满足需要, 仿真程度更高的模型车应运而生。
1.3 制作Go through模型的目的
制作Go through模型的目的如下。
a.评价车身的外型、曲面间隙、面差。
b.验证整车的姿态、尺寸、功能、人机工程。
c.前瞻。
d.市场调研, 车展, 引导消费群体。
1.4 用Go through模型做为验证实物的优点
1.4.1 低成本
a.复合材料快速成型工艺 (FRP) 所用制件材料便宜。
b.FRP模具材料 (低密树脂) 较金属模具或快速模具成本低 (材料、人工、设备折旧) 。
c.整车匹配成本低于白车身制作。
1.4.2 高效率
高效率见表1。
2 主流汽车模型的分类
根据功能和用途划分的主流汽车模型分类如下。
3 Go through模型的可行性分析
经过十几年的经验积累, 已经具备了很强的展示模型和主模型制作能力。从1996 年起, 利用数控机床制作木模、主模型, 先后成功地完成了捷达王、小红旗、大红旗、MPV、FP、FK、J3、J5、J6 系列、N2、V70、V80、V91、C301、A501、A130、H平台、城市客车、A级车等各类模型。为车身开发提供了有力支持。
经过不断地探索, 模型制作水平日趋提高。现已掌握商用车、乘用车的内、外饰, 整车、零部件, 小比例及全尺寸的展示模型、主模型加工技术。主模型整车精度控制在±0.25 mm, 达到了国际先进水平, 得到国外专家的认可。
基于多年的经验积累, 已经掌握了模型制作的核心技术, 可靠的内、外部资源为完成模型制作提供了条件保障。
在实践中摸索完成第1 个Go through模型项目。从2012 年2~6 月, 承接了自主开发某车型2款Go through模型制作任务。这是一个全新的课题, 也是迄今为止承接的最复杂、最具挑战性的模型项目。
因此, 总结以往经验, 提出项目的详细方案并组织实施。历时4 个月与供应商联合完成了2 台Go through模型制作, 满足了项目要求, 添补了专业空白, 提升了部门能力, 取得了良好的效果, 获得了专家及各级领导的好评。
下面以某车型2 款Go through模型制作项目为例, 详细介绍Go through模型的制造技术。
4 Go through模型的制造技术
4.1 制造技术原则
Go through模型的制造技术原则如下。
a.主体工艺:FRP工艺、快速成型工艺、整车匹配工艺。
b.总体方案制定:根据评审要求, 制定工艺方案, 总体结构、材料、分块、资源、计划、标准件等。
c.质量控制:通过数控和三坐标设备保证整车尺寸精度±0.5 mm。
d.功能体现:四门两盖、前后组合灯、车轮、门内外拉手、转向盘、门锁、坐椅等。
e.输入条件:内外饰三维数据, 零部件及借用件清单、间隙面差图、内外饰效果图、色彩定义。
4.2 制作流程
数据处理、结构设计→毛坯准备、骨架制作→FRP凹模制作 (凹模加工或主模型加工→凹模翻制) →合模、FRP制件→分模、调整→外饰FRP与骨架连接→车门机构调整→内外饰快速件制作→内饰件匹配→总成调整→表面处理。
4.3 核心技术
4.3.1 数字化制造技术
CAD/CAM一体化技术是Go through模型的基础。
设计阶段:通过CAD技术进行数据分析、整理、工艺结构设计。
制造阶段:通过CAM技术进行骨架加工、毛坯准备、FRP原型和快速成型件制作, 以满足曲面加工和精度需要。
总成装配调整阶段:利用CAQ技术 (计算机辅助质量控制) 进行检测和调整。
4.3.2 工艺及结构设计
主体骨架采用60 mm×60 mm方钢管及40 mm×40 mm角钢的绗架焊接结构做为模型基础平台。骨架的前后部较大, 隐藏于三箱车的前后两箱内外饰件之间。根据一般国际惯例, 骨架的空间设计利用系数不大于0.17。
其余需加强部位用Φ30 mm圆钢管预埋外饰FRP件内部 (辅助骨架) , 钢管与主骨架连接处通过在钢管上提前焊好的钢板 (基准) 进行定位和连接。此外, 在钢管上通过FRP工艺固定很多ABS块做为内饰件的安装基准。全部机构由三坐标辅助现场制作。
4.3.3 快速成型技术
快速成型技术的突出特点是快。批量生产的车需经过模具设计、制造、成型的复杂过程。快速成型件以数控加工为主要手段, 一种是通过非金属毛坯的两次装夹, 六面加工完成制件;另一种是数控加工/激光打件获得产品原型, 再使用低压浇注或真空浇注完成制件。
4.3.4 FRP制造技术
在传统手糊玻璃钢工艺基础上采用进口化工材料, 用数控加工的树脂模具做为原型, 通过三坐标辅助模具调整进行精度控制, 以满足模型的精度、强度、韧性。
主要步骤是:树脂模具打磨→树脂模具预埋 (缝线、密封条) →涂糊胶衣→涂环氧树脂→糊玻璃纤维布/碳纤维布 (四层) →脱模→修型→总成合模→结合部的FRP处理→分模→修型。
4.3.5 表面处理技术
在树脂模具和FRP制件完成以后, 表面处理内容如下。
a.去除边角余料。
b.气孔填补, 缺陷修复。
c.树脂外表面细修打磨。经过干磨-水磨的过程, 干磨采用80~320号砂纸, 水磨采用150~2 000号砂纸。
内、外饰件喷涂底漆、面漆, 电镀件电镀, 水转印制作, 丝网印制作。对标实物为批量生产的商品车。
内饰件的皮布料包覆。在模型上以手工为主, 如需缝制则由专业厂家完成。主要工艺是先在皮革 (或布料) 和工件上刷一层薄的皮革胶 (或3M胶) , 接着用热风枪把工件上的皮革胶烤软变粘 (包覆布料无需加热) , 然后贴上皮革 (或布料) 沿工件长度方向用热风枪吹贴 (包覆布料无需加热) 在工件上。
4.3.6 质量控制技术
质量控制技术的主要手段是通过三坐标对模型的骨架、组件及整车进行定量检测, 根据实际误差提供修正值, 为匹配及调整提供量化的依据。
组件间隙是通过塞尺、间隙规、蜡片等工具辅助实现精度标定和调整。
5 Go through模型的技术难点及解决措施
Go through模型的技术难点及解决措施如下。
a.周期短。
解决措施:根据总体方案, 采用工艺设计-模型加工并行的设计原则, 以及快速成型为主的工艺方式。
b.结构设计复杂。在有限的空间内布置全部内、外饰件, 骨架及附属机构必须全部隐藏在内、外饰件之间。
解决措施:除用FRP制作车身的外饰及内饰门板外, 其它组件全部采用ABS快速成型工艺拆件制作。组件设计成背面带定位及安装的薄壳结构。最后在数控机床上六面加工成形。
c.质量精度控制难度大。组件多, 累积误差大。车门等机构调整困难。
解决措施:在三坐标精度控制的基础上, 根据实车情况现场调整。
d.工艺复杂, 功能件多。
解决措施:项目前期对技术要求、制作难点及资源配置做出分析预判, 整理出详细的工艺方案和计划并严格按计划实施。
功能件的制作方法是:保留借用件功能部位结构, 通过三维设计改制定位连接, 最后与模型组件总成匹配。
e.设计更改频繁
解决措施:合理组织, 有效沟通, 及时应变。
6 成本及前景
6.1 成本
相比展示模型或者主模型, Go through模型的成本更高, 见表2。
由表2 可见, GO THROUGH模型的成本高, 周期长。适用于汽车开发过程中工程数据冻结后, 白车身试制前, 需要对整车提供更多验证及评价的阶段。也可以为参加车展进行制作。
6.2 前景
6.2.1 Running car
:可移动的Go through模型
6.2.2 标准化
体现在从设计模块到制造模块的标准化, 提高试制效率。
6.2.3 机械化、自动化
目前, Go through模型手工操作占用的工时比例很大, 对操作者的制作水平要求高, 特殊部位或特定工序只能由少数专业人员完成。今后的目标是机械化和自动化。
摘要：GO THROUGH模型是在汽车开发过程中用于造型开发、人机验证、市场调研及展览展示的重要实物依据。随着对模型制作需求的不断增长, 传统的制作工艺已经难以制作高仿真、多功能的综合性模型。通过对标国内外同类产品, 摸索出主要的制作流程和工艺方式, 形成了关键技术, 并在生产中发挥了重要作用。本文以某车型内、外饰整体模型为例, 综合分析了Go through模型制造的特点、方法、关键技术、周期、成本及发展趋势, 为SHOW CAR模型制作技术的发展提供参考和依据。
智能制造能力成熟度模型研究 篇8
目前智能制造已成为制造业转型升级的趋势和方向,但是国内外对智能制造的概念和内涵还未有统一认识,尤其是对智能制造的发展路径还未明确,企业在实施智能制造战略时如何确定最终目标和如何整体策划分布实施还缺乏有效的指引。本文通过分析智能制造的核心和内涵,借鉴能力成熟度的思想,提出智能制造能力成熟度模型,明确智能制造发展路径以及不同等级成熟度的关键特征和要素,从而为各类制造业企业发展自身智能制造能力指明方向,为各级主管部门推动智能制造发展提供抓手。
2 智能制造的基本概念
科技部《智能制造科技发展“十二五”专项规划》中定义:智能制造是面向产品全生命周期,实现泛在感知条件下的信息化制造,是在现代传感技术、网络技术、自动化技术、拟人化智能技术等先进技术的基础上,通过智能化的感知、人机交互、决策和执行技术,实现设计过程智能化、制造过程智能化和制造装备智能化等。
工信部《国家智能制造标准体系建设指南(2015年版)》中定义:智能制造是指基于物联网、大数据、云计算等新一代信息技术,贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节,具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等功能的先进制造过程、系统与模式的总称。
本文认为,智能制造是将新一代信息技术等应用于设计、生产、物流和服务等面向产品全生命周期的核心制造过程以及支持制造的资源和关键保障,实现信息驱动、执行管控以及决策优化的闭环,最终达到绿色节约、模式创新、持续发展的制造产业新状态。
以下对智能制造能力成熟度的研究主要围绕以生产为核心,延伸包括设计、生产、物流、销售、服务等在内的制造核心过程及与其密切相关的生产线、车间、工厂级的支持要素,不涉及财务等企业级管理过程。
3 相关理论基础
智能制造能力成熟度主要参考国家智能制造系统架构与国内外成熟度的理论与思想。
智能制造系统架构在研究各类智能制造应用系统的基础上,提取其共性抽象特征,构建由生命周期、系统层级、智能功能组成的三维智能制造系统架构,从而界定了智能制造标准化的内涵和外延。并在深入分析标准化需求的基础上,将智能制造系统架构的生命周期维度和系统层级维度组成的平面自上而下依次映射到智能功能维度的五个层级,形成智能制造标准体系结构,主要解决智能制造标准体系结构和框架的建模研究问题。本文智能制造核心要素的选取参考了智能制造系统架构的产品制造生命周期维度与智能功能维度。
成熟度模型能够精炼地描述一个事物的发展过程,通常将其描述为若干个有限的成熟级别。每个级别都有明确的定义,并设定一定的标准,其实现包含了若干个必要条件;从第一级发展到最高级,各级别之间具有顺序性,每个级别都是前一个级别的进一步完善,并形成向下一个级别前进的基础。软件能力成熟度模型集成(Capability Maturity Model Integration,CMMI)是一种软件能力成熟度评估标准,主要用于指导软件开发过程的改进和进行软件开发能力的评估。在CMMI分级描述模型中,具体分为5个等级,从第1级到第5级分别为:初始级、已管理级、已定义级、定量管理级和持续优化级。初始级是最低的等级,基本上缺乏健全的软件工程管理制度,过程缺乏定义、混乱无序;在已管理级,建立了基本的软件工程管理制度,在一定程度上可管理类似的软件开发;在已定义级,已将软件过程文档化、标准化,可按需要改进开发过程;到定量管理级时,可针对制定质量、效率目标,并收集、测量相应指标,达到对软件过程和产品质量有定量的理解和控制;而在最高级持续优化级,可基于统计质量和过程控制工具,持续、稳定地改进软件过程。本文提出的智能制造能力成熟度模型的等级划分参考了CMMI的理念。
4 智能制造能力成熟度模型
智能制造能力成熟度模型描述了企业智能制造的核心要素、特征以及水平演进的路径,为企业持续提升智能制造水平提供方法,为第三方评价智能制造水平等级提供工具。智能制造能力成熟度模型的核心要素从制造工程、制造保障以及智能提升三个维度考虑。其中,制造工程是核心,是面向产品全生命周期的活动集合,包括了设计、生产、物流、销售、服务等;制造保障是制造工程得以实现的基础配备,包括战略与组织、雇员等人文要素,设备等基础设施,能源、安全环保等保障要素;智能提升是由自动化、数字化向智能化升级的重要手段,包括互联互通、系统集成、信息融合等。新兴业态是制造工程、制造保障以及智能提升三个维度综合作用的理想状态,是智能制造要达到的终极目标。能力成熟度的三个维度关系如图1所示。
智能制造能力成熟度可分为整体成熟度模型与单项能力模型,整体成熟度用于评价企业整体制造智能化水平,强调综合性;而单项能力模型是对制造工程的某一些环节的智能制造水平进行评价,强调专业性。两种模型所涉及的关键域的要求是一致的。
(1)整体成熟度模型
把企业的智能制造能力成熟度划分为5个等级——第1到第5级。数字越大,成熟度等级越高。每个成熟度等级下都包含若干代表该级别主要特征的关键域集合,而高成熟度等级包含了低成熟度等级下的关键域。这5个成熟度等级分别是:
第1级已规划级:企业已有部分信息化基础,有智能制造的想法,有参与智能制造的愿景。
第2级规范级:企业能够实现生产等重要环节的流程、标准、要求等的规范化和数字化。
第3级集成级:企业产品制造过程的关键环节的管理更深、更细,关键环节系统间可集成,实现上下游联动。
第4级优化级:能够实现知识库或优化模型等的应用,可体现制造各过程的协同与闭环控制。
第5级引领级:能够通过应用大数据分析、云计算等技术实现数据分析及决策,实现预测、预警、自适应等功能,体现人工智能,不断优化制造过程。
5个成熟度等级及其关键域如图2所示。其中,第1、2级要实现的关键域是共用的,包括制造工程和制造保障所涉及的关键域,而随着等级的提升,这些域要满足的要求也在提高;从第3级开始增加了智能提升的关键域,第3级增加了互联互通、系统集成的要求,第4级增加了信息融合的要求,第5级增加了新兴业态的要求。
(2)单项能力模型
将设计、生产、物流、销售、服务等制造工程的重要环节进行单独分级,来评价企业某一单项的智能化水平。每个单项能力可以分为已规划级、规范级、集成级、优化级、引领级5个级别。单项能力成熟度模型如图3所示:
以“生产”这一关键域为例介绍不同级别下的特征。
已规划级:初步实现生产现场的闭环管理,建立了围绕以生产任务为核心的信息化管理,管理仅限于关键性资源。
规范级:生产车间的各项核心资源都覆盖了信息化管理,使车间作业中的各项要素得以有效的配合与管理。
集成级:生产车间的主要资源均纳入信息化系统管理之中,主要资源及实现精细化管理,并能根据现有资源情况,初步进行优化。
优化级:生产车间实现各项资源的集中管控、协同优化及利用,优化的结果能够有效指导现场生产作业。
引领级:生产车间实现了设备层、控制层、执行层的互联互通和信息融合,实现了从生产计划的下达、排产、生产加工、完工反馈等过程的自感知、自学习、自适应的动态优化及调整。
5 结语
本文明确了智能制造成熟度的研究范围,从制造资源、制造保障与智能提升三个维度分析了智能制造的核心要素,从而提出了智能制造能力成熟度模型。该模型建立企业智能制造成熟度的递进框架、各级之间的关系以及每级的智能制造水平的表现特征,为企业建立一个描述其智能制造综合水平的模型,以及评价不同企业的智能制造水平提供了依据。
下一步的工作将从智能制造成熟度模型出发,一是充分调研不同行业对成熟度模型的要求差异,优化通用的关键域和模型,并进一步开展成熟度评价的相关研究,围绕成熟度模型,建立具体、可用于评价的指标体系及评价方法,为企业评价自身的智能制造水平提供参考;二是结合智能制造专项和试点示范工作,开展成熟度模型标准的试验验证工作,通过企业应用成熟度模型来验证其科学性、合理性;三是致力于智能制造能力成熟度评价的应用推广,广泛地在制造业企业中开展评价活动,积累基础数据,总结分析我国智能制造的发展现状,发现问题和改进点,来推动我国智能制造产业的整体发展。
参考文献
[1]赵璧.软件能力成熟度模型(SW-CMM)分析[J].电信快报:网络与通信,2009(01):36-41.
[2]战德臣,程臻,赵曦滨,等.制造服务及其成熟度模型[J].计算机集成制造系统,2012,18(07):1584-1594.
[3]马慧,杨一平.企业信息化能力成熟度关键模型研究[J].经济与管理研究,2010(01):73-78.
[4]杨全义,符志民.质量管理成熟度模型评价[J].项目管理技术,2011(03):34-38.
制造网络模型 篇9
关键词:回收量;ARMA模型;汽车再制造
中图分类号:F407.471文献标识码:A文章编号:1006-8937(2009)14-0001-02
目前,“循环经济”已作为口号提出来并受到国家的重视,因此国家大力推行汽车零部件的再制造,国家首批试点汽车零部件再制造企业共14家,武汉东风鸿泰控股集团是武汉惟一获得国家“汽车零件再制造”授权的企业,翻新出来的部件不再使用到新车上,而是作为配件销售给修理厂或4s店,公司的废旧零部件主要是通过神龙公司的4s店系统帮助回收旧件。而旧件的回收是十分关键的,因为它决定着公司生产能否顺利进行,供需能否达到平衡,企业能否实现最大利润等等,因此对回收零部件的预测是十分重要的,而国内对于零部件的回收预测的研究较为缺乏,主要集中于物流网络构建的研究上,因此文章通过建立ARMA模型对零部件进行回收预测,以期对企业的发展有指导意义。
1模型识别
首先,我们从国家统计局和武汉统计局售价历史数据,得出汽车平均报废率4.51%,报废汽车的平均回收率为40%。汽车保有量数据为:1996年湖北汽车保有量为37.90万辆,武汉汽车保有量的估计量为15.16万辆,1997年湖北汽车保有量为41.43万辆,武汉汽车保有量的估计量为16.572万辆,1998年湖北汽车保有量为43.22万辆,武汉汽车保有量的估计量为17.288万辆,1999年湖北汽车保有量为46.46万辆,武汉汽车保有量的估计量为18.584万辆,2000年湖北汽车保有量为47.55,武汉汽车保有量的估计量为19.02万辆,2001年湖北汽车保有量为52.33万辆,武汉汽车保有量的估计量为20.932万辆,2002年湖北汽车保有量为62.33万辆,武汉汽车保有量的估计量为24.932万辆, 2003年武汉汽车保有量271 391万辆,湖北汽车保有量72.86万辆,2004年武汉汽车保有量334 567万辆,湖北汽车保有量77.83,2005武汉年汽车保有量370 609万辆,湖北汽车保有量86.24万辆,2006汽车保有量418 667万辆,湖北汽车保有量98.74万辆,2007汽车保有量484 111万辆,2007年湖北汽车保有量115.46。以上数据构成一个回收量的时间序列,如图1所示。
由图1显示,武汉汽车的回收量一直呈上升趋势,近似于指数增长模型,然后对其做一阶差分,如图2所示。
利用Eviews做数据的自相关和偏相关,如图3所示。
由图3得出自相关系数并没有很快地趋于0,即序列是非平稳的。然后对序列做一阶差分,发现自相关系数依然没有很快地趋于0,因此序列依然是非平稳的。对序列做二阶差分发现自相关系数较快地趋于0,因此此时序列是平稳的,但高阶差分也存在着一定的缺陷性,因为它并不能反映原序列的长期特征或季节特征,会丢失信息。因此,我们首先用指数曲线来拟合序列的长期趋势:
lny=7.817741+0.10710t+μt
拟合的效果非常好,拟合度高达0.963,其中μt为残差序列。对残差序列进行自相关和偏相关分析如图4。
由自相关和偏相关图可看出残差序列为平稳序列,自相关系数和偏相关系数在滞后期一期后都落在95%的置信区间自相关系数和偏相关系数均有拖尾性,在一期后均落入置信区间,因此P可以取1或2,q也可以取1或2,对序列可建立的模型有ARMA(1,1),ARMA(1,2)ARMA(2,1)ARMA(2,2)。
模型为:lny=c+at+μt
2模型的参数估计
通过模型识别和确立模型的阶数后,我们进行参数估计,参数估计结果如表1。
此外,数据分析结果表明,滞后多项式的倒数根都落在了单位圆内,所以过程是平稳的。
由上述结果分析可得,模型的拟合度即R2都非常地高,而对于AIC和SC的值来说,ARMA(2,2)模型的值分别为-3.304151,-3.122599,相对于其他模型来说,它的值最大,因此可以认为ARMA(2,2)模型更加合适,因此我们选择ARMA(2,2)模型为最终模型。
3模型的适应性检验
对模型进行参数估计后,对ARMA(2,2)模型进行适应性检验,即对模型的残差序列进行白噪声检验,即滞后期K?叟1时,序列的自相关系数为0,在产生的自相关分析图中,包括对残差序列进行的?字2检验,即Q统计量和相伴概率。对于文章中的ARMA模型的检验中,自相关系数均为0,均落在了置信水平95%内的区间内,而且拒绝原假设的P值均很大,即不能拒绝序列相互独立的原假设,因此通过检验。
4回收预测
1997～2006年的回收预测结果如图5。
其中,预测精度MAPE为2.69,表明预测精度相对较高,根据所建立的ARMA(2,2)可以对武汉汽车再制造业可回收的废旧零部件进行短期预测。
5结 语
文章以武汉再制造企业可能回收的废旧零部件的数量为研究对象,通过搜集历史数据,利用Eviews时间序列分析软件对历史数据进行分析,以找出规律,并进行预测。首先,通过建立指数回归模型消除了序列中的长期趋势,然后利用相关理论对残差进行分析,并对模型进行识别和检验,最终选择了ARMA(2,2)模型对回收量进行预测。对回收量的准确预测有助于企业更好地做出生产和库存决策,以实现最大利润同时承担社会责任,因此企业可以利用所建模型对未来的汽车回收量进行预测。
参考文献:
[1] 吴翔,孙健.基于ARMA模型对我国电力消费量的预测[J].东北电力大学学报,2008,12(6):29-31.
制造网络模型 篇10
MBD技术体系使CAD系统与产品数据管理系统高度集成,使产品数据集和它相应的零件表的管理融为一体,因此,MBD技术体系无论从产品定义内容上到数据组织管理与控制上都有着质的飞跃。MBD覆盖了从设计到生产制造的整个环节,涉及到相应的设计部门、工艺部门、生产部门和检验部门[2]。各相关部门工作项流程如图1所示。
1 基于MBD三维模型的工艺制造
基于MBD三维模型的工艺制造流程如图2所示。
1.1 三维模型的工艺性分析
设计部门提供基于CATIA V5R20版的前面板三维模型,如图3所示。
采用同样版本的三维软件读入模型,并进行工艺性分析:首先,熟悉零件结构特征。该零件为一壳体零件,零件内部凹槽分为两层,底部开两个长方窗,孔在零件顶面、底面和中部台阶面均有分布,外部轮廓有一台阶;其次,确定下料尺寸。通过软件自带的测量功能,测量出零件的外形尺寸。该零件外形尺寸为388.4 mm×197.6 mm×11.3 mm,零件长度尺寸较大,虎钳无法装夹,必须通过多个压板对零件装夹,才能牢固铣削。所以零件在下料时需要在宽度方向留压板装夹余量,确定该零件的下料尺寸为397 mm×225 mm×12.7 mm,材料采用6061-T651。再次,安排数控加工工艺。该零件的数控加工可以通过对毛坯件盘铣一基准面,铣削出所有轮廓特征[3]。
1.2 零件的数控编程
通过三维软件自带的测量功能,测量内腔深度,圆角、台阶等尺寸,基于测量零件的凹槽深度和圆角大小,确定使用刀具的大小、切削刃的最短长度等刀具参数[4]。
CATIA软件三维加工功能的编程步骤:
(1)依据已有三维定义零件操作。包括选择机床和设置机床参数,设定加工坐标系,加载加工目标模型,选择目标加工零件,选择毛坯零件,设定安全平面等加工基本参数,具体操作如图5所示。
(2)按前述分析的数控加工工艺,逐步定义加工几何参数。包括加工区域的选择、刀具参数定义、进给率定义、刀具走刀方式定义和进刀/退刀路径定义等,最终生成刀具路径。各层刀具路径如图6～图9所示。
(3)刀路仿真。各刀具路径定义完成后,对刀具路径进行刀路仿真,检测其合理性,进行加工余量分析、过切分析和刀具碰撞分析等,不合理则需要重新生成刀具路径,再进行刀路仿真[5]。各步刀具仿真如图10～图12所示。
(4)后处理。将加工刀路转换为数控机床可以识别的数控程序(NC代码),生成的代码需经过适当的修改,以满足不同系统的数控机床,使机床能完全识别和运行程序。生成代码和编辑代码如图13和图14所示。
(5)编制机械加工工艺过程卡。依据三维模型数据和零件的加工过程,编制完整的加工过程卡,编制过程卡如图15所示。
1.3 三维模型零件数控加工
按照制定好的工艺,对三维模型零件进行数控加工:(1)将编制好的数控程序调入数控机床,并进行模拟演示,观察演示情况,分析有无错误。(2)按程序准备夹具和刀具。(3)将铣削好外形尺寸的零件装夹与机床上,按程序进行数控铣削加工,并按需求进行装夹和更换刀具,进行整个零件的铣削。加工主要过程及结果如图16～图18所示。
2 结束语
通过基于MBD三维模型的工艺制造试验,初步形成了三维设计与工艺制造流程,进一步研究明确了三维模型的可制造性设计要求,对MBD的信息化建设发展并最终实现无纸化生产具有一定意义。
参考文献
[1]范玉青.现代飞机制造技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2001.
[2]周秋忠,范玉青.MBD技术在飞机制造中的应用[J].航空维修与工程,2008(3):55-57.
[3]梅中义.基于MBD的飞机数字化装配技术[J].航空制造技术,2010(18):42-45.
[4]鲁康.强化标准关注体系推进MBD深入应用[J].航空制造技术,2010(20):54-57.