專利名稱：大批量定制二維時空模型建模及優(yōu)化方法
技術領域：
本發(fā)明涉及制造業(yè)的大批量定制生產方式，尤其是涉及一種大批量定制二維時空模型建模和優(yōu)化方法。

背景技術：
1987年，Stan Davis在《Future Perfect》(未來的理想生產方式)一書中首次提出了“Mass Customization”，即大批量定制，簡稱MC。正是與制造業(yè)息息相關的通信、電子計算機、自動化技術與運輸業(yè)等的迅速發(fā)展，大批量定制才具有了它所要求的特殊技術支撐或者必要的物質基礎。
90年代以來，隨著計算機技術與網絡技術的迅速發(fā)展，Internet在全球范圍內的發(fā)展越來越迅速，在各國的NII(National Information Infrastructure)建設中也發(fā)揮著越來越重要的作用，已成為世界上規(guī)模最大、信息資源最豐富的計算機網絡系統；它對信息技術的發(fā)展，信息市場的開拓，以及信息社會的形成起著十分重要的作用。與此同時，一種采用Internet技術進行企業(yè)內部信息管理和交換的基礎設施——Intranet應運而生，它有六種基于標準的基本服務文件共享、目錄查詢、打印共享、信息瀏覽、電子郵件及網絡管理，從而為企業(yè)和國際互聯網之間架起了一座橋梁，使企業(yè)無論大小都可以平等地走向世界，在網絡時代來臨的今天，Internet/Intranet將直接影響到企業(yè)的運轉、效率、發(fā)展，甚至影響到企業(yè)的文化。
根據我國機械工業(yè)部的“機械工業(yè)振興綱要”可知，我國制造企業(yè)當前存在的五大問題是1)質量不穩(wěn)定、產品水平低，主要機械產品中達到當代世界先進水平的不到5％；2)生產集中度低、分散重復嚴重；3)科技基礎薄弱，自主開發(fā)能力差；4)企業(yè)裝備陳舊，生產工藝落后，精密、高效、數控設備不足5％；5)基礎管理薄弱，由于企業(yè)沒有現代化管理的概念，從而在市場經濟新形勢下步步被動。由此可見，目前我國多數制造企業(yè)不景氣的原因是多方面的，即不僅僅是一些“硬件”(如制造設備等)基礎薄弱問題，也存在一些“軟件”(例如企業(yè)管理者的經營理念等)方面的不足。
加入世界貿易組織(WTO)，對我國目前自成體系的經濟格局將產生巨大沖擊，例如我國制造業(yè)將與國外同行業(yè)站在同一個起跑線上，沒有競爭優(yōu)勢的企業(yè)將不可避免地被淘汰。
當前，中國制造企業(yè)在經濟基礎、企業(yè)設備狀況以及員工素質等方面，都還與國外存在較大差距，唯有目前就站在與國外企業(yè)同一個高度上來制訂企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略等，在21世紀的全球性市場競爭環(huán)境中占有自己的一席之地才是可能的。換言之，我國制造企業(yè)必須現在就逐步有意識地向大批量定制過渡。


發(fā)明內容
針對上述現狀和技術的不足，針對大批量定制所面臨的挑戰(zhàn)，本發(fā)明建立一種大批量定制二維時空模型建模和優(yōu)化方法，建立了基于時間維、空間維大批量定制數學模型，然后在空間維數學模型的基礎之上，建立了大批量定制中核心概念之一的客戶訂單解耦點數學模型，最后針對空間維數學模型提出了求解該模型的優(yōu)化方法。
為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下 一種大批量定制二維時空模型建模及優(yōu)化方法，包括大批量定制二維時空模型建模和大批量定制二維時空模型優(yōu)化，其中 1)大批量定制二維時空模型建模，采用過程模型描述的時間維和采用產品模型描述的空間維，大批量定制來完成訂單所需生產總時間映射到時間維，而大批量定制來完成訂單所需產品總成本映射到空間維； 2)大批量定制二維時空模型優(yōu)化，完成對大批量定制二維時空模型的數學建模，根據數學模型采用啟發(fā)式優(yōu)化方法進行求解；時間維的優(yōu)化是針對作業(yè)過程進行的，通過產品設計、制造、裝配、交貨與售后服務等過程中最佳的資源合理利用，延遲“時間維客戶訂單解耦點”；空間維的優(yōu)化是針對產品結構進行的，通過將不同產品、部件或零件中的相似性部分歸并處理，從而達到延遲“空間維客戶訂單解耦點”的目的。
本發(fā)明具有的有益效果是 首先建立了大批量定制二維時空模型，從這個二維時空模型出發(fā)，建立了針對大批量定制的產品生產總時間與產品總成本的時間維、空間維以及基于空間維的“客戶訂單解耦點”數學模型；數學模型中蘊涵了產品總成本的概念，而將數學模型從5個(或稱“過程模型”的)進程(設計、制造、裝配、交貨與售后服務)的角度來進行構建，則不僅包含了基于“整體產品概念”(實質產品、形式產品與延伸產品)的產品總成本概念，而且實際上也提供了一種計算產品總成本的方法(即分為5個進程來進行統計)以及一種區(qū)別或計算產品中直接成本、間接成本的概念或方法；同時，通過引入分別與“通用性”和“定制”相關的影響系數，也對(定性或定量)確定產品受客戶的影響大小或“客戶訂單解耦點”位置提供了依據。提出了啟發(fā)式優(yōu)化方法，即一種逐步逼近與合并縮小求解空間的滿意解的優(yōu)化方法，有效解決了復雜的非線性多目標優(yōu)化模型，不能用普通的數學規(guī)劃法求解的問題。



圖1是大批量定制二維時空模型圖。
圖2是用“進程”來對產品的整個研制過程進行描述的示意圖。
圖3是基于空間維的“客戶訂單解耦點”示意圖。
圖4是啟發(fā)式優(yōu)化方法流程圖。
圖中1、訂單進程ζ，2、設計進程ξ，3、制造進程ζ，4、裝配進程δ，5、交貨進程ψ，6、售后服務進程γ，7、數據資源信息庫，8、設計進程ξ-1，9、設計進程ξ-2，10、設計進程ξ-3，11、時間維，12、空間維，13、客戶訂單解耦點。

具體實施例方式 下面結合附圖和實例對本發(fā)明作進一步的說明。
本發(fā)明的一種大批量定制二維時空模型建模及優(yōu)化方法，包括大批量定制二維時空模型建模和大批量定制二維時空模型優(yōu)化，其中 1)大批量定制二維時空模型建模，采用過程模型描述的時間維和采用產品模型描述的空間維，大批量定制來完成訂單所需生產總時間映射到時間維，而大批量定制來完成訂單所需產品總成本映射到空間維； 2)大批量定制二維時空模型優(yōu)化，完成對大批量定制二維時空模型的數學建模，根據數學模型采用啟發(fā)式優(yōu)化方法進行求解；時間維的優(yōu)化是針對作業(yè)過程進行的，通過產品設計、制造、裝配、交貨與售后服務等過程中最佳的資源合理利用，延遲“時間維客戶訂單解耦點”；空間維的優(yōu)化是針對產品結構進行的，通過將不同產品、部件或零件中的相似性部分歸并處理，從而達到延遲“空間維客戶訂單解耦點”的目的。
如圖1所示，大批量定制二維時空模型建模是通過大批量定制來完成訂單所需生產總時間與產品總成本的模型，包括采用過程模型描述的時間維11和采用產品模型描述的空間維12；其中時間維11是描述從客戶提出訂單到定制產品交付給客戶的時間歷程；空間維12從不同角度來看，又可以稱為結構維或成本維，沿著這一維進行產品質量與成本的優(yōu)化，是通過將不同產品、部件或零件中的相似性部分歸并處理，從而達到延遲“客戶訂單解耦點”13的目的。
時間維11和空間維12是采用“進程”作為“過程模型”對整個的客戶訂單完成過程進行描述，包括一個父進程——訂單進程ζ1，和一個數據資源信息庫7，通過Intranet信息網和Internet信息網相互通信。如圖2所示，訂單進程ζ1包括五個子進程，分別是設計進程ξ2、制造進程ζ3、裝配進程δ4、交貨進程ψ5和售后服務進程γ6；數據資源信息庫7在大批量定制的產品與零部件數據輔助管理原型系統上構建，包含產品性能、模塊、零部件、價格及幾何圖形程序信息，還包含相似化規(guī)則、Pareto圖、編碼體系及零部件基本表信息。
如圖2所示，訂單進程ζ1的整個時間跨度，描述了訂單的完成時間，實際上蘊含了通常所說的“產品交貨期”，指從開始接到訂單到將客戶定制的產品提供給用戶的整個過程，它有六種狀態(tài)，即存在狀態(tài)、執(zhí)行狀態(tài)、睡眠狀態(tài)、就緒狀態(tài)、暫停狀態(tài)和停止狀態(tài) 1)訂單進程ζ1誕生于接到用戶訂單的那一時刻，在此用t0表示，亦即從t0之后訂單進程處于存在狀態(tài)； 2)訂單進程ζ1的執(zhí)行狀態(tài)，指設計進程ξ2、制造進程ζ3、裝配進程δ4與交貨進程ψ5中有一個或一個以上活動正在進行的狀態(tài)； 3)訂單進程ζ1的睡眠狀態(tài)，指由于企業(yè)內資源短缺或其它原因而導致在設計進程ξ2、制造進程ζ3、裝配進程δ4與交貨進程ψ5中，所有活動被迫暫時停止的狀態(tài)，例如在訂單進入交貨進程ψ5后，由于沒有立即可用的運輸工具，裝配好的客戶定制產品不能立即交付給客戶而處于的一種等待發(fā)貨狀態(tài)； 4)訂單進程ζ1的就緒狀態(tài)，指設計進程ξ2、制造進程ζ3、裝配進程δ4與交貨進程ψ5中沒有一個活動在進行，而所需資源已經全部準備就緒的狀態(tài)，例如已經準備好定制產品及將它交付給客戶的運輸工具，但還沒有開始“裝貨”的狀態(tài)； 5)訂單進程ζ1的暫停狀態(tài)，指設計進程ξ2、制造進程ζ3、裝配進程δ4與交貨進程ψ5中沒有一個活動在進行，而是在進行相關設備的檢測或修復狀態(tài)； 6)訂單進程ζ1的停止狀態(tài)，指tend之后的狀態(tài)，這里，tend表示把定制產品交付給客戶的時刻，例如在把定制產品交付給客戶之后等待客戶付款的期間，此時，與企業(yè)完成該訂單相關的所有活動均已完成，而且所用資源也已全部“釋放”。
大批量定制二維時空模型優(yōu)化包括大批量定制二維時空數學模型和啟發(fā)式優(yōu)化方法流程；其中大批量定制二維時空數學模型即是關于通過大批量定制來完成訂單所需生產總時間與產品總成本的數學模型，訂單進程ζ1的數學模型可以通過分別建立設計進程ξ2、制造進程ζ3、裝配進程δ4、交貨進程ψ5與售后服務進程γ6的數學模型而得到。
大批量定制二維時空數學模型的主要參數 ●用Г表示企業(yè)完成訂單所用的總的時間為Г＝tend-t0； ●用Q表示訂單的N項質量要求，qn(例如強度q1，剛度q2，材料要求q3等)，這里，q1、q2、q3等已經通過歸一化處理，客戶訂單中的質量要求可以表示為 ●用G表示訂單的M項功能要求，gn(例如g1，g2，g3等)，這里，g1，g2，g3等已經通過歸一化處理，客戶訂單中的功能要求可以表示為 ●tcstr表示客戶要求交貨的最后期限； 1)設計進程ξ(2)的二維時空數學模型 對設計進程ξ進行細分為設計進程ξ-18、設計進程ξ-29、設計進程ξ-310 ①對于設計進程ξ-1 8，分別與執(zhí)行狀態(tài)、睡眠狀態(tài)、就緒狀態(tài)與暫停狀態(tài)相關的時間、成本及其影響系數分別為tjξ-1、Cjξ-1、fjξ-1(t)、fjξ-1(C)(j＝1，2，3，4)； ②對于設計進程ξ-2 9，分別與執(zhí)行狀態(tài)、睡眠狀態(tài)、就緒狀態(tài)與暫停狀態(tài)相關的時間、成本及其影響系數分別為tkξ-2、Ckξ-2、fkξ-2(t)、fkξ-2(C)(k＝1，2，3，4)； ③對于設計進程ξ-3 10，分別與執(zhí)行狀態(tài)、睡眠狀態(tài)、就緒狀態(tài)與暫停狀態(tài)相關的時間、成本及其影響系數分別為tlξ-3、Clξ-3、flξ-3(t)、flξ-3(C)(l＝1，2，3，4)； 于是得到與產品設計相關的數學模型 上式中的fnξ-m(t)、fnξ-m(C)(n＝1，2，3，4)，對于大批量生產來說，恒等于1；對于定制生產來說，它們大于1；而對于大批量定制來說，目標是要它們等于1或小于1(這通常是通過對現有大批量定制的作業(yè)改善等而獲得的)； 此外，從空間維的角度出發(fā)，建立另一種數學模型形式，即 ①對于設計進程ξ-18，進行定制結構設計、通用結構設計所需時間與成本及它們受客戶定制的影響系數分別為tcustξ-1、fcustξ-1(t)、Ccustξ-1、fcustξ-1(C)、tcomξ-1、fcomξ-1(t)、Ccomξ-1、fcomξ-1(C)； ②對于設計進程ξ-2 9，進行定制零件設計、通用零件選擇所需時間與成本及它們受客戶定制的影響系數分別為tcustξ-2、fcustξ-2(t)、Ccustξ-2、fcustξ-2(C)、tcomξ-2、fcomξ-2(t)、Ccomξ-2、fcomξ-2(C)； ③對于設計進程ξ-3 10，定制部件設計、通用部件選擇所需要時間與成本及它們受客戶定制影響的系數分別為tcustξ-3、fcustξ-3(t)、Ccustξ-3、fcustξ-3(C)、tcomξ-3、fcomξ-3(t)、Ccomξ-3、fcomξ-3(C)； 于是，得到與產品設計相關的數學模型 顯然，一般而言fcustξ-p(t)、fcustξ-p(C)(p＝1，2，3)大于1，而fcomξ-p(t)、fcomξ-p(C)(p＝1，2，3)等于1；為此，大批量定制的目標是通過盡可能將定制的產品設計部分轉化為通用的零部件設計來延遲“客戶訂單解耦點”13，進而通過改善現有大批量生產設計進程和資源配置等使這些系數小于1； 2)制造進程ζ3的二維時空數學模型 ①制造進程ζ3，誕生于制造部門接到加工作業(yè)要求的那一刻，即存在狀態(tài)； ②制造進程ζ3的執(zhí)行狀態(tài)，指一個或一個以上通用結構或定制結構處于正在被加工的狀態(tài)。在此，用t1ζ、C1ζ分別表示制造進程ζ處于該狀態(tài)的所有時間之和與所有耗費的成本之和，而f1ζ(t)、f1ζ(C)分別表示客戶定制對t1ζ、C1ζ的影響系數； ③制造進程ζ3的睡眠狀態(tài)，例如加工過程中各種加工工具或原材料的準備，這是大批量定制中要消除的主要生產準備階段，在此，用t2ζ、C2ζ分別表示制造進程ζ處于該狀態(tài)的所有時間之和與所有耗費的成本之和，而f2ζ(t)、f2ζ(C)分別表示客戶定制對t2ζ、C2ζ的影響系數； ④制造進程ζ3的就緒狀態(tài)，指加工部門已經將加工作業(yè)計劃編排好，且準備好了所需的各種資源等而準備加工的狀態(tài)，該狀態(tài)由于設備、人員等閑置而造成的資源浪費率幾乎最高；是企業(yè)絕對應該也是能夠消除的一種狀態(tài)；在此，用t3ζ、C3ζ分別表示制造進程ζ處于該狀態(tài)的所有時間之和與所有耗費的成本之和，而f3ζ(t)、f3ζ(C)分別表示客戶定制對t3ζ、C3ζ的影響系數； ⑤制造進程ζ3的暫停狀態(tài)，指制造過程中由于檢測、監(jiān)督或設備修復等的需要而將生產過程暫時停下來的一種狀態(tài)；這是一種通常會遇到的狀態(tài)，與就緒狀態(tài)類似，也是一種由于設備、人員等閑置而造成的資源浪費率非常高的狀態(tài)；在此，用t4ζ、C4ζ分別表示制造進程ζ處于該狀態(tài)的所有時間之和與所有耗費的成本之和，而f4ζ(t)、f4ζ(C)分別表示客戶定制對t4ζ、C4ζ的影響系數； ⑥制造進程ζ3的停止狀態(tài)，指該定制產品的所有加工作業(yè)完成，資源全部釋放； 于是，得到與產品制造相關的數學模型 上式中的fnζ(t)、fnζ(C)(n＝1，2，3，4)，對于大批量生產來說，恒等于1；對于定制生產來說，它們大于1；而對于大批量定制來說，目標是要它們小于或等于1； 此外，從空間維的角度出發(fā)，從而建立另一種數學模型形式，即 設制造進程ζ3中通用零件、定制零件所需的時間與成本以及它們受客戶定制的影響系數分別為tcustζ、fcustζ(t)、Ccustζ、fcustζ(C)、tcomζ、fcomζ(t)、Ccomζ、fcomζ(C)； 于是，得到與產品制造相關的數學模型 顯然，fcustζ(t)、fcustζ(C)大于1，而fcomζ(t)、fcomζ(C)等于1；為此，大批量定制的目標是通過盡可能將定制零件轉化為通用零件來延遲“客戶訂單解耦點”13，進而通過改善現有大批量生產制造過和資源配置等使這些系數小于1； 3)裝配進程δ4的二維時空數學模型 根據前面關于進程的定義可知，設用t1δ、C1δ分別表示裝配進程δ4處于它的執(zhí)行狀態(tài)的所有時間之和與所有耗費的成本之和，而f1δ(t)、f1δ(C)分別表示客戶定制對t1δ、C1δ的影響系數；設用t2δ、C2δ分別表示裝配進程δ4處于它的睡眠狀態(tài)(如裝配部門因為不能立即獲得所需零部件或裝配工具等而被迫停止裝配活動)的所有時間之和與所有耗費的成本之和，而f2δ(t)、f2δ(C)分別表示客戶定制對t2δ、C2δ的影響系數；設用t3δ、C3δ分別表示裝配進程δ4處于它的就緒狀態(tài)的所有時間之和與所有耗費的成本之和，而f3δ(t)、f3δ(C)分別表示客戶定制對t3δ、C3δ的影響系數；設用t4δ、C4δ分別表示裝配進程δ4中處于它的暫停狀態(tài)(如為了保證裝配質量等而暫時停止裝配活動以進行檢測、監(jiān)督或修復等)的所有時間之和與所有耗費的成本之和，而f4δ(t)、f4δ(C)分別表示客戶定制對t4δ、C4δ的影響系數； 于是，得到與產品裝配相關的數學模型 上式中的fnδ(t)、fnδ(C)(n＝1，2，3，4)，對于大批量生產來說，恒等于1；對于定制生產來說，它們大于1；而對于大批量定制來說，目標是要它們小于或等于1； 此外，從空間維的角度出發(fā)，則建立另一種數學模型形式，即 設裝配進程δ4中通用零部件、定制零部件所需的時間與成本以及它們受客戶定制影響的系數分別為tcustδ、fcustδ(t)、Ccustδ、fcustδ(C)、tcomδ、fcomδ(t)、Ccomδ、fcomδ(C)。
于是，得到與產品裝配相關的數學模型 顯然，fcustδ(t)、fcustδ(C)大于1，而fcomδ(t)、fcomδ(C)等于1；為此，大批量定制的目標是通過通用化來延遲“客戶訂單解耦點”13，進而通過改善現有大批量生產裝配過程及資源配置等使這些參數小于1； 4)交貨進程ψ5的二維時空數學模型 設用t1ψ、C1ψ分別表示交貨進程ψ5處于它的執(zhí)行狀態(tài)的所有時間之和與所有耗費的成本之和，而f1ψ(t)、f1ψ(C)分別表示客戶定制對t1ψ、C1ψ的影響系數；設用t2ψ、C2ψ分別表示交貨進程ψ5處于它的睡眠狀態(tài)(如交貨過程中由于等待某些手續(xù)或所需的工具等而被迫暫時終止交貨活動)的所有時間之和與所有耗費的成本之和，而f2ψ(t)、f2ψ(C)分別表示客戶定制對t2ψ、C2ψ的影響系數；設用t3ψ、C3ψ分別表示交貨進程ψ5處于它的就緒狀態(tài)的所有時間之和與所有耗費的成本之和，而f3ψ(t)、f3ψ(C)分別表示客戶定制對t3ψ、C3ψ的影響系數；設用t4ψ、C4ψ分別表示交貨進程ψ5處于它的暫停狀態(tài)(如用于交貨手續(xù)驗證等)的所有時間之和與所有耗費的成本之和，而f4ψ(t)、f4ψ(C)分別表示客戶定制對t4ψ、C4ψ的影響系數； 于是，得到與產品交貨相關的數學模型 上式中的fnψ(t)、fnψ(C)，對于大批量生產來說，恒等于1；對于定制生產來說，它們大于1，因為大批量生產使用了批量運輸等方式，將運輸成本等平攤到每一個產品上；大批量定制的目標是通過改善運輸作業(yè)過程和/或資源等爭取與大批量生產相當或更少的交貨成本； 此外，從空間維的角度出發(fā)，則建立另一種數學模型形式，即從供應鏈角度考慮，有設與該定制產品在同一個時刻發(fā)貨的定制或非定制產品的批量為i，其中與該定制產品的運輸路線有相同或相交部分的定制或非定制產品的數量為j，假設 ①這些定制產品(包括該定制產品，并設該定制產品編號為j+1)單位距離總的平均運輸費用分別為uq(q＝1，2，...，j+1)，顯然通常uq與每次共同運輸的產品數量成單調非增函數。
②這些定制產品沒有按時(提前或拖期)運到目的地的單位時間懲罰因子為提前系數γq、拖期系數τq(q＝1，2，...，j+1)；懲罰因子的大小或正負由雙方商定，顯然，該懲罰因子項的大小和正負其實就反映了客戶的滿意度ρq(q＝1，2，...，j+1)，這里，假設該懲罰因子項等于產品價格pq乘以懲罰因子εq，這里，q＝1，2，...，j+1，而且pq越小，表示客戶越滿意；于是，有ρq＝εq×pq，其中
③這些定制產品的運輸距離分別為Lq，總的平均運輸速度為v。
④這些定制產品的發(fā)貨時刻為tbe，要求交貨的時刻分別為tqend(q＝1，2，...，j+1)。
于是，與產品交貨相關的數學模型為 5)售后服務進程γ6的二維時空數學模型 根據前面關于“進程”的定義可知，設用t1γ、C1γ分別表示售后服務進程γ6處于它的執(zhí)行狀態(tài)的所有時間之和與所有耗費的成本之和，而f1γ(t)、f1γ(C)分別表示客戶定制對t1γ、C1γ的影響系數；設用t2γ、C2γ分別表示售后服務進程γ6處于它的睡眠狀態(tài)(如由于等待所需工具或零部件等而被迫暫時終止售后服務活動)的所有時間之和與所有耗費的成本之和，而f2γ(t)、f2γ(C)分別表示客戶定制對t2γ、C2γ的影響系數；設用t3γ、C3γ分別表示售后服務進程γ6處于它的就緒狀態(tài)的所有時間之和與所有耗費的成本之和，而f3γ(t)、f3γ(C)分別表示客戶定制對t3γ、C3γ的影響系數；設用t4γ、C4γ分別表示售后服務進程γ6處于它的暫停狀態(tài)(如售后服務活動過程中，與客戶商酌手續(xù)費的收取或所需零部件、工具等從何處獲得或購買等)的所有時間之和與所有耗費的成本之和，而f4γ(t)、f4γ(C)分別表示客戶定制對t4γ、C4γ的影響系數。
于是，得到與產品交貨相關的數學模型 顯然，在售后服務過程中，影響成本的主要有這樣一些方面，即①所需零部件的價格；②獲得所需零部件的難易程度；③所需服務人員的工作量大??；④所需使用工具的貴重與否，以及工具是否容易獲得；⑤售后服務所需要的技術含量是否高；⑥售后服務的地點距離企業(yè)售后服務部門的遠近； 于是，從空間維的角度出發(fā)，建立另一種數學模型形式，即 設售后服務進程γ6中與所需通用零部件和/或工具等、定制零部件和/或工具等相關的時間與成本以及它們受客戶定制影響的系數分別為tcustγ、fcustγ(t)、Ccustγ、fcustγ(C)、tcomδ、fcomδ(t)、Ccomγ、fcomγ(C)，則得到與售后服務相關的數學模型 顯然，fcustδ(t)、fcustδ(C)大于1，而fcomδ(t)、fcomδ(C)等于1，大批量定制的目標是通過改善售后服務方案或資源準備而使這些系數小于或等于1； 6)大批量定制二維時空數學模型 根據以上論述，得到基于二維時空模型的如下兩種表示方式的數學模型，即 ③基于設計進程ξ2、制造進程ζ3、裝配進程δ4、交貨進程ψ5與售后服務進程γ6的時間維數學模型 ④基于設計進程ξ2、制造進程ζ3、裝配進程δ4、交貨進程ψ5與售后服務進程γ6的空間維數學模型 7)基于空間維的“客戶訂單解耦點”13數學模型 根據基于設計進程ξ2、制造進程ζ3、裝配進程δ4、交貨進程ψ5與售后服務進程γ6的空間維數學模型可知，通過對通用零部件以及不同產品之間的共同運輸路徑來對“客戶訂單解耦點”13予以描述，即對上述定制產品而言，在實施大批量定制過程中要盡可能將“客戶訂單解耦點”13往后移，即把“客戶訂單解耦點”13往“大批量生產”方向移動，用數學模型表示為 這里，tcustψ、fcustψ(t)、Ccustψ、fcustψ(C)分別表示定制產品交貨進程中與大批量生產產品不同的所有路程所相應的時間和成本及其受客戶定制影響大小的系數；為了降低定制產品總成本(式(7-2)中的各項之和)、縮短其交貨時間(式(7-1)中的各項之和)，將“客戶訂單解耦點”13往后移的關鍵在于采取各種措施來減小式(7-2)和式(7-1)中各項的影響系數，如①實現柔性的操作，以及零件必須具有通用性；②夾具幾何形狀必須具有通用性，使許多形狀不同的零件采用同樣的方式定位；③設計特征必須具有通用性，保證使用同樣的加工工具；④材料必須具有通用性，以避免因更換材料而停止生產；⑤交貨渠道具有通用性，以免定制產品的整個交貨過程都有單獨的路程。
參照圖4，作為啟發(fā)式優(yōu)化方法流程圖，建立在大批量定制二維時空數學模型基礎上；啟發(fā)式優(yōu)化方法是一種逐步逼近與合并縮小求解空間的滿意解的優(yōu)化方法；下面，以上述基于空間維的數學模型為例，對該優(yōu)化方法的流程予以說明 假設共有J個訂單要處理，這里，為了說明問題的方便，給每一個訂單i都指定一個多功能小組Ωi(在具體企業(yè)中，一個多功能項目組是可能同時承擔多個訂單任務的，即這里的Ωi有可能相同)(i＝1，2，...，J)，每一個訂單的處理過程都采用相同的步驟和工具(如相同的成本“跟蹤”軟件、時間“跟蹤”軟件以及優(yōu)化方法軟件等)。于是，對啟發(fā)式優(yōu)化方法逐步說明如下，即 步驟一，處理訂單i。將該訂單分配給多功能小組Ωi，并建立該訂單的處理時間、成本跟蹤項目(即在數據庫管理系統中創(chuàng)建一個新的項目)

同時，創(chuàng)建訂單約束(例如訂單規(guī)定的交貨期、質量、功能等要求)； 例如，假設客戶要求的質量(如耐磨損指標等)(Q)的區(qū)間下限與上限值分別為Qmin、Qmax，則Qmin≤Qr≤Qmax；客戶要求的功能(如功率大小)(Fr)的區(qū)間下限與上限值分別為Fmin、Fmax，則Fmin≤Fr≤Fmax。然后，采用規(guī)范化方法，例如，對于質量要求有uQmin≤uQr≤uQmax，其中uQmin＝1，類似地，對于功能要求有uFmin≤uFr≤uFmax，其中uFmin＝1，于是，假設根據客戶給出的各項質量要求進行類似的處理后所獲得的結果，分別為

(j＝1，2，...，N)，則有約束條件類似地，假設對于由客戶給出的各項功能要求進行類似的處理后所獲得的結果分別為

(r＝1，2，...，M)，則有約束條件其中，Q0、G0的意義請參見上面； 此外，設tcstr表示客戶要求交貨的最后期限，企業(yè)完成訂單所用的總的時間為tend-t0，于是關于交貨期的約束條件為tend-t0＜tcstr-t0；其中，tend、t0的意義請參見上面； 步驟二，在

中創(chuàng)建設計進程ξ(下又進一步分為三個子進程)，制造進程ζ，裝配進程δ、交貨進程ψ與售后服務進程γ的子項目； 步驟三，通過設計子進程ξ-3獲得該階段的各個通用零部件，以及需要定制的零部件；然后，查詢產品(含零部件)信息庫(產品性能、模塊、零部件、價格等信息及幾何結構圖形等)，并將所選擇的通用零部件以及需要設計的定制零部件在生產時間與成本方面的數據錄入； 例如，設本進程的執(zhí)行狀態(tài)(j＝1)、睡眠狀態(tài)(j＝2)、就緒狀態(tài)(j＝3)與暫停狀態(tài)(j＝4)所相應的總的時間和成本分別為(tjξ-3、Cjξ-3、fjξ-3(t)、fjξ-3(C))(j＝1，2，3，4)，則本進程所相應的總的時間(Ttt3)和成本(Ctt3)分別為 步驟四，通過設計子進程ξ-2，進一步基于功能分解，將需要設計的定制零部件劃分為需要定制的、通用化后可以直接從產品(含零部件)信息庫選擇的兩類，并將相關的生產時間與產品成本方面的數據錄入，即tkξ-2、Ckξ-2、fkξ-2(t)、fkξ-2(C)(k＝1，2，3，4)； 類似“步驟三”可知，本進程所相應的總的時間(Ttt2)和成本(Ctt2)分別為 步驟五，通過設計子進程ξ-1，完成定制零件的設計與通用結構的選擇，錄入定制結構設計與通用結構選擇的相關生產時間與產品成本方面的數據，即tlξ-1、Clξ-1、flξ-1(t)、flξ-1(C)(l＝1，2，3，4)； 類似“步驟三”可知，本進程所相應的總的時間(Ttt1)和成本(Ctt1)分別為 步驟六，調用數學模型(式(1-1)、(1-2)、(1-3)、(1-4)、(1-5))，對步驟三、四、五中數據所獲得的解是否滿意，是否滿足約束要求？是，則以步驟三、四、五中的數據作為初始點，求取該模型的可行域空間Θ1；否則，轉到步驟三，重復“步驟三”～“步驟五”并重新確定其中的相關數據； 顯然，這個時候的模型可行域空間Θ1，還沒有考慮到在制造、裝配等階段中可能要遇到的諸如設備故障或資源短缺問題，因此可以認為它相對于制造、裝配等階段而言，還是一個“無約束”的優(yōu)化解； 步驟七，打開制造進程ζ的子項目，繼承步驟三、四、五中與該進程相關的所有數據，進而將所有屬于該進程的任務劃分為屬于通用零部件與屬于定制零部件兩大類。設本進程中通用零件、定制零件所需的時間與成本以及它們受客戶定制的影響系數分別為tcustζ、fcustζ(t)、Ccustζ、fcustζ(C)、tcomζ、fcomζ(t)、Ccomζ、fcomζ(C)，調用數學模型(式(2-1)、(2-2)、(2-3)、(2-4)、(2-5))，是否對步驟三、四、五及在本進程ζ中獲得的優(yōu)化解滿意？是否滿足約束要求？是，則以上述的各個數據作為初始點，求取該模型的可行域空間Θ2；否則，轉到步驟三。顯然， 可行域空間Θ2相對于可行域空間Θ1而言，由于增加了考慮因素，例如制造過程中對制造設備的要求等，因而通常都有成立，亦即是縮小了求解空間； 步驟八，打開裝配進程δ的子項目，繼承上述各個步驟中與該進程相關的所有數據，然后，將各種待裝配的零部件劃分為定制的、通用的兩大類。類似“步驟七”，確定tcustδ、fcustδ(t)、Ccustδ、fcustδ(C)、tcomδ、fcomδ(t)、Ccomδ、fcomδ(C)，并調用數學模型(式(3-1)、(3-2)、(3-3))，是否對前面各個步驟以及本進程中所獲得優(yōu)化解的滿意？是否滿足約束要求？是，則以上述的各個數據作為初始點，求取該模型的可行域空間Θ3；否則，如果是對設計進程ξ中繼承得來的數據不滿意，轉到步驟三；如果是對制造進程ζ中繼承得來的數據不滿意，轉到步驟七；顯然， 可行域空間Θ3相對于可行域空間Θ2而言，由于增加了考慮因素，例如裝配過程中對零部件及裝配設備的要求等，因而通常都有成立，亦即是縮小了求解空間； 步驟九，打開交貨進程ψ子項目，繼承上述各個步驟中的數據，并查詢企業(yè)內部所有的客戶訂貨單； 首先，根據訂單i(參見步驟一)約束等確定uq、εq、Lq、v、tbe、tqend、q。然后，調用數學模型(式(4-5)、(4-6)、(4-7))，是否對前面各個步驟中所獲得的數據以及本進程的優(yōu)化解滿意？是否滿足約束？是，則以上述的各個數據作為初始點，求取該模型的可行域空間Θ4；否則，如果是對設計進程ξ中繼承得來的數據不滿意，轉到步驟三；如果是對制造進程ζ中繼承得來的數據不滿意，轉到步驟七；如果是對裝配進程δ中繼承得來的數據不滿意，轉到步驟八。顯然， 類似前面的分析可知，可行域空間Θ4相對于可行域空間Θ3而言，由于增加了考慮因素，例如裝配過程中對零部件及裝配設備的要求等，因而通常都有成立，亦即是縮小了求解空間； 步驟十，打開售后服務進程γ子項目，繼承上述各個步驟中的數據，然后，查詢企業(yè)內部所有的客戶訂貨單，并根據訂單i(參見步驟一)約束等確定tcustγ、fcustγ(t)、Ccustγ、fcustγ(C)、tcomγ、fcomγ(t)、Ccomγ、fcomγ(C)，調用數學模型(式(5-5)、(5-6)、(5-7)、(5-8))，是否對前面各個步驟以及本進程中所獲得的優(yōu)化解滿意？是否滿足約束要求？是，則以已有的所有數據為初始點，求取該模型的可行域空間Θ5，并在該可行域空間內求取滿意解，然后，轉到步驟十一；否則，如果是對設計進程ξ中繼承得來的數據不滿意，轉到步驟三；如果是對制造進程ζ中繼承得來的數據不滿意，轉到步驟七；如果是對裝配進程中的數據不滿意，轉到步驟八；如果是對交貨進程ψ中的數據不滿意，轉到步驟九。顯然， 類似前面的分析可知，可行域空間Θ5相對于可行域空間Θ4而言，由于增加了考慮因素，例如用戶滿意度等，因而通常都有成立，亦即是縮小了求解空間； 步驟十一，訂單i處理完成，判斷i是否等于J。若i＝J，轉到步驟十二；否則，令i＝i+1，轉到步驟一，處理訂單(i+1)。
步驟十二，結束。
至此亦可知，在訂單的逐步處理過程中，隨著可行域空間的逐步縮小，后續(xù)步驟中所獲得的優(yōu)化解亦在逐步與“現實的情況”逼近，這是一個“逐步求精”的過程。
如圖1所示，大批量定制二維時空模型是關于通過大批量定制來完成訂單所需生產總時間與產品總成本的模型，包括采用過程模型描述的時間維11和采用產品模型描述的空間維12；其中時間維11和空間維12是采用“進程”作為“過程模型”對整個的客戶訂單完成過程進行描述，包括一個父進程——訂單進程ζ1和一個數據資源信息庫7，通過Intranet信息網和Internet信息網相互通信。如圖2所示，訂單進程ζ1包括五個子進程，分別是設計進程ξ2、制造進程ζ3、裝配進程δ4、交貨進程ψ5和售后服務進程γ6；數據資源信息庫7在大批量定制的產品與零部件數據輔助管理原型系統上構建，包含產品性能、模塊、零部件、價格及幾何圖形程序信息，還包含相似化規(guī)則、Pareto圖、編碼體系及零部件基本表信息； 訂單進程ζ1的整個時間跨度，描述了訂單的完成時間，實際上蘊含了通常所說的“產品交貨期”，指從開始接到訂單到將客戶定制的產品提供給用戶的整個過程，它有六種狀態(tài)，即存在狀態(tài)、執(zhí)行狀態(tài)、睡眠狀態(tài)、就緒狀態(tài)、暫停狀態(tài)和停止狀態(tài)； 企業(yè)在完成客戶訂單過程中，在時間、質量與成本等方面的全方位優(yōu)化是通過時間維、空間維來進行的。結合以上對圖1中“進程”的描述，現在對圖1“時間維”與“空間維”予以一些說明 ●時間維。時間維描述從客戶提出訂單到定制產品交付給客戶的時間歷程，這一般采用過程模型描述，因此也稱為過程維，例如，產品交貨期的優(yōu)化就是沿著“時間維”進行的一個典型例子。
MC在時間維優(yōu)化的關鍵在于，通過產品設計、制造、裝配、交貨與售后服務等過程中最佳的資源合理利用，有效地延遲“時間維客戶訂單解耦點”。所謂“時間維客戶訂單解耦點(DCODP)”，就是客戶訂單完成“過程”(設計過程、制造過程、裝配過程、交貨過程與售后服務過程等)中的一個點，在該點處對過程的優(yōu)化不再依據客戶的訂單，而是根據企業(yè)內自身的資源配置等情況。例如，將編織毛衣用毛線的染色，放在銷售的時候進行，就可以只在倉庫里存放沒有染色過的毛線，客戶需要什么顏色，再將毛線染成什么顏色，這無疑大大降低了庫存量，即此時的庫存相對于為了儲備充足的各種顏色的毛線供客戶選用所需庫存要少得多；實際上，這就是一個比較典型的通過“時間維”優(yōu)化來延遲“時間維客戶訂單解耦點(DCODP)”的例子。顯然，“時間維”的優(yōu)化主要是針對作業(yè)過程進行的，例如生產計劃的制訂和各種方式的作業(yè)調度。
對“時間維”的優(yōu)化，企業(yè)不是采用零碎的方法，而是必須對它們的產品設計、制造和傳遞產品等的過程和整個供應鏈的配置進行重新思考，通過采用各種集成等方法，使企業(yè)能夠以最大的效率運轉，能夠以最小的庫存滿足客戶的訂單要求。
●空間維。從不同角度來看，又稱為結構維或成本維，產品質量與成本的優(yōu)化，是沿著這一維來進行的，主要是通過將不同產品、部件或零件中的相似性部分歸并處理，從而達到延遲“客戶訂單解耦點”的目的，如圖3所示，這里一般采用產品模型描述。
MC在空間維優(yōu)化的關鍵在于，在充分識別、整理和利用零件、部件和產品中存在的相似性基礎之上，通過擴大相似零件、部件和產品的優(yōu)化范圍等，有效地延遲“空間維客戶訂單解耦點(SCODP)”。顯然在一個地區(qū)或行業(yè)推廣實施大批量定制要比僅在一個企業(yè)實施可以取得更好的效果，因為這可以擴大各種相關資源的優(yōu)化范圍等。例如，各種與產品結構描述或規(guī)格要求相關的國際標準、國家標準或行業(yè)標準等就是比較典型的例子。事實上，制造的全球化和專業(yè)化分工的目的之一，也正是促使大批量定制在全球范圍逐步實施。
顯然，“空間維”的優(yōu)化主要是針對產品構成進行的，例如通用零部件的選擇、定制零部件的結構設計與定制產品的基型產品選擇。對“空間維”的優(yōu)化，企業(yè)同樣不能采用零碎方法的，而是必須在對定制產品設計、制造、裝配、交貨與售后服務等進行綜合考慮的基礎之上，基于企業(yè)的整個供應鏈等進行全方位的優(yōu)化，使企業(yè)能夠以最低的成本、滿足客戶要求的質量等為客戶提供定制(或個性化)的產品或服務。
權利要求
1、一種大批量定制二維時空模型建模及優(yōu)化方法，其特征在于包括大批量定制二維時空模型建模和大批量定制二維時空模型優(yōu)化，其中
1)大批量定制二維時空模型建模，采用過程模型描述的時間維和采用產品模型描述的空間維，大批量定制來完成訂單所需生產總時間映射到時間維，而大批量定制來完成訂單所需產品總成本映射到空間維；
2)大批量定制二維時空模型優(yōu)化，完成對大批量定制二維時空模型的數學建模，根據數學模型采用啟發(fā)式優(yōu)化方法進行求解。時間維的優(yōu)化是針對作業(yè)過程進行的，通過產品設計、制造、裝配、交貨與售后服務等過程中最佳的資源合理利用，延遲“時間維客戶訂單解耦點”；空間維的優(yōu)化是針對產品結構進行的，通過將不同產品、部件或零件中的相似性部分歸并處理，從而達到延遲“空間維客戶訂單解耦點”的目的。
2、根據權利要求1所述的大批量定制二維時空模型建模及優(yōu)化方法，其特征在于所述的大批量定制二維時空模型建模是通過大批量定制來完成訂單所需生產總時間與產品總成本的模型，包括采用過程模型描述的時間維(11)和采用產品模型描述的空間維(12)；其中時間維(11)是描述從客戶提出訂單到定制產品交付給客戶的時間歷程；空間維(12)從不同角度來看，又可以稱為結構維或成本維，沿著這一維進行產品質量與成本的優(yōu)化，是通過將不同產品、部件或零件中的相似性部分歸并處理，從而達到延遲“客戶訂單解耦點”(13)的目的。
3、根據權利要求2所述的大批量定制二維時空模型建模及優(yōu)化方法，其特征在于所述的時間維(11)和空間維(12)是采用“進程”作為“過程模型”對整個的客戶訂單完成過程進行描述，包括一個父進程——訂單進程
(1)和一個數據資源信息庫(7)，通過Intranet信息網和Internet信息網相互通信。訂單進程
(1)包括五個子進程，分別是設計進程ξ(2)、制造進程ζ(3)、裝配進程δ(4)、交貨進程ψ(5)和售后服務進程γ(6)；數據資源信息庫(7)在大批量定制的產品與零部件數據輔助管理原型系統上構建，包含產品性能、模塊、零部件、價格及幾何圖形程序信息，還包含相似化規(guī)則、Pareto圖、編碼體系及零部件基本表信息。
4、根據權利要求3所述的大批量定制二維時空模型建模及優(yōu)化方法，其特征在于所述的訂單進程
(1)的整個時間跨度，描述了訂單的完成時間，實際上蘊含了通常所說的“產品交貨期”，指從開始接到訂單到將客戶定制的產品提供給用戶的整個過程，它有六種狀態(tài)，即存在狀態(tài)、執(zhí)行狀態(tài)、睡眠狀態(tài)、就緒狀態(tài)、暫停狀態(tài)和停止狀態(tài)
1)訂單進程
(1)誕生于接到用戶訂單的那一時刻，在此用t0表示，亦即從t0之后訂單進程處于存在狀態(tài)；
2)訂單進程
(1)的執(zhí)行狀態(tài)，指設計進程ξ(2)、制造進程ζ(3)、裝配進程δ(4)與交貨進程ψ(5)中有一個或一個以上活動正在進行的狀態(tài)；
3)訂單進程
(1)的睡眠狀態(tài)，指由于企業(yè)內資源短缺或其它原因而導致在設計進程ξ(2)、制造進程ζ(3)、裝配進程δ(4)與交貨進程ψ(5)中，所有活動被迫暫時停止的狀態(tài)，例如在訂單進入交貨進程ψ(5)后，由于沒有立即可用的運輸工具，裝配好的客戶定制產品不能立即交付給客戶而處于的一種等待發(fā)貨狀態(tài)；
4)訂單進程
(1)的就緒狀態(tài)，指設計進程ξ(2)、制造進程ζ(3)、裝配進程δ(4)與交貨進程ψ(5)中沒有一個活動在進行，而所需資源已經全部準備就緒的狀態(tài)，例如已經準備好定制產品及將它交付給客戶的運輸工具，但還沒有開始“裝貨”的狀態(tài)；
5)訂單進程
(1)的暫停狀態(tài)，指設計進程ξ(2)、制造進程ζ(3)、裝配進程δ(4)與交貨進程ψ(5)中沒有一個活動在進行，而是在進行相關設備的檢測或修復狀態(tài)；
6)訂單進程
(1)的停止狀態(tài)，指tend之后的狀態(tài)，這里，tend表示把定制產品交付給客戶的時刻，例如在把定制產品交付給客戶之后等待客戶付款的期間，此時，與企業(yè)完成該訂單相關的所有活動均已完成，而且所用資源也已全部“釋放”。
5、根據權利要求1所述的大批量定制二維時空模型建模及優(yōu)化方法，其特征在于所述的大批量定制二維時空模型優(yōu)化包括大批量定制二維時空數學模型和啟發(fā)式優(yōu)化方法流程；其中大批量定制二維時空數學模型即是關于通過大批量定制來完成訂單所需生產總時間與產品總成本的數學模型，訂單進程
(1)的數學模型可以通過分別建立設計進程ξ(2)、制造進程ζ(3)、裝配進程δ(4)、交貨進程ψ(5)與售后服務進程γ(6)的數學模型而得到。
6、根據權利要求5所述的大批量定制二維時空模型建模及優(yōu)化方法，其特征在于所述的大批量定制二維時空數學模型的主要參數
●用Γ表示企業(yè)完成訂單所用的總的時間為Γ＝tend-t0；
●用Q表示訂單的N項質量要求，qn通過歸一化處理，客戶訂單中的質量要求表示為
●用G表示訂單的M項功能要求，gn通過歸一化處理，客戶訂單中的功能要求表示為
●tcstr表示客戶要求交貨的最后期限；
1)設計進程ξ(2)的二維時空數學模型
對設計進程ξ進行細分為設計進程ξ-1(8)、設計進程ξ-2(9)、設計進程ξ-3(10)
①對于設計進程ξ-1(8)，分別與執(zhí)行狀態(tài)、睡眠狀態(tài)、就緒狀態(tài)與暫停狀態(tài)相關的時間、成本及其影響系數分別為tjξ-1、Cjξ-1、fjξ-1(t)、fjξ-1(C)(j＝1，2，3，4)；
②對于設計進程ξ-2(9)，分別與執(zhí)行狀態(tài)、睡眠狀態(tài)、就緒狀態(tài)與暫停狀態(tài)相關的時間、成本及其影響系數分別為tkξ-2、Ckξ-2、fkξ-2(t)、fkξ-2(C)(k＝1，2，3，4)；
③對于設計進程ξ-3(10)，分別與執(zhí)行狀態(tài)、睡眠狀態(tài)、就緒狀態(tài)與暫停狀態(tài)相關的時間、成本及其影響系數分別為tlξ-3、Clξ-3、flξ-3(t)、flξ-3(C)(l＝1，2，3，4)；
于是得到與產品設計相關的數學模型
上式中的fnξ-m(t)、fnξ-m(C)(n＝1，2，3，4)，對于大批量生產來說，恒等于1；對于定制生產來說，它們大于1；而對于大批量定制來說，目標是要它們等于1或小于1；
此外，從空間維的角度出發(fā)，建立另一種數學模型形式，即
①對于設計進程ξ-1(8)，進行定制結構設計、通用結構設計所需時間與成本及它們受客戶定制的影響系數分別為tcustξ-1、fcustξ-1(t)、Ccustξ-1、fcustξ-1(C)、tcomξ-1、fcomξ-1(t)、Ccomξ-1、fcomξ-1(C)；
②對于設計進程ξ-2(9)，進行定制零件設計、通用零件選擇所需時間與成本及它們受客戶定制的影響系數分別為tcustξ-2、fcustξ-2(t)、Ccustξ-2、fcustξ-2(C)、tcomξ-2、fcomξ-2(t)、Ccomξ-2、fcomξ-2(C)；
③對于設計進程ξ-3(10)，定制部件設計、通用部件選擇所需要時間與成本及它們受客戶定制影響的系數分別為tcustξ-3、fcustξ-3(t)、Ccustξ-3、fcustξ-3(C)、tcomξ-3、fcomξ-3(t)、Ccomξ-3、fcomξ-3(C)；
于是，得到與產品設計相關的數學模型
顯然，fcustξ-p(t)、fcustξ-p(C)(p＝1，2，3)大于1，而fcomξ-p(t)、fcomξ-p(C)(p＝1，2，3)等于1；為此，大批量定制的目標是通過盡可能將定制的產品設計部分轉化為通用的零部件設計來延遲“客戶訂單解耦點”(13)，進而通過改善現有大批量生產設計進程和資源配置使這些系數小于1；
2)制造進程ζ(3)的二維時空數學模型
①制造進程ζ(3)，誕生于制造部門接到加工作業(yè)要求的那一刻，即存在狀態(tài)；
②制造進程ζ(3)的執(zhí)行狀態(tài)，指一個或一個以上通用結構或定制結構處于正在被加工的狀態(tài)。在此，用t1ζ、C1ζ分別表示制造進程ζ處于該狀態(tài)的所有時間之和與所有耗費的成本之和，而f1ζ(t)、f1ζ(C)分別表示客戶定制對t1ζ、C1ζ的影響系數；
③制造進程ζ(3)的睡眠狀態(tài)，這是大批量定制中要消除的主要生產準備階段，在此，用t2ζ、C2ζ分別表示制造進程ζ處于該狀態(tài)的所有時間之和與所有耗費的成本之和，而f2ζ(t)、f2ζ(C)分別表示客戶定制對t2ζ、C2ζ的影響系數；
④制造進程ζ(3)的就緒狀態(tài)，指加工部門已經將加工作業(yè)計劃編排好，且準備好了所需的各種資源等而準備加工的狀態(tài)，該狀態(tài)由于設備、人員等閑置而造成的資源浪費率幾乎最高；是企業(yè)絕對應該也是能夠消除的一種狀態(tài)；在此，用t3ζ、C3ζ分別表示制造進程ζ處于該狀態(tài)的所有時間之和與所有耗費的成本之和，而f3ζ(t)、f3ζ(C)分別表示客戶定制對t3ζ、C3ζ的影響系數；
⑤制造進程ζ(3)的暫停狀態(tài)，指制造過程中由于檢測、監(jiān)督或設備修復等的需要而將生產過程暫時停下來的一種狀態(tài)；是一種由于設備、人員閑置而造成的資源浪費率非常高的狀態(tài)；在此，用t4ζ、C4ζ分別表示制造進程ζ處于該狀態(tài)的所有時間之和與所有耗費的成本之和，而f4ζ(t)、f4ζ(C)分別表示客戶定制對t4ζ、C4ζ的影響系數；
⑥制造進程ζ(3)的停止狀態(tài)，指該定制產品的所有加工作業(yè)完成，資源全部釋放；
于是，得到與產品制造相關的數學模型
上式中的fnζ(t)、fnζ(C)(n＝1，2，3，4)，對于大批量生產來說，恒等于1；
對于定制生產來說，它們大于1；而對于大批量定制來說，目標是要它們小于或等于1；
此外，從空間維的角度出發(fā)，從而建立另一種數學模型形式，即
設制造進程ζ(3)中通用零件、定制零件所需的時間與成本以及它們受客戶定制的影響系數分別為tcustζ、fcustζ(t)、Ccustζ、fcustζ(C)、tcomζ、fcomζ(t)、Ccomζ、fcomζ(C)；
于是，得到與產品制造相關的數學模型
min fcustζ(t)×tcustζ+fcomζ(t)×tcomζ (2-6)
min fcustζ(C)×Ccustζ+fcomζ(C)×Ccomζ-n (2-7)
顯然，fcustζ(t)、fcustζ(C)大于1，而fcomζ(t)、fcomζ(C)等于1；為此，大批量定制的目標是通過盡可能將定制零件轉化為通用零件來延遲“客戶訂單解耦點”(13)，進而通過改善現有大批量生產制造過和資源配置等使這些系數小于1；
3)裝配進程δ(4)的二維時空數學模型
根據前面關于進程的定義可知，設用t1δ、C1δ分別表示裝配進程δ(4)處于它的執(zhí)行狀態(tài)的所有時間之和與所有耗費的成本之和，而f1δ(t)、f1δ(C)分別表示客戶定制對t1δ、C1δ的影響系數；設用t2δ、C2δ分別表示裝配進程δ(4)處于它的睡眠狀態(tài)的所有時間之和與所有耗費的成本之和，而f2δ(t)、f2δ(C)分別表示客戶定制對t2δ、C2δ的影響系數；設用t3δ、C3δ分別表示裝配進程δ(4)處于它的就緒狀態(tài)的所有時間之和與所有耗費的成本之和，而f3δ(t)、f3δ(C)分別表示客戶定制對t3δ、C3δ的影響系數；設用t4δ、C4δ分別表示裝配進程δ(4)中處于它的暫停狀態(tài)的所有時間之和與所有耗費的成本之和，而f4δ(t)、f4δ(C)分別表示客戶定制對t4δ、C4δ的影響系數；
于是，得到與產品裝配相關的數學模型
上式中的fnδ(t)、fnδ(C)(n＝1，2，3，4)，對于大批量生產來說，恒等于1；對于定制生產來說，它們大于1；而對于大批量定制來說，目標是要它們小于或等于1；
此外，從空間維的角度出發(fā)，則建立另一種數學模型形式，即
設裝配進程δ(4)中通用零部件、定制零部件所需的時間與成本以及它們受客戶定制影響的系數分別為tcustδ、fcustδ(t)、Ccustδ、fcustδ(C)、tcomδ、fcomδ(t)、Ccomδ、fcomδ(C)。
于是，得到與產品裝配相關的數學模型
min fcustδ(t)×tcustδ+fcomδ(t)×tcomδ (3-4)
min fcustδ(C)×Ccustδ+fcomδ(C)×Ccomδ (3-5)
顯然，fcustδ(t)、fcustδ(C)大于1，而fcomδ(t)、fcomδ(C)等于1；為此，大批量定制的目標是通過通用化來延遲“客戶訂單解耦點”(13)，進而通過改善現有大批量生產裝配過程及資源配置等使這些參數小于1；
4)交貨進程ψ(5)的二維時空數學模型
設用t1ψ、C1ψ分別表示交貨進程ψ(5)處于它的執(zhí)行狀態(tài)的所有時間之和與所有耗費的成本之和，而f1ψ(t)、f1ψ(C)分別表示客戶定制對t1ψ、C1ψ的影響系數；設用t2ψ、C2ψ分別表示交貨進程ψ(5)處于它的睡眠狀態(tài)的所有時間之和與所有耗費的成本之和，而f2ψ(t)、f2ψ(C)分別表示客戶定制對t2ψ、C2ψ的影響系數；設用t3ψ、C3ψ分別表示交貨進程ψ(5)處于它的就緒狀態(tài)的所有時間之和與所有耗費的成本之和，而f3ψ(t)、f3ψ(C)分別表示客戶定制對t3ψ、C3ψ的影響系數；設用t4ψ、C4ψ分別表示交貨進程ψ(5)處于它的暫停狀態(tài)的所有時間之和與所有耗費的成本之和，而f4ψ(t)、f4ψ(C)分別表示客戶定制對t4ψ、C4ψ的影響系數；
于是，得到與產品交貨相關的數學模型
上式中的fnψ(t)、fnψ(C)，對于大批量生產來說，恒等于1；對于定制生產來說，它們大于1，因為大批量生產使用了批量運輸等方式，將運輸成本等平攤到每一個產品上；大批量定制的目標是通過改善運輸作業(yè)過程和/或資源等爭取與大批量生產相當或更少的交貨成本；
此外，從空間維的角度出發(fā)，則建立另一種數學模型形式，即從供應鏈角度考慮，有設與該定制產品在同一個時刻發(fā)貨的定制或非定制產品的批量為i，其中與該定制產品的運輸路線有相同或相交部分的定制或非定制產品的數量為j，假設
①這些定制產品單位距離總的平均運輸費用分別為uq(q＝1，2，...，j+1)，顯然通常uq與每次共同運輸的產品數量成單調非增函數。
②這些定制產品沒有按時運到目的地的單位時間懲罰因子為提前系數γq、拖期系數τq(q＝1，2，...，j+1)；懲罰因子的大小或正負由雙方商定，顯然，該懲罰因子項的大小和正負其實就反映了客戶的滿意度ρq(q＝1，2，...，j+1)，這里，假設該懲罰因子項等于產品價格pq乘以懲罰因子εq，這里，q＝1，2，...，j+1，而且pq越小，表示客戶越滿意；于是，有
③這些定制產品的運輸距離分別為Lq，總的平均運輸速度為v。
④這些定制產品的發(fā)貨時刻為tbe，要求交貨的時刻分別為tqend(q＝1，2，...，j+1)。
于是，與產品交貨相關的數學模型為
5)售后服務進程γ(6)的二維時空數學模型
根據前面關于“進程”的定義可知，設用t1γ、C1γ分別表示售后服務進程γ(6)處于它的執(zhí)行狀態(tài)的所有時間之和與所有耗費的成本之和，而f1γ(t)、f1γ(C)分別表示客戶定制對t1γ、C1γ的影響系數；設用t2γ、C2γ分別表示售后服務進程γ(6)處于它的睡眠狀態(tài)的所有時間之和與所有耗費的成本之和，而f2γ(t)、f2γ(C)分別表示客戶定制對t2γ、C2γ的影響系數；設用t3γ、C3γ分別表示售后服務進程γ(6)處于它的就緒狀態(tài)的所有時間之和與所有耗費的成本之和，而f3γ(t)、f3γ(C)分別表示客戶定制對t3γ、C3γ的影響系數；設用t4γ、C4γ分別表示售后服務進程γ(6)處于它的暫停狀態(tài)的所有時間之和與所有耗費的成本之和，而f4γ(t)、f4γ(C)分別表示客戶定制對t4γ、C4γ的影響系數。
于是，得到與產品交貨相關的數學模型
顯然，在售后服務過程中，影響成本的主要有這樣一些方面，即①所需零部件的價格；②獲得所需零部件的難易程度；③所需服務人員的工作量大?。虎芩枋褂霉ぞ叩馁F重與否，以及工具是否容易獲得；⑤售后服務所需要的技術含量是否高；⑥售后服務的地點距離企業(yè)售后服務部門的遠近；
于是，從空間維的角度出發(fā)，建立另一種數學模型形式，即
設售后服務進程γ(6)中與所需通用零部件和/或工具等、定制零部件和/或工具等相關的時間與成本以及它們受客戶定制影響的系數分別為tcustγ、fcustγ(t)、Ccustγ、fcustγ(C)、tcomγ、fcomγ(t)、Ccomγ、fcomγ(C)，則得到與售后服務相關的數學模型
min fcustγ(t)×tcustγ+fcomγ(t)×tcomγ (5-5)
min fcustγ(C)×Ccustγ+fcomγ(C)×Ccomγ (5-6)
顯然，fcustδ(t)、fcustδ(C)大于1，而fcomδ(t)、fcomδ(C)等于1，大批量定制的目標是通過改善售后服務方案或資源準備而使這些系數小于或等于1；
6)大批量定制二維時空數學模型
根據以上論述，得到基于二維時空模型的如下兩種表示方式的數學模型，即
①基于設計進程ξ(2)、制造進程ζ(3)、裝配進程δ(4)、交貨進程ψ(5)與售后服務進程γ(6)的時間維數學模型
②基于設計進程ξ(2)、制造進程ζ(3)、裝配進程δ(4)、交貨進程ψ(5)與售后服務進程γ(6)的空間維數學模型
7)基于空間維的“客戶訂單解耦點”(13)數學模型
根據基于設計進程ξ(2)、制造進程ζ(3)、裝配進程δ(4)、交貨進程ψ(5)與售后服務進程γ(6)的空間維數學模型可知，通過對通用零部件以及不同產品之間的共同運輸路徑來對“客戶訂單解耦點”(13)予以描述，即對上述定制產品而言，在實施大批量定制過程中要盡可能將“客戶訂單解耦點”(13)往后移，即把“客戶訂單解耦點”(13)往“大批量生產”方向移動，用數學模型表示為
這里，tcustψ、fcustψ(t)、Ccustψ、fcustψ(C)分別表示定制產品交貨進程中與大批量生產產品不同的所有路程所相應的時間和成本及其受客戶定制影響大小的系數；為了降低定制產品總成本、縮短其交貨時間，將“客戶訂單解耦點”(13)往后移的關鍵在于采取各種措施來減小式(7-2)和式(7-1)中各項的影響系數，如①實現柔性的操作，以及零件必須具有通用性；②夾具幾何形狀必須具有通用性，使許多形狀不同的零件采用同樣的方式定位；③設計特征必須具有通用性，保證使用同樣的加工工具；④材料必須具有通用性，以避免因更換材料而停止生產；⑤交貨渠道具有通用性，以免定制產品的整個交貨過程都有單獨的路程。
7、根據權利要5所述的大批量定制二維時空模型建模及優(yōu)化方法，其特征在于所述的啟發(fā)式優(yōu)化方法流程建立在大批量定制二維時空數學模型基礎上；啟發(fā)式優(yōu)化方法是一種逐步逼近與合并縮小求解空間的滿意解的優(yōu)化方法；下面，以上述基于空間維的數學模型為例，對該優(yōu)化方法的流程予以說明
假設共有J個訂單要處理，這里，為了說明問題的方便，給每一個訂單i都指定一個多功能小組Ωi(i＝1，2，…，J)，每一個訂單的處理過程都采用相同的步驟和工具。于是，對啟發(fā)式優(yōu)化方法逐步說明如下，即
步驟一，處理訂單i。將該訂單分配給多功能小組Ωi，并建立該訂單的處理時間、成本跟蹤的項目
同時，創(chuàng)建訂單約束；
步驟二，在
中創(chuàng)建設計進程ξ，設計進程進一步分為三個子進程，制造進程ζ，裝配進程δ、交貨進程ψ與售后服務進程γ的子項目；
步驟三，通過設計子進程ξ-3獲得該階段的各個通用零部件，以及需要定制的零部件；然后，查詢產品信息庫，并將所選擇的通用零部件以及需要設計的定制零部件在生產時間與成本方面的數據錄入；
步驟四，通過設計子進程ξ-2，進一步基于功能分解，將需要設計的定制零部件劃分為需要定制的、通用化后可以直接從產品信息庫選擇的兩類，并將相關的生產時間與產品成本方面的數據錄入；
步驟五，通過設計子進程ξ-1，完成定制零件的設計與通用結構的選擇，錄入定制結構設計與通用結構選擇的相關生產時間與產品成本方面的數據；
步驟六，調用數學模型，式(1-1)、(1-2)、(1-3)、(1-4)、(1-5)，對步驟三、四、五中數據所獲得的解是否滿意，是否滿足約束要求？是，則以步驟三、四、五中的數據作為初始點，求取該模型的可行域空間Θ1；否則，轉到步驟三，重復“步驟三”～“步驟五”并重新確定其中的相關數據；
顯然，這個時候的模型可行域空間Θ1，還沒有考慮到在制造、裝配等階段中可能要遇到的諸如設備故障或資源短缺問題，因此可以認為它相對于制造、裝配等階段而言，還是一個“無約束”的優(yōu)化解；
步驟七，打開制造進程ζ的子項目，繼承步驟三、四、五中與該進程相關的所有數據，進而將所有屬于該進程的任務劃分為屬于通用零部件與屬于定制零部件兩大類。設本進程中通用零件、定制零件所需的時間與成本以及它們受客戶定制的影響系數分別為tcustζ、fcustζ(t)、Ccustζ、fcustζ(C)、tcomζ、fcomζ(t)、Ccomζ、fcomζ(C)，調用數學模型，式(2-1)、(2-2)、(2-3)、(2-4)、(2-5)，是否對步驟三、四、五及在本進程ζ中獲得的優(yōu)化解滿意？是否滿足約束要求？是，則以上述的各個數據作為初始點，求取該模型的可行域空間Θ2；否則，轉到步驟三；顯然，
可行域空間Θ2相對于可行域空間Θ1而言，由于增加了考慮因素，例如制造過程中對制造設備的要求等，因而通常都有成立，亦即是縮小了求解空間；
步驟八，打開裝配進程δ的子項目，繼承上述各個步驟中與該進程相關的所有數據，然后，將各種待裝配的零部件劃分為定制的、通用的兩大類。類似“步驟七”，確定tcustδ、fcustδ(t)、Ccustδ、fcustδ(C)、tcomδ、fcomδ(t)、Ccomδ、fcomδ(C)，并調用數學模型，式(3-1)、(3-2)、(3-3)，是否對前面各個步驟以及本進程中所獲得優(yōu)化解的滿意？是否滿足約束要求？是，則以上述的各個數據作為初始點，求取該模型的可行域空間Θ3；否則，如果是對設計進程ξ中繼承得來的數據不滿意，轉到步驟三；如果是對制造進程ζ中繼承得來的數據不滿意，轉到步驟七；顯然，
可行域空間Θ3相對于可行域空間Θ2而言，由于增加了考慮因素，因而通常都有成立，亦即是縮小了求解空間；
步驟九，打開交貨進程ψ子項目，繼承上述各個步驟中的數據，并查詢企業(yè)內部所有的客戶訂貨單；
首先，根據訂單i(參見步驟一)確定約束系數。然后，調用數學模型，式(4-5)、(4-6)、(4-7)，是否對前面各個步驟中所獲得的數據以及本進程的優(yōu)化解滿意？是否滿足約束？是，則以上述的各個數據作為初始點，求取該模型的可行域空間Θ4；否則，如果是對設計進程ξ中繼承得來的數據不滿意，轉到步驟三；如果是對制造進程ζ中繼承得來的數據不滿意，轉到步驟七；如果是對裝配進程δ中繼承得來的數據不滿意，轉到步驟八。顯然，類似前面的分析可知，可行域空間Θ4相對于可行域空間Θ3而言，由于增加了考慮因素，因而通常都有成立，亦即是縮小了求解空間；
步驟十，打開售后服務進程γ子項目，繼承上述各個步驟中的數據，然后，查詢企業(yè)內部所有的客戶訂貨單，并根據訂單i(參見步驟一)約束確定tcustγ、fcustγ(t)、Ccustγ、fcustγ(C)、tcomγ、fcomγ(t)、Ccomγ、fcomγ(C)，調用數學模型，式(5-5)、(5-6)、(5-7)、(5-8)，是否對前面各個步驟以及本進程中所獲得的優(yōu)化解滿意？是否滿足約束要求？是，則以已有的所有數據為初始點，求取該模型的可行域空間Θ5，并在該可行域空間內求取滿意解，然后，轉到步驟十一；否則，如果是對設計進程ξ中繼承得來的數據不滿意，轉到步驟三；如果是對制造進程ζ中繼承得來的數據不滿意，轉到步驟七；如果是對裝配進程中的數據不滿意，轉到步驟八；如果是對交貨進程ψ中的數據不滿意，轉到步驟九。顯然，
類似前面的分析可知，可行域空間Θ5相對于可行域空間Θ4而言，由于增加了考慮因素，因而通常都有成立，亦即是縮小了求解空間；
步驟十一，訂單i處理完成，判斷i是否等于J。若i＝J，轉到步驟十二；否則，令i＝i+1，轉到步驟一，處理訂單(i+1)。
步驟十二，結束。
至此亦可知，在訂單的逐步處理過程中，隨著可行域空間的逐步縮小，后續(xù)步驟中所獲得的優(yōu)化解亦在逐步與“現實的情況”逼近，這是一個“逐步求精”的過程。
全文摘要
本發(fā)明公開一種大批量定制二維時空模型建模及優(yōu)化方法。首先，大批量定制二維時空模型建模，采用過程模型描述的時間維和采用產品模型描述的空間維，大批量定制來完成訂單所需生產總時間映射到時間維，而大批量定制來完成訂單所需產品總成本映射到空間維；最后，大批量定制二維時空模型優(yōu)化，完成對大批量定制二維時空模型的數學建模，根據數學模型采用啟發(fā)式優(yōu)化方法進行求解；時間維的優(yōu)化是針對作業(yè)過程進行的，空間維的優(yōu)化是針對產品結構進行的，從而達到延遲客戶訂單解耦點的目的。通過對大批量定制二維時空模型的建模和優(yōu)化，解決了大批量定制二維時空模型的這種復雜非線性多目標優(yōu)化模型，不能用普通的數學規(guī)劃法求解的問題。
文檔編號G06Q10/00GK101359380SQ20081012068
公開日2009年2月4日 申請日期2008年9月2日 優(yōu)先權日2008年9月2日
發(fā)明者李仁旺, 張鵬舉, 李耀輝, 劉海霞 申請人:浙江理工大學