崔 劍，李群英

（杭州電子科技大學 管理學院，浙江 杭州 310018）

一、引言

在供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革形勢下，為了降低成本，提高供給對需求變化的適應性和靈活性，企業(yè)采用產(chǎn)品族設計策略實現(xiàn)成本的有效控制和產(chǎn)品的多樣化需求。F.Kimura[1]研究了面向產(chǎn)品族制造資源有限情境下的設計方法；Yongqiang Liao[2]提出了基于Kano需求模型的產(chǎn)品族外部創(chuàng)新設計方法，并應用該方法挖掘客戶深層次的需求，解決現(xiàn)有模型不能很好地將客戶需求轉(zhuǎn)換成產(chǎn)品特征的弊端。王海軍[3]提出變需求-變結(jié)構(gòu)-變性能的多層次產(chǎn)品設計與進化管理模式，解決了客戶定制信息改變對產(chǎn)品設計結(jié)果的適應性處理。譚滿益[4]對模糊需求下的產(chǎn)品供給能力進行了研究，給出了計算產(chǎn)品供給能力（補給周期供給水平、產(chǎn)品供給率）的公式和算例，討論了模糊需求隸屬函數(shù)形狀的改變對產(chǎn)品供給能力的影響。杜綱等[6]發(fā)現(xiàn)了產(chǎn)品族理論與供應鏈之間的主從關(guān)聯(lián)關(guān)系，研究了產(chǎn)品族模塊化與供應鏈的協(xié)同優(yōu)化問題，并提出了有效的產(chǎn)品族配置方案。夏一[5]發(fā)現(xiàn)了產(chǎn)品族平臺與定制化設計之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，建立了主從關(guān)系模型。目前國內(nèi)外學者的研究主要致力于產(chǎn)品族中每種產(chǎn)品的設計過程、產(chǎn)品需求轉(zhuǎn)化過程、供應鏈與產(chǎn)品族的庫存管理以及產(chǎn)品配置等問題[7-8]。但很少有學者考慮產(chǎn)品族和供給之間的關(guān)系，以及供給對PLM各階段影響和流程模型研究，因此本文提出了面向產(chǎn)品族的PLM供給流程模型。通過對產(chǎn)品族供給流程進行分層次研究，實現(xiàn)供給的高效協(xié)同。

二、產(chǎn)品族供給

產(chǎn)品族[9-11]是以產(chǎn)品平臺為基礎，通過添加不同的個性模塊，以滿足不同客戶個性化需求的一組相關(guān)產(chǎn)品。產(chǎn)品族包括產(chǎn)品平臺和由其衍生出的能滿足客戶不同需求的個性化產(chǎn)品。通用化、模塊化和標準化是產(chǎn)品族的核心。應用模塊化理論，將產(chǎn)品族系列產(chǎn)品供給結(jié)構(gòu)劃分為基礎模塊供給、必選模塊供給、可選模塊供給。

（一）基礎模塊供給

一般不需要由客戶選擇和定制，企業(yè)根據(jù)客戶定制的產(chǎn)品類型、型號和相關(guān)參數(shù)選擇合適的零部件。通常由通用性較好的零部件組成，具有標準化和規(guī)范化的特點。如汽輪機產(chǎn)品的前支座總成中的軸承座、密封環(huán)、前軸承連接件都屬于基礎模塊。

（二）必選模塊供給

需要由客戶選擇使用哪種型號的零部件。通常由通用性較好或一般的零部件組成，標準化和規(guī)范化程度較差。與基本模塊合起來約占產(chǎn)品族中模塊數(shù)量的90%。如汽輪機產(chǎn)品的前支座總成中的座架、基礎底板左和基礎底板右都屬于必選模塊。

（三）可選模塊供給

根據(jù)客戶的定制需求在產(chǎn)品族主結(jié)構(gòu)中增加的部分，決定了產(chǎn)品的差異性。其功能和結(jié)構(gòu)獨立性較強，通用性較差，個性化程度較高，通常由定制件組成。如汽輪機前支座總成中的中間板，座架-傳動箱連接件都屬于可選模塊。

表1 各類型模塊的特征及供給方式

三、面向產(chǎn)品族的供給模型

（一）產(chǎn)品族的供給層次分析

模糊集是一種數(shù)學工具。Zadeh[12]提出了模糊集理論，運用三角模糊函數(shù)這種直觀的隸屬函數(shù)表示對象最終隸屬的不同層次以及不確定概念的外延程度。設A是論域U上的一個模糊子集，對于任意 x∈U，指定一個實數(shù) μA（x）∈[0，1]，這個值 μA（x）是 x相對 A 的隸屬度。映射 μA：U→[0，1]使得 μA：x→μA（x），叫做 x 的隸屬函數(shù)。如果 μA（x）等于0，則x不屬于模糊集A。如果 μA（x）等于1，則 x完全屬于模糊集 A。如果 μA（x）的值在[0，1]之間，則x部分屬于模糊集A。μA（x）定義如下：

其中 l，m，u 均為實數(shù)，且 l＜m＜u，如圖 1（三角模糊值）所示。在[l，u]間隔之外，相關(guān)性程度為零，m代表了相關(guān)性度最大的點。模糊值的代數(shù)運算過程如下：

給定一個實數(shù)k，兩個三角模糊值 A=（l1，m1，u1）和 B=（l2，m2，u2），代數(shù)過程表述如下：

其中，l1≥0，k≥0。

采用語義說明對產(chǎn)品族各模塊供給進行層次分析。標準化程度表述{高、中、低}，供給重要程度表述{重要、不重要}，供給和標準化之間關(guān)系表述{強、一般、弱}。根據(jù)隸屬程度的大小來劃分基礎模塊、必選模塊、可選模塊。標準化程度表述{1、2、3}，供給重要程度表述{1、0}，供給和標準之間關(guān)系表述{3、4、5}。因此，三種模塊的語義表述為：基礎模塊供給語義表述為{1，1，3}；必選模塊供給語義表述為 {2，1，4}；可選模塊供給語義表述為{3，1，5}。

運用語義評價方式，描述產(chǎn)品族基礎模塊、必選模塊、可選模塊三個層次，如圖1所示。

圖1 供給層次模塊分析

（二）產(chǎn)品族的供給模型

從全生命周期維、視圖維、產(chǎn)品族維和模塊維四個維度描述產(chǎn)品族PLM供給流程模型[13-16]。

第一維度，全生命周期維，分為設計、制造、銷售、服務、回收五個階段實現(xiàn)產(chǎn)品族供給。

第二維度，視圖維，從產(chǎn)品族的功能、結(jié)構(gòu)、資源來實現(xiàn)產(chǎn)品族的供給。

第三維度，產(chǎn)品族維，包含產(chǎn)品1、產(chǎn)品 2、產(chǎn)品3……產(chǎn)品n，表示一個產(chǎn)品系列。

第四維度，模塊維，依據(jù)產(chǎn)品族的特點，運用模糊分類法，分為基礎模塊層供給、可選模塊層供給、必選模塊層供給。產(chǎn)品族供給層次分解是為了增加不同模塊間的協(xié)同效應，縮短需求供給的周期。

產(chǎn)品族PLM供給結(jié)構(gòu)模型，如圖2所示。

圖2 產(chǎn)品族P LM供給結(jié)構(gòu)模型

四、實例研究

（一）汽輪機產(chǎn)品族結(jié)構(gòu)分析

工業(yè)汽輪機屬于技術(shù)密集型產(chǎn)品，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)比較復雜，可靠性要求很高。汽輪機產(chǎn)品中，轉(zhuǎn)子和汽缸是結(jié)構(gòu)最復雜、占用設計和技術(shù)準備時間最長的零部件，一般情況下其設計周期超過整個產(chǎn)品設計周期的60%以上。

圖3 凝汽反動式汽輪機

圖4 汽輪機轉(zhuǎn)子

（二）轉(zhuǎn)子產(chǎn)品族的供給模型

轉(zhuǎn)子是一個典型的按訂單設計零件，它是工業(yè)汽輪機中最重要、精度最高、最復雜的部件，轉(zhuǎn)子分為前軸段、前汽封段、通流部分軸段、后汽封段、后軸段。如圖5所示為轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖。本文以汽輪機轉(zhuǎn)子為例，對其供給結(jié)構(gòu)流程模型進行分析。

圖5 汽輪機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖

轉(zhuǎn)子產(chǎn)品族全生命周期供給流程如圖6所示。

五、總結(jié)

本文以“有效供給——需求滿足——優(yōu)化供給流程”為切入點，分析了全生命周期維、視圖維、產(chǎn)品族維和模塊維的四維產(chǎn)品族供給層次模型，并從量化的角度對供給層次模型進行分析。最后，以汽輪機轉(zhuǎn)子為例，對其全生命周期內(nèi)的供給流程進行建模研究。實例的研究有效驗證了四維產(chǎn)品族全生命周期供給層次模型的有效性，PLM內(nèi)供給流程模型的可行性和可實施性。然而，本文研究仍然存在一定的局限性。進一步可從量化的角度研究產(chǎn)品全生命周期需求與供給的匹配度，并對其進行指標化評價。

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