大规模定制（Mass Customization, MC）是一种根据客户的个性化需求，以大批量生产的低成本、高质量和效率提供定制产品和服务的生产方式。笔者从事智能制造相关领域近20年，从事MES/MOM相关软件的开发及应用超过13年，深知实施大规模定制是一个系统工程，笔者从MES/MOM的角度与大家分享一些观点，抛砖引玉，欢迎批评指正。
产品多样化有两类，即：客户可见的产品外部多样化以及在产品制造和分销过程中可以感受到的产品内部多样化。
产品外部多样化通常是好的，因为可以更好的满足客户的个性化需求，而产品内部多样化则总是不好的，因为增加了研发、制造和分销成本。
大规模定制模式所面临的巨大挑战是：既要展现无限的产品外部多样化，同时又不能因产品内部多样化而导致额外的成本和时间的延误。
大规模定制这种生产方式不仅对产品的模块化、标准化、系列化提出了很高要求，而且对以下几个方面提出了较高的要求，所以要实现大规模定制是一项系统工程。
1) 客户需求获取和快速定制
2) 设计工艺的模块化
3) 供应链的灵活性
4) 生产计划的灵活性
5) 生产线和作业的柔性
6) 物流系统的柔性
7) 信息系统和工具的支撑
8) 组织和员工的柔性
没有标准化，任何企业都不能实现有效的定制。为了进入大规模定制的模式，要求将零部件模块化，从而为任何客户提供模块组合，形成产品平台和产品系列，并方便根据客户要求，机动灵活的快速定制新产品。
模块化不仅适用于产品，也适用于产品的制造工艺。产品开发人员必须与制造工程师、加工人员一起，创建能够自动地将各模块化的工艺过程联系起来的工艺基础设施，这些模块化的工艺是企业有效运作的基础单元，这通常需要CAD、PDM/PLM和CAPP的支持。
与零件通用化相关的一个话题是工具的通用化，它可以确定在加工、装配、调整、校准、检验、维修和服务过程中，具体需要多少种不同的工具。工具的通用化通过消除制造过程中定位和更换工具等辅助性工作对大规模定制产生影响。
大规模定制模式要求产品的原材料具有通用性。如果能对加工用的原材料或外购件实行标准化，那么就能以足够的柔性加工不同的产品，而无需对原材料、夹具或切削刀具等进行更换等准备过程。
模块化的设计和工艺是指导MES/MOM实现柔性制造的重要基础数据，工具工装是工艺关联的重要主数据，也是MES/MOM中需要管理的重要的生产资源。模块化设计和工艺的水平、以及数据的质量决定了MES是否可以成功实施。
▲图 MES/MOM中的结构化/模块化工艺
大规模定制的发展，面临着交货期越来越短、批量越来越小、插单越来越多、个性化定制越来越强烈，对计划系统提出了新的挑战。由于企业需要快速按客户需要交付个性化产品，所以企业的计划系统必须是快速响应的，支持滚动和实时调整的。
手工模式的计划方法变得不再可行，过去ERP系统中通常实施MRP(物料需求计划)模块。MRP最适用于批量生产方式，那种在预测的基础上，通过库存控制和企业能力平衡来编制计划的方式显然已经不能满足要求了。
为了按需生产，降低库存，提高灵活性，常采用“准时生产（Just In Time）”方式或“看板生产”方式。一般需要引入APS（Advanced Planning and Scheduling，高级计划排程）系统，按交货时间、订单优先级进行倒排，同时考虑有限能力约束。
▲图 MES/MOM系统内置APS模块
APS能够很好帮助识别瓶颈，并且能够对瓶颈进行优化。APS具有快速运算能力，能够快速满足并快速响应来自客户、供应链、生产系统的各种变化，实现对生产的动态优化和调度。
APS的实施离不开MES/MOM系统的支撑。APS通常作为MES/MOM系统的一个模块，MES负责收集计划排程所需要的各种数据， APS模块进行排程并输出优化过的可执行的生产计划，MES/MOM负责执行APS输出的生产计划。
APS显著提高了计划的灵活性，满足多品种、小批量、多变化、短交期的需求。对于大规模定制企业而言， APS一般并不替代MRP，而是对MRP的一种补充。
▲图APS应对大规模定制的生产计划特点
设备本身要具有一定的柔性，能够对多种产品进行加工。有很多方法和工具可以改善和提高生产系统的灵活性，例如：产线U型布局、细胞生产方式、低成本设置生产线、一个流生产方式、台车生产方式、固定线和变动线方式、站立式作业、人与设备分离、多能工、工具工装通用化、自动/快速换模、自动上下料、在线检测等。
只有柔性的生产设备是不能实现柔性化生产的，这需要MES/MOM平台的支撑。例如于人工作业工位，由于经常切换品种，所以需要及时通过MES/MOM终端将作业指导信息推送到工位终端，引导作业员按工步一步一步完成作业内容，进行数据采集，防呆防错，避免出现各种人为失误。
中车集团戚墅堰研究所是高铁齿轮箱的生产企业，高铁齿轮箱对产品生产过程的要求非常苛刻，其目的是为了确保必须按工艺要求进行生产作业，才能确保产品的品质。佰思杰为中车戚墅堰研究所定制了智能工作台，如下图所示。
▲图 中车集团戚墅堰研究所项目智能工作台
智能工作台上安装了工位一体机，运行佰思杰为其开发的工位引导程序，下图为工步引导的界面，可以利用MES/MOM预定义的标准作业卡控工人的关键操作步骤。
▲图 按工步引导作业员进行作业
佰思杰创新性应用基于AR（增强现实）技术和可穿戴式终端设备，相对于传统的PDA，这种方法解放了作业员的双手，提高了工作效率，如下图所示。5G技术的日益普及，将推进AR和可穿戴设备的规模化推广应用。
▲图 基于AR技术的工位作业引导
▲图 基于可穿戴设备的工位作业引导
要实现生产线和作业柔性，还需要MES/MOM系统实现与设备的智能互联。由于柔性生产需要频繁切换工艺参数，过去人工切换不但费时，而且容易产生人为失误。由MES/MOM系统通过与设备控制系统的智能连接，可以实现工艺的自动切换。佰思杰MES/MOM平台内置工业物联网平台（佰思杰IOT平台），如下图所示。
▲图 佰思杰MES/MOM平台内置工业物联网模块
该平台可以接入主流的PLC，支持主流的通信接口协议，提供了边缘计算模块、实时数据库、以及画面组态功能，可以实现MES/MOM平台与设备的互联，包括生产指令下达、设备数据采集与监控等功能。下图是佰思杰IOT平台的图形化组态界面。
▲图 佰思杰IOT平台的图形化组态界面
戚墅堰研究所高铁变速箱装配线项目，由于装配线属于混线生产，佰思杰MES/MOM平台根据当前工位变速箱型号，分别向润滑油加注设备、力矩拧紧智能扳手、在线检验设备、涂胶机器人等下达相应的生产指令，将过去数分钟的切换缩短到数秒甚至更短的时间。
佰思杰MES/MOM系统中按变速箱型号以及装配的工步维护螺栓拧紧的力矩工艺信息，拧紧工位执行时，向智能扳手下发拧紧工艺信息，并完成实际扭矩参数的采集，系统进行扭矩的检查和预警，防呆防错。
确保定制化阶段的物料的及时供应，是成功实施大规模定制化的关键。这就要求企业必须采取准时化采购策略，把JIT思想扩展到供应商，加强供需之间的联系与合作，使供应商能够面对需求的变化做出快速反应，以确保个性化定制物料的及时供应。
这种采购模式也称为JIT采购，或者准时化采购。当然JIT的思想不但适合于外部供应链，也适用于复杂企业的内部供应链，它的基本思想是：将合适的产品，以合适的数量和合适的价格，在合适的时间送达到合适的地点，可以理解为以下几点：
1) 需要什么，就让供应商送什么，品种规格符合需要。
2) 需要多少供应商就送多少，不少送，也不多送。
3) 什么时候需要，供应商就什么时候送货，不晚送，也不早送，非常准时。
4) 在什么地点需要，供应商就送到什么地点。
5) 需要什么质量．就让供应商送什么质量，品种质量符合需要，拒绝次品和废品。
为了实现这一点，只有MES/MOM是不够的，需要搭建一个柔性的供应链平台，实现与供应商的高效快速协同。基于MES/MOM及SRM平台，可以实现计划、采购、生产、物流的一体化管控，实时掌握外供物料状态，对齐套性进行监控，对缺件进行跟催，部分零部件实现供应商直供，减少库存占用，大幅提高物料齐套率，确保生产计划的可靠执行。
▲图 多级计划拉动体系
基于MES/MOM及SRM平台，佰思杰在西开电气、陕鼓集团的实践都取得了可观的效益。
物料供应今天变成了柔性制造的核心问题。传统模式下，更多采用人工配送，大批量配送，大规模定制模式下，要求实现小批量精准配送，而智能工厂越来越多引入了自动化立体库、自动输送线、AGV物流机器人等自动化设备，如果生产的物料供应不能按照生产所需实现自动给料、配送，那么，这样的智能生产就失去了意义。
随着用户需求向着多元化的方向发展，产品品种日趋增多，所涉及到的零部件品种也不断增加，工厂生产组织呈现出多品种、小批量的生产方式，因此，传统的物料配送方式已不能满足企业日益发展的需要。怎样才能做到让物料有序、准时地配送至生产线？这就必须要有一套计算机物料控制系统：对种类繁多的零部件的需求、发放、送达生产线的整个进程进行管理。
对于自动化程度较高的工厂，自动化立体仓库、自动化柔性输送线是确保柔性生产线及时供应物料、半成品临时存储、成品临时存储的基础。根据每个自动化设备，MES/MOM系统的实时生产进度和生产计划，可以自动生成立体库的出库指令，结合自动化的输送线或AGV，可以将所需要的物料按时、准确配送到所需要的工位，这体现了JIT物料配送的思想、而且能够按生产实时进度，动态调整，既能满足生产的物料及时供应，同时也能不会导致输送线拥塞。
▲图 MES/MOM驱动的常见物料配送模式
另外，MES/MOM实时掌握了生产的实时进度情况，根据需要可以驱动在制品的周转和成品的入库。MES/MOM系统还可以对线边仓进行管理，可以配置多种拉动配送的策略，例如对大件、中小件、标准件可以采用不同的拉动方式。MES/MOM还管理各种缓冲区，处理生产线体件的物流。总之，MES/MOM可以实现对生产物流的计划，驱动物流的执行并进行数据采集，监控物流的执行并进行预警和异常的管理。
▲图 自动化生产方式由MES/MOM驱动物流的执行
MES/MOM平台是制造系统的大脑，负责所有设备、仓库、AGV等生产资源的计划调度，确保生产资源的优化高效利用，所以MES/MOM已成为智能工厂的标准配置，是生产资源的重要组成部分。
▲图 MES/MOM平台是制造系统的大脑
未来企业的竞争比拼的重要部分是拥抱变化的能力和深入转型的能力，要求平台面向业务部门和IT提供了内置系列在线建模工具，优化和再造制造模式。这就需要一个平台化的、灵活的、易于配置的MES/MOM平台。
如下图所示，基于佰思杰MES/MOM所提供的共性业务组件/套件，基于定制工具及的业务建模/IT建模配置，可以创建个性化的应用，满足不同行业、企业和车间的个性化需求，而且在需要调整的时候可以做到随需而变。
▲图 基于产品平台快速定制个性化应用
如下图是部分业务建模工具，供业务部门人员使用，可以快速对生产资源、结构化工艺、排程规则、物料配送规则、质量预警规则、设备预防性维护规则等进行维护。
▲图 业务建模工具举例
面向IT工程师内置系列在线建模工具，低代码、低门槛完成系统的个性化配置，包括数据库结构、表单、报表、看板、工作流、组态监控、脚本开发等。
▲图 IT建模工具举例
通过MES/MOM平台为传统FMS（柔性制造系统）“赋能”，在佰思杰MES/MOM平台中增加FMS相关的模块。
▲图 佰思杰基于MOM的FMS架构
在MES/MOM系统中可以对若干FMC（柔性制造单元）、FLC（柔性物流单元）、FSC（柔性存储单元）进行建模及设定控制逻辑，以实现单元级的分布式控制和单元之间的协同。通过自由组合调整FMC、FLC、FSC可快速搭建一个符合工厂制造业务的FMS与FML（柔性制造线），实现灵活组合。
▲图 柔性线的建模
类似地，佰思杰MES/MOM平台还支持对自动化立体库、自动化物流输送设施进行建模，例如自动化输送设施包括了输送线网络建模、AGV配送网络建模、配送网络之间以及与自动化立体库的接驳、配送网络与柔性制造单元的接驳等。
佰思杰MES/MOM平台利用这些模型，可以根据生产计划生成生产指令下发到柔性制造单元，并生成拉动物料出库、输送指令、AGV指令、装卸料指令实现物料的自动出入库和物料的自动化输送。
当柔性生产系统要进行调整时，可以快速在MES/MOM平台内对模型进行调整，且新的模型立刻可以投入使用。通过对柔性制造系统的快速建模，可以很好支持柔性生产的持续改进。
当不能满足特定客户需求，或用当前的定制无法把握市场机遇的时候，采用大规模定制的企业也必须能够自我更新。某些情况下，企业可能要赶在竞争对手之前，放弃其已有的体系，重构一个能使之重新具备明显竞争优势的新体系。
支撑大规模定制的各个组成部分显然都很重要，每个模块必须得到发展和巩固，建立与企业其他部分的联系，并最终适应大规模定制的体系，这其中当然也包括MES/MOM平台的重要支撑。
这就是新的竞争现实，那些能够比竞争对手更好地处理这种转换循环的企业，将在当今迅速变化的环境中始终处于成功的地位。
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