面向需求的ETO型产品设计方法研究 精灵论文.doc

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1、面向需求的 ETO 型产品设计方法研究孙杰武汉理工大学机电工程学院，武汉 430070摘要：订单设计engineer to order,ETO是一种根据订单要求对产品进行先设计再生产5的制造模式。根据订单要求的设计过程复杂，时间、人工本钱高。文章分析了 ETO 型产品的 特点，根据这些特点提出了基于数据支持的流程一体化模型。以客户需求为基点研究了一种 面向需求的分类设计方法，能够有效提高 ETO 型产品设计的质量和效率，企业应用效果良好。 关键词：工业工程；订单设计；面向需求中图分类号：TB2110Research on Demand Oriented Product Design of ET

2、OSUN Jie(School of Mechanical and Eelctronic Engineering,Wuhan university of technology, WuHan 430070)15Abstract: Engineer to order is a kind of production mode which requires careful design beforeprodution according to each order.The design process under the orders demand is complicated and has hig

3、h cost of time and labour. This paper analyzes the characters of ETO product and brings forward process integration model based on data support.It also makes research on demand oriented product design of ETO in the basis of customersdemands which could improve the design quality and effiency20and ge

4、t good application effects in enterprises.Keywords:industrial engineering; engineer to order; demand oriented0引言在日益剧烈的市场竞争环境下，客户的需求变得越来越重要，许多行业的领导者都开始25提供客户定制效劳。订单设计Engineer to Order，简称 ETO，这种生产方式根据客户订 单中的定制需求，在对零部件进行重新设计或者对产品方案进行变型设计和型号配置的根底 上，向客户提供满足要求的定制产品1。订单设计中复杂的定制过程和对于设计人员的严格要求迫使企业寻求一种对 ETO 型

5、设 计更为有效的产品设计技术。在这种情况下，采用面向需求的 ETO 型产品设计技术成为解30决这些问题的关键。采用这种设计技术可以针对不同的需求采用不同的设计谋略，实现企业 的快速设计和客户定制效劳。1ETO 型产品的特点ETO 型产品设计是根据客户订单中对产品的个性化要求开展工作的，这些个性化的需 求一般是产品的功能特性、外形特性等信息。设计工作最终还是要依据产品的特点来进行。35因此，有必要充分了解 ETO 型产品的特点2,3：1ETO 型产品种类繁多，产品零部件数 量多样且型号更多。许多产品的零件型号多达几百种。2产品会随着技术的开展和需求 的变化而更新产品，所以产品的种类并不是永远不变

6、的，有些产品会逐渐淘汰，也会出现新 的产品种类。3有些 ETO 型产品的标准化程度低，在根底产品方案上可以产生大量的变 型方案。4产品设计的零部件之间存在设计准那么，主要零部件的型号选择决定了一些二40次元件的型号和数量，即存在映射关系。5产品的设计并非独立的，产品之间存在设计基金工程：武汉理工大学自主创新研究基金2021-ZY-JD-023 作者简介：孙杰，男，湖北武汉人，1985-, 武汉理工大学机电工程学院工业工程硕士生，研究方向： 企业信息化与生产运作管理. E-mail: 022sunjie163 约束。2基于数据支持的流程一体化模型从 ETO 型产品特点可以看出，产品的订单设计过程

7、涉及到大量的数据信息，包括产品 的设计方案、零部件的型号、数量、设计映射准那么等，数据信息成为支持产品订单设计的重45要资源。因此，ETO 型产品设计可以从数据支持的角度展开。ETO 型产品设计的数据信息并不只是产品固有的一些信息，产品设计的实例、标准成 本或是产品设计的经验等都可以成为支持产品设计的数据来源。这些数据与 ETO 的运作流 程息息相关。ETO 型企业的生产活动属于典型的拉式生产系统，产品的生产由产品的设计 拉动，产品的设计活动又来源于订单的驱动。企业接到订单后，需要根据客户要求设计产品，50报价之后将订单金额反应给客户，通过与客户的谈判和协商才能最终确定订单是否有效。在 订单的

8、设计过程中创造出来的订单资源以及设计中运用到的设计准那么、经验都是支持产品设 计的有效资源。这些支持 ETO 型产品设计的资源蕴含在设计活动的整个运作流程中，需要 从数据支持的角度，系统的考虑产品设计的需求获取、设计协同与支持、本钱报价与控制、 设计数据库更新等业务流程的一体化运作，构建以快速产品设计为核心的 ETO 型产品设计55一体化结构体系。ETO 型产品设计流程：商务部人员根据客户要求建立订单的工程工程，并协同技术部 进行订单技术评审和设计任务的分配默认分配或分配调整。设计负责人设计各自的产品。 设计完成后，技术部总监审核产品设计的技术文档。审核通过，技术部或商务部进行产品报 价，供给

9、部协助报价人员，提供局部零部件的实时本钱价格。最后，工程负责人评审工程报60价，与客户进行沟通，反应修改意见，修改产品设计或者报价方案，直至客户满意，签订合 同。按照 ETO 型企业产品设计的运作模式，可以将与产品设计有关的流程分为设计前的数 据准备、设计过程和设计后的反应三个阶段。在这三个阶段，设计数据产生、更新、调用、 传递，构成了基于数据支持的产品设计流程一体化模型。65产品设计准备阶段。产品设计准备包括订单的建立和需求与功能的转换两个过程。订单 的建立需要获取与订单有关的个性化信息，比方客户的有关信息、客户对于产品的需求、订 单的时间要求等。客户订单建立后就要开始准备设计订单了，在这之

10、前需要将客户的需求转 化为产品的设计准那么，还需要进行设计工作的人员分配，才能快速实现设计工作的协作和有 序。在这个阶段，订单的信息处理、功能准那么的获取、产品与设计人员的分配等数据都影响70到订单设计的效果。 产品设计阶段。获得产品设计准那么之后，相关设计人员按照要求采用不同的设计方法开展设计工作。在订单设计过程中，需要用到的数据主要有三类：订单的整体结构参数、产品 的结构方案、产品组成零部件的型号。产品设计后期阶段。产品设计的反应包括两个方面：产品设计的修改和产品设计数据的75处理。产品设计的主要输出结果包括交货期和订单报价。根据客户的反应或者标准本钱要求 修改产品设计方案。同时，对于非标

11、准配置过程的数据按照知识演绎理论和方法进行数据处 理。在设计反应阶段，设计的本钱与交货期等数据影响最终的订单合同。设计数据将成为缓 冲数据，按照一定的推理准那么如果具备一定的典型性，将通过后期的数据处理为以后的产品 设计提供设计资源。80在这三个阶段，设计数据在设计流程中有力支持了 ETO 型产品的设计。从数据支持的角度，按照设计的流程走向，得到以下的三阶段设计流程一体化模型。如图 1 所示。图 1 ETO 型产品设计三阶段设计流程一体化模型Fig1 three stages design process integration model of ETO products853面向需求的产品设

12、计方法根本设计思想：以标准化设计为根底，融合模块设计、参数设计、结构设计等方法，针 对不同的设计需求选择或者结合有效的设计方法来提高设计的效率，简化设计过程。按照不 同的需求采用不同的设计方法：1标准配置实现动态标准方案的选型设计；2半标准90配置实现根本方案和标准模块的规那么性组合来构建客户需求的产品方案；3非标准配置那么采用结构化的参数设计、模块设计和选型设计。设计模型见图 2 所示。951.需求识别图 2 面向需求的产品设计方法设计模型Fig2 design model ofdemand oriented product design method100105110115120客户通过产

13、品型号、功能、关键参数和设计图纸等方法表达需要的产品，设计人员将客 户需求转化为设计需求：标准设计需求、半标准设计需求和非标准设计需求。只有正确识别 了客户的需求，才能面向需求选择设计方法。2.数据处理数据是支持设计过程的重要资源，图 2 中，标准设计、模块设计等方法不仅是实现产品 设计的手段4,5，也是辅助设计的数据规划与管理思想。从图 1 的三阶段流程一体化模型中 可以看到设计数据管理在设计前期和后期都有重要的应用，为设计方法提供了必需的数据资 源。因此，在设计之前，首先需要构建满足不同设计需求的完整的设计数据库，储存相关信 息，如标准方案的结构信息、产品结构模块的设计结构和零部件信息、根

14、据设计准那么映射的 二次零件数据包、非标准缓冲数据包等。数据的存储结构和处理方法。由于数据要满足于设计过程，因此数据的存储结构和存储 内容要紧密联系设计的流程，满足其每一步的数据需求。数据存储于产品设计的流程、方法 和技术文档中，通过知识管理方法和一些技术手段将其处理后转变为需要的数据信息，存储 在数据库或者代码中。对于标准配置所需要的设计数据通过标准化、模块化、参数化和结构 化设计思想进行数据处理和储存，而对于非标准配置的设计数据，进行缓冲处理和规律性的 演变推理。在数据使用过程中，通过一定的知识演绎方法，实现标准数据库与非标准缓冲数 据库的集成与更新。数据准备完成之后，根据图 2 的设计模

15、式，在设计的过程中根据不同的设计需求选择不 同的设计方法，并结合相应的数据源按照一定的设计流程即可完成产品设计。3.数据准备 数据的处理是由需要设计的产品的结构、功能等特点决定的。以电气产品中的配电柜为例，介绍 ETO 型产品设计中的数据准备工作。1标准方案的结构 标准方案的结构是指经过标准化的设计方案的整体结构设计图以及组成各标准方案的主要一次元件在生成一次回路配置结构图时的位置结构，即各主零件模块的坐标点。标准方案的整体结构存储。将每一个标准方案的一次回路设计图按照统一的 gif 格式125130135制成大小约 10KB 的图片储存在标准方案文件夹里，并在数据库中存储图片地址。一次元件的

16、结构信息的存储。一次元件是指一次回路中的各主要电气设备。在生成标 准方案的配置结构图用于主零件的选型设计用的一次回路图，由假设干个模块拼接而成时， 预先划分的各一次元件模块按照结构信息组合在一起。各模块既独立实现型号选择，同时共 同组合成方案。根据设计方案的二维特征和结构特征，采用坐标法生成电气一次回路配置结 构图，即在设计方案上建立二维坐标系，通过三维坐标点 OX,Y,Z实现各一次元件的精 确定位。在坐标X,Y,Z中，X坐标系中同一横向平面上的先后排列顺序，以 0 表示 X 轴首位；Y坐标系中同一纵向平面上的先后排列顺序，以 0 表示 Y 轴首位；Z在该坐标 区域内距离最左端的距离，由图片的

17、排列规那么和宽度决定。在“空模块中，假设 Z=0，那么表 示该空模块不占位置，由前一模块补上，否那么 Z 值为该空模块的宽度。在非“空模块中， 假设 Z=0，那么表示该模块的宽度为该图片导入时的宽度，否那么 Z 值为导入图片与该模块空间区 域左端的间距。“型号模块生成方式与“空模块相似，表示其左侧模块零件的型号的配 置结果，一般在地址栏存储与它相匹配模块的名称。以 GCS 柜型的母联柜为例，可以将 M06 母联左置+抽屉方案划分为 5 行 4 列，9 个结 构模块：空，框架断路器，电流互感器，抽屉，右母线，左连线，右连线，垂直连线，水平 连线。根据 M06 方案和各模块的结构坐标即可得到配置方

18、案结构图，如图 3 所示。空0，4，105空1，4，210右母线2，4，0空3，4，135框架断路器0，3，0空1，3，210垂直连线2，3，0空3，3，135电流互感器0，2，0空1，2，210垂直连线2，2，0空3，2，135右连线0，1，0水平连线1，1，0左连线2，1，0空3，1，135抽屉0，0，52空1，0，0空2，0，105空3，0，135140145150图 3 一次回路配置结构图坐标法生成示意图Fig3 building sketch map of configuration structure pic of primary circuit2一次元件的模块化处理 在标准配置中

19、，一次元件的模块化一般是指按照分解与组合原理、相似性与重用性原理、模数化原理、层次压缩与粒度适中原理、最大凝聚性与最小藕合度原理、面向产品生命周期 原理，将一次回路中的零件符号通过与其对应的物料类别、型号的映射实现关联，即一对一 的关系6。配电柜中的电容柜的刀熔开关、避雷器等与其型号实现唯一性关联，设计人员只 需从提供的数据集中选择型号即可。在少数情况下，考虑到一次元件型号设计上的约束关系， 也会把一次回路中的一个主零件与几个相关的一次元件的型号数据关联起来，即一对多的关 系。这一类的模块处理会以模块名称的方式将假设干个零件储存在一个逻辑空间内，以配置顺序实现设计过程的自动流动。例如，在配置电

20、流互感器时，需要同时设计柜内排的型号、电 流表和互锁图，这时以“电流互感器模块作为该模块的名称，将 4 个零件按照表 1 的规那么 储存起来，就可以完成一次元件电流互感器的模块化设计了。155表 1 一次元件模块化Tab1 primary element modularization模块名称 零件名称 配置顺序 电流互感器模块 柜内排 1 电流互感器模块 电流互感器 2电流互感器模块 电流表 3电流互感器模块 互锁图 41601653二次回路图及零件包二次回路：对一次回路进行监测、计量、控制、保护及调节的系统，又称二次系统。在 一次元件设计完成之后的其它零件设计就包含二次回路的设计。二次回路是

21、一次回路的辅助 系统，根据设定的产品设计准那么和一次回路的设计结果就可以得到二次回路。每个二次回路 都包含有许多二次元件，其型号与二次回路名称相对应。例如，GCS 出线柜二次回路的设 计与其一次元件塑壳断路器、电流表以及抽屉的一次方案等相关，局部设计准那么见表 2 所示。表 2 二次回路局部设计准那么Tab2 part design rules of secondary circuit二次回路 名称抽屉 一次方案断路器 型号类型断路器 附件电流 材料数 仪表 量1 表 1 灯带 220V分励GCS-C01-1 WM1+CM1+HSM1+DSKM1210+310 99T1-A 181 表 1 灯

22、带 WH GCS-C01-3 WM1+CM1+HSM1+DSKM1200+300 99T1-A|多功能 17电度表1701754结论本文给出了基于数据支持的三阶段流程一体化模型，在该模型的指导下提出在不同的设 计需求下选择性地采用不同的产品设计方法来设计新的产品方案。在标准配置下，采用可适 应动态标准设计方法；在半标准配置下，采用规那么性的组合设计方法；在非标准配置下，采 用参数化的结构设计方法。在开始设计工作之前，还需要做好充分的数据处理，以满足设计 过程中的数据使用需求。5致谢可选本文研究成果得到武汉理工大学自主创新研究基金的资助，工程编号：2021-ZY-JD-023。参考文献 (References)1801 丁俊健. 面向订单设计定制产品设计方法学的研究与应用D. 上海：上海大学，2007 2 刘琼. 面向大批量定制的产品配置技术及系统研究D. 合肥：合肥工业大学,20213 顾巧祥. 面向产品全生命周期的配置标识关键技术研究D. 杭州：浙江大学，2006 4 张余华. 面向客户需求的大规模定制策略M. 北京：清华大学出版社，20215 Anderson D.M,Pine B.J. 大规模定制模式下的敏捷产品开发M. 北京：机械工业出版社，19996 鲁玉军. 面向大批量定制的 ETO 产品配置设计方法研究D. 杭州：浙江大学，2007185