服装业大规模定制地PLM系统地地研究

0 引言

服装企业是以产品为导向的企业，由于服装产品的“鲜活”性，要求服装企业能对市场作出快速反应[1]。日前，消费者的审美倾向多样化，现代服装企业的产品设计出现如下新特点：产品设计向多品种、定制化的方向发展；服装生产涉及的面料、辅料众多；设计和生产过程大量使用新技术、新材料。上述特点增加了服装企业加快产品上市以及产品生命周期过程管理的难度。

为解决满足客户定制化需求与成本之间的矛盾，1987年，Stan Davis在《Future Perfect》(未来的理想生产方式)一书中首次提出一种全新的生产方式“Mass Customization”，即大规模定制生产模式，简称MC。而美国生产与库存控制学会认为：“大规模定制生产是一种创造性的大量生产，它可以使顾客在一个很大的品种范围内选择自己特定需要的产品；而且由于采用大量生产方式，其产品成本非常低”[2]。大规模定制是企业经营中新的必然趋势，它能在不牺牲企业经济效益的前提下，了解并满足单个客户的需求。其核心是不因为产品品种的多样化和定制化的增加而不相应地增加成本；其范畴是个性化定制产品和服务的大规模生产；其最大的优点是提供战略优势和经济价值。这种能满足用户真正需求而又不牺牲效益和成本的新的生产方式目前在制造业得到了较快的发展，并作为一种有效的竞争手段逐渐被企业所采纳。

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1 基于服装业大规模定制的PLM系统设计与实现

大规模定制是伴随着客制化的客观要求而产生的，其核心是各个客户需求的动态满足和对产品的动态有效描述[3]。面向服装业大规模定制的PLM系统的成败与其能否准确有

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效地进行差异化的需求分析以及准确的描述产品结构高度相关。为了实现服装企业的大规模定制，首先必须重构传统的需求分析和产品描述模式，通过引入一种新的需求分析与产品描述体系一动态需求管理来完成大规模定制的核心任务[4]。这种动态需求管理模式构建的基本目标，是避免传统软件需求分析和产品描述的缺陷，有效地控制PLM产品描述因为多品种、定制化需求导致的复杂性，并约束客户，使他们能够迅速、方便、无二义地表达他们的需求；其构建的基本方法，是借助计算机软件、互联网通讯等现代信息手段，建立与客户的紧密联系。通过建立产品族的信息模型，构建动态、高效的产品描述工具，全生命周期的、低成本地动态反映客户的要求、清晰准确地描述需求和产品、合理有效地确认软件开发对需求的处理方法，从而保证了产品在需求、设计、生产阶段的质量，降低产品生命周期过程中的质量和成本风险，提高公司的产品利润。

1.1 基于服装业大规模定制的PLM系统产品族信息模型

在大规模定制生产模式下，产品变异的结果使得产品的种类数目非常庞大，产品的复杂性指数增加，使得企业难以对产品数据进行有效管理。产品族信息模型作为具有相似属性的一类产品的模型，能够反映客户群的客户需求，因此，在客户化产品定制设计中，首先应基于产品族结构PFA(Product Family Architecture)，建立产品族信息模型PFIM(Product Family Infomation Model)，建立产品族信息模型是实现规模定制生产的关键[5]。产品族信息模型作为具有相似属性的一类产品的信息模型，要反映出对应的客户群的需求，必须覆盖同一产品族内所有产品的功能特征和结构特征，同时还必须充分考虑设计知识的重用和产品模型快速变型的机制。由于产品族信息模型必须支持产品的全生命周期，所要表达的产品信息是多方面的，因此采用图1所示的多视图表达产品的相关信息。

图1. 基于多视图的产品族信息模型

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1.2 基于产品族信息模型的大规模定制PLM体系结构

基于产品族信息模型的N-Tier PLM体系结构设计摆脱了传统体系结构传统只针对单一产品模型和标准化大规模产品开发设计特点，采用产品标准化和并行工程相结合的方法对产品族的产品结构模型、产品功能模型、产品原理模型进行设计，体现了产品在全生命周期过程中客户、合作伙伴、代理机构以及企业内部各个部门的相互协作的理念，并通过相应的产品族信息设计工具辅以模型驱动的设计开发思想加以实现。如图2所示。

图2. 产品族信息模型的N-Tier PLM体系结构

本系统架构是基于B/S架构进行扩展的N-Tier(多层)体系结构，采用微软推出的新一带互联网开发工具.Net，包括C#、ASP.Net和WebService作为系统的核心开发技术。表现层是和用户直接进行交互的人机界面，所有的产品定制和数据展示都通过表现层呈现给用户；在业务层，通过对PLM业务、产品结构、业务定制规则的抽象，形成了一系列处理业务的类和接口和规则解析引擎，并以XML作为和外部系统进行数据交换的介质，通过一系列API和Web Service和外部系统进行数据集成；基础服务层主要提供一些系统级别的封装接口和服务，例如数据操作服务、安全控制服务等；.NET Framework结合了各种崭新的技术(C#、ASP.Net、Web Service等)，以及现有技术的更新版。这些增强功能，使它成为多层式架构应用程序的最佳支撑框架；数据存储层主要存储相关的产品定制规则、产品业务数据以及产品部件/模板数据，考虑到SQL Senrer和.Net的良好集成性，选择其作为数据存储管理系统[6]。

1.3 规模定制可视化工具设计

在规模定制产品的实现过程中，通过规模定制可视化工具将设计目标由单个的产品转

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向产品族，以产品的通用框架来描。述产品结构，加入各种不同功能的零部件级的标准接口允许部件之间合理地组合，以覆盖所有可能的产品功能需求范围，从而实现了产品设计过程中的通用设计和产品定制阶段。其设计原理如图3所示。

图3. 定制化产品族可视化设置

系统管理员根据产品族的原理抽象出同一种特征的产品结构，通过町视化的设计界面和配置工具配置相应的通用性产品结构，并定义该产品具有的通用功能。被授权的用户群(设计人员、合作伙伴、代理商等)町根据自己的设计需要或者功能需要浏览产品结构，从中找到相应的产品结构子树或者节点属性，并定义特殊化的产品变量(规格、参数等)。上面的设计原理主要是通过一个产品配置器、一个规则定制器、一个规则解析引擎以及数据库来实现客户的定制化需求，考虑到XML层次结构的易于扩展，把其作为产品规则描述的媒介，如图4所示。

图4. 产品规模定制化实现过程

1.4 大规模定制体系结构的核心类实现

产品规模定制化的实现需要有相应的设计工具、规则解析引擎、基础服务接口、业务数据和规则存储数据库等多项相互协作来实现，并通过Web页面呈现给最终用户，以下通过一个产品结构和规则定义应用来阐述一个各层的协作关系，如图5所示。

图5. 基于N-Tier的大规模定制体系结构的层次协作关系

2 基于服装业大规模定制的PLM系统的应用

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基于上述，对系统的应用主要体现在：通过产品配置器对通用产品结构、功能进行配置；通过规则定义器定义产品族的规则约束和功能约束；通过web进行产品实例、产品零部件定义以及通过定义的产品结构和产品定制规则来达到客户需求多样化的大规模生产设计。以服装的大规模定制为研究对象，在Internet/Intranet的应用环境下对系统的实现进行尝试，用户可通过对某款衣服的结构定义、概要设计、BOM(Bill of Material)定义、面料、辅助材料、衣服颜色、衣服规格尺寸设计个性化的衣服系列。衣服的定制化过程可利用浏览器实时、直观、动态地向客户展示选择后的产品外形和颜色系列，向合作伙伴展示衣服的用料、价格、以及规格尺寸，最后在多方确定以后，在PLM系统里面定稿最终的生产产品详细信息，并通过PLM系统传递到企业ERP系统进行规模定制生产。图6是一个产品定制、部件/模板引用、产品交互和输出的简单应用过程，因为篇幅的原因，整个定制、协作过程不展开讨论。

图6. 基于规模定制的PLM系统在服装企业的应用

3 结束语

基于服装业大规模定制PLM系统的实现，将覆盖广泛的客户个性化需求能力，是产品设计从单一功能组合或仅有有限功能组合的整体设计过渡到标准化、通用化和产品族的形式来实现对客户多种需求的动态定位和定制化的敏捷实现，并降低实现定制化的成本，从而最终实现服装企业加快产品上市的目的。在产品全生命周期过程中，客户、管理者、设计人员、合作伙伴等所有的角色都能够在统一的信息平台下协同合作，确保能够获取正确用户需求，降低产品设计和生产的质量控制风险，减少产品成本，提高产品利润。

参考文献

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[1] 郭大宁，王磊。陈成．产品生命周期管理(PLM)及其在服装企业的应用研究[J]．东华大学学报：自然科学版，2005，31(2)：77-82．

[2] 李晓宇．面向大规模定制的柔性ERP软件开发模式研究[J]．商业研究。2003(22)：171-173．

[3] 赵秀栩，杨明忠．面向客户的产品规模定制设计及其应用[J]．包装工程，2002，23(3)：137-138，146．

[4] 陈纯，张申生，张敬谊．等．面向大批量定制产品协同设计系统研究[J]．计算机集成制造系统一CIMS，2003，9(9)：788-792．

[5] 蒋平，汤绍林，胡宇翔．面向大规模定制的产品模型[M]．北京：机械工业出版社，2000：235-267．

[6] 刘晓冰，董建华，孙伟，等．面向大规模定制生产模式的产品数据管理[J]．大连理工大学学报，2000，40(6)：733-736．

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