在制造业中，以较低的成本提供高质量的产品是企业的经营目标之一^[1]，因此，从节约成本的角度考虑, 20世纪初期开始，批量生产成为制造业主要的生产模式，但是随着科学技术进步、互联网技术发展及市场需求的日益多样化，大批量生产或大规模定制的模式已不能满足消费者日益多样化、个性化的需求，所以传统制造企业需要向个性化定制生产转型。但是，由于制造企业普遍存在的一些诸如信息化水平不高，研发、设计及制造能力不足，供应关系不稳定的问题^[2]，在实施个性化定制过程中，往往会出现生产成本难以控制、交货期不能预测、产品质量不能保证的情况，使制造企业在向定制生产转型时，面临很大的困难。然而，云制造概念的提出，给个性化定制的发展带来了转机，云制造平台可以作为产品研发中心、资源调度和管理中心、产品交易中心、进度监控中心为个性化定制的实施提供有力保障^[3]。本文以云制造中产品个性化定制研究综述为题，结合云制造技术及平台，对个性化定制的相关研究作了系统的梳理。首先，阐述了云制造与个性化定制的相关概念，以及云制造中个性化定制的特点；然后，从体系架构、服务流程和关键技术三方面对近几年的文献进行回顾和介绍；最后，对云制造中个性化定制的研究作出总结和展望。

云制造是为适应制造业敏捷化、服务化和智能化的发展趋势, 在“制造即服务”理念的基础上结合云计算、网络化制造、虚拟化技术、物联网等发展起来的新概念^[4]。Talhi等^[5]认为云制造是用户可以要求在产品的设计、制造、调试、管理等产品生命周期的任一阶段获得服务的新的解决办法。

云制造中产品个性化定制指利用云计算、物联网等技术将分布在全球的不同企业的各类制造资源汇聚在云平台并进行统一的管理和调度，通过网络全面共享制造资源、制造能力、客户定制信息以及第三方企业的服务信息。云制造平台为顾客、定制企业和第三方企业提供包括产品、信息、平台等内容的服务, 从而实现低成本高效率的个性化定制生产。云制造中产品个性化定制体系架构如图 1所示^[6]，共分为5层，包括平台层、资源层、管理层、服务层和用户层。

图 1 云制造中产品个性化定制体系架构 Fig.1 Architecture of product personalized customization based on cloud manufacturing

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云制造中产品个性化定制流程如图 2所示，共有如下6个步骤^[7]：1)客户在云制造平台上注册登录并发布需求，平台接受客户订单，并将订单分解转化为产品功能参数和服务要求；2)平台为客户匹配合适的定制企业，并根据企业当前制造能力等情况及客户定制产品的物料清单进行制造能力分析及成本分析，然后将分析结果返回给定制企业；3)企业根据云制造平台返回的结果，进行详细的方案论证和方案设计，并决定是否将部分定制任务外包，然后将采购任务及外包任务发布到平台上，平台根据定制企业发布的需求信息进行匹配，并推荐合适的原材料供应商和第三方企业；4)定制企业和第三方企业根据客户订单的要求及企业的生产能力通过协同设计和协同制造系统制定详细的生产计划；5)在设计和生产计划执行的过程中，云制造平台实时对定制企业和第三方企业的进度进行跟踪，并及时将生产进度反馈给客户，客户也可以通过云制造平台与企业交流，提出自己的建议，云制造平台可根据客户的建议对生产计划进行一定的调整；6)定制企业通过云制造平台选择合适的物流服务提供商，将定制的成品交付给客户。

图 2 云制造中产品个性化定制流程 Fig.2 Process of product personalized customization based on cloud manufacturing

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云制造作为一种新的制造模式被提出以后，受到学术界的广泛关注，国内外学者在平台的构建、资源虚拟化方法和相关技术、建模方法及前端系统等方面作了大量研究^[8-12]，取得了一系列的研究成果，为产品个性化定制的进一步发展提供了有利的前提条件。

1) 云计算。

云计算是一种利用互联网实现随时、随地、按需、便捷地访问共享资源池的计算模式^[13]，作为一种拥有超强计算能力的计算技术，是个性化定制中的关键技术手段。其强大的计算能力可以对云制造中涉及的海量的、快速的产品信息和信息流进行收集、挖掘和处理，最终为个性化定制的整个设计制造过程提供决策支持。

2) 数字孪生模型。

数字孪生模型是由虚拟制造、数字样机等技术发展而来，指以数字化方式在虚拟空间呈现物理对象。应用在制造业中，指的是在计算机上对产品的整个生命周期进行仿真模拟。在定制产品的设计过程中，就可以模拟出产品在制造及客户使用过程中可能会出现的问题，并提出解决方案，由此来优化产品的设计及生产过程，确保设计和制造准确进行，实现产品制造周期及成本的优化^[14]。在个性化定制过程中，基于模型的企业(model based enterprise, MBE)在该模型的支持下，可以根据客户订单个性化设计，并进行仿真模拟，为客户提供满足需求的最佳的解决方案。

3) 产品族设计和模块化设计。

产品族设计和模块化设计被认为是适应合适的个性化定制生产模式下，产品外部多样性与内部复杂性的优化方案^[15]。目前已有很多研究者发表了关于产品族设计和模块化设计的研究成果，其中大部分是关于产品族架构、产品平台的研究。同时也有一些研究者针对产品的全生命周期，将产品族设计与模块化设计相结合，提出了一系列产品设计方法^[16]。文献[17]提出了一种基于族功能的模块识别方法，确定通用的基本功能模块并以此来设计产品平台。裘乐淼等^[18]提出了基于模块移植的成本估算技术，通过模块的移植及重新匹配，快速给出产品报价，这对争取潜在客户有至关重要的作用。目前，产品族设计和模块化设计已成为汽车及家具定制的重要手段。

4) 个性化定制的生产调度管理。

由于个性化定制产品的多品种、小批量的特点，制造企业在生产制造过程中，必须在满足工艺路线、交货期等约束条件下，合理安排各零部件的加工顺序，减少产品库存。合理的车间调度可以实现产品制造周期和成本的最优化，最终以合理的价格定制出满足客户要求的个性化产品。目前，已经有很多关于车间调度问题的研究，常用的基本算法主要有遗传算法、和声搜索算法、候鸟优化算法和粒子群算法等^[19]。近年来，很多研究者根据车间调度的实际情况，选择合理的优化目标，如最小化最大完工时间、最小化能耗目标、最小化总拖期时间等, 将多种算法联合使用，优势互补，在优化目标之间进行权衡，提升了算法的寻优能力，并提高了解的质量^[20-21]。同时，个性化定制企业，在车间生产过程中，对一些随机出现的不确定事件，比如订单的随机取消或达到、机器的突然故障等，可以基于工件或机器的再调度模型，通过合理的再调度策略，得到新的调度方案，来保证订单的按时完成。

5) 供应链管理。

供应链是从物料获取开始，加工成中间件或成品，最终将成品送到用户手中的由企业构成的网络。在个性化定制生产过程中，定制企业由于成本和交货期的限制，经常需要与第三方企业进行资源、技术、服务的交换或购买。完善的供应链管理能够使企业对客户动态的、个性化的需求做出快速的反应，达到节约成本和缩短生产周期的目的。个性化定制中的供应链管理不同于传统的供应链管理，它在云平台的支持下，调配全球的资源，使企业为了共同的市场利益结成动态或稳固的联盟，形成一次性或长期的供应关系。

为了满足市场日益增长的多样化、个性化需求，众多企业纷纷将个性化定制作为自己的竞争手段和经营策略，通过供应个性化产品或服务来占领和扩大市场份额^[22]。目前，个性化定制模式已经在汽车、软件、服装等行业广泛应用，企业以客户需求为中心，通过建立柔性的响应机制，实现产品多样化和个性化生产，这种模式给企业带来了产值和利润的快速增长。

1) 汽车行业。

长安汽车通过搭建超级BOM(bill of material)管理系统和基于PDM(product data management)的在线协同平台来实现汽车的个性化定制。同时采用柔性焊接线并首次在冲压线上引进自动化模机，有效缩短了生产周期，减少了间接库存。由于长安汽车使用了一系列先进的技术手段，从客户下单到收到整车的最短周期已经缩短到7 d，并且，在cs15车型上市时已经可以为客户提供15 000种个性化配置，同时正式在长安商城上推出个性化定制服务，实现了线上线下的协同。

2) 软件行业。

易往信息技术有限公司以传统的MES(manufacturing execution system)为核心，借助平台化，根据应用场景和客户需求进行灵活的搭配，将用户关注的特殊需求如仓库管理、能源管理、质量管理等集成到平台上，为制造企业量身定制工业4.0整体解决方案。

3) 服装行业。

红领集团的西装定制最具有代表性。红领集团研发的个性化定制平台是由不同体型及身材尺寸集合而成的大数据处理系统，该系统可以根据客户的量体信息进行快速的版型匹配，节省了大量的时间。同时，红领集团采用先进的互联网技术，让客户通过网络自主设计和选择自己喜欢的面料、颜色、款式等，获得个性独特的西装，亲身体验定制的全过程。

基于云平台的个性化定制是解决企业向定制生产转型过程中出现的问题的有效途径。通过网络将全球的制造资源集成在云端，定制企业在云平台的支持下，与第三方企业建立供应关系，有效地降低生产成本，缩短交货期，进而快速高效地满足客户的个性化需求。目前，有关云制造个性化定制的研究主要集中在以下几点：1)对个性化定制的特征、运行模式、关键技术等理论及方法的研究；2)对个性化定制的体系框架和定制流程的基础研究；3)对典型企业或行业个性化定制的实例研究。而关于云制造中个性化定制产品的质量评价体系的建立、平台安全性、交易结算模块的研究暂时还不够深入，今后需加强对这3个方面的研究，这对加快个性化定制模式的广泛普及有重要意义。