并行工程的6项技术关键

关键词：并行工程

导语：并行工程要求产品开发人员在一开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户要求。并行工程的目标就是为企业提高质量、降低成本、缩短产品开发周期和产品上市时间。企业在实施并行工程时应注意6项技术关键。

为满足人们对于产品的个性化要求，缩短产品生命周期、提高质量、降低成本、个性化竞争，成了企业占领市场的重要策略，在尽短时间内，高效率、低成本地为客户提供个性化、高质量产品的能力已成为当今企业竞争能力的一个基本标志，企业的这一竞争能力是通过综合运用先进制造技术而表现和增强的。其中，并行工程就是一个将质量、成本、进度计划和用户要求集成考衡的管理工具。

那么，并行工程究竟是什么，企业在实施并行工程时又应该注意哪些技术关键因素？

一、并行工程的含义

1988年美国国家防御分析研究所（IDA—Institute of Defense Analyze）完整地提出了并行工程（CE—Concurrent Engineering）的概念，即“并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关过程（包括制造过程和支持过程）的系统方法。并行工程要求产品开发人员在一开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户要求。”并行工程的目标就是为企业提高质量、降低成本、缩短产品开发周期和产品上市时间。那么，并行工程在帮助企业实现以上目标时，主要通过以下方法：

设计质量改进──使早期生产中工程变更次数减少50％以上；   •

产品设计及其相关过程并行──使产品开发周期缩短40％～60％；  •

产品设计及其制造过程一体化──使制造成本降低30％～40％。

二、并行工程中的技术关键

（1）上下游共同决策的信息反馈

并行工程中的上下游共同决策可以分为宏循环和微循环两大类。宏循环是在设计的各大阶段进行信息反馈，微循环是在设计各大阶段内的各个环节进行信息反馈，在产品的结构设计阶段有DFA和DFM进行反馈，对结构设计进行共同决策；结构设计完毕时可通过面向结构的设计(DFS)对方案设计进行共同决策；加工制造设计完成后，可通过面向加工的设计(DFNM)对零件工艺设计进行决策。

在并行工程的各个阶段中，可进行信息反馈。在方案设计阶段，结构简图设计完成后就可进行结构设计的工程分析，以便共同决策结构简图设计的可行性，提高方案设计的置信度。在装配工艺设计阶段中，可分为主要装配工艺和次要装配工艺，在结构设计阶段完成装配草图设计后，可先进行主要装配工艺路线设计的信息反馈，审查装配草图的问题，共同决策。在零件工艺设计阶段中，同样可分为关键零件工艺和次要零件工艺，可先进行关键零件工艺路线设计的信息反馈，审查关键零件图中的问题，以便共同决策。并行工程中的微循环过程可以更及时的反馈下游的信息，避免返工，缩短产品开发周期，提高产品质量，降低成本。

（2）产品的信息建模和开发过程的集成

从设计开始就考虑到产品开发后期的各种因素；并行工程强调产品设计过程上、下游协调与控制，强调多专家系统协同工作，因此设计过程的产品信息交换成为关键问题，产品信息交换是并行工程的基础。集成产品信息模型（Integrated Product Mode1s）是为产品生命周期的各个环节提供产品的全部信息。基于STEP标准，对产品进行定义和描述。基于广义特征，建立产品生命周期内的集成产品信息模型，广义特征包括产品开发过程中全部特征信息，即用户要求、产品功能、设计、制造、材料装配、费用和评价等特征信息。基于面向对象的O-O技术，采用Express语言描述和表达产品信息模型，并把Express语言中各实体映射到C++中，生成STEP中性文件，为CAD、CAPP、可制造性评价和制造集成与并行提供充分的信息。因此该模型是实现产品设计、工艺设计、制造、装配和检测等开发活动共享信息和并行进行的基础和关键。

（3）新技术的应用

并行工程依靠计算机技术以协调多学科人员进行产品开发，因而，采用新技术（如CAX、DFX、多媒体技术等）是必要也是必须的；

（4）产品评价

产品评价主要从经济指标，技术指标两方面评价。经济指标有材料成本、加工成本、刀具、机床、工装及劳动力成本等。技术指标有可加工性、可装配性、加工工艺性、装配工艺性及标准化程度等。基于产品的功能对产品的可装配性、可制造性、可维护性和产品成本进行评价。基于O-O知识表达评价知识，建立产品可制造性知识库和制造资源库。

基于评价知识对产品设计进行评价，从而指导产品设计，优化产品及其开发过程，获得具有最佳性能价格比的产品。产品可制造性是产品评价的重要方面，产品可制造性与产品本身结构和制造资源有密切的关系。它取决于制造资源，即各种加工设备、工具、夹具及物料传输系统等。可制造性涉及的因素很多，而且各种因素对可制造性有不同程度的影响，因此可制造性是一个多因素、多指标的相对概念，其中有些指标是定量的，但多数指标是定性的，甚至是模糊的，因此有待于研究建立合理的可制造性评价模型，采用先进的评价方法（模糊推理技术），对产品的可制造性进行正确合理的评价，指导产品设计，还有学者提出通过建立多重反馈控制来实现对可制造性的评价。

（5）并行设计过程协调与控制

并行工程是在产品设计阶段并行地综合考虑产品生命周期中各个环节的影响，并行工程的本质是许多大循环过程中包含许多小循环的层次结构，它是一个反复迭代优化产品的过程。并行设计是基于先进的计算机网络技术、信息技术和各种设计工具，实现多专家系统协同工作。产品设计过程的管理、协调与控制是实现并行设计的关键。

（6）产品开发过程的管理

在产品数据管理PDM的支持下，建立产品开发过程中的建模软件、过程监控和管理及协调冲突仲裁工具等，组成环境。由过程监控和管理工具跟踪具体开发过程状态、资源状况及进度信息，如当开发中出现冲突时，通过调用协调工具、多媒体会议工具及电子公告工具，对于各个过程中产品的信息反馈、冲突及时做出评估和决策，完成对整个产品开发过程的管理。

从广义上分析，并行工程不论是产品的开发设计还是在其它方面的（如网络的设计等）应用，过程重组都是实施并行工程的关键，过程重组，就是实现从目标管理向过程管理的过渡，组织相应的跨部门、多学科团队，团队主管可以通过工作平台对团队的开发过程进行定义、规划和重组并对之进行分析和优化，开发人员通过开发平台以预定的角色进入具体的开发活动。