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并行工程及其应用简介

发表时间:2008/7/26  特约撰稿人: 朱全敏 来源:e-works
本文介绍了并行工程产生背景和基本概念,论述了并行工程的本质分析,说明了并行工程的体系结构和关键技术,指出了并行工程的研究目的和应用前景。
一、并行工程产生背景和基本概念

从上世纪九十年代直至本世纪,制造业以满足用户需求的新产品尽快上市为赢得市场竞争的第一要旨。传统的产品开发模式由于不能在设计早期很好地考虑产品生命周期中的各种因素,致使设计更改频繁,延误了开发周期、增加了产品成本,并且用户需求得不到很好地满足。并行工程是集成地、并行地设计产品及相关过程的系统化方法,它通过组成多学科产品开发队伍、改进产品开发流程、利用各种计算机辅助工具等手段,使产品开发的早期阶段能及早考虑下游的各种因素,达到缩短产品开发周期、提高产品质量、降低产品成本,从而增强企业竞争能力的目标。

并行工程作为企业加快新产品开发的一种新模式,正日益引起国内外学术界和企业加快新产品开发的高度重视。并行工程是一种企业组织、管理和运行的先进设计、制造模式,是CIMS发展的新阶段。它将传统的制造技术与计算机技术、系统工程技术和自动化技术相结合,在产品开发的早期阶段全面考虑产品生命周期中的各种因素,力争使产品开发能够一次获得成功。它突破了传统的产品开发中严格按部门分工以及“串行”、“顺序”的做法,而是采用跨部门多学科团队和并行交叉的集成化产品开发模式,从而缩短产品开发周期、提高产品质量、降低产品成本。并行工程的概念是上世纪80年代中期由美国学者提出的。1986年,美国国防部防御分析研究所(IDA)发表了非常著名的R-338报告,提出了“并行工程”的定义,并将其解释为对产品及其下游的生产和支持过程进行并行一体化设计的系统方法。1988年,美国在西弗吉尼亚大学投资4~5亿美元建立了全美并行工程研究中心。美国很多大学、计算机软件公司也开始进行有关技术的开发。进入上世纪90年代后,美国许多大公司开始了并行工程实践的尝试,并取得了实效。从此,并行工程开始受到全球制造企业的关注。

并行工程已在国外的航空、国防、电子、汽车等领域获得了成功的应用。这对我国的制造业是挑战,也是一次机遇。并行工程在上世纪90年代开始传入我国。我国863计划自动化领域首席科学家吴澄教授曾指出,并行工程是我国CIMS发展的新阶段。我国863计划CIMS主题下专门列入了并行工程方面的研究课题,在很少的几个企业中开始了初步的探讨和实施。可以说,并行工程在我国的研究应用正处于方兴未艾的阶段,还有大量的问题需要解决。1995年,国家科委从战略的高度将并行工程作为CIMS的进一步发展方向,设立了关键技术攻关项目对并行工程的方法和技术进行系统化的研究。经过一年多的研究和开发,项目组已取得了阶段性的成果,参加了863成果十周年展览,向党中央及各部委领导、航空部和航天部几大院所的专家、国内的各高校和研究结构的同行等进行了汇报展示,获得了好评。目前,总体集成和部分关键技术已取得突破,在航天部某产品开发过程中取得实际效果。

二、并行工程的本质分析

尽管人们对并行工程的定义有不同的看法,但目前人们普遍接受的是由美国防御分析研究所在R-338报告中提出的定义,根据这个定义,并行工程的本质为:

1.并行工程强调设计的“可制造性”、“可装配性”、和“可检测性”等。

2.并行工程强调产品的“可生产性”。

3.并行工程强调产品的“可使用性”、“可维护性”、和“可报废性”。

从以上三个方面的特性可以看出,并行工程强调的是在产品设计时就要考虑其生命周期所有的后续过程:制造、装配、检测、企业的设备能力和人力资源、使用、维修和报废等。只有在一开始就系统考虑了这些因素,才能减少修改的次数,缩短产品上市时间。

并行工程为了加快产品上市时间,还强调产品开发各环节各活动的并行交叉进行,具体特征如下:

1.并行交叉

它强调产品设计与工艺过程设计、生产技术准备、采购、生产等各种活动并行交叉进行。

2.尽早开始工作

正因为强调各活动之间的并行交叉,以及并行工程为了争取时间,所以它强调人们要学会在信息不完备情况下就开始工作。

从以上分析我们还可以看到,并行工程还有以下几个方面的本质特点。

1.并行工程强调面向过程(process-oriented)和面向对象(object-oriented)。

并行工程强调人员要面向整个过程或产品对象,因此它特别强调设计人员在设计时不仅要考虑设计,还要考虑这种设计的工艺性、可制造性、可生产性、可维修性等等,工艺部门的人也要同样考虑其他过程,设计某个部件时要考虑与其他部件之间的配合。所以整个开发工作都是要着眼于整个过程(process)和产品目标(product object)。从串行到并行,是观念的很大转变。

2.并行工程强调系统集成与整体优化。

并行工程强调系统集成与整体优化,它并不追求单个部门、局部过程和单个部件的最优,而是追求全局优化,追求产品整体的竞争能力。对产品而言,这种竞争能力就是由产品的TQCS综合指标——交货期(time)、质量(quality)、价格(cost)和服务(service)。在不同情况下,侧重点不同。只要达到整体优化和全局目标,并不追求每个部门的工作最优。因此对整个工作的评价是根据整体优化结果来评价的。

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