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概论并行工程中的过程管理

发表时间:2009/4/22  特约撰稿人: 朱全敏 来源:e-works
本文介绍了并行工程和产品开发过程,说明了分布式计算和面向对象技术在CE及过程管理中的应用。

1 并行工程和产品开发过程

1.1 并行工程与串行工程的概念

    多年以来,产品设计开发一直采用顺序进行的方法,尽管设计人员也考虑到产品的制造问题,但这些考虑往往是零碎的、不系统的,使得在设计过程中不能及早地考虑制造过程、质量保证等问题,造成设计与制造脱节。人们将这种产品设计开发方式称为“串行工程”(Serial Engineering)。

    在串行工程中,组织管理是按照部门职能来划分的,因此形成了一个自顶向下的金字塔形控制结构;产品的设计、开发过程按照部门职能被分割成一个个阶段,每个阶段必须等待上一个阶段结束后才能开始。产品的开发过程形成了设计加工试验、修改这样一个大循环,而且可能多次重复这一循环,最终造成产品设计改动量大,产品开发周期长,开发成本高等缺点。

    Biren Prasad认为串行工程的生命周期可以近似定义为:

    生命周期(串行工程)=[T需求定义+T产品定义+T过程定义+T发布并执行] * R Factor

    其中R为返工系数,T为各阶段所需要的时间。由于串行工程中很难存在一致的设计、分析和指导经营的方法学,所以返工系数往往大于2.0。

    另外,虽然现代计算机技术的应用可以减少串行工程中某个阶段所用的时间,但并不能改变串行工程固有的顺序特征,因此过程间的手工信息传递与控制以及因部门间目标不一致导致的多次返工必然存在。

    进入九十年代,出现了一种新的产品生命周期管理方法并行工程,它是以缩短产品研制开发周期、全面提高产品质量、降低产品整个生命周期的成本和方便用户为目标,采用并行的而不是串行的工作模式来展开产品开发活动,即通过建立各决策者之间有效的信息交流与通讯机制,综合考虑各相关因素的影响,使后续应用环节中可能出现的问题,尽可能在产品开发的早期阶段就得以解决。这样就可以减少产品开发过程中的设计反复,并使产品的零部件容易制造、容易装配并具有优良的性能,避免了产品开发前期阶段的失误给后期的开发造成更大的损失。这也正是并行工作模式与串行工作模式的本质区别。因此在采用并行工程的产品生命周期中R系数≌1/2。下面给出目前公认的并行工程定义:

    并行工程是集成、并行地设计产品及其相关过程(包括制造和支持)的系统化方法。这种方法可以使产品开发人员从一开始就考虑到产品从概念设计到消亡的整个生命周期里的所有因素,包括质量、成本、作业调度以及用户需求。

    由此定义可见,并行工程是一种对产品设计及其相关过程(包括制造和后勤过程)进行并行、一体化设计的系统化工作模式,它力图使所有参与产品开发过程的人员能够完整、系统地考虑到自身活动在产品从概念设计到产品报废的整个生命周期中所受到的约束和可施加的影响,从而最终达到缩短产品研制开发周期、全面提高产品质量及降低产品成本的目标。

    并行工程要求使用计算机化的信息管理工具来帮助实现各过程、活动间的信息共享;过程的控制;组织管理、成本核算与数据交换的任务。因此许多研究机构和公司均在这方面进行了大量的研究与开发工作所开发出的产品的目标是使得企业能够作到:

    及时、尽早、完整、持续地了解客户需求;

    并行、一体化地将用户需求转化为最优的产品定义、制造和后勤过程的具体目标;

    持续地评价和完善产品及其开发过程;

    充分发挥人的能动作用;

    满足产品生命周期中涉及的企业内部机构及企业外部供应商、客户、销售商之间的集成。

1.2 为什么产品开发过程变得越来越重要

    进入九十年代,产品的开发费用与时间正成为企业成败的决定性因素。虽然由于各种计算机辅助工具的出现使得产品的开发周期被大幅度缩短,但是一个产品获利时间(即开发周期Lead Time结束到产品消亡这段时间)也由于竞争的激烈被相应地缩短了,因此传统的方法不能显著提高企业的产品利润,如何在新形势下、在短时间内开发出满足顾客需要的产品成为企业必须认真对待的课题。经过多年来实践探索,人们认识到对于产品开发过程的有效控制与管理在企业的发展中起这越来越重要的作用。

    最新的研究成果表明:一个企业的产品开发能力取决于该企业的过程能力。企业过程能力是指其执行过程的能力。如果一个企业过程能力越成熟,那么该企业的软件生产能力就越有保证。大量软件工程和其他领域如电子领域的实践经验表明,在体现企业开发能力的因素中,技术或工具不是第一位的,而是过程及其管理。

    此外,据报道,制造产品总投资的70%决定于开始的几个阶段。产品开发过程时间是指从产品定义到产品投入批量生产之前这一段时间,处在产品生命周期前期阶段。在产品生命周期中,用于这些前期阶段的时间和费用是很低的(10%-20%),在这些阶段进行的任何修改花费很少,然而却极大地影响整个产品的成本,相反地,在后期阶段中进行的修改(如零件的制造计划)只影响产品成本的10%-20%。图1-1正说明了这点。曲线a代表引入一个变化后产生的相对成本变化,曲线b说明了企业对设计改变的可控制程度。这些数据来源于Dataquest市场研究公司(发表在《商业周刊》,1990年4月30日)。从曲线a、b可以看出在生命周期的早期阶段引入变化产生的成本增加相对较小,可控程度也较大,产品的主动权掌握在企业手中,而到后期如果要产生更改,后果无法预料并难以进行控制。产品开发过程处在一个产品生命周期的早期阶段,因此对整个产品的成败起着决定性的作用。

图1-1 曲线a 引入一个变化后产生的相对成本变化曲线 曲线b 企业对设计改变的可控制程度

    第三,新产品的开发过程即所谓的创新过程可以为企业赢得更多的的利润与益处。

    及早开发出新产品可以在市场分配和销售上占据优势。

    可以增加产品的盈利时间。

    为下一个产品的开发赢得更多的时间,将领先优势扩大。

1.3 并行工程产品开发过程的概念及特点

    1) 概念:

    组织的产品开发标准过程是一个集合,内容包括组织用来进行产品开发的足够详细的活动、方法学、实践以及历史数据,它是一个组织的财富。

    组织的产品开发过程的定义是指对组织的产品开发标准过程进行足够详细定义的活动。

    过程的执行是指开发组织按照项目既定的开发过程进行产品开发的行为。

    过程执行的能力是指组织执行具体过程的相对于预定目标的实际表现,过程执行的能力是组织能力的表现,决定企业的开发能力。

    2) 采用并行工程思想的产品开发过程和传统的串行产品开发过程有本质的区别:

    活动间界限被打破,活动间的频繁交互代替了传统产品开发过程间各功能的顺序执行。以预发布和反馈为特征,让下游活动尽早加入,减少了因设计返工而造成的产品延期的问题。

    活动间存在多种序列关系:串行、平行和并行。串行是指两活动之间有着时序的约束关系,一活动必须在它的前序活动完成后才能开始;平行是指两个相互独立的活动(即两活动间没有时序的约束,也不存在资源的共享)同时进行的情况;并行指的是两活动间有信息的交互,例如一活动的输入是另一活动的输出,但它们在时间上有一定的重叠。这种并行关系是并行工程产品开发过程特有的,也是活动间常见的一种关系。

    在并行过程中,多学科小组代替了独立的功能部门。这种方式更强调小组成员的合作,合作的好坏对产品开发过程的效率有很大影响。

    产品开发过程与产品、组织及资源等信息之间的联系非常紧密。

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