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并行工程——市场经济中企业重要选择
2006年7月28日 14:42  来源:计算机世界网
    我国制造企业普遍存在的问题是缺乏新产品设计与开发能力,他们迫切希望缩短产品开发周期、降低成本、提高质量。在这种形势下,并行工程技术应运而生。 
    20世纪90年代之后,Internet技术以超出人们想像的速度迅猛发展,信息技术、计算机技术、自动化技术的广泛应用促进了全球化大市场的形成。这种趋势对制造业的影响十分明显。国际化市场竞争的环境要求企业快速开发出满足用户需求的新产品并尽快上市,以把握市场先机,这已成为企业赢得市场竞争的一个关键因素,而那些不注重产品开发的企业将在市场竞争中处于劣势。 
    目前,我国制造企业普遍存在的问题是缺乏新产品设计与开发能力。其主要原因是:首先,企业自身用于研发的投入太少,很大程度上影响了企业产品开发能力的提高,也造成人才短缺;其次,具有一定产品开发能力的企业仍然沿用传统的产品开发模式,由于缺乏相应的技术手段,而使产品开发周期长,错失了很多市场机遇。 
    长期以来,在传统的产品开发方式中大都沿用顺序设计方法,遵循“概念设计→详细设计→工艺设计→加工制造→试验验证→设计修改”的大循环。这种传统的部门制及串行流程的产品开发模式存在着很多不足,如: 
    ● 部门之间的信息交流存在严重的障碍; 
    ● 产品开发过程增加了很多不增值的环节; 
    ● 生产准备周期延长,更改反馈频繁; 
    ● 缺乏数字化产品定义、CAx/DFx工具和上下游的信息集成; 
    ● 缺乏跨平台的产品数据管理工具,对大量的工程图档和产品数据的管理与维护耗费了产品开发人员的大量精力,而且经常由于前后版本不一致而造成无法估量的损失。 
    这种传统的串行产品开发过程使产品的可制造性、可装配性或可维护性较差,从而导致设计改动量大、产品开发周期长、产品成本高的结果。 
    随着我国全面进入市场经济的大环境并面临着日益激烈的竞争,企业迫切希望缩短产品开发周期、降低成本、提高质量。在这种形势下,当CIMS技术发展到一定程度时,以信息技术为基础的并行工程(concurrent engineering, CE)技术应运而生。CIMS和并行工程在提高企业自动化水平、改善企业的T.Q.C.S.、增强企业的市场应变能力和竞争能力等方面发挥了重要的作用。并行工程在国外一些企业中的应用已获得了可观的经济效益,证明了它是解决企业产品开发过程的有效方法。到目前为止,我国已有近200家企业进行了CIMS应用工程的实施,其中,有些企业迫切需要在产品开发领域采用一些先进的技术方法,以提高效益。 
    并行工程主要是针对产品开发领域而提出的解决方案。它以CIMS的信息技术为基础,通过利用各种技术手段,达到缩短产品开发周期、提高产品质量、降低产品成本的目的。 
    CIMS在企业这一层次上解决了“自动化孤岛”中的信息集成问题,包括市场分析、经营决策、管理、产品设计、工艺规划、加工制造、市场销售等企业活动的信息集成。并行工程主要是针对产品开发领域而提出的解决方案。CE以CIMS的信息技术为基础,通过组成多学科产品开发小组,改进产品开发过程,利用各种先进的计算机辅助工具和产品数据管理等技术手段,在产品开发的早期阶段就能尽早考虑下游的各种因素,在设计过程中注意到产品的可制造性、可装配性、可测试性,以减少设计过程中不必要的返工,力争产品设计开发一次成功,达到缩短产品开发周期、提高产品质量、降低产品成本的目的。并行工程与传统生产方式的本质区别在于它把产品开发的各个活动作为一个集成的过程,从全局优化的角度出发,对该集成过程进行管理和控制,并且对已有的产品开发过程进行不断的改进与提高。 
    归纳起来,我们所取得的研究开发成果具有以下技术特点: 
    (1) 在国内率先系统地开展了并行工程关键技术的攻关研究 
    以支持产品数字化设计、信息集成和过程集成为核心,提出了比较完整的并行工程体系结构。研究了产品开发团队的组织结构和工作模式,建立了支持并行工程的计算机协同工作环境,提出了一套实施并行工程的参考模式,包括企业问题分析、产品开发过程重组、集成产品开发团队的建立与管理、全数字化产品定义以及计算机工具的应用等。 
    (2) 基于并行工程的关键技术攻关 
    通过863/CIMS重大关键技术攻关项目“并行工程”和重大项目“航天并行工程”的研究开发及应用验证,我们在国内首次系统地研究和开发了支持企业实施并行工程的关键使能技术及其工具系统。这些工具包括产品开发过程建模与管理、并行工程协调管理、产品报价、基于STEP的特征设计与信息集成、DFA(面向装配的设计)、DFM(面向制造的设计)、CAPP(计算机辅助工艺过程规划)、CAFD(计算机辅助工装设计)、MPS(加工过程仿真)和PDM(产品数据管理)等系统。其中,产品开发过程建模与管理系统、协调管理系统和MPS系统是自主开发的应用系统;基于STEP的特征设计与信息集成系统、DFA、DFM、CAFD是基于Pro/E平台进行二次开发的增值系统,具有较好的通用性;产品报价系统和CAPP系统基于微机环境和数据库系统开发而成;PDM系统以商用PDM系统Metaphase 2.3为支持框架,基于Client/Server结构,实现了用户在分布式环境中的协同工作。并行工程使能技术及其工具集可以广泛应用于企业实施并行工程的各个环节,对今后我国企业推广应用并行工程和信息化建设具有重要的现实意义和很好的推广应用价值。 
    (3) 基于PDM集成框架和Internet技术实现了产品的异地、并行和协同开发 
通过调整产品开发模式,使下游的产品开发活动(包括工艺、加工、装配、工装等)能尽早介入上游的设计决策过程,及时分析复杂产品中存在的各种问题,如可装配性、可加工性、质量、成本等,提出改进意见。同时,以STEP建模思想为基础,在三维零件模型的基础上,通过数字化产品建模,支持Internet环境下的产品数据交换与信息共享。基于PDM系统的并行产品开发实施框架能够将并行产品开发过程中的各种计算机辅助工具所产生的大量的中间数据、图形、文档或资料,按照集成化管理的思想,进行全局管理与控制。 
    (4) 基于STEP技术实现了工具系统间的CAD/CAM集成 
    在实现全数字化产品定义的基础上,基于特征技术和STEP标准,开发和扩展了特征造型与信息集成系统,在设计的上、下游各工具之间实现了基于STEP的CAD/CAM集成。 

    并行工程的实施是一项复杂的系统工程,必须在正确的原则指导下进行。 
    并行工程实施是以客户需求为核心,按照并行工程的哲理,合理组织企业产品全过程中的三要素——团队组织、经营管理、技术,并基于集成的支撑环境,使产品设计/工艺、产品制造及产品管理/支持各类活动中的信息流、物流、价值流(资金流)优化运行,进而改善产品的T.Q.C.S.,达到赢得市场竞争的目标。并行工程的实施是一项复杂的系统工程,要依靠工业工程技术、运筹学方法、管理科学、社会人文科学和现代高科技,并且涉及到企业的人、经营过程、技术、组织结构和企业文化等各个方面。并行工程实施的关键要素如图1所示。 

图1 并行工程实施的关键要素


    如何在企业中实施并行工程目前还没有统一的标准和规范,作者根据863/CIMS关键技术攻关项目“并行工程”的资料、攻关技术、民口应用项目实施过程中的经验以及有关先进制造技术实施的资料等总结了本部分内容。 
    1.并行工程实施的指导原则 
    实施是比较重要的一个环节,因此,并行工程的实施必须在正确的原则指导下进行。具体实施原则包括: 
    ● 效益驱动和应用为本; 
    ● 决策支持和目标一致; 
    ● 领导重视和职员积极; 
    ● 用户参与和用户开发; 
    ● 总体设计和分布实施; 
    ● 调研细致和可行分析; 
    ● 软件购买和服务保障; 
    ● 选型慎重和注重实效; 
    ● 文化变更和组织调整; 
    ● 过程第一和技术第二。 
    2.并行工程实施的方法和步骤 
    并行工程实施步骤如图2所示,包括总体设计、应用系统开发和实施质量管理三部分,其中总体设计是极为重要的一个步骤。 


图2 并行工程实施步骤 


    总体设计的实施原则是系统性要强、整体性要好、开放性要好、信息集成度要高、充分保护现有资源、先进性与实用性相结合、并行工程与企业目标一致、不要过分强调细节、总体规划是粗线条。总体设计的步骤分为组织队伍、系统调研、可行性分析、总体设计和评审。 
    并行工程应用系统开发的基本要求是简单性、实用性、开放性、完整性、可靠性和经济性。其主要任务是将总体设计的内容进行实现,产生一个可运行的系统。“并行工程”项目是包含众多新技术的复杂的系统,涉及许多软件项目的开发,对项目的成功有决定性的作用,因此,软件开发中必须采用软件工程的思想与方法,才能保证软件系统的质量,保证最终的成功。具体开发步骤按照软件工程内容进行。软件开发过程划分为以下阶段:需求分析、概要设计、详细设计、软件实现、测试和试运行、运行和维护、评审等。详细内容参见有关软件工程的参考书。 
    并行工程的核心问题是产品开发过程中的管理与技术的集成,即集成产品开发团队以过程重组为核心,通过应用数字化产品模型定义、DFA、DFM、QFD(质量功能部署)、PDM等,在产品开发早期综合考虑产品生命周期中的各种因素,力争从设计到制造的一次成功。并行工程成功实施的最关键因素是企业领导的高度重视,积极参与,包括授权给集成产品开发团队对所设计对象负责,在人财物上予以支持,投资建立协同工作环境及必要的支持工具等。我国制造业在市场经济的大环境下要想获得进入世界竞争的机会,必须增强自身的产品开发能力,并行工程是一个非常重要的选择。

 
 [关键词]:并行 制造 企业  发表评论    【推荐】 【打印

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