1、并行工程及其實施(shsh)摘要(zhiyo)：為了在在市場上贏取最寶貴的時間，以最快的速度設計出高質量的產品，人們不得不想盡各種辦法，而并行工程的思想只是其中一個，本文從并行工程的概念(ginin)和目標出發，充分闡述了并行工程的特點，進一步論述了在機械產品開發過程中的并行，提出在產品并行開發過程中的沖突解決技術，最后談到并行工程實施中的主要障礙。關鍵詞：并行工程 團隊 過程并行 沖突前言20世紀80年代中期以來，同類商品日益增多，企業之間的競爭愈來愈激烈， 而且越來越具有全球性。競爭焦點就是滿足用戶的T、Q、C、S(上市時間、產品質量、產品成本和售后服務)等指標。競爭的核心問題就是時間。為

2、解決上述問題，提高市場競爭力，以最快的速度設計出高質量的產品，并盡快投放市場，在20世紀80年代末，制造業提出了并行工程(Concurrent Engineering，CE)的思想。1.并行工程的定義與目標1988年12月，美國國防部防務分析研究所(IDA)提出了并行工程的概念，并給CE下了定義：并行工程是一門以集成、并行方式開發產品及其相關過程(包括制造過程和支付過程) 的系統工程方法。這種系統工程方法要求產品開發人員從設計一開始就考慮產品整個生命周期從概念形成到產品報廢處理的所有因素，包括質量、成本、進度計劃及用戶要求。并行工程其主要目標是:提高全過程(包括設計/工藝/制造/服務)中全面的

3、質量；降低產品全生命周期中的成本(包括產品設計、制造、發送、支持、客戶使用至產品報廢等成本)；縮短產品研制開發周期(包括減少設計反復，降低設計時間/生產準備時間/制造時間/發送時間等)。并行工程與傳統生產方式之間的本質區別在于并行工程把產品開發的各個活動看成是一個集成(j chn)的過程，并從全局優點(yudin)的角度出發，對集成過程進行管理與控制。同時對已有的產品開發過程進行不斷地改進(gijn)與提高，以克服傳統本行產品開發過程反饋造成的長周期與高成本等缺點，增強企業產品的競爭力。從經營方面考慮，并行工程意味著產品開發過程重組(Reengineering)，以便并行地組織作業。2.并行工

4、程的特點從CE 的定義可以看出，CE具有如下特點：2.1.強調團隊工作(Team work)“團隊工作”是CE系統正常運轉的首要條件。團隊是共享工作活動，并對特定的產品負責的個體的組合，團隊成員的工作相互依賴，即：他們需要其他成員的工作而實現共同的目標。團隊的定義擴展為:(1)相互依賴：在團隊中每個成員貢獻自己的力量，其他成員依賴這些奉獻， 并與他人共享這些信息，成員相互接納，相互影響。(2)共同承擔責任:全體成員共同對團隊的目標負責,每一個成員都能理解其職責。(3)對團隊產品負責：所有成員共同對團隊的產品負責，它確定團隊活動的焦點，當然包括服務和產品。團隊是一個并行設計組織，該設計組織是一個

5、包括設計、制造、裝配、市場銷售、安裝及維修等各方面專業人員在內的多功能設計組。在工作過程中, 團隊的成員應按照如下的規則工作: (1) 所有成員共同對產品負責；采用并行的產品開發模式，按工作流程開發產品； (2)團隊成員應及早考慮產品開發早期的所有影響因素；(3)團隊成員之間在計算機網絡支持下工作，通過內部郵箱、內部消息進行信息傳遞和溝通，各個成員有平等權力闡述個人的見解，以積極的態度解決團隊沖突，避免個人獨裁；(4) 定期組織團隊會議，進行信息交流、討論，做出團隊決策，確保團隊向目標邁進；(5)采用(ciyng)并行工程技術和方法，實施(shsh)信息預發布制度，及時(jsh)評審及反饋，及

6、時更新過程狀態，并提供在線的工作揭示和公告。(6)采用并行產品數字定義、數字預裝配、CAD/CAE、DFX、QFD、CAPP、CAFD、MPS 等設計工具和團隊工具；2.2.強調設計過程的并行性并行設計是并行工程的主要組成部分，是對產品設計及相關過程進行并行處理，也是設計相關過程并行化、一體化、系統化的工作模式。并行性有兩方面的含義：一是力圖使開發者從一開始就考慮產品的生命周期，二是在產品設計的同時考慮其相關過程(包括加工工藝、裝配、檢測、質量保證、銷售、維護等)，并對設計的結果進行計算機仿真，直至用快速原型法產生出產品的樣件。以便達到縮短產品開發周期、提高質量、降低成本的目的。并行設計將產品

7、開發周期分解成多個階段、每個階段都有自己的時間段，各時間段之間有一部分相互重疊，如圖1所示。重疊部分代表過程的同時進行。這種方式與如圖2所示傳統的串行設計方法大不相同，從圖1、圖2中可以看出兩者的顯著差別。產品開發的各階段產品生命周期圖1 并行設計過程設計反饋加工反饋市場反饋銷售服務制造、裝配施工設計、工藝規劃需求分析方案設計工程分析技術設計方案論證市場需求產品功能定義生產系統技術產品設計系統決策方法生產系統定義生產系統設計生產成本模型圖2 傳統串行設計過程2.3.強調設計(shj)過程的系統性在CE中，設計(shj)、制造、管理等過程不再是一個個獨立的單元，而是一個(y )統一的系統。比如：

8、在方案設計和技術設計的一定階段向下游活動提前進行信息預發布。一方面，設計及時得到信息反饋，以提高工藝性、可加工性、可采購性等；另一方面，由于下游部門提前介入，就可以及時領會設計意圖，在適當的時候進行生產準備，從而縮短產品開發周期，提高產品質量與水平。2.4.并行設計能與用戶保持密切對話，可以充分滿足用戶要求。在設計時，通過與客戶和銷售部門進行信息交流，即時獲取客戶和銷售部門對設計過程的快速反饋，修正設計。2.5.強調設計過程的快速反饋CE強調對設計結果及時進行審查，并及時反饋給設計人員。這樣可以將錯誤消滅在“萌芽”狀態，大大的縮短設計的時間，提高產品的質量和可靠性。產品并行開發過程中各個部門的

9、聯系如圖3所示。設 計 公 告 板采購部門工藝部門制造部門設計部門客戶銷售部門財務部門：預發布：反饋指定采購計劃指定工藝計劃指定生產計劃圖3 產品并行開發過程中的各個部門的聯系3.機械(jxi)產品開發過程中的并行3.1.開發流程模型(mxng)的并行模型(mxng)如圖4并行設計產品開發流程圖所示。產品需求分析以及方案設計概念設計及優化提出產品概念提出工藝設計指標詳細設計DFA、DFM、DFS（零部件設計）方案評價優化設計及評價輸出產品面向并行設計知識庫圖4 并行設計產品開發流程圖在這種模型中，設計知識庫應包含產品分析組件、工藝分析組件以及產品零部件與工藝特性的并行考慮、評析組件。產品分析組

10、件用來為獲取產品數據，評價設計方案，分析產品關鍵特性提供支持；工藝分析組件用來為設計者提供對此流程去捕獲相關數據和分析作用。因此，概念設計、詳細設計和方案評價都是在面向裝配、制造和服務的設計知識庫的支持下進行的，實現了全局優化，避免了傳統設計中對設計以外的其它過程因素考慮較少的特點。3.2.總體設計方案(fng n)的并行并行工程的核心是使產品(chnpn)開發人員在設計過程中盡早地考慮產品生命周期中的所有因素，解決(jiju)好產品的T、Q、C、S、E 難題，即以最快的上市速度T(time to market)、最好的質量Q(quality)、最低的成本C(cost)、最優的服務S(serv

11、ice) 及最清潔的環境E(environment)來滿足顧客的不同需求和社會可持續發展的需求。而總體方案的設計與論證作為以后詳細設計的依據，必須從總體上保證最優， 優化設計，降低成本，縮短研制周期。由于在總體方案設計階段，無法提供該方案非常完備的信息，因而很難在該階段對方案作出準確的定量評估，只能根據以往的經驗作出預評估，為此可通過建立專家系統模擬工程專家，通過對獲取的總體方案設計信息進行分析、推理，對所開發產品性能指標的優劣作出預評，并依據預評結果采用多級模糊綜合評價的方法實現對產品性能的評估以達到總體方案設計系統的評價。據此評價的總體方案體系結構如圖5所示。圖5 總體方案結構圖信息獲取模

12、塊主要從外部的總體方案設計系統獲取評估所需的全部信息，并將其存儲于事實庫中，信息的獲取可分為工人方式、智能編輯及自動方式。專家系統中，知識庫是核心，它由以往的豐富經驗構成，這些經驗不僅包含了可以提取并升華為理論的經驗知識及可從現有理論演繹出的知識，還包含有不能用現有理論與技術解釋的經驗知識。在一定的控制策略下，推理機根據事實庫的當前信息，選取知識進行推理，以求解總體設計方案的結果。本模塊不但實現了評價對象本身的評估，而且還為不同對象之間的橫向比較提供了依據，以便能最終得到一個最佳總體設計方案。3.3.部門(bmn)之間的并行開發產品(chnpn)的最終結果是需要制造出該產品，當詳細設計(shj

13、)結束后，企業還要組織生產，包括原材料采購、生產計劃制訂、加工工藝方案設計、機床、夾具、量具的準備、標準件的采購等一系列過程。傳統上機械產品的開發需要產品的所有零件圖、裝配圖繪制和技術文檔編制工作全部完成后，與生產有關的工作才開始， 這樣不僅延長了設計周期，而且一旦在制造中發現設計中存在的問題，需要回到設計部門，修改零件圖或裝配圖。為了解決這類問題，除了在零件或部件設計時運用設計技術知識庫來減少設計中存在的問題以外，產品開發組還必須要運用并行工程原理采用有效的組織形式，協同地工作(Team Work)。產品開發組應采用矩陣式的集成團隊開發小組(Integrated Produce Team，I

14、PT)，開發小組內有市場部、銷售部、產品開發項目組、工程設計部、生產部、采購部、品質管理部和后勤部等。每個部門有自身的工作計劃和目標，團隊成員之間使用相同的術語和共同信息資源工具協助地完成共同任務，如市場部需要有目的地進行市場調研，了解該產品銷售情況以及用戶使用情況等，對產品進行技術可行性分析并及時將分析結果送到產品開發項目組；銷售部在產品設計方案完成并通過模擬與仿真對產品設計質量進行綜合評價后，就必須對產品的功能、性能，質量和技術含量、服務進行宣傳，打開產品的銷售渠道，以便產品開發完成后馬上進入銷售；后勤部在產品未銷售前就需要對產品的售后服務保障進行培訓，以便產品銷售后及時提供保障；采購部當

15、某些零件基本確定下來后，就可以進行與制造有關的部門工作，如零件的原材料、機床、刀具、夾具、量具等方面的準備，當設計全部完成后就可以馬上組織生產。為了更有效地協同工作，每個團隊成員不僅應精通自己所從事的工作，還需要知道他們的活動在整個設計中的地位和作用，為此，必須明確以下六個問題： 1.任務、輸入對象、輸出對象、過程步驟、評價和決策；2.參加人員、功能小組、顧客和協作單位：3.采用技術、實現目標、具有的功能和理論根據；4.開始時間、結束時間、各個過程的排列順序；5.技術難點，過程之間的聯系及其與整體的關系；6.使用工具和方法，過程限度及過程流程。4.產品開發中的沖突(chngt)解決技術運用并行

16、工程原理開發機械(jxi)產品，部門之間不可避免地存在(cnzi)著沖突，為了使產品開發順利進行，提高IPT小組協同工作的效果和效率，以較低的成本開發出高質量的產品，就必須要解決設計中出現的各種沖突問題，協調產品的開發過程， 常用的沖突解決技術與方法有：4.1.基于規則的沖突解決在工程實踐中存在著較多解決沖突的經驗知識，許多經驗知識表現為沖突解決規則的形式，把這些沖突解決規則總結成知識庫的形式，在一定推理機制的支持下輔助設計人員進行沖突解決，能大大加快解決沖突的過程，有效支持協同工作。沖突解決規則是一類獨特的專家知識，它由前提條件和沖突解決建議組成。前提條件是對沖突高度概括的描述，它說明了沖突

17、的類型、發生部位、現象或程度等。沖突解決建議則是對于前提條件中所描述的沖突解決方法，它是領域專家在長期的實踐中經常采用并被證明是有效的沖突解決方法。4.2.基于實例的沖突解決實例是過去的實踐經驗的一種體現，在工程實踐中存在著大量的設計實例、沖突解決實例。通過找出一個同當前沖突相似的實例，可以較快提出大致的沖突解決方案，在此基礎上進一步修改與完善，可較好地解決沖突，而不必從中沖突的起始條件和目標開始從頭進行計算與推理工作。搜集工程實踐中的沖突解決實例，并相應建立起實例知識庫，在基于實例推理工具的支持下進行沖突解決能極大提高沖突解決的效率。4.3.基于約束的沖突解決約束管理在設計過程中起著重要的作

18、用。由于沖突直接表現為約束違反的形式，因此，可以基于約束對沖突進行解決，如取消約束、放松約束或在約束管理工具的約束傳播計算功能的支持下，計算出某些設計屬性允許的大小和范圍，推算出一個合理的能消除沖突的設計解決方案。4.4.沖突協商(xishng)支持在設計(shj)中，當沖突涉及多個設計(shj)人員、多個學科小組，個人無法獨立地解決沖突時，沖突涉及的各方就必須通過協商來解決沖突。沖突協商是并行設計中解決沖突的一種重要形式。協商是一個反復交叉逐步解決的過程，在這個過程中，沖突解決建議和理由被反復交叉，沖突協商各方提出自己的建議及支持理由、對他人建議的評價及接受程度、對建議的修改意見等，直至最終

19、達成一致。對于產品開發人員個人范圍內的沖突，或者雖然涉及多個產品開發人員，但可以在產品開發人員個人范圍內解決的沖突，則產品開發人員可采用基于規則的沖突解決、基于實例的沖突解決、基于約束的沖突解決來獨自解決沖突；而對于涉及多個產品開發人員或多個學科小組的沖突，若沖突無法在產品開發人員個人范圍內妥善解決，則必需由多個產品開發人員共同參與通過沖突協商活動來解決。5.并行工程實施中的主要障礙應該說并行工程實施中遇到的問題，更多的是管理問題，而不是技術問題。并行工程的實施，需要徹底改變企業的組織形式、管理方法，以及人員的文化素養和思想觀念等，這必然會受到來自各個方面的阻力。首先，傳統的科層機制和串行業務

20、流程阻礙了實施并行工程，面對各部門之間的利益和沖突很難做出公正的裁決。其次，由于人的傳統觀念，在思維模式上的無法適應對知識的共享。設計人員不愿意將掌握和了解的知識和技術與別人分享；部門之間存在的對抗意識，不愿意進行合作。最后，相對落后的企業文化對實施并行工程的影響。并行工程不僅僅是一種方法，它代表著一種不同的文化。這種文化上的差異往往表現為對知識共享缺乏正確的認識，不支持正面的價值觀念和共享行為選擇。企業的效益是企業生存的根本，也是企業的員工工作的追求。并行工程和其他先進的理念一樣，對增強企業的競爭實力，提高企業對市場的應變能力，提高企業的效益是必須進行的改革。企業人應該解放思想，放下小我的蠅頭小利，努力追求企業的效益，企業的效益上去了，員工自己的利益才會有保證。在信息技術高速發達的今天，在機械設計制造水平高速提高的今天，企業一定要抓住機遇，凡是對企業的利益(ly)有利的先進的技術、理念，凡是能提高企業競爭力的方法都要敢于去嘗試，不