浅谈并行工程

并行工程一、概述80年代中期以来，制造业商品市场发生了根本性的变化。同类商品日益增多，企业之间的竞争愈来愈激烈，而且越来越具有全球性，长期的卖方市场变成了买方市场。顾客对产品质量、成本和种类要求越来越高，产品的生命周期越来越短。因此，企业为了赢得市场竞争的胜利，就不得不解决加速新产品开发、提高产品质量、降低成本和提供优质服务等一连串的问题。然而在这些问题中，迅速开发出新产品，使其尽早进入市场成为赢得竞争胜利的关键。因此在这里,最核心的是时间。为了改变传统的产品开发模式，赢得市场和竞争，在80年代初，人们不得不开始寻求更为有效的新产品开发方法。在这其中，最重要的一件事就是在1982年，美国国防高级研究项目局(DefenseAdvancedResearchProjectsAgency:DARPA)开始研究如何在产品设计过程中提高各活动之间“并行度”（concurrency）的方法。5年以后，DARPA发表了其研究结果。后来的事实证明，该研究结果成为其后所有这方面研究的重要基础。在1986年夏天，美国国防部防御分析研究所（TheInstituteforDefenseAnalyses:IDA）发表了非常著名的R-338报告，提出了“并行工程”（ConcurrentEngineering:CE）的概念，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，并第一次提出了并行工程如下的定义：“并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关的各种过程（包括制造过程和支持过程）的系统方法。这种方法要求产品开发人员从设计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处理的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户的要求。”二、并行工程的技术特征1.并行交叉并行工程强调产品设计与工艺过程设计、生产技术准备、采购、生产等种种活动并行交叉进行。并行交叉有两种形式：一是按部件并行交叉，即将一个产品分成若干个部件，使各部件能并行交叉进行设计开发；二是对每单个部件，可以使其设计、工艺过程设计、生产技术准备、采购、生产等各种活动尽最大可能并行交叉进行。需要注意的是，并行工程强调各种活动并行交叉，并不是也不可能违反产品开发过程必要的逻辑顺序和规律，不能取消或越过任何一个必经的阶段，而是在充分细分各种活动的基础上，找出各子活动之间的逻辑关系，将可以并行交叉的尽量并行交叉进行。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。因为根据传统观点，人们认为只有等到所有产品设计图纸全部完成以后才能进行工艺设计工作，所有工艺设计图完1成后才能进行生产技术准备和采购，生产技术准备和采购完成后才能进行生产。正因为并行工程强调将各有关活动细化后进行并行交叉，因此很多工作要在我们传统上认为信息不完备的情况下进行。三、并行工程的本质特点1.并行工程强调面向过程（process-oriented）和面向对象（object-oriented）一个新产品从概念构思到生产出来是一个完整的过程（process）。传统的串行工程方法是基于二百多年前英国政治经济学家亚当·斯密的劳动分工理论。该理论认为分工越细，工作效率越高。因此串行方法是把整个产品开发全过程细分为很多步骤，每个部门和个人都只做其中的一部分工作，而且是相对独立进行的，工作做完以后把结果交给下一部门。西方把这种方式称为“抛过墙法”（throwoverthewall），他们的工作是以职能和分工任务为中心的，不一定存在完整的、统一的产品概念。而并行工程则强调人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（productobject）。从串行到并行，是观念上的很大转变。2.并行工程强调系统集成与整体优化在传统串行工程中，对各部门工作的评价往往是看交给它的那一份工作任务完成是否出色。就设计而言，主要是看设计工作是否新颖，是否有创造性，产品是否有优良的性能。对其他部门也是看他的那一份工作是否完成出色。而并行工程则强调系统集成与整体优化，它并不完全追求单个部门、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。在现阶段，并货期可能是关键因素，有时是质量，有时是价格，有时是它们中的几个综合指标。对每一个产品而言，企业都对它有一个竞争目标的合理定位，因此并行工程应酬围绕这个目标来进行整个产品开发活动。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。四、并行工程的应用实例90年代以来，美、英等国在新型武器系统和民用产品的研制中大量采用了并行工程这一新概念。其中，IPT方法作为并行工程的核心工具受到高度重视，据美国斯坦福大学研究人员调查，目前已有近500家美国公司在应用IPT方法。波音公司较早应用了并行工程并取得了显著成效。波音公司自1990年开始在波音777新型飞机的研制中尝试并行工程，取得成功后，又在波音737-X上进一步改进研制2流程，优化了研制过程。在波音777的设计中，把过去的串行研制流程变成并行研制流程，先后组织了238个“设计-生产协同组”，强调所有小组的成员必须在同一个地方办公，注重从设计开始就把可靠性、维修性都设计到产品中去，以减少设计更改和缩短研制周期，达到提高质量、降低成本的目的。诺斯罗普（Northrop）公司是美国生产军用和民用飞机及导弹的主要公司之一。由于产品越来越复杂，使得设计队伍不断扩大，并且设计、制造人员很分散，存在对客户需求变化反应慢、信息传递渠道不通畅等问题。为此公司决定采用并行工程方法，在设计阶段就考虑制造、材料、质量、保障等方面的问题，建立包含全部产品信息的计算机数据库，所有设计人员共享一个数据库，及时交流信息，修改和完善产品设计。这种做法使公司获得了良好效益，其飞机舱壁设计时间由13周减少到6周，人员利用率也大大提高。罗克韦尔公司。该公司的航天系统工程部为应用并行工程而成立了若干个综合产品组（IPT）。这些IPT存在于型号的整个寿命周期中，有自行决策权。每个型号可以有一个或多个IPT，IPT的成员有全职的，也有兼职的，来自与型号生产相关的各个部门，包括顾客、供应商、子公司，以及联合制造商等。这些IPT有明确的章程、计划、职权范围、财务等。该公司最初在空间站和“先进发射系统”计划中组建了IPT，继而在空间拦截器、航天飞机轨道器改进项目中应用了IPT。空间系统部曾拥有159个小组，其中47个小组是严格意义上的IPT。在该公司，并行工程已被用到所有新型号研制中。五、并行工程的研究热点和发展趋势经过近几年的发展，并行工程技术已经取得了长足的进展，正逐渐成为支持现代企业适应市场发展的重要方法。在国外一些著名企业成功实施并取得了很好的效益，在我国技术攻关的初步应用也充分证明了这一点。并行工程的实施将从根本上改变现行的制造模式，对此我们必须引起高度重视，跟踪世界先进水平开展适合我国国情的研究工作，为并行工程在我国的广泛应用打下坚实的基础。目前并行工程的研究热点主要有：并行工程的基础理论研究，包括概念设计模型、并行设计理论及支持产品开发全过程的模型研究；制造环境建模；面向并行工程的CAD、CAPP、CAM等设计技术；DFX(DesignforX)，主要有面向制造的设计（DFM）、面向装配的设计（DFA）、面向成本的设计（DFC）等；并行工程集成框架；冲突处理；面向并行工程的企业体系结构和组织机制；并行工程中产品开发过程的管理；仿真技术的应用；质量工程技术的应用。此外，随着以美国为首的西方发达国家对并行工程方法的不断研究和应用，并行工程的思想也不断得到丰富和发展。综合产品与过程开发（IPPD）就是由并行工程思想发展而来的。它是通过采用综合产品组，将产品从方案到生产和保障的所有活动综合起来的一种管理方法，其目的是同时优化产品及其制造、使用和保障过程，从而满足费用和3性能目标。美国国防部正在积极推行IPPD方法。1995年5月，美国国防部长指示要对国防部采办商品和服务的方式作根本性的改变，要求在最大可行的范围内，把综合产品与过程开发的理念用于采办的全过程之中。随后，国防部长办公室自1996年开始，陆续颁布了《国防部综合产品与过程开发指南》和《国防部综合产品与过程开发手册》等指导性文件，以指导和促进综合产品与过程开发方法在国防采办系统中的应用。美国国防部在采办项目中，要求项目经理应尽可能采用IPPD方法，综合考虑项目整个寿命周期中的所有活动，包括系统管理、研制、制造、试验、部署、使用、保障、培训和报废处理。其中，建立综合产品组是其实施IPPD的一条重要途径。综合产品组一般由一个顶层的综合产品组和若干个重要分系统或设备的综合产品组组成。典型的综合产品组人员一般包括设计、制造、工艺、材料、强度、重量、质量、可靠性、维修性、综合保障、销售等各部门或领域的专家和代表，甚至还包括用户及分承包商。综合产品组的组长一般由项目的行政或技术负责人担任，同一综合产品组的组长可根据综合产品组的层次及所处阶段的不同而更换。例如：在系统顶层设计阶段，综合产品组的组长可能是项目经理，这样便于设计、制造和保障的并行综合，便于人、财、物资源的统一指挥调度。而在研制阶段，产品或设备级的综合产品组组长可由设计负责人担任，生产阶段则可由工艺（或工程）负责人担任。综合产品组的成员也可在不同阶段根据工作需要进行适当调整。六、总结在激烈的汽车市场竞争中为提高我国汽车企业的竞争力，尽力缩短产品开发周期和实现顾客满意，已成为我国汽车企业的关键。而汽车从设计开发到投放市场是一项艰辛而复杂的系统工程。在汽车产品开发中运用并行工程，就是为了将满足客户需要的高品质汽车产品快速投入市场。总的来说以整车企业与配套企业互利互惠为原则，采取的从概念设计到产品销售各阶段有关人员共同考虑汽车全生命周期内质量、成本、价格、服务和产品开发速度的一体化实施的过程，就是我们所探讨的并行工程在汽车开发中的运用。