发展中的并行工程及其支持技术.doc

发展中的并行工程及其支持技术 1 并行工程的一般概念模式 并行工程CE(Concurrent Engineer—ing)亦称同步工程(Simultaneous Engin—eering)或生命周期工程(Life—cycle Engineering)，是目前国际机械工程领域中重要的研究方向，也是制造企业CIMS研究和应用的热点。它是一种系统化方法，它在设计产品的同时，同步地设计与产品生命周期有关的过程，力求使产品开发者在设计阶段就考虑到从概念设计到投放市场的整个产品生命周期中的所有因素，包括设计、分析、制造、装配、检验、维护、可靠性、成本和质量等，以达到提高质量、降低成本、缩短开发周期的目的。并行工程有两个显著特点：一是要求设计和制造过程的多项计划并行交叉进行；二是在设计阶段就考虑到所开发产品的所有因素。CE不同于CIM，却能为CIMS提供良好的运行环境。 传统的机械工程方法是“串行”的过程，如图1，其表现为从时间上和功能上把各部门的专职人员彼此孤立开来，信息不通，难以交流。存在的问题是设计未能及时考虑到产品的制造、装配等要求，难以对产品开发过程中的各种可选方案进行充分的评价的筛选，加长了设计周期，提高了产品成本，使设计过程多次反复；又由于各个设计阶段设计人员知识和经验的局限性，加之设计过程的复杂性，设备、材料、工艺和实现技术的多样性，难以确定以最低成本制造出高质量产品方案；且串行设计过程时间紧迫，使设计师只能把可选方案局限在最方便的方案上，而不是最佳的设计方案。上述这些问题使得产品开发持续时间长，反复次数多，研制费用高，已不能适应快速变化的市场需求。 而并行工程采用的工作过程是一个并行的过程，其关键是对产品及其过程实行集成的并行设计。它的出发点就在于将产品生命周期中出现的问题转变为在一开始就给予避免或预防的工作方式，在每一阶段都能从全面优化的角度考虑问题，则产品的开发过程就大大改进，避免多次反复，甚至造成“遗憾工程”。其实施过程是并行地设计产品及其相关的各种过程，即在设计阶段，就集中有关产品研制周期的各部门的工程技术人员，设计产品的有关过程，并对产品和有关过程进行计算机仿真(产生“软样件”——softprototype)，用于分析和计算，从而改进设计，获得最优的结果。这样设计出的产品不仅性能良好、易于制造、装配、检验和维护，且研制周期短、成本低。 2 并行工程的扩展概念模式 并行工程的一般概念模式(图2)采用企业内部产品开发协同工作组(TeamWork)方式进行，协同工作组成员来自企业内部各职能部门：采购、工程、生产、质量管理、销售和售后服务等，他们依据具有的所代表领域的专门知识和经验在产品开发的各个阶段都对产品的各种问题进行综合考虑，从而得到正确的优化的产品设计。这是一种面向产品的工作方式，工作重点是企业内部的信息集成。 随着先进制造技术的发展，各种新理论、新技术不断涌现，如精益生产(Lean Production)、敏捷制造(Agile Manufac—turlng)、虚拟制造(Virtual Manufact—uring)等，他们与并行工程的一般概念相比，有如下几个新的特点： (1)从以技术为中心向以人为中心转变，面向用户——人，以尽善尽美地迅速满足用户需求为出发点，使技术的发展更加符合人类社会发展的需要； (2)从以技术信息集成为主向以人的集成为主转变，计算机不仅要支持数据处理和信息传递，更重要的是用来支持人与人之间的协同工作： (3)从传统的企业内部按部门不同组织的相对固定的协同工作组形式，向不受地域限制的、动态的、自主管理的协同工作组形式转变。 由于以上特点，并行工程概念的内涵和外延都得到很大扩展，其扩展内容可概括为：根据市场变化和用户需求，在全球范围内，以动态的协同工作形式迅速组织生产，从而对市场变化作出快速反应。为实现上述策略，必须建立相应的实施环境，并开发相应的支持技术。 3 并行工程扩展概念模式的实施环境 并行工程扩展概念模式是一种崭新的工作模式，它的实施必须在一定的环境中才能进行，即要具备一定的软硬件系统。nextpage 3.1 并行工程的硬件环境 协同工作是并行工程的首要问题。在并行工程的扩展概念模式中，协同工作组成员的工作方式在空间上不一定集中在一起，常常是分散在一个城市的不同角落，或在不问城市，甚至在不同国家，为此，必须建立协同工作支持环境。协同工作硬件支持环境包括各种计算机设备(微机、工作站等)、网络设备、接口设备、多媒体交互设备等。环境的核心是分散式计算机网络，它提供协同的基础条件。包括： (1)制造资源信息网络。在这个网络上提供集团成员的制造资源和专有技术，以便相互选择伙伴，建立动态联盟，快速设计、开发和制造产品。同时，还可以利用它建立可靠的供应链或进行高效率的营销活动。 (2)快速产品设计