現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論之并行設(shè)計(jì)

1、之 并行工程現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論概要：一、并行工程概述二、并行工程與串行工程比較三、并行工程應(yīng)用實(shí)例一、并行工程概述1、并行工程概念 并行工程是對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)及其相關(guān)過(guò)程 (包括設(shè)計(jì)過(guò)程、制造過(guò)程和支持過(guò)程)進(jìn)行并行、一體化設(shè)計(jì)的一種系統(tǒng)化的工作模式。2、并行工程的具體做法及優(yōu)點(diǎn) 具體做法：在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)初期，組織多種職能協(xié)同工作的項(xiàng)目組，使有關(guān)人員從一開(kāi)始就獲得對(duì)新產(chǎn)品需求的要求和信息，積極研究涉及本部門(mén)的工作業(yè)務(wù)，并將所需要的要求提供給設(shè)計(jì)人員，使許多問(wèn)題在開(kāi)發(fā)早期就得到解決，從而保證設(shè)計(jì)的質(zhì)量，避免大量的返工浪費(fèi)。 優(yōu)點(diǎn)：縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期和產(chǎn)品上市時(shí)間、提高質(zhì)量、降低成本。 3、并行工程發(fā)展過(guò)程（1）、

2、20世紀(jì)八十年代以前 80年代前，并行工程在我國(guó)計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)代就已經(jīng)有了很多成功范例，如找石油，原子彈，航天工程等等。（2)、20世紀(jì)八十年代正式提出 并行工程自20世紀(jì)80年代提出以來(lái)，美國(guó)、歐共體和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家均給予了高度重視，成立研究中心，并實(shí)施了一系列以并行工程為核心的政府支持計(jì)劃。很多大公司，如麥道公司、波音公司、西門(mén)子、IBM等也開(kāi)始了并行工程實(shí)踐的嘗試，并取得了良好效果。 (3)、并行工程在我國(guó)的發(fā)展進(jìn)入90年代，并行工程引起我國(guó)學(xué)術(shù)界的高度重視，成為我國(guó)制造業(yè)和自動(dòng)化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，一些研究院、所和高等院校均開(kāi)始進(jìn)行一些有針對(duì)性的研究工作。1995年“并行工程”正式作為關(guān)鍵技術(shù)

3、列入863/CIMS研究計(jì)劃，有關(guān)工業(yè)部門(mén)設(shè)立小型項(xiàng)目資助并行工程技術(shù)的預(yù)研工作。國(guó)內(nèi)部分企業(yè)也開(kāi)始運(yùn)用并行工程的思想和方法來(lái)縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期、增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)能力。但是，無(wú)論從技術(shù)研究還是企業(yè)實(shí)踐上，我國(guó)都落后于國(guó)際先進(jìn)水平十年左右，許多工作仍處在探索階段。二、并行工程VS串行工程1、串行工程詳細(xì)過(guò)程2、并行工程詳細(xì)過(guò)程串行工程過(guò)程市場(chǎng)調(diào)研產(chǎn)品規(guī)劃方案設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)裝配設(shè)計(jì)加工制造與檢測(cè)調(diào)試產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)： (l)在結(jié)構(gòu)上，設(shè)計(jì)階段明確; (2)在人員組織上，參與人員的分工清晰;不足： (1)在時(shí)序上，各個(gè)工作階段之間是流水線作業(yè); (2)在信息傳遞處理上，各個(gè)設(shè)計(jì)階段各自產(chǎn)生各自的信息輸出，基本數(shù)

4、據(jù)將不可避免地出現(xiàn)重復(fù)產(chǎn)生，因此信息處理是間斷的; (3)在產(chǎn)品信息控制上，在不同的設(shè)計(jì)、制造階段以及不同部門(mén)中，信息的操作者、操作方式、操作對(duì)象都可能不同，產(chǎn)品信息控制的統(tǒng)一性和連貫性難以得到保障； (4)從使用的方法上，各個(gè)階段所使用的技術(shù)是隔離的，很難甚至無(wú)法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程的集成。 由于在設(shè)計(jì)階段不能有效地評(píng)價(jià)產(chǎn)品的制造性、可裝配性、可維護(hù)性以及產(chǎn)品質(zhì)量等諸多因素，造成產(chǎn)品在制造階段或安裝階段才有可能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，這樣就形成了“設(shè)計(jì)制造修改設(shè)計(jì)重新制造”的大循環(huán)，導(dǎo)致產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期較長(zhǎng)，開(kāi)發(fā)成本過(guò)高，質(zhì)量無(wú)法保證等問(wèn)題，這些問(wèn)題將會(huì)推遲產(chǎn)品上市時(shí)間，影響到企業(yè)和產(chǎn)品的市場(chǎng)響應(yīng)能力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力

5、，甚至導(dǎo)致產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的失敗。 為了解決傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的種種問(wèn)題并行設(shè)計(jì)應(yīng)運(yùn)而生。并行工程過(guò)程 并行設(shè)計(jì)思想要求設(shè)計(jì)人員在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段要考慮產(chǎn)品制造、裝配、質(zhì)量、成本、使用維護(hù)等方面可能涉及到的影響因素，力爭(zhēng)縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，降低成本。 并行工程使開(kāi)發(fā)者從一開(kāi)始就考慮到產(chǎn)品的生命周期，它將下游環(huán)節(jié)的可靠性、技術(shù)、生產(chǎn)條件等作為設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的約束條件，這樣就可以避免或減少產(chǎn)品開(kāi)發(fā)進(jìn)行到晚期才發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，再返回到設(shè)計(jì)初期進(jìn)行修改，這樣就節(jié)約了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的時(shí)間，可以更快的把產(chǎn)品投放市場(chǎng)，同時(shí)也節(jié)約了成本。 并行設(shè)計(jì)工作模式是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的同時(shí)考慮其相關(guān)過(guò)程，包括加工工藝、裝配、檢測(cè)、質(zhì)量保證、銷(xiāo)售、維護(hù)等。在并行設(shè)

6、計(jì)中，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程的各個(gè)階段工作交叉進(jìn)行，及早發(fā)現(xiàn)與其相關(guān)過(guò)程不相匹配的地方，及時(shí)評(píng)估、決策，以達(dá)到縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期、提高質(zhì)量、降低成本的目的。 并行設(shè)計(jì)也將產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期分解成許多階段，每個(gè)階段有自己的時(shí)間段，組成全過(guò)程，時(shí)間段之間有一部分重疊。重疊部分代表過(guò)程的同時(shí)進(jìn)行。一般情況下相鄰兩個(gè)階段可以相互重疊，需要時(shí)也可能出現(xiàn)兩個(gè)以上階段相互重疊。 各個(gè)階段的輸入/輸出信息并不完備。不完備的信息模型，為信息的處理帶來(lái)許多矛盾和沖突，處理好這些沖突是并行設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，處理方法有兩種:將不同事件的起動(dòng)時(shí)間稍退后半拍或一拍;事先假設(shè)一個(gè)中間結(jié)果(產(chǎn)品模型)，在實(shí)施中不斷驗(yàn)證結(jié)果是否符合假設(shè)。在并行設(shè)計(jì)中

7、，對(duì)于不完備的產(chǎn)品模型，通過(guò)彼此的并行交錯(cuò)實(shí)施，及時(shí)的反饋與評(píng)價(jià)，完成設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)再設(shè)計(jì)的小循環(huán)。各個(gè)階段關(guān)系信息處理方式技術(shù)共享循環(huán)方式串行相互隔離間斷的隔離的設(shè)計(jì)制造修改設(shè)計(jì)重新制造并行相互耦合共享的互通的設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)再設(shè)計(jì)三、并行工程應(yīng)用實(shí)例案例一： 以波音 737-700 垂直尾翼轉(zhuǎn)包生產(chǎn)為例，研制周期縮短 3 個(gè)月 ; 節(jié)約工裝引進(jìn)費(fèi)用 370 萬(wàn)美元 ; 減少樣板 1165 塊，合計(jì)人民幣 50 萬(wàn)元 ; 減少標(biāo)工、二類(lèi)工裝 23 項(xiàng)，合計(jì)人民幣 125 萬(wàn)元 ; 減少過(guò)渡模 136 項(xiàng)，合計(jì)人民幣 68 萬(wàn)元 ; 提高數(shù)控編程速度 46 倍，減少數(shù)控零件試切時(shí)間 40%; 工藝設(shè)計(jì)效率提

8、高 1.5 倍等。案例二： 齊齊哈爾鐵路車(chē)輛并行工程中改進(jìn)后的棚車(chē)開(kāi)發(fā)流程。其改進(jìn)的措施包括：在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的早期階段，就能夠充分考慮沖壓件、鑄鋼件等零件的可制造性問(wèn)題和鐵路貨車(chē)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度及動(dòng)力學(xué)品質(zhì)等產(chǎn)品性能問(wèn)題，從而能夠盡量減少設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量 ; 同時(shí)增加 DFX ，使得在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段即可考慮產(chǎn)品加工、裝配和工藝等問(wèn)題，提高一次設(shè)計(jì)成功的可能性。實(shí)現(xiàn)工藝和工裝的并行開(kāi)發(fā)，精簡(jiǎn)設(shè)計(jì)過(guò)程 ; 制造系統(tǒng)與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程不構(gòu)成大循環(huán)，從而縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量與水平。案例三： 上?？蛙?chē)制造有限公司SK6115HP2-3 新型客車(chē)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中為滿(mǎn)足客戶(hù)需求, 開(kāi)拓市場(chǎng)，將原有串行的開(kāi)

9、發(fā)過(guò)程轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿械漠a(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程, 大量縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期, 減少更改次數(shù)。流程流程市場(chǎng)調(diào)查市場(chǎng)調(diào)查方案設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì) 性能設(shè)性能設(shè) 計(jì)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 方案評(píng)審方案評(píng)審初步產(chǎn)品設(shè)計(jì)初步產(chǎn)品設(shè)計(jì)工裝設(shè)計(jì)工裝設(shè)計(jì)工裝制造工裝制造樣車(chē)制造樣車(chē)制造小批量試生小批量試生 產(chǎn)產(chǎn)制定工藝總方案制定工藝總方案 裝配方案設(shè)計(jì)裝配方案設(shè)計(jì)工藝過(guò)程設(shè)計(jì)工藝過(guò)程設(shè)計(jì) 生產(chǎn)規(guī)劃生產(chǎn)規(guī)劃 生產(chǎn)詳細(xì)設(shè)生產(chǎn)詳細(xì)設(shè) 計(jì)計(jì)生產(chǎn)線設(shè)計(jì)生產(chǎn)線設(shè)計(jì) 采購(gòu)計(jì)采購(gòu)計(jì) 劃劃采購(gòu)采購(gòu) 初步設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì)詳詳細(xì)細(xì)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)方方案案設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)試試制制詳細(xì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)詳細(xì)產(chǎn)品設(shè)計(jì) 原有的客車(chē)產(chǎn)品串行開(kāi)發(fā)流程原有的客車(chē)產(chǎn)品串行開(kāi)發(fā)流程不足之處：不足之處： (1)

10、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程是串行的，工藝設(shè)計(jì)和工裝設(shè)計(jì) 不能提前與產(chǎn)品設(shè)計(jì)，延長(zhǎng)了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。 (2)設(shè)計(jì)更改過(guò)于頻繁,阻礙了信息的流動(dòng)。 (3)設(shè)計(jì)圖紙的審批流程過(guò)于煩瑣。 根根據(jù)并行工程思想據(jù)并行工程思想, , 對(duì)客車(chē)公司原有的產(chǎn)品對(duì)客車(chē)公司原有的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程進(jìn)行了這樣的改進(jìn)：開(kāi)發(fā)流程進(jìn)行了這樣的改進(jìn)： (1)采用CAD、DFA (Design for Assembling)組裝設(shè)計(jì)等技術(shù), 在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的早期階段就能夠充分了解新產(chǎn)品的性能、結(jié)構(gòu)以及車(chē)身覆蓋件和車(chē)架等零部件的可制造性問(wèn)題, 從而能夠盡量減少設(shè)計(jì)錯(cuò)誤, 提高設(shè)計(jì)質(zhì)量; 同時(shí)增加DFM(Design for manufacturabilit

11、y )，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就可考慮產(chǎn)品加工、裝配等工藝性問(wèn)題, 提高設(shè)計(jì)一次成功的可能性。 (2)采用IPT(集成產(chǎn)品協(xié)同組)工作模式, 根據(jù)客車(chē)公司的實(shí)際情況組建項(xiàng)目團(tuán)隊(duì), 采用預(yù)發(fā)布和反饋的辦法,并逐步使之制度化。在方案設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一定階段, 向相關(guān)后續(xù)單位提前發(fā)布信息,一方面, 及時(shí)得到信息反饋, 以提高工藝性, 可加工性;另一方面, 由于后續(xù)單位提前參與設(shè)計(jì), 使他們及時(shí)了解體會(huì)設(shè)計(jì)意圖, 同時(shí)可在適當(dāng)時(shí)候進(jìn)行工藝和生產(chǎn)準(zhǔn)備。 (3)健全設(shè)計(jì)評(píng)審和工藝評(píng)審制度。適當(dāng)?shù)脑u(píng)審工作不僅是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程的里程碑, 更大的優(yōu)點(diǎn)在于它增加了過(guò)程的質(zhì)量控制, 提高上、下游階段人員之間的信息交流, 使下游設(shè)計(jì)人員獲得足夠的信息以開(kāi)展他們的工作, 有利于設(shè)計(jì)過(guò)程的并行, 及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷。 (4)實(shí)現(xiàn)工藝、工裝和材料的并行開(kāi)發(fā)和準(zhǔn)備,可精簡(jiǎn)設(shè)計(jì)過(guò)程, 使制造系統(tǒng)與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)不構(gòu)成大循環(huán), 從而縮短開(kāi)發(fā)周期, 提高產(chǎn)品質(zhì)量。 經(jīng)過(guò)改進(jìn)后的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期如下圖所示：編輯任務(wù)設(shè)計(jì)書(shū)編輯任務(wù)設(shè)計(jì)書(shū)方案設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì) 初步設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)工裝制工裝制 造造工裝設(shè)工裝設(shè) 計(jì)計(jì)工裝預(yù)設(shè)計(jì)工裝預(yù)設(shè)計(jì) 編制工編制工 藝藝總方案總方案 裝配方案設(shè)計(jì)裝配方案設(shè)計(jì)工藝規(guī)程編制工藝規(guī)程編制CADCADDFADFAC