并行工程管理方法與應(yīng)用
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1 引言
近些年來，隨著世界經(jīng)濟全球化的發(fā)展，以及保護生態(tài)環(huán)境的迫切要求，制造業(yè)面臨著巨大的挑戰(zhàn)。如何贏得市場和滿足用戶需求是企業(yè)所關(guān)注的焦點，因此縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量成為各企業(yè)采用的競爭手段。并行工程（CE）是適應(yīng)這一需要的新的管理理念，它要求在設(shè)計一開始就考慮產(chǎn)品整個生命周期中從概念形成到產(chǎn)品報廢的諸多因素，產(chǎn)品設(shè)計的上游階段及早地考慮下游階段和制造的需要，消除產(chǎn)品設(shè)計完工以后的大返工、大更改的不良作用，從而達到縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低產(chǎn)品成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的，增強企業(yè)的新產(chǎn)品開發(fā)能力。作為團隊工作模式，并行工程要求集成環(huán)境和并行工作，其中過程管理成為銜接并行活動的紐帶。
2 產(chǎn)品開發(fā)過程
產(chǎn)品開發(fā)過程是指產(chǎn)品生命周期中從概念設(shè)計到批量化生產(chǎn)前的這部分階段。有關(guān)研究文獻表明，整個產(chǎn)品生命周期中大約80%的費用由產(chǎn)品開發(fā)階段決定；而這一階段本身所需要的費用則僅占總費用的8%。其工作對后續(xù)過程有著決定性的影響。傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)過程采用部門制，或稱為“拋過墻”式的過程。優(yōu)點是部門間的界限清楚，責(zé)任明確；但缺點是部門制不利于在產(chǎn)品開發(fā)的上游階段全面考慮下游的一些因素，從而導(dǎo)致修改次數(shù)多，產(chǎn)品開發(fā)周期長。并行工程中的產(chǎn)品開發(fā)過程是多學(xué)科開發(fā)團隊在計算機軟硬件工具和通訊環(huán)境的支持下，由能反映一類產(chǎn)品開發(fā)活動的合理信息流動及組織、資源和邏輯制約關(guān)系為框架，以特定的產(chǎn)品開發(fā)約束為背景，以全方位考慮產(chǎn)品生命周期信息和縮短開發(fā)周期為目標(biāo)，由產(chǎn)品開發(fā)人員設(shè)計的動態(tài)可變的開發(fā)任務(wù)流程。
3 多視圖建模方法
產(chǎn)品開發(fā)過程的建模是對于過程的形式化描述，它是過程重組、過程改進的最重要的技術(shù)手段之一。目前受到普遍重視的是多視圖建模方法，它是基于產(chǎn)品開發(fā)過程的四種視圖，即功能視圖、行為視圖、組織視圖和信息視圖的。在信息建模的過程中，活動，即產(chǎn)品或者過程流功能的獲取和分類，是決定它們的相對價值和份量的重要因素。多視圖建模方法是將產(chǎn)品開發(fā)過程分解成一系列相關(guān)聯(lián)的活動，活動進一步細分為子活動。通過活動屬性規(guī)定功能、組織等約束，通過流屬性規(guī)定活動間的信息約束，通過活動狀態(tài)的遷移、流的提交實現(xiàn)行為約束。多視圖建模中建模人員是通過對上述產(chǎn)品開發(fā)過程的有序活動的內(nèi)容名稱、時間信息、開始（結(jié)束）條件以及活動任務(wù)分解者、執(zhí)行者，另外還有資源（人力資源、計算機等）的確定，活動流的內(nèi)容名稱、流條件的確定來建立過程模型。譬如機械產(chǎn)品的設(shè)計過程，通常由方案設(shè)計、詳細設(shè)計、冷工藝（或熱工藝）設(shè)計、產(chǎn)品試制等活動及子活動來完成，建模的步驟是對過程的活動及子活動用作圖、布線的方式繪制過程圖，并且輸入活動條件和流條件，通常還要生成過程活動樹。設(shè)計過程的執(zhí)行是通過設(shè)計活動狀態(tài)的遷移、過程流的提交來進行的。仍以機械產(chǎn)品的設(shè)計過程為例，典型的設(shè)計活動，譬如方案設(shè)計及子活動，其狀態(tài)有待開始態(tài)、就緒態(tài)、執(zhí)行態(tài)、可結(jié)束態(tài)和結(jié)束態(tài)等狀態(tài)，典型的過程流，譬如提交產(chǎn)品設(shè)計任務(wù)書，其狀態(tài)有不可簽署態(tài)、可簽署態(tài)，已遷移態(tài)等狀態(tài)。多視圖建模方法的優(yōu)勢在于直觀，可視性強；能很好的支持產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)團隊的建立；能滿足過程建模的可操作性、完備性的要求。更主要的是，當(dāng)產(chǎn)品開發(fā)過程中存在有設(shè)計更改（或稱設(shè)計迭代）的情況下，譬如某典型機械產(chǎn)品的設(shè)計，若要達到設(shè)計要求，須在設(shè)計過程進行相應(yīng)子過程的二、三次設(shè)計反饋、更改。這種迭代通常被認為是有意迭代，多視圖方法能給予很好的支持；這對于管理諸如機械產(chǎn)品設(shè)計、軟件產(chǎn)品開發(fā)等設(shè)計過程是至關(guān)重要的。多視圖建模方法的缺點是對于過程的分析能力的支持不足，它局限于對設(shè)計過程的形式化、可視化的描述。對于過程管理中遇到的諸如設(shè)計時間的計算、設(shè)計活動的并行規(guī)劃問題難以解決。
4 信息結(jié)構(gòu)方法
由于大型的復(fù)雜產(chǎn)品的設(shè)計項目是由多學(xué)科開發(fā)團隊在較長的設(shè)計周期內(nèi)完成，在開始項目前，明確產(chǎn)品開發(fā)時間、設(shè)計活動之間的聯(lián)結(jié)關(guān)系是必要的。不同類型的關(guān)聯(lián)性對于識別多數(shù)設(shè)計（或制造）過程的信息流極為有用。設(shè)計結(jié)構(gòu)矩陣（Design Structure Matrix, 簡寫DSM）是由Warfield在70年代提出，Steward在80年代對其作進一步的完善。DSM是一種信息結(jié)構(gòu)化分析方法，它簡單地通過任務(wù)（或部件、或參數(shù)、或團隊）的矩陣上三角元素和下三角元素，表示任務(wù)之間的反饋（設(shè)計更改或迭代）和前饋（順序和預(yù)發(fā)布）的關(guān)系。如前面所述，產(chǎn)品開發(fā)過程中存在有相當(dāng)多的迭代，它對于過程的收斂性（即能否獲得理想的設(shè)計結(jié)果）有重要的影響，另外，它還直接關(guān)系到過程的時間長或短。作為過程的分析和管理工具，DSM能很好地表達過程中的迭代關(guān)系，同時，為過程的管理者提供了計算產(chǎn)品開發(fā)的周期的有效方法?；贒SM的過程管理工具還有：問題求解矩陣（PSM）和工作傳遞矩陣（WTM），運用PSM能分解和定制設(shè)計過程成為迭代子過程；運用WTM能預(yù)測在一個設(shè)計項目中迭代收斂快慢的增減，它還能夠預(yù)測設(shè)計項目中的那些耦合特性。