并行工程理論與實踐
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一、概述
面向產品的全生命周期的設計是一種在設計階段就預見到產品的整個生命周期的設計是一種在設計階段就預見到產品的整個生命周期的設計，是具備高度預見性和預防性的設計。正式基于這種預見性，現(xiàn)代產品設計才能做到“運籌于帷幄之中，決勝與千里之外”。使產品設計具備高度預見性和預防性的技術就稱作“并行設計”或“并行工程”。
二、并行工程的定義和特點
并行工程實質就是集成地、并行地設計產品及其零部件和相關各種過程的一種系統(tǒng)方法。這種方法要求
產品開發(fā)人員與其他人員一起共同工作，在設計一開始就考慮產品整個生命周期中從概念形成到產品報廢處理的所有因素，包括質量、成本、進度計劃和用戶的要求。
從上述定義可以看出，并行工程具有如下特點：
1.強調團隊工作（Teamwork），團隊精神和工作方式
一個人的能力總是有限的，他不可能同時精通產品從設計到售后服務各個方面的知識，也不可能掌握各個方面的最新情報。因此，為了設計出便于加工、便于裝配、便于維修、便于回收、更于使用的產品，就必須將產品壽命循環(huán)各個方面的專家，甚至包括潛在的用戶集中起來，形成專門的工作小組，大家共同工作，隨時對設計出的產品和零件從各個方面進行審查，力求使設計出的產品便于加工，便于裝配，便于維修，便于運送，外觀美、成本低、便于使用。在集中了各方面專家的智慧后設計出來的產品（在定型之前經(jīng)過多次設計修改）必然可以滿足（或基本滿足）上述要求。在設計過程中，要定期組織討論，大家都暢所欲言，對設計可以“橫加挑剔”，幫助設計人員得出最佳化設計。需要指出的是，團隊工作方式并不意味著一定要大家成天呆在一起，這樣有時會造成人力的浪費。所以，可以采取定時碰頭的方式，或由設計人員單獨向某方面的專家咨詢。在計算機及網(wǎng)絡通訊技術高度發(fā)達的今天，工作小組完全可以通過計算機網(wǎng)絡來工作。設計人員通過網(wǎng)絡向各方面專家咨詢。專家們亦可通過網(wǎng)絡隨時調出設計結果進行審查和討論。
2.強調設計過程的并行性
并行性有兩方面的含義：其一是在設計過程中通過專家把關同時考慮產品壽命循環(huán)的各個方面；其二是在設計階段就可同時進行工藝（包括加工工藝、裝配工藝和檢驗工藝）過程設計，并對工藝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。這種方式與傳統(tǒng)的設計在設計部門進行，工藝在工藝部門進行已大不相同。
3.強調設計過程的系統(tǒng)性設計、制造、管理等
過程不再是一個個相互獨立的單元，而要將它們納入一個整體的系統(tǒng)來考慮，設計過程不僅出圖紙和其它設計資料，還要進行質量控制、成本核算，也要產生進度計劃等。這種工作方式是對傳統(tǒng)管理機構的一種挑戰(zhàn)。
4.強調設計過程的快速反饋
并行工程強調對設計結果及時進行審查，并及時反饋給設計人員。這樣可以大大縮短設計時間，還可以保證將錯誤消滅在“萌芽”狀態(tài)。
三、并行工程在技術支承上的要求
1.一個完整的公共數(shù)據(jù)庫，它必須集成并行設計所需要的諸方面的知識、信息和數(shù)據(jù)，并且以統(tǒng)一的形式加以表達。
2.一個支持各方面人員并行工作、甚至異地工作的計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)，它可以實時、在線地在各個設計人員之間溝通信息、發(fā)現(xiàn)并調解沖突。
3.一套切合實際的計算機仿真模型和軟件，它可以由一個設計方案預測、推斷產品的制造及使用過程，發(fā)現(xiàn)所隱藏的問題。此問題是實施并行工程的“瓶頸”。
四、并行工程的效益
1.縮短產品投放市場的時間顧客的口味是不斷改變的。在制造業(yè)不發(fā)達時代，顧客主要考慮產品的功能，要求功能的完善程度和實用性，其它的要求則放在次要的位置。隨著制造技術的發(fā)展，能夠提供的商品增多，顧客又開始強調產品的價格。這時，價格往往作為顧客考慮的主要因素。因此，制造者拼命降低成本，以求得價格優(yōu)勢。當價格降到一定程度后，顧客又開始將質量提到重要地位來考慮。我們現(xiàn)在正處在必須以質量取勝的時代，沒有好的質量，產品就難于在市場上站穩(wěn)腳根，只靠價格取勝近乎成為歷史。市場的下一步發(fā)展將會是以縮短交貨期作為主要特征。并行工程技術的主要特點就是可以大大縮短產品開發(fā)和生產準備時間，使兩者部分相重合。而對于正式批量生產時間的縮短是有限的。據(jù)報道，國外某一汽車廠采用并行工程后，使產品從開發(fā)到達預定批量的時間從37個月縮短到19個月。設計和試制周期僅為原來的50%。
2.降低成本并行工程可在三個方面降低成本：首先，它可以將錯誤限制在設計階段。據(jù)有關資料介紹，在產品壽命周期中，錯誤發(fā)現(xiàn)的愈晚，造成的損失就愈大。其次，并行工程不同于傳統(tǒng)的“反復試制樣機”的作法，強調“一次達到目的”。這種一次達到目的是靠軟件仿真和快速樣件生成實現(xiàn)的，省去了昂貴的樣機試制；其二，由于在設計時最考慮到加工、裝配、檢驗、維修等因素，產品在上市前的成本將會降低。同時，在上市后的運行費用也會降低。所以，產品的壽命循環(huán)價格就降低了，既有利于制造者，也有利于顧客。
3.提高質量采用并行工程技術，盡可能將所有質量問題消滅在設計階段，使所設計的產品便于制造易于維護。這就為質量的“零缺陷”提供了基礎，使得制造出來的產品甚至用不著檢驗就可上市。事實上，根據(jù)現(xiàn)代質量控制理論，質量首先是設計出來的，其次才是制造出來的，并不是檢驗出來的。檢驗只能去除廢品，而不能提高質量。
4.保證了功能的實用性由于在設計過程中，同時有
銷售人員參加，有時甚至還包括顧客，這樣的設計方法反映了用戶的需求，才能保證去除冗余功能，降低設備的復雜性，提高產品的
可靠性和實用性。
5.增強市場競爭能力由于并行工程可以較快地推出適銷對路的產品并投放市場，能夠降低生產制造成本，能夠保證產品質量，提高了企業(yè)的生產柔性，因而，企業(yè)的市場競爭能力將會得到加強。
五、項目協(xié)調
在并行工程開發(fā)方式下，由于網(wǎng)絡上多功能小組的工作方式和DFx的使用，產品開發(fā)階段的任務規(guī)劃、交疊、沖突情況將十分頻繁，如何既妥善處理好這些情況又保證縮短開發(fā)時間；如何組織產品開發(fā)過程眾多的信息和資源才能發(fā)揮其最大效益；在并行工程中還有一些傳統(tǒng)項目中所沒有的特殊活動，如何對其進行特殊的管理；這些新的開發(fā)方式帶來的問題是一般
項目管理系統(tǒng)所難以解決的。
項目協(xié)調是開發(fā)人員解決矛盾的過程。解決沖突的手段應與產品開發(fā)人員所采用的計算機工具水平相適應，產品開發(fā)過程中將經(jīng)常發(fā)生沖突，及時發(fā)現(xiàn)和解決沖突是減少設計重復，提高設計質量，避免無謂浪費的有效手段，因而也一直是設計人員所關注的重點問題。但由于種種原因，目前解決沖突主要還是通過有關人員面對面直接交流的方式。在這種方式下，仲裁的效果很大程度上取決于決策人員有關沖突領域知識的豐富程度，這與開發(fā)人員所采用設計工具的技術水平極不相稱。實際上，沖突各方面應當充分利用計算機技術、網(wǎng)絡技術及人工智能等有關技術改進現(xiàn)有的沖突仲裁方法，以提高仲裁效率，縮短仲裁所需時間。
六、并行工程實施實例
美國波音飛機制造公司投資40多億美元，研制波音777型噴氣客機，采用龐大的計算機網(wǎng)絡來支持并行設計和網(wǎng)絡制造。從1990年10月開始設計到1994年6月僅花了3年零2個月就試制成功，進行試飛，一次成功，即投入運營。在實物總裝后，用激光測量偏差，飛機全長63.7m，從機艙前端到后端50m，最大偏差僅為0.9mm。AT&T公司在生產計算機配套印刷組產品時，由于原來的設計中未考慮生產工藝性問題，致使產品質量低下，合格率僅為5%。采用并行設計以后，利用計算機虛擬檢測，找出設計中的缺陷，使產品合格率達到90%。
HP公司采用并行工程來改進產品質量，其實施要點包括管理部門的支持、對用戶的關注、統(tǒng)計過程控制、系統(tǒng)的問題解決過程以及全體人員參與五個方面。實施的結果是公司全部產品的綜合故障降低了83%，制造成本減少了42%，而產品開發(fā)周期縮短了35%。這樣的實例有很多，在此就不在一一列舉。