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1、 先进制造技术概论结课论文0并行工程并行工程摘要：摘要：随着市场竞争的日益激烈和用户需求的不断的提高，其产品更新换代的速度越来越快。制 造 企业如何以最低的成本开发出质量最好的产品，并以最快的速度响应市场需求是企业生存 和发展的关键。这就迫使企业必须改变传统的串行产品开发过程，引入并行工程的思想，实 现产品的并行开发。并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关过程的系统方法，其主要理念是缩短产品 开发周期、提高产品质量、降低产品成本。 关键词：关键词：并行工程，可制造性，管理 Abstract：With the worldwide competition and the improvement
2、of customersrequirements,the speed of product updating becomes more and faster.To developproduct in low cost,high quality and short led time is the key for enterprises.It isnecessary for enterprises to reform the traditional product development process andimplement Concurrent Engineering(CE)in order
3、 to realize product developmentconcurrently.CE is a systematic approach for designing product and its process integrated and concurrently.The main aim of CE is to reduce cycle time,improve product and tolower cost,DFX is a important approach of it.Key words:Concurrent Engineering，Manufacturability，T
4、eam approach 0言引 制造业是一个国家综合国力的重要基础之一。当今制造业市场竞争激烈、变化迅速。随着全 球经济一体化进程的不断推进，制造业市场从传统的“相对稳定”逐步演变成“动态多变”的局 面，其竞争的范围也从局部地区扩展到全球范围。并行工程是集成和并行地设计产品及相关过程的系统化方法，是全球市场竞争的需求，也是 增强企业新产品开发能力的有效手段。图图 1 1 1.并行工程的研究与应用背景 1.1 设计与制造自动化技术的发展 信息技术的发展促进了全球大市场的形成。这种趋势对制造业的影响十分明显。从制造业发 展的历程来看，70 年代之前的竞争焦点是企业规模和产品成本。而 80 年代的
5、竞争焦点则是满足 用户需求和综合的上市时间、产品质量、产品成本和售后服务(T.Q.C.S.)指标。90 年代的市场则 要求企业以最短的时间开发出质量最高的、用户可接受的新产品。那种不注重产品开发的企业将 在市场竞争中处于劣势。迅速开发出满足用户需求的新产品并尽快上市成为企业赢得市场竞争的 关键。国际上一些著名的制造企业自 90 年代以来在新产品开发领域实施并行工程。他们的目的是 采用新的产品开发管理模式和过程、把传统的制造技术与计算机技术和自动化技术相结合，在产 品开发的早期阶段全面考虑产品生命周期中的各种因素，力争使产品开发能够一次获得成功【1】。 实践证明：并行工程是缩短产品开发周期、提高
6、产品质量、降低产品成本的有效方法。 先进制造技术概论结课论文1图图 2 2 随着我国市场竞争机制的逐步完善，一批支柱产业正在实现与国际接轨。汽车、航天、航空、 电子、机床等制造业通过实施 CIMS 工程和采用 CAD 技术取得的很大的成绩，也面临着新的挑战。 他们所遇到的共同难题是产品开发周期过长，所开发的产品往往不能很好地满足用户需求，并且 质量也难以保证。他们迫切需要利用信息技术改造传统的产品开发模式，利用并行工程缩短产品 开发周期、降低产品成本、提高产品质量。 最近二、三十年，随着计算机技术的应用，在制造业中出现了许多自动化系统，如 CNC，FMS，CAD/CAPP/CAM，MRPII，
7、PDM 等。计算机集成制造系统（CIMS）在企业这一层次上解决 了“自动化孤岛“中的信息集成问题，包括市场分析、经营决策、管理、产品设计、工艺规划、加 工制造、市场销售等企业活动的信息集成。并行工程（Concurrent Engineering, CE）是以 CIMS 信息集成技术为基础发展而来的，主要是针对产品开发领域而提出的解决方案。CE 是集成地、并 行地设计产品及其相关过程的系统化方法，在设计过程中考虑产品的可制造性、可装配性、可测 试性，以减少设计过程中不必要的返工，力争产品设计开发一次成功。CE 通过组成多学科小组 （team work） ，实现设计过程的集成，将串行的过程并行起来
8、，以及由 CAx/DFx 技术支持并行工 程的实施。CIMS 和 CE 在提高企业自动化水平、改善企业的 T.Q.C.S.、增强企业的市场应变和竞 争能力等方面发挥了重要的作用，取得了显著的效益【2】。图图 3 3先进制造技术概论结课论文21.2 中国传统制造业产品开发的现状分析 改革开放 20 多年，我国经济取得了巨大进展和稳定发展的趋势。但国有大中型企业，尤其是 制造业的发展普遍不景气，在市场竞争中处于十分被动的局面。造成制造企业困难的原因可能是 多方面的，但以下两点是制造企业普遍存在的问题。 1.2.1 产品开发问题：主要是缺乏新产品设计与开发能力。 首先，大部分企业没有自己的产品开发能
9、力。我国产业中 R 生产率（与技术有关部门） 上升; 总体生产能力增加.（美国） 磁带存储 器运用了 Teamwork 模式 优化的合作通讯方法（关键） 运用了 logic sythesis, logical-to-phsical mapping 等技术1991 年起 循环周期由周减 为.周 裸版生产率由升至 Release Process 周期由先进制造技术概论结课论文12周减为分钟 平均无故障时间由 50000 小 时增至 500000 小时。Chrysler（美国）汽车80 年代后期，组成平台组， 包括市场分析、设计、过程工程 师及支持专家，集中于新产品开 发 90 年代初新的合作的 C
10、AE/CAD/CAM 政策年代后期 至年 质量有很大的改进 工艺可从 CAD masters 直接 产生。工程和供应可以适用同一 机械设计软件，而无须 IGES 翻 译。Renault（法国） 汽车 具有压力的管理体制 并行 TEAMWORK 网络通讯系统1989 年始成本降低GPS（GEC/Plessr y)可视电话 芯片 组成 Team VHDL 和合成工具集成于一个 环境中，用一种自顶向下的连续 方法来设计芯片 产品开发过程考虑到测试 并行的零件库开发 加速了设计过程，缩短了检 查 demultiplexor 和策控制器间 异步接口的时间。 与工具的供应者 密切地合作，保证了和 synt
11、hesis 可用来通过一次反复 的设计就达到规格要求。Ericsson第三代军 用雷达 84 年建立的 CAE 政策 对顾客需求作出快速响应 组成项目组（100） ，系统设 计人员和工程师同时在系统一级 和单元一级进行协作，保证了这 两个进程是并行的。 优化设计流程。运用仿真来 避免超过两个阶段的反馈；加入 一些结构化的反馈环节，来指导 各方面减少其准备时间和原型的 改动等，模型报告。 组织一个 group 来改进零件管 理过程年始 R&D 周期缩短 30-50%，得到 一个可行的产品模型所需的设计 重复次数平均为 1.3。 产品开发和生产的成本大大 降低。 由于有了先进了工程环境， 工程小组
12、对工作的热情更高了。 购买环节简化且自动化，提 高批量，降低成本Simens 自动化部汽车电子 系统 研制出系统，一种用 于同时开发产品及其变种的基本 工具，提高了整个设计和产品质 量。 建立和保持一个项目知识库， 以便工程师在开发新方案的同时 可以继续改进已有的方案。 在过程管理中建立安全保证 从顾客数据应用方案仅需 小时，大大小于以前平均需要 的小时；以前对方案的修改 需要天，现在平均瑚就 能完成对一般方案及其所有相关 版本的修改，对一个版本的修改 仅需天半。 零件成本大大降低 减少了工程修改的命令次数Siemens重型雷达 设备 建立“一次开发成功“Team 和 技术中心 开发一种新的设
13、计过程控制 工具来跟踪循环中的时间延迟 引入 IDEF 建模系统，使工程 师在建一模过程中质疑并改进 过程控制工具。其软件包含 获得每个通过设计中心的设计文 件的历史资料以及记录 DCI 的根年代初开 始 大量的事实使管理对 过程有了更好的理解。 工程工作人员对出现问题的 地方更加清楚，并更专注于解决 问题。而且，整个公司有一个 Framework 促进以后的改进和减 少循环时间。先进制造技术概论结课论文13本原因 采用一个在线系统要求对取 消 DCI 负责的工程管理员写出详 细原因 将产品设计小组和产品测试 小组合并为数字小组，并在以后 负责开发测试，测试考虑则将成 为设计过程的一部分。Al
14、catelEspace( 法国)多任务卫 星设备 动态过程流程模型 强制标准化，设计早期阶段8. 并行工程的研究热点 8.1 并行工程基础理论的研究 主要包括概念设计模型、并行设计理论、鲁棒设计及支持产品开发全过程的模型研究。尤其 是并行设计的建模技术，所谓建模就是指建立产品模型，而产品模型包括产品生命周期各阶段的 信息及访问、操作这些信息的算法。在计算机环境下，进行并行设计要求信息模型能够获取和表 达产品信息、制造信息和资源信息；能够方便地获得有关产品可制造性、可装配性、可维护性、 安全性等方面的信息；能够使小组成员共享信息。要满足这些要求，必须建立一个能够表达和处 理有关产品生命周期各阶段
15、所有信息的统一产品模型。统一模型的建立可以在特征建模基础上进 行，但是特征建模只是强调设计和制造信息的集成，在多学科人员协同工作环境下，当产品开发 某环节数据被改动后，它不具备自动更新相关数据的能力，即不支持所谓全相关性。国际标准化 组织(ISO)提出的产品数据模型 STEP 标准是建立模型的工具，但由于产品数据复杂、多变此标准 仍在试用阶段。从支持并行设计建模技术研究现状来看，目前的模型对详细设计阶段以及下游诸 环节支持得较为充分，但在产品概念设计阶段其信息描述能力较弱，这是需要深入研究的课题【9】。8.2 制造环境建模 在并行工程中产品的设计阶段就考虑制造因素，使得产品设计和工艺设计同时进行，因此， 无论在产品的初期方案设计或详细设计阶段都要及时地进行产品可加工性及可装配性的评价并生 成合适的工艺，这就必然涉及到从现实制造资源角度评价所涉及产品的制造工艺性能，同时还要 工厂、车间、工段的生产能力、设备布局及负荷情况等，这样制造环境的数据和知识模型就是达 到并行必不可少的部分。文献【12】运用二叉树及特征建模描述了制造环境建模情况。 8.3 面向并行工程的 CAPP 传统的 CAPP 不具备与产品设计并行交互的能力，不能对产品或零件进行可制造性评价并反馈 结果，为实现计算机辅助并行工程，面向并行工程的 CA
