并行工程

Concurrent Engineering并行工程
在本章中,提出了并行工程背后的理念以及当前方法用于实现并行工程。

并行工程设计鼓励在设计阶段同时考虑产品生命周期的所有方面。

它已被证明成功的缩短了产品开发时间和成本,避免了串行设计有关的典型问题。

公司在当今全球化和多变的市场竞争中不能承受长时间的开发周期及高成本。

并行工程的成功典例主要依赖设计团队的方法,来自不同部门的代表不同生产周期的观点的人协作。

然而，设计团队的做法和其他方法使他们无法管理（即存储，访问，更新等）进行并行工程所需的数据和巨大的信息量。

1、并行工程
在当今竞争激烈的全球市场，制造企业必须通过高效的设计流程，确保产品的质量，有竞争力的价格，并给消费者提示可用性快速响应瞬息万变的市场需求和不断增长的产品复杂性。

成功案例[30]表明，这可以通过采用被称为并行工程（CE）制造的理念来实现。

这一理念鼓励在设计阶段同时考虑产品生命周期的各个方面。

它强调并行设计方法不同于传统方法的是在产品设计中隔离，然后才考虑在他们的可制造性、可测性、质量、适用性等方面 [19，20，32]。

传统的部门组织公司从事产品设计和制造时，使用串行或分阶段的方式来开发产品。

在这样的环境中工作的设计从一个部门到另一个预定的部门顺序推进。

每个部门负责产品的某些方面(即。

、可制造性、可测试性、质量、服务能力等)。

当检测出产品设计错误时产品必须送回责任部门重新设计，因此，串行设计的产品从概念到市场有着高开发的成本和较长的交货时间。

公司开始意识到这样的设计迭代在竞争日益激烈的市场中是不能被接受，正在改变他们的串行设计策略，平行进化成一个从概念开始强调产品的设计的新战略，即并行工程。

并行工程，也被称为同步或并行工程，是一个鼓励在设计阶段考虑产品的生命周期的所有方面的设计理念。

并行工程提倡对问题的预测和避免对潜在问题的时间延迟。

随后，减少了设计迭代，降低了开发成本，并缩短在将产品推向市场的交货期。

同时考虑并行工程的不同生产周期方面一直试图采用许多方法:例如手册,检查清单和程序,设计团队和人工智能系统(即。

基于规则的和基于系统约束)。

这些方法是否适合并行工程,对此包括他们的优点和缺点进行了讨论。

然而 ,所有的方法都有共同一个缺点，就是在固有的并行工程设计中它无法有效地管理(即。

、访问、存储、更新等)的大量数据和信息。

最后一节探讨了信息访问和处理问题。

2、并行工程VS传统工程
传统产品设计是以串行方式执行。

在串行方法中沟通只会在设计过程已经完成的特定阶段发生。

串行设计通常遵循以下步骤。

首先,工程设计需要的产品定义和工作设计,通常没有咨询制造部门。

其次，一旦设计验证了模拟或硬件原型,设计的产品检查制造工艺性和可测试性。

然后定义流程计划,确定了生产成本和生产计划。

第三,采购部门订单的材料,机械和工具。

质量控制人员开发一个质量控制程序，生产后,服务部门负责产品的服务和维护。

沿着线若发现任何错误,导致设计被传回部门负责返工或重新设计。

发现这些错误,通常是在较后阶段和分阶段的普遍特征。

这些错误的直接结果是出现问题的部门根据部门职责迫使解决各个子问题,但不会是解决全部问题。

经常需要多次迭代来纠正这些设计错误,最终的结果是从概念到生产的延长交货期和更大的产品总成本。

并行工程也被称为同步或并行工程。

其本质上是代表不同角度的产品生命周期
的不同部门的多人协作。

开发过程中的步骤并行，而不是在串行处理，步骤并行的结果的是有助于消除所预期到的问题和瓶颈,他们尽早避免延迟将产品推向市场。

并行工程可以降低产品在串行设计中迭代次数的一个原因是第一代原型不仅满足设计要求,也是在制造约束条件的范围内。

在如今的市场，产品寿命正在不断缩短。

这主要有两个原因:第一，产品利润绝大多数发生在其生命周期的早期。

第二，由于激烈的竞争和快速的技术进步，产品过时的速率增加。

因此，如果他们保持其产品在市场上较短时间内替换那些已有产品来更满足客户不断增加的需求，公司将有利可图。

平均产品寿命变短是重要的新产品从构思到市场交货时间缩短，长的交货时间是极不利于公司的利润，因此公司是完全不能接受的。

设计对产品整体成本的影响是另一个重要问题。

在设计阶段没有考虑和解决产品的生命周期问题就常常太晚了，通常作出重大的修改，以减少下线支出（例如，服务产品受易用性和产品可以提供服务的时间等费用）。

它的设计本身就造成了产品成本高。

国防分析研究所的罗伯特· 维纳估计，为产品开发阶段花费1% 至 7%的项目总成本，但决定了 70%至 85%的寿命周期成本 [34]。

例如，福特汽车公司估计产品总成本设计的影响是 70%，即使设计本身只占 5%的成本。

并行工程倡议试图缩短设计阶段和承诺的生命周期成本之间的差距。

并行工程，并不只是用另一种方法进行设计，它是一个所有公司以保持竞争力所必需的过程。

3、并行工程方法的成功
本节的目的是举出一些行业从使用并行工程实现了的成功事例。

它们包括以下。

埃姆哈特公司报告将硬件推向市场减少了三分之一的交货期。

[81]约翰迪尔公司(Deere & co .)报告削减30%的开发新建筑设备的成本和开发时间减少60%。

AT&T 公司通报，用5ESS电子交换系统所需的时间减少 50%。

在Mercury计算机系统公司从设计批准到运货到客户手中周期减少超过25％ [26]。

在 Hewlett Packard 有限公司 54600 示波器在运用了并行工程后从理念到完成只用了以前三分之一的时间，示波器能够以目标价格进行生产，由它可以在仅仅18分钟内组装几个模块。

克莱斯勒蝰蛇表明汽车行业一家国内汽车可以从汽车展示的概念车到完整的生产，在3年以下[27]。

从实施并行工程的相似经历已经被其他公司所注意︰思科公司、雷神公司和利顿系统公司 [30]。

L.K key，等人 [15]。

已报道并行工程的收益不仅减少开发时间和成本,而且在库存,报废,返工,和缺陷皆有改善。

4、并行工程的本质问题
并行工程与其他许多设计问题一样是架构不良。

设计不需要受连续、凸解空间来约束。

设计参数范围不仅在实数域还在符号集。

设计目标是无数的。

目前,还没有处理这种类型的算法或过程存在不明确的设计问题。

此外,并行工程问题从本质上(包括设计、制造、测试、维修等)跨越了一个巨大数量和种类的信息。

并行工程需要使用经验,分析,和启发式知识[14]。

换句话说，伴随问题的不良结构也是一个巨大的数据和信息管理问题。

因此，设计过程主要包括增量和并发的建议和可能答案的设计标准的测试。

鉴于此，事实上，设计问题有许多解决方案，则设计变为找到设计规格范围内的“a”可行的解决方案的一个进程，而不是寻找“唯一”的答案。

构建支持并行工程的方法必须考虑这些问题。

下一节讨论一些已经用于支持并行工程方法。

5、并行工程方法
有迹象表明，有各种各样的技术或系统,试图将产品生命周期问题,以支持并行工程的设计理念。

这包括使用手册、清单和程序,设计团队,和人工智能(AI)系统[32]。

这些技术是相似之处是在于它们努力整合成一种媒介，其可以用于在产品设计中代表不同的生命周期问题。

5.1 手册
手册是最常规的技术，可用来为设计提供意见。

他们通常需要编译生命周期信息形式标准和设计指南。

设计师的责任是考虑这些信息并将其集成到设计决策。

[3、5]。

5.2 清单和程序
清单和程序主要用于设计审查一些生命周期的领域,特别是制造业。

在使用这种技术时，设计师通常需要分类的设计,基于设计特征或问题获得适当的准则设计。

5.3 设计团队
设计团队是代表产品生命周期（即，营销，销售，研发，制造，采购，测试，质量控制和服务）的各方面成员组成的跨学科小组。

成员超越传统部门界限，忠诚分享他们的想法和顾虑，同时在产品的设计阶段激烈讨论。

团队负责合作产品的整个生命周期,从概念到过时[8，23，31]。

5.4 人工智能（AI）系统
有相对较少的支持并行工程计算机系统已建成。

大多数系统已建立基于规则的专家系统或基于约束系统。

基于系统是指任何人工智能系统(产生式规则、框架、面向对象、逻辑表示),利用约束的概念。

约束通常是用来限制变量(设计参数)关系和支持推论。

大多数基于规则和基于约束系统,手册和检查清单和程序一样,倾向于关注并行工程的某些部分的问题。

例如有一些基于规则的专业系统开发设计组装包括:DACON(设计组装咨询)[28],ADAM(辅助设计组装和制造)[25],和PACIES (部分代码识别专业系统)[4]。

同样,也有很多基于系统关注的特定部分并行工程问题,如计算机图形和设计、电气系统设计、机械系统设计。

基于约束系统,如基于规则的系统,也出现在其他领域的设计:计划,调度,配置,和一般用途的解决问题。

基于系统支持并行工程活动也开始出现在研究文献(见[10],3.2节,基于约束的系统)的广泛审查。