第七章 并行工程
并行工程7
并行工程并行工程(Concurrent Engineering)是对于产品和其有关的过程(包括制造和保障过程)进行并行设计的一种系统的综合方法，它要求研制者从一开始就考虑整个产品寿命周期(从概念形成到产品报废处置)中的全部要素，包括质量、成本、进度及顾客需求。
并行工程要求特别重视源头设计，在设计的开始阶段，就设法把产品开发所需的所有信息进行综合考虑，把许多学科专家的经验和智慧汇集在一起，融为一体。
下图是串行工程与并行工程的比较示意图。
显然T并＜T串。
据文献报导，贯彻并行工程，研制周期将缩短40－60%，生产初期的工程更改减少50%以上，制造费用降低30－40%，报废和返工减少75%。
在健壮设计中，尤其在进行质量功能展开和系统设计时，必须贯彻并行工程的原理和指导思想。
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简述并行工程的主要内容
简述并行工程的主要内容并行工程是一种高效的工程管理方法，它的主要内容包括项目分解、资源分配、进度控制和风险管理等方面。
在现代工程管理中，越来越多的企业开始采用并行工程的方法来提高工程效率和质量，下面我们来详细了解一下并行工程的主要内容。
一、项目分解项目分解是并行工程的第一步，它是将整个工程分解成若干个可管理的子项目，以便于更好地进行资源分配和进度控制。
在项目分解的过程中，需要考虑到每个子项目的工作量、工期、质量要求和资源需求等因素，以确保每个子项目都能够顺利地完成。
二、资源分配资源分配是并行工程的核心内容之一，它是将可用的资源分配到各个子项目中，以确保每个子项目都能够得到足够的资源支持。
在资源分配的过程中，需要考虑到每个子项目的资源需求和可用资源的数量、质量和时间等因素，以确保资源分配的合理性和有效性。
三、进度控制进度控制是并行工程的另一个核心内容，它是对各个子项目的进度进行监控和控制，以确保整个工程能够按时完成。
在进度控制的过程中，需要考虑到每个子项目的进度和质量要求，以及各个子项目之间的依赖关系和交叉影响等因素，以确保进度控制的准确性和有效性。
四、风险管理风险管理是并行工程的另一个重要内容，它是对各种可能影响工程进度和质量的风险进行识别、评估和控制，以确保工程的顺利进行。
在风险管理的过程中，需要考虑到各种可能的风险因素，如技术风险、人员风险、物资风险和环境风险等，以确保风险管理的全面性和有效性。
五、团队协作团队协作是并行工程的另一个重要内容，它是各个子项目之间和各个团队之间进行协作和沟通，以确保整个工程能够顺利进行。
在团队协作的过程中，需要考虑到各个团队之间的协作方式和沟通方式，以及各个团队之间的合作和竞争关系等因素，以确保团队协作的高效性和有效性。
六、信息管理信息管理是并行工程的另一个重要内容，它是对各种工程信息进行收集、分析和处理，以确保工程的顺利进行。
在信息管理的过程中，需要考虑到各种工程信息的来源和质量，以及各种信息处理工具和技术的应用，以确保信息管理的准确性和有效性。
并行工程的发展及应用
并行工程(Concurrent Engineering) 并行工程是对产品及其相关过程（包括制造过程和支持过程）进行并行、集成化处理的系统方法和综合技术。
它要求产品开发人员从一开始就考虑到产品全生命周期（从概念形成到产品报废）内各阶段的因素（如功能、制造、装配、作业调度、质量、成本、维护与用户需求等等），并强调各部门的协同工作，通过建立各决策者之间的有效的信息交流与通讯机制，综合考虑各相关因素的影响，使后续环节中可能出现的问题在设计的早期阶段就被发现，并得到解决，从而使产品在设计阶段便具有良好的可制造性、可装配性、可维护性及回收再生等方面的特性，最大限度地减少设计反复，缩短设计、生产准备和制造时间。
·1986 年 -1992 年，是并行工程的研究与初步尝试阶段。美国国防部支持的 DARPA/DICE 计划，欧洲的 ESPRIT II&III 计划，日本的 IMS 计划等都进行了并行工程的研究。 ·1995 年至今是新的发展阶段。从理论向实用化方向发展并取得了明显的成效。
并 行 工 程
先进制造模式
1.4 并行工程的主要研究内容与关键技术
1. 并行工程的主要研究内容 并行工程的主要研究内容有以下3方面。 (1)并行工程管理与过程控制技术 1)以多功能/多学科小组/群组为代表的产品开发团队及相应的平面化组织管理机制和企 业文化的建立。 2)集成化产品开发过程的构造。 3)过程协调(含冲突仲裁)技术与支持环境。
DFX的几种形式
先进制造模式
(2)产品数据管理技术 (3)产品系列化、零部件标准化和通用化 (4)成组技术 (5)减少变化方案
产品数据管理系统的体系结构
先进制造模式
1.5 并行工程在先进制造技术中的地位、作用及应用情况
1. 并行工程的地位与作用 并行工程在先进制造技术中具有承上启下的作用,这主要体现在两个方面。并行工程是 在CAD、CAM、CAPP等技术的支持下,将原来分别进行的工作在时间和空间上交叉、重叠,充 分利用了原有技术,并吸收了当前迅速发展的计算机技术、信息技术的优秀成果,使其成为先进 制造技术中的基础。 在并行工程中为了达到并行的目的,必须建立高度集成的主模型,通过它来实现不同部门 人员的协同工作。为了达到产品的一次设计成功,减少反复,它在许多部分应用了仿真技术。
先进制造模式
3. 协同性 并行工程特别注重协同的组织形式、协同的设计思想及产生的协同效益,强调团队的协 同工作(teamwork)能力。例如,在产品的开发中,由于现代产品的功能和特性越来越复杂,产品 开发过程涉及的学科门类和专业人员也越来越多,因此,要取得产品开发的成功,关键是充分发 挥开发设计团队的群体作用,利用群体的力量提高整体效益,┈达到产品开发过程及产品的整体 最优效果。 4. 集成性 并行工程的集成性主要表现在以下几方面。 (1)人员集成、(2)信息集成、(3)功能集成、(4)技术集成
并行工程过程管理的
并行工程的重要性
提高产品质量
通过在设计阶段就考虑产品全生命周期中的 所有因素，可以更好地满足用户需求，提高 产品质量。
缩短产品开发周期
并行工程强调各阶段工作的并行进行，可以缩短产 品开发周期，提高市场竞争力。
降低产品成本
通过优化产品设计、制造和使用过程中的各 种因素，可以降低产品成本，提高经济效益 。
05
并行工程的优点与挑战
并行工程的优点
缩短产品上市时间
通过在设计阶段就考虑制造、质量、 采购等因素，可以加快产品上市速度 。
提高产品质量
在产品设计阶段就考虑制造过程，可 以减少制造过程中的缺陷和质量问题 。
降低产品成本
并行工程通过优化产品设计、制造和 管理过程，可以降低产品的总成本。
增强创新能力
并行工程的实施原则与目标
01
02
缩短产品开发周期。
降低产品成本。
03
提高企业市场竞争力。
02
并行工程的关键技术
面向制造的设计技术
总结词
优化产品设计，减少后期修改，提高生产效率
详细描述
面向制造的设计技术是一种在产品设计初期就考虑产品制造过程和制造资源的设计方法。通过优化产品设计，减 少后期修改和变更，从而提高生产效率，降低生产成本。
04
并行工程实施步骤与流程
并行工程实施步骤
需求分析
明确并行工程的实施范围和目标， 收集相关数据和需求信息，进行初 步的可行性评估。
流程规划
根据需求分析结果，制定详细的并 行工程实施流程，包括任务分解、 资源分配、时间安排等。
组织与协调
建立跨部门、跨专业的协作团队， 明确各参与方的职责和任务，制定 沟通机制和协调措施。
并 行 工 程
并行工程
并行工程是一种对产品及其相关过程（包括制造过程和支持过程）进行并行、集成化处理的系统方法和综合技术。
这种方法要求产品开发人员从设计开始就考虑产品寿命周期的全过程，包括产品的各项性能，如质量、成本和用户要求，以及与产品有关的各工艺过程的质量和服务的质量。
并行工程的核心是通过任务分解和资源分配，实现多个工程活动的同步进行，以缩短项目的总工期，提高工作效率。
这种方法打破了创新过程的不同环节的前后逻辑关联，使各环节可以并行作业。
通过合理的资源调度和协调，可以减少项目总工期，并提高项目的整体效益。
并行工程强调各部门的协同工作，需要组织跨部门、多学科的开发小组，在一起并行协同工作，对产品设计、工艺、制造等上下游各方面进行同时考虑和并行交叉设计，及时地交流信息，使各种问题尽早暴露，并共同加以解决。
这样可以大大缩短产品开发时间，同时提高产品的质量和降低成本。
并行工程是一种先进的工程管理方法，已被广泛应用于大型工程项目，如建筑工程、制造业生产线的设计等，以加快项目进度并提高经济效益。
并行工程要求企业尽可能地缩短产品上市时间，同时兼顾质量、成本等因素，以提高企业的竞争力和市场占有率。
第七章并行工程设计
目
录
7.1并行工程的定义和基本特征 7.2并行工程的关键支持技术 7.3并行工程的发展概况 7.4并行工程的若干研究热点 7.5 我国并行工程的研究与国外研究的差距
7.1 并行工程的定义和基本特征
7.1.1 并行工程的定义
并行工程(CE＿＿ Concurrent Engineering)是集成地、 并行地设计产品及其相关过程（包括制造过程和支持过 程）的系统方法和综合技术 。这种方法要求产品开发人 员在一开始就考虑产品整个生命周期 (从概念形成到产品 报废)中的所有因素，包括功能、制造、装配、作业调度、 质量、成本、维护与用户需求等等
并行工程
计算机网络 数据库
协同工作环境
重组设计过程
过程分析、改造 和建模
7.3 并行工程的发展概况
7.3.1 并行工程在国外的研究和应用情况
(1) 研究与初步实践阶段(1986年~1992年)
美国国防部支持的DICE计划 欧洲的ESPRITⅡ、ESPRIT Ⅲ计划 日本的IMS计划
(2) 企业应用阶段(1992年~1996年)
使能工具: CAX/DFX系列技术 X---生命周期中的的各种因素，如设计、 分析、工艺、制造、装配、维护等
CAX ---各种计算机辅助工具
最典型的有：CAD CAE CAPP
（计算机辅助设计） （计算机辅助工程分析） （计算机辅助工艺设计）
CAM CAFD
（计算机辅助制造) （计算机辅助工装系统设计）
集团有限公司
南京金城集团
海南新大洲摩托车厂 上海鼓风机厂 江汉石油钻头厂 西安飞机公司 昌河汽车厂
表1 并行工程在中国企业实施情况
典型产品 铁路货车
摩托车系列产品 摩托车 鼓风机 石油钻头
并行工程案例课件
航空航天行业并行工程案例
总结词
确保产品质量、提高安全性、降低风险
详细描述
航空航天行业对产品的质量和安全性要求极高，因此 并行工程在该行业的应用尤为重要。通过并行工程方 法，企业可以在产品设计阶段就考虑制造和装配过程， 确保产品设计的可制造性和可装配性，从而提高产品 质量和安全性，降低产品开发风险。例如，某飞机制 造商采用并行工程方法，提高了新机型的设计质量和 安全性，降低了开发风险，最终实现了商业成功。
产品设计的合理性和可行性。
持续改进
03
在产品开发过程中不断发现问题、改进问题，形成持续改进的
机制，提高产品质量和开发效率。
并行工程的组织结构
跨部门团队
组建由不同部门人员组成的跨部门团队，负责产品开发的各个环 节，确保各环节之间的协同与沟通。
扁平化管理
减少管理层级，加强基层员工的参与和决策权，提高管理效率和响 应速度。
风险管理问题
总结词
风险管理是并行工程中的关键问题，需 要建立完善的风险管理体系，预防和应 对可能出现的风险。
VS
详细描述
在并行工程中，由于涉及多个部门和多个 环节，容易出现各种风险，如进度延误、 成本超支、质量不达标等。为了解决这个 问题，可以建立风险评估机制、制定风险 应对策略、加强风险监控和预警等措施， 确保工程的顺利进行。
资源整合
整合企业内外部资源，优化资源配置，提高资源利用效率。
03
并行工程的应用案例
汽车行业并行工程案例
总结词
提高生产效率、降低成本、缩短产品上市时间
详细描述
汽车行业是并行工程应用最为广泛的领域之一。通过采用并行工程方法，企业可以同时进行产品设计和制造，减 少产品开发周期和成本，提高生产效率，降低产品上市时间。例如，某汽车制造商采用并行工程方法，缩短了新 车型的开发周期，提高了产品质量和生产效率，最终实现了降低成本的目标。
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4、集成特性 并行工程作为一种系统工程方法，其集成特性主要包括：
①改进组织结构，实现人员集成 并行工程所普遍采用的是一种多学科、多功能小组形式，也称之为团队组织
结构，这是一种扁平型的组织结构，它将同产品（项目）全寿命周期有关的各 种专业、各个功能部门的有关人员集中在一个以产品为中心的共同目标之下， 组成统一的产品开发团队综合产品小组。这种组织形式打破了专业和部门之间 的壁垒，使项目的信息传递主要在团队内部进行，从而既加快了传递节奏，更 减少了传递中的摩擦，使团队能更好地协同工作。 ②并行操作处理，实现功能集成 生管物控网
首先，所有的产品开发人员都应该认识到，在设计
阶段尽早地考虑产品全生命周期将有益于产品竞争力的 提高。
其次，产品设计人员，产品开发管理人员应该积极 应用DFX方法于产品设计。
最后借助计算机实现的DFX工具可以有效地辅助产 品设计人员按照DFX方法进行产品设计。
DFX思想最早产生于二战时期。直到50年代末，长 期的设计开发经验的积累形成了DFX的原形。 60、70年 代以后，DFX研究得到重视。
• 产品数据管理 (Product data Management)技术信息共享是企业过程自 动化的基础，也是CE的基础。PDM的目标是对CE中共享数据与过程 进行统一规范管理，保证全局数据的一致性、安全性、并提供统一的数 据库操作界面，使多功能小组在统一的界面下工作，而不必要关心应用 程序在什么平台上以及数据的物理位置。
由于在设计的早期不能很好地考虑后续的可制造性、可装配性、质量 保证、产品销售等多种因素，因而不可避免地造成产品设计改动量大， 开发周期长，成本高等问题，难以满足市场日益激烈竞争的需要。而且， 企业内部的产品设计人员和工艺制造人员一般处于2个不同的独立部门， 在产品开发时设计人员往往考虑产品结构和功能上的需要，而很少考虑 到制造方面的因素。于是有人这样来描述设计和制造的脱节：“产品设 计出来，把它抛过墙去，而后设计生产制造系统”。
3、协同特性
强调人们的群体协同工作，这是因为现代产品的特性已越来越复杂， 产品开发过程涉及的学科门类和专业人员越来越多，如何取得产品开发过 程的整体最优，是并行工程追求的目标，其中关键是如何很好地发挥人们 的群体作用。为此，并行工程强调以下几点：有效的组织模式；强调一体 化、并行地进行产品及其有关过程的设计；强调协同效率。
并行工程运行中的“并行”要求各个工程阶段相互搭接进行，即提前考虑下 游工程阶段的有关研究和工作内容。同时要求职能部门各项功能的履行也并行 交叉进行。例如设计阶段采购部门就开始进行料源分析，工艺设计时质检部门 开始考虑工序检验和最终检验的可行性等。这样就可使有关信息及时反馈，及 时修改有关设计，从而减少大工程行为的反复。 ③先进的开发工具、方法和技术，实现信息集成
DFX是Design for X(面向产品生命周期各/某环节的设计)的缩写。 其中，X可以代表产品生命周期或其中某一环节，如装配、加工、 使用、维修、回收、报废等，也可以代表产品竞争力或决定产品竞争 力的因素，如质量、成本、时间等等。而这里的设计不仅仅指产品的 设计，也指产品开发过程和系统的设计。 DFX是并行工程的关键环节。DFX是CE的思想核心，是CE的支 撑工具。而 CE是DFX在产品生命周期上的拓展。在产品设计时，不但 要考虑功能和性能要求, 而且要同时考虑与产品整个生命周期各阶段相 关的因素。包括制造的可能性、高效性和经济性等。其目标是在保证 产品质量的前提下缩短开发周期降低成本。
DFX与产品设计的关系：
(2)DFM 面向制造的设计
过去，产品总是从一个部门递交给下一部门，每次都根据各 自需要进行修改。在产品设计完成后，接着将进行产品的可制造 性改造，修改零件图和公差，更新零件表、配置和装配图等文件。 然后重组产品，向供应商再次订货。下一步由市场和现场维护部 门提交用户使用产品后反应的报告，以及产品性能与产品广告宣 传对照的报告。这些部门的技术维护人员还将提交关于保修期内 返修率、零部件损坏率、故障预测难易度及维修后产品性能的报 告。
(1) DFX——面向产品生命周期的设计
并行工程是一种哲理，涉及人员管理以及产品开发过程管 理。并行工程也提供技术和方法，尤其以DFX技术和方法为代 表。
正如生物的诞生、成长直到消亡构成其生命周期一样，人 类有意识地创造出来的人与物，包括各种产品也被赋予了生命 。产品同样具有诞生、成长、消亡的过程。只是产品的诞生过 程被称为产品开发过程，产品的成长过程对应着产品使用过程 ，产品的消亡过程即为产品报废与回收处理过程。这些过程构 成了产品的生命周期。
2.并行工程强调系统集成与整体优化 在传统串行工程中，对各部门工作的评价往往是看交给它的那一份工
作任务完成是否出色。就设计而言，主要是看设计工作是否新颖，是否有 创造性，产品是否有优良的性能。对其他部门也是看他的那一份工作是否 完成出色。而并行工程则强调系统集成与整体优化，它并不完全追求单个 部门、局部过程和单个部件的最优，而是追求全局优化，追求产品整体的
关键技术： • CAX 是CAD、CAPP、CAM、CAE等计算机辅助技术的简称；
DXF技术 CE要求在设计工程中及早考虑后续过程对设计施加约束，使设计结 果便于后续过程的实施，以期一次成功或减少由于产品开发后期发现而导致的 返工。这类技术称(DESIGN FOR X)，它是设计面向制造(DFM)、装配(DFZ)、 测试(DFT)、成本(DFC)、质量(DFQ)等技术的统称。
工作最优。因此对整个工作的评价是根据整体优化结果来评价的。
7.2 并行工程的关键技术
1. 并行工程的组织管理技术 2.并行工程的过程重构技术 3.并行工程的协同管理和协同工作环境 4. 质量工程配置技术 5. 面向制造的设计技术 6. 面向装配的设计技术 7.面向质量的设计技术 8. 面向成本的设计技术 9. 产品数据管理技术
• 综合协调技术 CE中的多功能工作小组能在不同地区的异构计算机环境 下协同工作，环境的不同以及处理问题的侧重点不同，它们之间可能存 在不一致，甚至冲突，因此，系统必须具有协调功能，从而保证并行工 程总目标的实现。在CE中常采用项目协调板的方法。
• 集成框架技术为了实现信息集成、过程集成及人、经营、技术的企业集 成，需要有一种集成框架技术。一个开放式的集成框架将使工具和任务 的集成变得更加简单。所谓集成框架，就是使企业内的各类应用实现信 息集成、功能集成和过程集成的软件系统。
科学技术的不断进步和竞争的日趋激烈，在产品研制过程中越来越多地使用 先进的开发技术和工具，例如较普遍地使用了计算机辅助系统（CAD／CAM／ CIMS）以及计算机网络系统。多种先进的设计开发方法，也都借助于计算机 系统来实现。并行工程的并行操作和信息集成特性对此提出了更高的要求，它 期望在计算机辅助系统和网络系统的基础上实现各专业、各功能的多工作站并 行运行，并实现无纸化设计，从而达到信息资源共享，过程中间信息快速顺畅 传递和反馈。
第七章 并行工程
7.1 并行工程概述 7.2 并行工程的关键技术 7.3 并行工程的实施模式 7.4 并行工程的应用
1.并行工程的提出
7.1 并行工程概述
长期以来，产品开发大都沿用传统的顺序(串行)设计方法，遵循 “概念设计(Conceptual Design)-详细设计(Detail Design)-过程设计-加 工制造-试验验收-设计修改”的设计、制造程序。
竞争能力。对产品而言，这种竞争能力就是由产品的TQCS综合指标--交 货期（time）、质量（quality）、价格（cost）和服务（service）。在不 同情况下，侧重点ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ同。在现阶段，交货期可能是关键因素，有时是质量， 有时是价格，有时是它们中的几个综合指标。对每一个产品而言，企业都
对它有一个竞争目标的合理定位，因此并行工程应 围绕这个目标来进行 整个产品开发活动。只要达到整体优化和全局目标，并不追求每个部门的
并行工程本质特点
1.并行工程强调面向过程（process-oriented）和面向对象（object-oriented）
一个新产品从概念构思到生产出来是一个完整的过程。传统的串 行工程方法是基于二百多年前英国政治经济学家亚当·斯密的劳动分工 理论。该理论认为分工越细，工作效率越高。因此串行方法是把整个产 品开发全过程细分为很多步骤，每个部门和个人都只做其中的一部分工 作，而且是相对独立进行的，工作做完以后把结果交给下一部门。西方 把这种方式称为“抛过墙法，他们的工作是以职能和分工任务为中心的， 不一定存在完整的、统一的产品概念。而并行工程则强调要面向整个过 程或产品对象，因此它特别强调设计人员在设计时不仅要考虑设计，还 要考虑这种设计的工艺性、可制造性、可生产性、可维修性等等，工艺 部门的人也要同样考虑其他过程，设计某个部件时要考虑与其他部件之 间的配合。所以整个开发工作都是要着眼于整个过程和产品目标。从串 行到并行，是观念上的很大转变。
串行的产品开发过程
它带来的后果必然是：错误将沿着设计链一直传播下去，而且通常 在需要昂贵的代价或在不便修正的情况下才被发现。不仅仅是设计和制 造之间，同样产品设计和其他部门之间，如装配、销售等之间的脱节更 加明显。
为了改变这种状况，人们提出了并行工程的思想。并行工程(CE)， 也称并行设计(Concurrent Design)或同步工程(Simultaneous Engineering)，其概念是由美国国防部防御分析研究所于1988年12月 首先提出的。“CE是一种系统的集成方法，采用并行方法处理产品设 计及相关过程，包括制造和支持过程。这种方法力图使产品开发人员从 一开始就能考虑到产品从概念设计到产品报废的整个产品生产周期中的 所有因素，包括产品质量、成本、作业调度及用户需求”。
• 并行工程的研究范围一般包括：
①并行工程管理与过程控制技术， ②并行设计技术， ③快速制造技术。
3.并行工程的特点
并行特性、 整体特性、 协同特性、 集成特性
1、并行特性（时序特性） 是把原先在时间上有先有后的知识处理和作业实施转变为同时