并行工程.ppt

第五章第五章 并行工程并行工程n n学学学学习习习习目目目目标标标标 n n并并行行工工程程的的基基本本思思想想 n n并并行行工工程程体体系系结结构构n n并并行行工工程程支支撑撑系系统统n n并并行行工工程程产产品品开开发发过过程程及及特特征征n n并并行行工工程程组组织织与与管管理理 n n学学学学习习习习难难难难点点点点 n n并并行行工工程程的的基基本本思思想想n n并并行行工工程程产产品品开开发发过过程程 n n内内内内容容容容概概概概述述述述 n n本本章章从从介介绍绍并并行行工工程程的的起起源源及及基基本本思思想想入入手手，介介绍绍了了并并行行工工程程的的体体系系结结构构及及支支撑撑系系统统。分分析析了了并并行行工工程程中中产产品品开开发发基基本本过过程程及及特特点点，最最后后介介绍绍了了并并行行工工程程的的组组织织与与管管理理问问题题。2 25.1概述 n n并行工程（CE，Concurrent Engineering）是世界市场竞争日益激烈的产物。20世纪80年代后期以来，为了赢得市场，满足市场的需要和变化，许多企业都在积极研究对策，逐步改变其传统的设计和生产方式，努力提高产品的开发能力，提高产品质量，降低设计和生产成本，缩短新产品开发周期，加强售后服务，以提高企业的竞争能力，赢得竞争，而竞争的核心是新产品的开发。3 3n n1 1传统设计方法传统设计方法传统设计方法传统设计方法 长期以来，新产品的开发研制大多沿用传统的串行工程长期以来，新产品的开发研制大多沿用传统的串行工程长期以来，新产品的开发研制大多沿用传统的串行工程长期以来，新产品的开发研制大多沿用传统的串行工程方法，产品开发过程是顺序的、迭代式的，产品总是从一个方法，产品开发过程是顺序的、迭代式的，产品总是从一个方法，产品开发过程是顺序的、迭代式的，产品总是从一个方法，产品开发过程是顺序的、迭代式的，产品总是从一个部门递交到另一个部门（例如：设计部门部门递交到另一个部门（例如：设计部门部门递交到另一个部门（例如：设计部门部门递交到另一个部门（例如：设计部门工艺部门工艺部门工艺部门工艺部门制造制造制造制造加工部门加工部门加工部门加工部门总装测试部门等），每个部门都根据各自需要进总装测试部门等），每个部门都根据各自需要进总装测试部门等），每个部门都根据各自需要进总装测试部门等），每个部门都根据各自需要进行修改，由于顺序工程设计方法在初始设计阶段不能全面地行修改，由于顺序工程设计方法在初始设计阶段不能全面地行修改，由于顺序工程设计方法在初始设计阶段不能全面地行修改，由于顺序工程设计方法在初始设计阶段不能全面地考虑后续过程的多种需要（可制造性、可装配性、可测试性、考虑后续过程的多种需要（可制造性、可装配性、可测试性、考虑后续过程的多种需要（可制造性、可装配性、可测试性、考虑后续过程的多种需要（可制造性、可装配性、可测试性、质量保证等），使所制造的产品存在许多缺点。因此，对原质量保证等），使所制造的产品存在许多缺点。因此，对原质量保证等），使所制造的产品存在许多缺点。因此，对原质量保证等），使所制造的产品存在许多缺点。因此，对原设计必须进行必要的修改，从概念设计到工艺过程设计一直设计必须进行必要的修改，从概念设计到工艺过程设计一直设计必须进行必要的修改，从概念设计到工艺过程设计一直设计必须进行必要的修改，从概念设计到工艺过程设计一直到最终产品定型，可能在不同的环节中多次重复这一过程，到最终产品定型，可能在不同的环节中多次重复这一过程，到最终产品定型，可能在不同的环节中多次重复这一过程，到最终产品定型，可能在不同的环节中多次重复这一过程，致使对原设计改动过大，推迟新产品上市时间。另外，由于致使对原设计改动过大，推迟新产品上市时间。另外，由于致使对原设计改动过大，推迟新产品上市时间。另外，由于致使对原设计改动过大，推迟新产品上市时间。另外，由于产品成本的产品成本的产品成本的产品成本的7070是在概念设计阶段确定的，但概念设计修改是在概念设计阶段确定的，但概念设计修改是在概念设计阶段确定的，但概念设计修改是在概念设计阶段确定的，但概念设计修改只占总费用的只占总费用的只占总费用的只占总费用的7 71010，而采用顺序工程方法的代价是，而采用顺序工程方法的代价是，而采用顺序工程方法的代价是，而采用顺序工程方法的代价是，详细设计的修改费用是概念设计修改的详细设计的修改费用是概念设计修改的详细设计的修改费用是概念设计修改的详细设计的修改费用是概念设计修改的1010倍，生产制造工艺倍，生产制造工艺倍，生产制造工艺倍，生产制造工艺阶段修改的费用是详细设计修改费用的阶段修改的费用是详细设计修改费用的阶段修改的费用是详细设计修改费用的阶段修改的费用是详细设计修改费用的1010倍，从而使新产品倍，从而使新产品倍，从而使新产品倍，从而使新产品成本成倍提高，开发周期延长。因此，传统的设计方法无法成本成倍提高，开发周期延长。因此，传统的设计方法无法成本成倍提高，开发周期延长。因此，传统的设计方法无法成本成倍提高，开发周期延长。因此，传统的设计方法无法适应激烈市场竞争的需要，研究探索产品开发新方法是当务适应激烈市场竞争的需要，研究探索产品开发新方法是当务适应激烈市场竞争的需要，研究探索产品开发新方法是当务适应激烈市场竞争的需要，研究探索产品开发新方法是当务之急。之急。之急。之急。4 4n n2 2改改改改进进进进方方方方案案案案 为为了了改改变变这这种种状状况况，许许多多公公司司开开发发了了制制造造后后改改善善系系统统，在在产产品品提提交交制制造造部部门门后后的的再再设设计计中中引引入入成成本本降降低低方方案案和和价价值值工工程程，以以降降低低成成本本和和提提高高质质量量。新新产产品品的的开开发发仍仍主主要要集集中中在在研研究究和和开开发发部部门门，但但是是制制造造部部门门、营营销销维维护护部部门门对对零零部部件件的的设设计计提提出出了了符符合合公公司司制制造造能能力力的的制制造造工工艺艺要要求求、装装配配维维修修方方便便性性要要求求和和准准则则，这这种种新新的的运运作作方方式式和和系系统统促促进进了了世世界界性性大大公公司司之之间间的的激激烈烈竞竞争争，促促使使各各公公司司把把竞竞争争策策略略转转向向以以在在产产品品质质量量上上取取得得全全球球性性的的有有力力竞竞争争地地位位为为中中心心。他他们们纷纷纷纷采采用用并并行行工工程程（C CE E）、可可制制造造性性设设计计（D DF FMM）、连连续续过过程程改改善善（C CP PI I）、全全面面质质量量管管理理（T TQ QMM）和和准准时时生生产产（J JI IT T）方方法法。近近几几年年，并并行行工工程程在在美美国国及及西西方方许许多多国国家家十十分分盛盛行行，它它已已成成为为当当今今工工厂厂自自动动化化方方面面的的一一个个特特点点，许许多多公公司司先先后后报报道道了了他他们们应应用用并并行行工工程程所所取取得得的的成成果果，这这些些成成果果已已引引起起了了人人们们极极大大的的重重视视。并并行行工工程程和和可可制制造造性性设设计计已已成成为为新新产产品品开开发发不不可可缺缺少少的的手手段段。5 5n n3 3并行工程并行工程并行工程并行工程 n n并行工程是新产品概念生成、性能描述、开发、制造和维并行工程是新产品概念生成、性能描述、开发、制造和维护机构各部分的直接融合。并行工程的宗旨是制造低成本、护机构各部分的直接融合。并行工程的宗旨是制造低成本、高质量、满足用户要求的新产品。成功的新产品开发不再高质量、满足用户要求的新产品。成功的新产品开发不再只是研究和开发部门的任务，而是整个机构努力协作和配只是研究和开发部门的任务，而是整个机构努力协作和配合的结晶。合的结晶。并行工程又称为并行工程又称为 并行设计并行设计（Concurrent Concurrent DesignDesign），或），或 同步工程同步工程（Simultaneous EngineeringSimultaneous Engineering），或），或 集成工程集成工程（Integration EngineeringIntegration Engineering）等。这个概念最早是）等。这个概念最早是由美国国防系统于由美国国防系统于19861986年首次提出来的，目的是要改变武年首次提出来的，目的是要改变武器系统的生产，缩短生产周期与降低成本，不久即引起各器系统的生产，缩短生产周期与降低成本，不久即引起各国工业界和学术界的高度重视。美国国防分析研究所国工业界和学术界的高度重视。美国国防分析研究所（IDAIDA）对并行工程定义如下：并行工程是一种系统的集）对并行工程定义如下：并行工程是一种系统的集成方法，它采用并行方法处理产品设计及其相关的过程，成方法，它采用并行方法处理产品设计及其相关的过程，包括制造过程和支持过程，它要求产品开发人员从设计一包括制造过程和支持过程，它要求产品开发人员从设计一开始就能考虑到产品整个生命周期中从概念设计到产品报开始就能考虑到产品整个生命周期中从概念设计到产品报废处理的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户要废处理的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户要求等等。求等等。6 6n n后来，麦克奈特（后来，麦克奈特（McKnigntMcKnignt）和杰克逊）和杰克逊（JacksonJackson）又给并行工程一个更简单的定义：并）又给并行工程一个更简单的定义：并行工程是项目设计功能的并行开发，它要求在并行行工程是项目设计功能的并行开发，它要求在并行工作小组成员之间进行开放的和交互式的通信联系，工作小组成员之间进行开放的和交互式的通信联系，以便缩短从概念设计到正式投产的生产准备时间。以便缩短从概念设计到正式投产的生产准备时间。并行工程的思想是直观的，即同时考虑产品的设计并行工程的思想是直观的，即同时考虑产品的设计开发、相关的制造设备、制造过程和维修等，在产开发、相关的制造设备、制造过程和维修等，在产品设计过程中就应考虑到制造过程的设计，其中包品设计过程中就应考虑到制造过程的设计，其中包括生产规划、设备选型、生产能力设计、过程规划括生产规划、设备选型、生产能力设计、过程规划等，同时也要考虑产品服务系统如维修、销售、分等，同时也要考虑产品服务系统如维修、销售、分配及其它组织和管理方面的内容，这样的设计在设配及其它组织和管理方面的内容，这样的设计在设计阶段完成后，一般都能保证后续阶段如制造、装计阶段完成后，一般都能保证后续阶段如制造、装配等的顺利进行。配等的顺利进行。7 7大家应该也有点累了，稍作休息大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流8 8大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点9 9n n与传统上顺序的、重复的、分布式的设计方法相比，并行工程以并行的、交互的、协同的工作方式进行产品及其相关过程的设计，因此，其思想和方法适用于工业生产的各个方面。大规模的制造系统包含了众多的资源和设计活动，在设计过程中，如果能同时规划这些活动，将是企业实现并行运作的重要一步，使企业节约成本，提高产品质量。10105.2 串行工程与并行工程n n1 1串串串串行行行行工工工工程程程程 在在传传统统的的工工程程生生产产中中，从从市市场场需需求求分分析析至至形形成成原原型型产产品品，信信息息在在整整个个产产品品开开发发过过程程中中是是以以顺顺序序方方式式传传递递的的，是是在在每每个个环环节节工工作作结结束束后后才才传传递递至至下下一一环环节节的的，这这种种工工作作模模式式称称为为串串行行工工程程（S Se eq qu ue en nt ti ia al l E En ng gi in ne ee er ri in ng g），也也称称顺顺序序工工程程（S Se er ri ia al l E En ng gi in ne ee er ri in ng g），工工作作流流程程图图见见图图5 5-1 1。整整个个产产品品开开发发过过程程只只是是一一个个静静态态的的、顺顺序序的的和和互互相相分分离离的的流流程程。11111212n n由由于于传传统统上上采采用用串串行行的的生生产产模模式式，产产品品设设计计、生生产产、分分配配、维维修修等等功功能能相相对对独独立立，开开发发工工作作分分别别由由不不同同的的专专业业部部门门完完成成，只只有有在在下下一一环环节节的的工工作作中中才才能能发发现现上上一一环环节节的的工工作作需需要要作作某某些些必必要要的的修修改改，其其向向上上反反馈馈的的信信息息总总是是滞滞后后的的，缺缺点点显显而而易易见见，它它不不仅仅生生产产周周期期长长，而而且且由由于于反反馈馈信信息息的的滞滞后后，导导致致各各生生产产环环节节都都有有较较大大的的返返工工浪浪费费，产产品品开开发发过过程程中中的的各各项项设设计计和和制制造造活活动动几几乎乎不不可可能能一一次次成成功功的的。随随着着产产品品复复杂杂性性的的不不断断提提高高，在在产产品品开开发发周周期期的的早早期期做做出出的的设设计计决决策策对对制制造造、质质量量和和产产品品费费用用等等都都会会产产生生重重大大影影响响。1313n n 为解决这一问题，设计人员往往也应用一些朴素的并行思想，如协商解决冲突，提前发布信息等，但毕竟在产品开发过程中，从宏观上描述开发活动的时序关系是串行开发，并行思想只存在于设计人员的潜在意识中，而且具有很大的随意性，这将会造成对产品开发过程的管理松散，最终导致开发周期的拖延。1414n n2.并并行行工工程程 n n并行工程是一种系统的集成方法，它采用并行方法处理产品设计及其相关的过程，包括制造过程和支持过程，它要求产品开发人员从设计一开始就能考虑到产品整个生命周期中从概念设计到产品报废处理的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户要求等等。1515n n而而生生产产制制造造前前的的产产品品设设计计阶阶段段是是产产品品开开发发的的关关键键阶阶段段，研研究究表表明明，产产品品的的早早期期设设计计阶阶段段对对产产品品成成本本将将起起决决定定作作用用，并并且且在在此此阶阶段段对对设设计计进进行行修修改改的的风风险险最最小小。所所以以，在在产产品品开开发发过过程程中中，应应依依照照并并行行工工程程的的思思想想对对整整个个产产品品开开发发过过程程进进行行规规划划、监监控控和和管管理理，在在产产品品设设计计的的早早期期就就全全面面考考虑虑产产品品生生命命周周期期中中的的各各种种因因素素，尽尽可可能能地地减减少少修修改改和和反反复复，扭扭转转产产品品开开发发过过程程中中的的被被动动局局面面，实实现现产产品品的的高高质质量量、低低价价格格和和短短周周期期，使使企企业业赢赢得得市市场场竞竞争争。16161717n n并并行行工工程程将将传传统统的的串串行行产产品品开开发发过过程程转转换换为为并并行行过过程程，各各环环节节在在工工程程的的开开始始阶阶段段就就协协同同工工作作，信信息息流流是是双双向向及及时时反反馈馈而而不不滞滞后后的的，如如图图所所示示，争争取取产产品品在在工工程程中中的的各各项项设设计计能能够够一一次次成成功功。并并行行工工程程在在产产品品设设计计阶阶段段就就集集中中产产品品研研制制周周期期中中各各环环节节的的有有关关技技术术人人员员，对对产产品品的的性性能能和和有有关关的的设设计计做做出出评评估估，及及时时改改进进设设计计，在在满满足足用用户户需需求求的的前前提提下下，产产品品开开发发过过程程通通过过在在产产品品开开发发的的早早期期阶阶段段，考考虑虑整整个个产产品品生生命命周周期期的的所所有有因因素素来来提提高高开开发发活活动动的的并并行行度度，从从而而实实现现时时间间、质质量量和和费费用用的的指指标标要要求求，基基本本上上避避免免了了串串行行工工程程工工作作方方式式中中的的不不断断反反复复，可可得得出出满满意意和和优优化化的的设设计计方方案案产产品品。1818n n3并并行行工工程程产产品品开开发发 n n并行工程是计算机集成制造、网络数据库、集成框架、计算机辅助设计、可制造性和可测试性设计工具集等技术开发研究到一定阶段的产物。并行工程与传统生产方式之间的本质区别在于，它把产品开发过程中的各个活动视为统一的整体，从全局优化的角度出发，对该过程整体进行管理和控制。1919n n并并行行工工程程产产品品开开发发过过程程具具有有以以下下几几个个特特点点：n n过过程程的的实实施施由由多多学学科科开开发发工工作作组组负负责责组组织织和和完完成成。n n 过过程程建建立立的的基基础础是是待待开开发发产产品品的的结结构构信信息息。n n过过程程之之间间存存在在着着相相互互支支持持和和约约束束及及资资源源冲冲突突。n n 过过程程受受企企业业自自身身条条件件和和产产品品性性质质的的约约束束。n n 过过程程的的建建立立是是一一个个动动态态的的非非确确定定性性的的过过程程。2020n n并行工程是一种系统工程的方法或哲理，是一种工作模式。实现并行工程首先涉及产品开发的组织模式的变革，在并行工程中，新产品开发队伍的组织既不是按部门划分，也不是按专业分工，而是组织多学科产品开发队伍。2121n n其次，从产品的信息集成到产品开发过程的自动集成，强调注重知识、协作和人的有效参与，即从过去单纯的信息集成向人员、管理、技术三者集成方向发展，在异构的计算机、网络数据库支撑环境下，在集成的框架平台上，多学科产品开发队伍成员利用各自的DFX工具，协同完成新产品的开发任务。2222n n产品开发过程的重组和并行化是实施并行工程的关键。在并行工程中，产品开发过程是指以产品开发工作组为执行实体，以产品信息结构为操作对象，以企业资源为物质基础，以过程间逻辑和时序关系约束为执行纽带的产品开发活动。对产品开发过程进行有效的组织和管理是并行工程实施中的主要问题，在这一过程中，对产品开发过程的建模和监控、管理是重点。2323n n必须指出，并行工程的实施并不能减少串行过程所包含的工序，它只是通过过程中合理的信息流向和资源配置，提高并行度，减少反馈的次数和时间，从而使产品开发过程总体最优，而不能把过程中某一环节的并行操作方式称为并行工程。2424n n2 2、主主要要研研究究内内容容 n n（1 1）并并行行工工程程组组织织管管理理技技术术 从从我我国国制制造造业业企企业业的的实实际际出出发发，提提出出具具有有可可操操作作性性的的与与并并行行方方式式相相适适应应的的平平面面化化、网网络络化化企企业业组组织织管管理理机机制制、企企业业文文化化以以及及产产品品开开发发团团队队的的组组织织、运运行行方方式式，并并对对企企业业从从目目前前串串行行的的组组织织管管理理模模式式方方式式转转变变为为适适应应并并行行方方式式的的过过程程中中所所要要面面临临的的问问题题、所所应应采采取取的的措措施施和和方方法法进进行行深深入入研研究究。2525n n（2 2）集集成成化化产产品品开开发发过过程程的的构构造造 剖剖析析机机械械工工业业企企业业现现行行的的产产品品开开发发过过程程，研研究究产产品品开开发发过过程程的的动动、静静态态描描述述（建建模模）方方法法、图图形形化化显显示示、编编辑辑技技术术以以及及在在资资源源约约束束下下产产品品开开发发过过程程的的优优化化算算法法，提提出出改改进进的的产产品品开开发发流流程程。n n（3 3）过过程程协协调调（含含冲冲突突仲仲裁裁）技技术术与与支支持持环环境境 研研究究冲冲突突检检测测与与仲仲裁裁技技术术，通通过过先先进进通通信信和和多多媒媒体体技技术术，进进行行管管理理约约束束和和进进程程跟跟踪踪，保保证证把把正正确确的的信信息息，在在正正确确的的时时刻刻，以以正正确确的的方方式式送送给给正正确确的的人人，及及时时作作出出决决策策、修修改改或或认认可可，从从而而保保证证并并行行工工程程总总目目标标的的实实现现。2626n n（4 4）面面向向装装配配的的设设计计 在在综综合合考考虑虑经经济济性性、生生产产时时间间及及生生产产柔柔性性的的前前提提下下，在在产产品品设设计计阶阶段段就就考考虑虑零零件件间间的的配配合合、定定位位、装装配配方方向向和和路路径径等等，选选择择有有利利于于装装配配的的产产品品结结构构、几几何何尺尺寸寸和和材材料料等等。n n（5 5）面面向向制制造造的的设设计计 在在设设计计一一开开始始就就把把制制造造系系统统的的约约束束集集成成到到设设计计过过程程中中去去，并并从从制制造造可可行行性性的的角角度度对对设设计计不不断断进进行行评评价价，使使设设计计满满足足可可制制造造性性要要求求并并得得到到加加工工时时间间、加加工工成成本本的的优优化化。2727n n（6 6）面面向向并并行行工工程程的的工工艺艺设设计计 研研究究并并行行环环境境下下C CA AP PP P的的工工作作模模式式，利利用用协协调调模模型型实实现现C CA AP PP P系系统统与与设设计计系系统统、C CA AE ED D系系统统、C CA AMM系系统统及及本本系系统统内内部部的的信信息息交交换换方方式式，并并采采用用专专家家系系统统的的知知识识表表达达方方法法和和面面向向对对象象技技术术，完完成成C CA AP PP P系系统统的的开开发发并并实实现现产产品品设设计计的的可可加加工工性性评评价价。n n（7 7）面面向向并并行行工工程程的的工工装装设设计计 研研究究工工装装的的参参数数化化特特征征设设计计方方法法并并建建立立相相应应的的特特征征库库：总总结结工工装装设设计计中中的的知知识识及及其其表表达达方方法法，建建立立各各类类工工装装的的精精度度与与强强度度模模型型，实实现现加加工工夹夹具具、装装配配夹夹具具与与专专用用夹夹具具的的计计算算机机辅辅助助设设计计。2828n n（8）快速工装准备 以功能部件的可组装化、参数化为核心，消除传统工装准备中的备料、切削加工、检测环节，使得工装准备基本上成为一个组装过程，并通过建立参数化元件、部件库为工装设计提供便利，使制造过程的设计时间显著缩减。29293030n nCE/FT-StarCE/FT-Star系统在并行工程中的集成模型系统在并行工程中的集成模型C1-C4C1-C4：技术、功能、工艺和性能指标；：技术、功能、工艺和性能指标；I1I1：产品模型；：产品模型；I2I2，I3I3：载荷分布模型；：载荷分布模型；I4-I6I4-I6：工艺参数、材料和工艺方案；：工艺参数、材料和工艺方案；01110111：CADCAD数据文件、二维工程图文档、数据文件、二维工程图文档、STEPSTEP特征文件、特征可加工性文档；特征文件、特征可加工性文档；01120112：3D CAD3D CAD数据文件、装配工艺路线数据文件、装配工艺卡片、装配仿真报表数数据文件、装配工艺路线数据文件、装配工艺卡片、装配仿真报表数据文件、装配工装电子文档、设计说明书；据文件、装配工装电子文档、设计说明书；01130113：结构分析数据文件、结构分析说明书；：结构分析数据文件、结构分析说明书；01140114：铸造分析数据文件、铸造分析说明书。：铸造分析数据文件、铸造分析说明书。31315.3 设计与制造关系的数学模型n n数学模型综合考虑了设计和制造中的各个主要因素，通过这个简单的模型，我们可以知道设计过程和制造工艺设计是如何影响产品的制造成本、产品质量和加工时间，以及如何运用并行工程方法在设计阶段考虑制造工艺问题，得到一个较好的设计方案。3232n n我们以一个非常简单的圆柱形工件-机械轴为例。设计阶段要求给定轴工件形状、尺寸和公差要求，制造阶段的实质是一个加工转化的过程，即将一根棒料变成一个符合公差要求的成品轴的过程。这个加工过程可以在六角车床、普通车床、自动车床或数控加工中心上实现。3333n n为了满足某些功能要求，此工件设计可以有若干种设计方案，也同样有若干种加工方法。假设设计部门确定了轴工件的公差容限，n n 分别表示轴工件第k种设计方案的上下公差容限，n n 分别代表采用第j种加工方案加工轴的输出尺寸的标准偏差和均值。3434n n假定输出尺寸符合常态分布，则有:n n 分别表示第k种设计方案采用第j种加工方案的上下公差容限的标准常态变量。3535n n则采用第k种设计方案第j种加工方法进行加工，其废品百分率 为 n n在加工阶段还有总体数量的平衡公式：3636n n要求输入的元件数量 和产生的废品数量 （即低于最小公差容限或高于最大公差容限的工件数量）：3737n n由式（5-1）-式（5-6）可以得到 3838n n1材材料料平平衡衡 n n由技术参数的定义可以直接列出材料平衡公式：3939n n2成成本本计计算算 n n在加工过程中，成本投入速度应等于流出速度。如果 、和 分别是输入、输出和废品工件的平均成本，是每个工件的加工成本，则通过各部分工件的成本与流动速率相乘可得如下公式：4040n n得得到到工工件件输输出出成成本本 n n基基本本方方程程式式(5 5-9 9)、式式(5 5-1 10 0)和和式式(5 5-1 12 2)从从单单位位成成品品的的成成本本、质质量量和和加加工工时时间间的的角角度度提提供供了了一一个个联联系系设设计计与与制制造造之之间间关关系系的的分分析析模模型型。式式(5 5-1 12 2)显显示示了了产产品品成成本本可可以以用用一一个个与与设设计计和和制制造造参参数数有有关关的的函函数数来来描描述述，这这种种解解析析关关系系说说明明设设计计要要求求的的改改变变以以及及加加工工方方法法的的不不同同都都会会对对产产品品的的成成本本产产生生影影响响。4141n n3制制造造时时间间 n n利用式(5-9)可以确定产品的平均加工时间，假设采用第j种加工方案，加工每个工件所用的加工时间为tj，Sj 是准备时间，则加工Yjk个满足技术要求的成品工件的制造时间Tj为：4242n n4产产品品质质量量假假测测量量 n n 通过式(5-10)可以在给定公差配合和加工参数的情况下预测废品的数量，这个废品的预测量就称为产品质量的假测量，另一个关于质量的度量是质量失效函数。43435.4 并行工程实施n n1 1并并行行工工程程体体系系结结构构 n n 并并行行工工程程体体系系结结构构如如图图5 5-5 5所所示示，可可以以划划分分为为：计计算算机机与与操操作作系系统统、网网络络通通讯讯层层、数数据据库库层层、集集成成框框架架层层、群群组组工工作作集集成成框框架架应应用用系系统统。其其中中,计计算算机机与与操操作作系系统统、网网络络通通讯讯层层、数数据据库库层层、集集成成框框架架层层、群群组组工工作作集集成成框框架架构构成成了了实实施施并并行行工工程程的的支支撑撑环环境境；而而应应用用系系统统分分为为管管理理与与质质量量分分系系统统、工工程程设设计计分分系系统统、制制造造分分系系统统。图图5 5-5 5还还从从概概念念上上表表达达了了支支撑撑环环境境分分系系统统、管管理理与与质质量量分分系系统统、工工程程设设计计分分系系统统、制制造造分分系系统统等等四四个个分分系系统统之之间间的的有有机机联联系系。4444n n 图5-5 并行工程体系结构图4545n n1）管理与质量分系统 n n 分析某产品现有的产品开发流程，提出改进的产品开发过程，运用计算机手段对集成的产品开发团队（IPT）和产品开发过程进行管理和控制；通过质量功能配置的方法保证用户需求在产品开发阶段得到满足。4646n n质量功能布署是一个规范的过程，提供了确认和贯彻用户对产品和维护开发及实现中每个阶段的意见。质量功能布署(QFD)由交叉功能小组实现，他们收集、解释、记录并按优先级顺序排列用户要求，发现问题的瓶颈或实现突破的机会。4747n n质质量量功功能能布布署署是是满满足足固固定定或或潜潜在在用用户户希希望望和和需需要要的的必必要要产产品品，或或维维护护要要求求的的一一个个有有组组织织、有有纪纪律律的的过过程程。它它要要求求横横向向联联合合那那些些为为了了成成功功地地取取得得用用户户可可见见的的表表明明或或未未表表明明的的质质量量而而必必须须规规划划、产产生生、检检查查和和实实施施的的组组织织功功能能。在在此此上上下下文文中中，质质量量定定义义为为：在在保保持持市市场场价价格格竞竞争争位位置置的的同同时时，达达到到或或超超过过用用户户期期望望的的能能力力。引引用用s so oi ic ch hu ur ro o H Ho on nd da a的的话话是是：“就就用用户户的的关关心心来来说说，质质量量是是一一个个产产品品要要么么有有，要要么么没没有有的的东东西西。不不存存在在中中间间状状态态。”4848n n 用户满意度概念4949n n2）工工程程设设计计分分系系统统n n 以CIMS信息集成和CAD/CAE/CAPP/CAM为基础，扩展面向装配的设计（DFA）和面向制造的设计（DFM）功能；基于STEP标准并利用计算机工具支持产品的概念设计、结构设计、详细设计和工艺过程设计，实现全数字化产品定义。5050n n3）制制造造分分系系统统n n包括加工仿真器及数控加工中心等。完成项目研究开发内容的应用或验证，加工并装配出合格的复杂结构件。该分系统作为并行工程的最终加工环境，为设计开发提供制造系统资源模型，并介入设计早期的决策。5151n n4）支支持持环环境境分分系系统统n n基于产品数据管理（PDM）系统构造的产品开发团队共享产品数据的平台，客户机/服务器(Client/Server)结构的计算机系统和广域的网络环境，使异地分布的产品开发队伍能够通过PDM和群组协同工作系统进行协作产品开发。5252n n2 2并并并并行行行行工工工工程程程程实实实实施施施施n n并并行行工工程程的的实实施施有有两两种种不不同同的的观观点点，一一部部分分人人认认为为并并行行工工程程属属于于管管理理和和组组织织问问题题，另另外外一一部部分分人人认认为为并并行行工工程程是是群群组组协协同同工工作作环环境境、过过程程建建模模、并并行行设设计计、D DF FX X、基基于于S ST TE EP P 的的C CA AD D/C CA AMM集集成成等等新新技技术术的的综综合合。实实际际上上，并并行行工工程程的的实实施施必必须须是是科科学学的的管管理理方方法法和和先先进进的的技技术术相相结结合合的的结结果果，只只注注重重一一个个方方面面是是不不全全面面的的。在在并并行行工工程程中中，计计算算机机信信息息技技术术扮扮演演了了重重要要的的角角色色，要要实实现现企企业业级级的的并并行行工工程程，必必须须采采用用以以下下方方案案与与途途径径 5353n n1 1）打打破破传传统统的的部部门门限限制制，组组建建多多学学科科的的产产品品开开发发团团队队。设设计计与与分分析析人人员员在在同同一一团团队队中中工工作作，分分析析人人员员直直接接参参与与设设计计，为为了了团团队队的的共共同同目目标标开开展展工工作作。n n2 2）以以产产品品数数据据管管理理（P PD DMM）为为框框架架，将将产产品品并并行行开开发发流流程程装装入入其其中中，实实现现过过程程管管理理。产产品品开开发发工工具具封封装装在在P PD DMM系系统统中中，实实现现工工具具的的集集成成。n n3 3）建建立立统统一一的的产产品品主主模模型型，根根据据分分析析要要求求对对产产品品主主模模型型进进行行简简化化，确确保保模模型型的的一一致致性性。n n4 4）在在设设计计与与分分析析工工具具之之间间增增加加接接口口软软件件，实实现现模模型型的的直直接接读读取取，避避免免二二次次建建模模。n n5 5）产产品品信信息息与与设设计计更更改改皆皆由由P PD DMM控控制制，确确保保版版本本的的一一致致性性。n n6 6）通通过过信信息息预预发发布布，将将设设计计信信息息发发布布给给下下游游的的分分析析人人员员，及及早早进进行行结结构构分分析析，分分析析结结果果迅迅速速反反馈馈给给结结构构设设计计人人员员，为为设设计计提提供供分分析析的的依依据据。n n7 7）在在设设计计过过程程中中多多次次进进行行结结构构分分析析，配配合合产产品品的的可可装装配配性性、可可制制造造性性、可可测测试试性性等等，共共同同确确保保设设计计的的正正确确性性。5454n n 随着计算机和信息技术的发展，用于并行工程产品开随着计算机和信息技术的发展，用于并行工程产品开发的有关技术也在不断发展，如网络上的协同设计、发的有关技术也在不断发展，如网络上的协同设计、CSCWCSCW、虚拟现实等。由于并行工程产生历史尚短，在体、虚拟现实等。由于并行工程产生历史尚短，在体系结构、组成机理、支持环境（包括信息交换平台及数据系结构、组成机理、支持环境（包括信息交换平台及数据交换标准等）等多方面的关键技术尚需做大量深入研究，交换标准等）等多方面的关键技术尚需做大量深入研究，有待于进一步发展完善，因此，实施并行工程没有一个固有待于进一步发展完善，因此，实施并行工程没有一个固定的模式，重要的是掌握并行工程所提倡的在产品开发早定的模式，重要的是掌握并行工程所提倡的在产品开发早期考虑产品生命周期各种因素的系统化方法和技术，一切期考虑产品生命周期各种因素的系统化方法和技术，一切利于在产品开发早期进行综合评估，以缩短产品开发周期、利于在产品开发早期进行综合评估，以缩短产品开发周期、提高产品质量、降低产品成本的技术都可以用于并行工程。提高产品质量、降低产品成本的技术都可以用于并行工程。在我国企业的基础技术和组织模式与西方发达国家存在很在我国企业的基础技术和组织模式与西方发达国家存在很大差异的情况下，我们不能盲目照搬西方的技术。特别应大差异的情况下，我们不能盲目照搬西方的技术。特别应该认识到，并行工程并不能解决企业中的所有问题，其重该认识到，并行工程并不能解决企业中的所有问题，其重点在于缩短产品开发周期。因此，并行工程将在那些产品点在于缩短产品开发周期。因此，并行工程将在那些产品开发周期长、复杂程度高、开发成本高的电子、汽车、航开发周期长、复杂程度高、开发成本高的电子、汽车、航天及军工企业产生很好的效益。天及军工企业产生很好的效益。5555n n3并行工程中产品开发过程 n n并行工程中产品开发过程是指以产品开发工作组为执行实体，以产品信息结构为操作对象，以企业资源为物质基础，以过程间逻辑和时序关系约束为执行纽带的产品开发活动。其主要特点：5656n n（1）信信息息共共享享 n n并行工程系统支持结构分析以及后续的工艺设计和工装设计的集成，能够把结构分析、工艺设计和工装设计所要求的修改迅速反映到结构设计中；可以利用计算机网络协调各类设计人员和修改设计；支持产品数据管理（PDM）。5757n n（2）多多学学科科综综合合产产品品开开发发队队伍伍 n n并行工程中产品开发的成功依赖于全体参与者的协同工作。多功能协同组是一种合作的方式，根据产品的规模和复杂程度对设计人员进行分组。5858n n（3）产产品品信信息息及及其其变变化化 n n产品信息不仅应包括描述设计和制造的产品数据，也应包括产品开发过程中所产生的信息以及用于产品整个生命周期的企业知识（产品开发过程中逻辑约束推理和判断）。产品信息是过程操作的对象，过程的执行对应着产品数据的变化，产品信息结构的不同划分决定了产品开发工作组的建立和划分。5959n n（4 4）企企企企业业业业的的的的组组组组织织织织、资资资资源源源源和和和和逻逻逻逻辑辑辑辑制制制制约约约约关关关关系系系系n n 企企业业的的组组织织形形式式是是通通过过建建立立产产品品开开发发成成员员间间的的关关系系和和约约束束来来影影响响过过程程活活动动，与与产产品品的的信信息息结结构构一一起起决决定定产产品品开开发发过过程程的的行行为为框框架架企