（机械工程专业论文）并行工程在一拖股份生产准备阶段的应用研究.pdf

江苏大学工程硕士学位论文 摘要 8 0 年代以来，并行工程逐渐成为机械制造研究和工程实践的热点， 它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、一体化 设计的一种崭新的系统化工作模式。应用并行工程可以大大缩短产品 的开发周期、降低成本、提高产品质量，最大限度的满足用户需求。 在企业实施并行工程，有利于提高企业的生产效率，推进企业的技术 发展和加快企业现代化管理制度的建立，有利于提高企业的核心竞争 力和有利于增强企业的竞争优势。 本文基于并行工程环境下对企业生产准备系统进行研究，重点研 究了企业生产准备组织管理结构模式，汲取了并行工程“并行”的思 想，将并行工程理论从设计并行范畴延伸到生产准备阶段，提出了应 用并行工程原理对企业生产准备系统从组织管理结构、工作流程方面 进行再造、重组。同时在研究、分析一拖股份现有管理模式优劣势的 基础上，设计了一拖股份的生产准备管理的组织结构模型和流程模型。 并通过实际应用取得了良好的效果，为企业进一步综合实施并行工程 作了一些有益的理论研究和尝试。 关键字并行工程，生产准备，组织 江苏大学工程硕士学位论文 a b s t r a c t c o n c u r r e n te n g i n e e r i n gh a sg r a d u a l l yb e c o m eh o t s p o to f m e c h a n i c a lm a n u f a c t u r ea n dp r o c e s sp r a c t i c es i n c e1 9 8 0 i ti sa n e ws y s t e m a t i c a lw o r kp a t t e r nt oc a r r yo u tp a r a l l e la n du n i t a r y d e s i g n a b o u tp r o d u c ta n dc o r r e l a t i v ep r o c e s s ( i n c l u d i n g m a n u f a c t u r ep r o j e c ta n ds u p p o r tp r o c e s s ) t h ea p p l i c a t i o no f c o n c u r r e n te n g i n e e r i n gc a ns h o r t e ne x p l o i t a t i v ec y c l eo f p r o d u c t ，r e d u c ec o s t ，i m p r o v ep r o d u c tq u a l i t ya n dm e e tf u r t h e s t c u s t o m e rs d e m a n d i ti sb e n e f i tf o rc o r p o r a t i o nt oi m p r o v e e f f i c i e n c y ，p u s hp r o g r e s so ft e c h n o l o g ya n dq u i c k e nf o u n d a t i o n o fm o d e r nm a n a g i n gs y s t e m i tisa d v a n t a g e o u sf o rc o r p o r a ti o n t oi m p r o v ec o m p e t i t i o nf o r c ea n di n c r e a s ed o m i n a n c e t h i sp a p e rb a s e so nc i r c u m s t a n c eo fc o n c u r r e n te n g i n e e r i n g t os t u d yp r e p a r a t o r ys y s t e mo fp r o d u c t i o ni nc o r p o r a t i o n i t e m p h a s i z e sf r a m e w o r ka n dm a n a g e m e n to fp r o d u c t i o np r e p a r a t i o n i td e r i v e st h ei d e a so f 、p a r a ll e l ”f r o mc o n c u r r e n te n g i n e e r i n g a n de x t e n d si tf r o mr a n g eo fp a r a l l e ld e s i g nt op h a s e so f p r o d u c t i o np r e p a r a t i o n i tb r i n g sf o r w a r dt h en e ww a yo fu s i n g c o n c u r r e n t e n g i n e e r i n gt h e o r y t or e b u i l da n dr e f o r mt h e p r e p a r a t o r ys y s t e mo fp r o d u c t i o n i n c o r p o r a t i o nf r o m t h e f r a m e w o r ko fm a n a g e m e n ta n do p e r a t i o nf l o w a tt h es a m et i m e s t h ef o u n d a t i o no na n a l y z i n gt h ea d v a n t a g ea n dd i s a d v a n t a g eo f e x i s t i n gm a n a g e m e n tp a t t e r ni nf i r s tt r a c t o rc o m p a n yl i m i t e d ， i td e s i g n st h es t r u c t u r em o d e la n df l o wm o d e lo fp r o d u c t i o n p r e p a r a t i o nm a n a g e m e n tf o rf i r s tt r a c t o rc o m p a n yl i m i t e da n d o b t a i n st h ef a v o r a b l ee f f e c tb yp r a c t i c a la p p l i c a t i o n i ti s u s e f u lr e s e a r c ha n da t t e m p tf o rc o r p o r a ti o nt oc a r r yo u t c o n c u r r e n te n g i n e e r i n g k e y w o r d s ：c o n c u r r e n te n g i n e e r i n g p r o d u c t i o np r e p a r a t i o n f r a m e w o r k i i 学位论文版权使用授权书 ，y 9 6 2 8 之6 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学位办 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借 阅。本人授权江苏大学可以将本学位论文的全部内容或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 保密口，在年解密后适用本授权书。 不保密口。 一夕红 沙淬f 月母目 (a，“、 州 1 寸日 、， 专 、厂 肿 孙 f 签 年 者 气 储 趣 文 。 沧匣学 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进 行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容外，本论文不包 含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究 做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全 意识到本声明的法律结果由本人承担。 一戳鸟寺 江苏大学工程硕士学位论文 1 1 课题的提出 第1 章绪论 当今世界经济生活日新月异，在市场上更是反映出“瞬息万变，难以预测” 的特点，一成不变的观念和模式已被现实击得粉碎，多年一贯制的产品、工艺方 式和组织管理模式等已经不能再沿袭下去了。为了适应市场的变化，企业必须具 备技术，组织管理乃至观念上的创新。面对当前激烈的竞争市场，势必要求加速 产品的更新换代，而其关键在于缩短新产品投入市场的时间，快速高效的新产品 开发成为企业生存和发展的重要因素。某种意义讲，企业生存的优势取决于其产 品进入市场的快慢。第一拖拉机股份有限公司由于长期受计划经济体制经营管理 观念的束缚，虽然各级都在努力转变以适应当今市场经济，但旧有的根深蒂固的 管理经营理念仍然在拼命地阻挠新生的、先进的管理经营模式的进入。不断分析 研究先进制造模式，对公司旧有体制进行改革、改良，是公司实现持续发展的必 然选择。 笔者自一九九二年七月至今，一直在第一拖拉机股份有限公司从事生产准备 工作。期间，见证了公司十余年来波折起伏的生存发展历程。面对公司当前所陷 的困境局面，对比国内外制造业蓬勃发展，作为公司的一员，在感叹的同时，不 由得陷入深深的思索：探究其中的原因所在，寻找解决的途径，谋求美好的企业 前程是公司每一位员工责无旁贷的责任和义务。 1 1 1 第一拖拉机股份有限公司简况 一、第一拖拉机股份有限公司历史沿革 第一拖拉机股份有限公司( 以下简称“一拖股份”) 是中国一拖集团有限公司 ( 以下简称“一拖集团”) 的控股子公司。一拖集团是我国“一五”期间兴建的1 5 6 个重点项目之一，1 9 5 9 年1 1 月建成投产，是我国农机行业中最大的拖拉机制造企 业1 9 8 8 年一拖集团被国家经贸委批准为特大型企业，1 9 8 9 年被国家计委批准在 江苏大学工程硕士学位论文 国家计划中实行单列，1 9 9 0 年被国务院企业指导委员会评为“国家一级企业”，1 9 9 1 年被国家列入首批5 7 家建立现代企业制度企业之一，1 9 9 4 年在全国五百家最大工 业企业排序中列第8 6 位，位居农机行业之首。 一拖股份是在一拖集团基础上，将与拖拉机业务相关的资产、负债和员工重 组后，于1 9 9 7 年5 月8 日由一拖集团根据中华人民共和国的有关法律独家发起设 立的股份有限公司，随后经中国政府批准转为社会募集公司，在境外发行3 3 5 亿股h 股，并于1 9 9 7 年6 月2 3 日在香港联交所挂牌交易，共募集1 5 0 7 亿元港 币( 约折合人民币1 6 亿元) 。一拖股份继承了一拖集团的农用拖拉机、工程机械业 务，包括生产、销售、原材料及零部件的采购等。 二、企业的组织结构 一拖股份上市后经过发展与收购兼并，已成为一个拥有1 0 家附属公司( 控股) 和8 家参股子公司及1 4 个专业厂的企业集团，其组织结构见图l1 。2 0 0 2 年，在 科尔尼管理咨询公司咨询的基础上，一拖股份对其总部所辖的十四个专业厂进行 了业务重组，其组织机构见图1 2 。 三、企业的产品结构 自1 9 6 0 年以来，以销售额衡量，一拖股份一直是中国最大的农用拖拉机制造 商，也是履带拖拉机的唯一生产商。一拖股份的核心业务是农用拖拉机、工业推 土机及其零部件的生产与销售。近几年通过收购兼并相继发展了筑路机械与土方 作业机械和收获机械业务，初步构筑了拖拉机、推土机、筑路机械与土方作业机 械三大业务框架，可以生产功率范围为1 8 1 6 0 马力的各类轮式拖拉机、7 0 一1 0 0 马力履带拖拉机及其变型产品、1 0 一2 0 吨各种振动压路机、5 1 4 米沥青与水泥 摊铺机、t 9 0 、t 1 6 0 工业推土机和中小型稻麦、玉米联合收割机等六大类产品，是 中国唯一拥有全系列农用拖拉机产品的企业。 一拖股份经过几年来的努力，目前已形成了以履带和轮式拖拉机、工业推土 机、压路机等为主，产品覆盖农业机械和工程机械领域的格局。其显著特点是产 品系列化程度高。主要产品线为： l 、拖拉机： ( 1 ) 履带拖拉机，包括7 0 、8 0 2 、9 0 2 、1 0 0 2 1 2 0 2 四个系列。 ( 2 ) 小四轮拖拉机，包括1 8 0 、1 9 0 、2 0 0 、2 2 0 四个系列。 ( 3 ) 大型轮式拖拉机，包括8 0 、9 0 、1 0 0 、1 2 0 四个区段。 ( 4 ) 大中型轮式拖拉机系列，包括5 0 、6 0 、6 5 三个档次。 ( 5 ) 中小型轮式拖拉机系列，包括3 0 、4 0 两个等级。 2 江苏大学工程硕士学位论文 2 、工业推土机：t 9 0 、t 1 0 0 、t 1 6 0 三个系列。 3 、压路机：覆盖l o 一2 0 吨各种振动型压路机。 掌幂l 篙帮l 轼i 掌革l 帝囊l 匐掣l # 掣群l 援训蜊瞄l 援i 掰雹l 甘掣掣东q 面 湃碰廿圈牟掣趟餐锥盛q 菪 廿圈i 靼氍蜀蕞球怔盛匏毕q 百 啦军罩甘 刊霉h 剖椎盛q 百 | 妲置俺凑出稍h 皇e = 诹兰q 百 穗置举审群吲写蜷锥盛q i 靼q 置粤掣写缸盛稍苜 挈芒三车爆h 掣写掣稍唇 靼琶盒算世诗辈年兰稍c 孽琶：荸茸攀娘盛稍i 靼芒= 剞h 霉攀缸盛q 石 挺皇! 窖毒 窭歪亘匿垂亘 斜期毕霉 靼罟盒掣靼年盛q 菪 叫蹙辔褂0 会甾牵* 兰q 冒 靼琶合氍霉掣蕊年兰稍i 椎置肆琳拿* 稍百 靼已含蚕s 写雒缸兰稍百 ，3 固宾姆旧醛忙枣嫠幂轻耀，酞h【圈 江苏大学工程硕士学位论文 4 霉 划 蓐 岩 饰删 晕崔 螂h l 求 瞄船 拓蓉 1 1 i 蟛 接郫 ，g 匿舶 嘻a 东阳 掣蕾 掣s 摇 廿墨 ，黜 l 窖| 搿舳 蝌甚 i 抽 拄州 田霉窭蒜百；群睾崔轵“i匝 江苏大学工程硕士学位论文 1 1 2 课题的提出 随着工业市场竞争的不断加剧。给企业带来了巨大的压力，如何在竞争中求 生存，求发展是摆在每个企业面前的现实问题。虽然一拖股份的产品结构表现出 系列化程度高的特点，但随着市场竞争的日益激烈，在应对市场的时候，由于产 品开发设计、生产制造的柔性不足，整体上仍旧反映出产品结构调整难以满足产 业结构调整所带动的市场需求的形态。公司在追求质量、成本的同时，能否对顾 客的要求作出快速反应，适应市场日益突显的时间要求成为公司能否快速发展的 主要因素。于是，公司决策层加快了产品结构调整的速度，相继开发了东方红一 一8 0 2 、9 0 2 履带拖拉机，引进开发了l f 8 0 _ _ 9 0 、l f 9 0 一1 0 0 轮式拖拉机，进入1 9 9 9 年底到2 0 0 0 年初，又分别进行了东方红一1 0 0 2 1 2 0 2 履带拖拉机、东方红一 1 0 0 4 1 2 0 4 、东方红一7 0 0 7 0 4 、东方红一8 0 0 8 0 4 大马力轮式拖拉机，东方红一 3 0 0 4 0 0 中马力轮式拖拉机等众多机型的设计制造。 经过不断努力，一拖股份的产品系列化得到了较大程度的提高，见附录a 。但 同时大量的矛盾随之暴露：产品设计质量和下游工艺设计、制造不能相互满足； 产品不能充分体现顾客的呼声；产品试制成本居高不下等。而最为突出的主要矛 盾是产品转化为商品的时间周期过长。 对一拖股份整个产品开发的全过程进行深入研究分析后发现，随着众多的计 算机辅助设计技术广泛应用于产品开发设计，使得产品的开发设计速度得到了较 大的提高，但占整个产品开发周期5 0 - - 7 0 的生产技术准备活动由于其组织管 理技术仍旧采用传统的“串行”工作模式，管理技术僵化、落后。表现在产品开 发全过程中，以传统串行模式进行工作的生产技术准备速度明显不适应于拥有强 大的产品开发设计能力的产品开发设计速度，产品不能尽快转化为商品，最终反 映出企业在响应市场方面仍然表现出明显滞后的现象，给企业参与市场竞争设置 了较大障碍。沿袭传统生产技术准备的模式( 串行工作) 在运行过程中愈来愈成 为加快产品开发步伐的束缚，分析研究先进的产品开发过程管理模式，缩短产品 生产技术准备时间，同时统筹解决所暴露出的诸多矛盾，作为当前实现企业加速 发展的一个重要课题提了出来。这一问题同样也是长期困扰我国乃至全球制造业 的一个共性问题。 众多的国内外实践应用证明，并行工程作为当今新兴的先进制造技术，较好 地解决了这一矛盾。因此，选择分析研究如何应用并行工程，指导企业的生产技 术准备工作作为课题，对贴近企业实际，解决实际问题有着重要意义。 江苏大学工程硕士学住论文 1 2 课题研究的目的和意义 基于以上一拖股份的现状及问题，借助本次学习的机会，在公司、学校和导 师的指导下，本论文通过对国内外先进制造技术并行工程研究文献的总结， 对并行工程进行了较为细致深入地研究，把“并行”的思想由理论中偏重于并行 设计的范畴延伸到生产准备环节，提出了应用并行工程先进制造模式指导一拖股 份的生产技术准备工作，建立了生产准备工作组织结构模型，设计了一拖股份生 产技术准备工作流程，并通过实际工作进行了验证。通过本论文的研究，明确了 一拖股份生产准备组织管理思路，同时为并行工程在国有大型企业的研究、实践 应用提供了实例参考和指导原则。 本研究的目的在于通过分析研究并行工程的特点，探求适合一拖股份生产准 备实际的并行工程实施方案，有效解决企业生产准备周期太长的问题，增强企业 参与市场竞争的能力。同时，本研究的进行也对国有企业在应用新技术、转换新 观念具有一定的借鉴和参考意义。 1 3 研究的思路、内容及采用的方法 1 3 1 研究的思路 当今关于先进的制造模式的研究一直是国内外的研究重点，然而，层出不穷 的模式往往使人感到无所适从。本文在研究思路上首先立足于如何解决“缩短产 品生产技术准备的时间，加快产品开发步伐”这一着眼点，通过对国内外现行的 先进制造模式进行分析比较，选取了能够适应企业实际的模式即并行工程作深入 的分析探讨，建立概念模型，结合企业实际运行操作进行验证，导出最终结果。 当然，作为- - i 1 系统的先进制造技术，并行工程在同企业实际相结合的过程 中，必然会产生许多不适应。并行工程的理论也不可能完全解决企业生产准备过 程中的全部问题。企业也不应该片面的机械的照搬照抄，而是应该在深刻领会并 行工程理论的哲理和精髓的前提下，根据企业自身的实际情况，分清主次矛盾， 灵活加以运用才能起到应有的作用。 当前企业产品开发过程存在的主要矛盾是生产技术准备周期过长，所以本文 基于“缩短生产准备周期”这一目的，以并行的思想作指导，突出集成观念，从 设计并行扩展到过程并行，最终实现问题的解决。 6 江苏大学工程硕士学位论文 1 3 2 研究的内容 本文对并行工程的背景、基本概念、技术特征、研究范围、国内外发展状况 进行了分析。汲取了理论中“并行”的思想，应用于生产准备环节，重点对并行 工程的实施，特别是实施的整体框架管理模式，结合一拖股份的实际情况进 行了研究。 具体地讲，论文的主要内容有： l 、分析了一拖股份的企业实际，选定并行工程为研究目标。 2 、对并行工程的背景、基本概念、技术特征、研究范围、实施环境、国内外 发展状况进行了总结分析。并得出并行工程的实施关键在于企业组织机构的再造。 在研究并行工程理论的基础上提出了过程并行观点。 3 、分析企业生产准备现状，结合企业发展战略、技术发展战略，分析了并行 工程在一拖股份生产技术准备环节实施的必要性和可行性，指出实施并行工程的 途径。 4 、对一拖股份生产准备现状和组织机构进行分析，建立了基于并行工程的生 产准备模型，通过功能型和部门型机构的优化组合，派生出适合本企业的矩阵式 组织管理结构。 5 、生产准备过程重组和并行化是实施并行工程的关键，对生产准备过程的规 划，调度和管理是对并行工程实施的有效驱动。本文在对现有生产准备流程存在 的问题进行分析的基础上，按照并行工程思想建立了新的生产准备流程。 6 、对实施并行工程的其他环节和因素例如领导层的重视、企业文化建设等进 行分析论述。 7 、结论与展望。得出并行工程在一拖股份生产技术准备环节实施能够取得显 著效果。并展望在产品开发设计的全过程实施并行工程必将为企业长足发展提供 技术保障。 1 3 3 研究的方法 1 、采用理论综述的方法对先进制造技术进行论述。运用对比分析的方法比较 其哲理和本质，从而确定解决问题的工具和方法。 2 、运用过程规划的建模方法，建立体系运行的概念模型。 3 、运用调查研究和实证分析的方法，在研究并行工程之后，结合一拖股份的 实际情况，理论联系实际，阐述并行工程在一拖股份生产准备阶段的应用。 7 江苏大学工程硕士学住论文 1 4 小结 本章通过对一拖股份企业经营环境、面临的压力和挑战进行分析描述，指出 增强企业竞争力的关键在于解决好“快速响应市场”的问题。对企业内部而言就 是缩短生产准备周期，加快产品开发上市的速度。对课题的来源与背景，以及项 目的实施环境进行了介绍。 本文的主要任务就是用并行的思想和观点。对长期困扰一拖股份的生产技术 准备周期过长这一问题开展深入研究，应用并行工程理论对企业在生产准备组织 结构、工作流程管理等过程进行分析，寻找问题的解决途径和方案。并基于并行 工程的原则，建立组织结构重组模型，设计生产准备流程。为企业实施并行工程 提供有益的技术支持，使企业实现生产准备过程的集成优化，缩短产品转化为商 品的时间，进而提高企业的竞争力。下面对其余各章的内容简要介绍如下： 第二章对并行工程理论及发展状况进行介绍。 第三章对并行工程的实施环境，从组织方面和技术方面提出了要求，分析了 实施途径和指导原则。 第四章在并行工程原理的基础上，提出了过程并行概念，对并行工程应用于 生产准备进行了分析，制定了生产准备过程模型的优化策略。 第五章详细研究了一拖股份面临的外部竞争环境，对内部生产准备管理存在 的不足进行了分析。确定了问题解决途径 根据第二、三、四、五章的研究结果，第六章建立并分析了基于并行工程的 企业生产准备组织管理结构模型。 第七章对组织结构中采取集成式产品开发团队的团队管理进行了研究分析。 第八章分析原有生产准备流程的不足，用并行思想指导设计了新的生产准备 流程。 第九章对并行工程在一拖股份生产准备阶段的应用进行了介绍和总结。 最终得出并行工程的实施，在有效解决企业现存问题的同时，必然会全面提 升企业的竞争力。 8 江苏大学工程硕士学位论文 第2 章并行工程理论 2 1并行工程产生的背景和定义 2 1 1 并行工程产生的背景 8 0 年代中期以来，制造业商品市场发生了根本性的变化。同类商品日益增多， 企业之间的竞争愈来愈激烈，而且越来越具有全球性，长期的卖方市场变成了买 方市场。顾客对产品质量、成本和种类要求越来越高，产品的生命周期越来越短 因此，企业为了赢得市场竞争的胜利，就不得不解决加速新产品开发，提高产品 质量，降低成本和提供优质服务等一连串的问题。然而在这些问题中，迅速开发 出新产品，使其尽早进入市场成为赢得竞争胜利的关键。因此时间成为竞争的核 心。 然而要解决这一问题，必须改变长期以来传统的产品开发模式。传统的产品开 发模式是沿用“串行”，“顺序”和“试凑”的方法，即先进行市场需求分析， 将分析结果交给设计部门，设计部门人员进行产品设计，然后将图纸交给下一部 门进行工艺方法的设计和制造工装的准备，采购部门根据要求进行采购，等一切 都齐备以后进行生产加工和测试。产品结果不满意时再反复修改设计和工艺。再 加工、测试，直到满足要求。这种方法由于在产品设计中各个部门总是独立地进 行，特别是在设计中很少考虑到其他部门的要求，因此常常造成设计修改大循环， 严重影响产品的上市时间、质量和成本。传统串行工程的产品开发和组织模式见 图2 1 、图2 2 。 时何 图2 i 传统串行工程产品开发模式 图2 2 传统串行工程产品组织模式 为了改变这种传统的产品开发模式，赢得市场和竞争，在8 0 年代初，人们不 江苏大学工程硕士学位论文 得不开始寻求更为有效的新产品开发方法，并行工程也就是在此背景下应运而生 的。在这其中，最重要的一件事就是在1 9 8 2 年，美国国防高级研究项目局( d e f e n s e a d v a n c e dr e s e a r c hp r o j e t sa g e n c y ：d a r p a ) 开始研究如何在产品设计过程中提 高各活动之间“并行度”( c o n c u r r e n c y ) 的方法。5 年以后，d a r p a 发表了其研究 结果。后来的事实证明，该研究结果成为其后所有这方面研究的重要基础。 2 1 2 并行工程的定义 在1 9 8 6 年夏天，美国国防部防御分析研究所( t h ei n s t i t u t ef o rd e f e n s e a n a l y s e s ：i d a ) 发表了非常著名的r - 3 3 8 报告，提出了“并行工程”( c o n c u r r e n t e n g i n e e r i n g ：c e ) 的概念，并将其解释为对产品及其下游的生产和支持过程进行 并行一体化设计的系统方法，并第一次提出了并行工程的定义： “并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关的各种过程( 包括制造过程 和支持过程) 的系统方法。这种方法要求产品开发人员从设计一开始就考虑产品 整个生命周期中从概念形成到产品报废处理的所有因素，包括质量、成本、进度 计划和用户的要求。” 并行工程是组织跨部门、多学科的开发小组集成产品开发小组( i p t ： i n t e g r a t e dp r o d u c tt e a m ) ，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。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。同时质量和成本都得到改善。图2 3 、2 4 分别表示了并行工程的产品开发模 式和相对应的跨部门多学科小组的组织方式。 2 2 并行工程的研究范围 并行工程的研究范围一般可分为： 1 并行工程组织管理与过程控制技术 ( 1 ) 以多功能多学科小组群组( t e a m w o r k ) 为代表的产品开发小组及相应 的平面化组织管理机制和企业文化的建立 研究同并行方式相适应的平面化、网络化企业组织管理机制、企业文化以及 产品开发小组的组织、运行方式，并对企业从目前串行的组织管理模式方式转变 为适应并行方式的过程中所要面临的问题、所应采取的措施和方法进行深入研究。 l o 江苏大擘工程硕士学位论文 ( 2 ) 集成化产品开发过程的构造 研究产品开发过程的动、静态描述( 建模) 方法、图形化显示、编辑技术以 及在资源约束下产品开发过程的优化算法，提出改进的产品开发流程。 图2 3 并行工程产品开发模式 图2 4 并行工程产品组织模式 ( 跨部门多学科小组) ( 3 ) 过程协调( 含冲突仲裁) 技术与支持环境 研究冲突检测与仲裁技术，通过先进通信和多媒体技术，进行管理约束和进 程跟踪，保证把正确的信息，在正确的时刻，以正确的方式送给正确的人，及时 作出决策、修改或认可。 2 并行设计技术 ( 1 ) 集成产品信息描述 “ ( 2 ) 面向装配、制造、质量的设计 在综合考虑经济性、生产时间及生产柔性的前提下，在设计一开始就把制造 系统的约束集成到设计过程中去，并从装配可行性、制造可行性、质量检测的可 行性等角度对设计不断进行评价，使设计满足相关要求并得到时间、成本的优化。 ( 3 ) 面向并行工程的工艺设计 研究并行环境下c a p p 的工作模式，利用协调模型实现c a p p 系统与设计系统、 c a e d 系统、c a m 系统及本系统内部的信息交换方式，并采用专家系统的知识表达 方法和面向对象技术，完成c a p p 系统的开发并实现产品设计的可加工性评价 ( 4 ) 面向并行工程的工装设计 研究工装的参数化特征设计方法并建立相应的特征库：总结工装设计中的知 识及其表达方法，建立各类工装的精度与强度模型，实现加工夹具、装配夹具与 专用夹具的计算机辅助设计。 3 快速制造技术 主要是指快速工装准备，以功能部件的可组装化、参数化为核心，消除传统 江苏大学工程硕士学位论文 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。 2 3 并行工程的技术特征 通过分析并行工程的定义可以看出，并行工程通过强调设计的“可制造性”、 “可装配性”和“可检测性”和产品的“可生产性”、“可使用性”、“可维修 性”和“可报废性。使得在产品设计之初就考虑其生命周期中所有的后续过程： 制造、装配、检测、企业的设备能力和人力资源、使用、维修和报废等产品生命 周期中的全部因素。因为只有在一开始就系统考虑了这些因素，才能减少修改的 次数，缩短产品上市时间。从其内涵来看，并行工程的技术特征集中体现在以下 几个方面。 2 3 1 并行工程的并行性特征 并行工程的并行性在于强调产品开发各环节各活动的并行交叉进行，强调产 品设计与工艺过程设计、生产技术准备、采购、生产等种种活动并行交叉进行。 需要注意的是，并行工程强调各种活动并行交叉，并不是也不可能违反产品开发 过程必要的逻辑顺序和规律，不能取消或越过任何一个必经的阶段，而是在充分 细分各种活动的基础上，找出各子活动之间的逻辑关系，将可以并行交叉的尽量 并行交叉进行。它强调人们要学会在信息不完备情况下就开始工作，从而达到缩 短时间的目的。因为根据传统观点，人们认为只有等到所有产品设计图纸全部完 成以后才能进行工艺设计工作，所有工艺设计图完成后才能进行生产技术准备和 采购，生产技术准备和采购完成后才能进行生产。正因为并行工程强调将各有关 活动细化后进行并行交叉，因此很多工作要在我们传统上认为信息不完备的情况 下进行。 2 3 2 并行工程的整体优化特征 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 江苏大学工程硕士学位论文 程则强调整体优化，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，追求产品整体的竞争能力。对产品而言，这种竞争能力就是由 产品的t q c s 综合指标时间( t i m e ) 、质量( q u a l i t y ) 、价格( c o s t ) 和服务 ( s e r v i c e ) 。在不同情况下，侧重点不同。不同的阶段，可能时间是关键因素， 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，并不追求单个部门的工作最优。 因此对整个工作的评价是根据整体优化结果来评价的。 2 3 3 并行工程的集成性特征 并行工程的集成性特征表现在过程的集成、人( 组织) 的集成、支持环境的 集成。它通过以下以下四点来反映： l 、并行性：产品和过程设计在同一时间框架内并行进行。 2 、约束性：产品的设计引入了过程约束条件对设计进行约束。 3 、协调性：产品和过程设计密切协调，以获得成本、质量和时间的最佳匹配。 4 、一致性：产品和过程设计的重大决策需要建立在全体人员意见一致的基础 e 。 2 3 4 并行工程的系统化特征 一个新产品从概念构思到生产出来是一个完整的过程( p r o c e s s ) 。同传统的 串行工作相比较，并行工程强调面向过程( p r o c e s s o r i e n t e d ) 和面向对象 ( o b j e c t o r i e n t e d ) 。传统的串行工程方法认为分工越细，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”( t h r o wo v e rt h ew a l l ) ，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 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( p r o c e s s ) 和产品目标( p r o d u c to b j e c t ) 。 从串行到并行，是观念上的很大转变。 江苏大学工程硕士学位论文 2 4 并行工程的优点 并行工程的目标是提高质量、降低成本、缩短产品开发周期和产品上市时间。 并行工程在实现上述目标时，主要通过以下方法： 设计质量改进使早期生产工程变更次数减少5 0 以上，见图2 5 ： 产品设计及相关过程并行使产品开发周期缩短4 0 6 0 ，见图2 g ； 产品设计及其制造过程一体化使制造成本降低3 0 6 0 。 图2 5 两种方法设计更改示意图 缩短产品投放市场的时间是并行工程的最大效益。顾客的口味是不断改变的。 在制造业不发达时代顾客主要考虑产品的功能，要求功能的完善程度和产品的实 用性，其他的要求则放在次要的位置。随着制造技术的发展，能够提供的商品增 多，顾客又开始强调商品的价格。这时，价格又开始成为顾客考虑的主要因素。 图2 6 两种方法所需周期对比示意图 于是，制造者开始拼命降低成本，以求得价格优势。当价格降到一定程度后， 江苏大学工程硕士学位论文 顾客又开始将质量提到重要地位来考虑。同时，随着社会经济的高速发展，当今 市场已开始向着以缩短交货期为主要特征，实现成本、质量和时间有机统一的方 向转变。并行工程技术的主要特点就是可以大大缩短产品开发和生产准备时间， 使两者最大程度的重合。这一点对制造业尤为重要。产品开发、上市的周期越短， 就越能够使企业获得明显的成本优势、较高的初步价格、占优势的市场份额，从 而最大程度的赢得客户的忠诚度。 成本 1 0 0 9 0 7 0 设计阶段制逝装配 其它 时间 图2 7 产品成本费用曲线圈 同时，并行工程可以有效地降低成本。首先，它可以将错误最大程度地限制 在设计阶段，设计对产品费用的影响见图2 7 。其次和传统的“反复试制”的做法 不同，并行工程强调“一次制造成功”。 提高产品质量是并行工程的又一优点。尽可能的将所有缺陷消除在设计阶段 的做法，首先为质量的“零缺陷”提供了技术基础，甚至可以使制造出来的产品 不用检验就可以上市。充分体现了现代质量控制理论的“质量首先是设计出来的， 其次才是制造出来的，而不是检验出来的”思想。 2 5 并行工程的发展状况及应用 2 5 1 并行工程的国际发展状况综述 江苏大学工程硕士学位论文 自8 0 年代提出并行工程以来，美国、欧共体和日本等先进发达国家均给予了 高度重视，成立了研究中心，并开展实施一系列以并行工程为核心的政府支持计 划，如美国d i c e 计划( 投资逾亿美元) 、欧洲e s p r i t i i 、e s p r i t i h 计划以及日本 的i m s 计划。 通过大量的研究，国际上已在并行工程的思想、方法和实现技术上取得了一 些成果，如：阵列型机构，稻草人指导原则等企业组织机构形式和多功能综合产 品开发( 群) 组( t e a m w o r k ) 的组织与管理方式；动态经营模型、高级p e t r i 网 等产品开发过程的建模和仿真技术；d f x ( 面向装配制造拆卸检测维护的 设计) 等并行设计技术。 很多企业，特别是麦道公司、波音公司弹道系统部、a b b 、西门子、i b m 等一 系列大公司开始了并行工程实践的尝试，取得了良好效果。 近几年来，由于各大计算机软、硬件公司看好并行工程的前景，纷纷开始对 支持并行工程的工具软件及集成环境的开发，取得了一批初步成果。如：在群组 工作集成环境方面，有d e c 公司的f b e ( f r a m e w o r k b a s e de n v i o r n m e n t ) 、l o t u s 公司的n o t e s 群件、m o n t o rg r a p h i c s 公司的f a l c o nf r a m e w o r k 、 s p a t i a lt e c h n o l o g y 公司的a c i sf r a m e w o r k 等；在集成产品开发过程的建模与管 理方面，d e c 和p e r c e p t r o n i c s 公司均开发了相应的软件工具：在并行设计方面， 一方面不少公司在开发d f a 、d f m 工具，另一方面，许多大的c a d c a m 软件商都在 重构、修改原有系统，推出支持并行工程的新版本、新系统，如p t c 公司的p r o e 、 i b m 公司的c a t i a 、c v 公司的c a d d s 、e d s 公司的u g i i 等。美国著名的信息技术公 司g a r t n e r g r o u p 最近发布的一项研究备忘录阐明了将在今后几年内研制出新一代 的c a d c a m 系统，或称第四代c a d c a m 系统。第四代c a d c a m 系统称为“并行产 品设计新技术环境- c a p e ( c o n c u r r e n ta r t t o p r o d u c te n v i r o n m e n t ) ”。现阶段 的c a p e 可定义为在计算机网络环境内对产品开发的整个设计和管理进行全方位的 定义和设计，强调并行工程和面向装配，全面采用p d m 技术，并借此提高整个生 产效率。 总之，美国等先进发达国家正在以发展产业的模式与规模进行并行工程的研 究与开发，也就是说，我们刚刚起步的一些课题在美国等发达国家已经从概念、 技术原理验证转入到市场竞争前的产品开发阶段，其中一小部分产品已进入市场 与市场开拓阶段，而且并行工程的应用和研究进一步向纵深发展，其技术内容不 断扩展随着灵活( 敏捷) 制造、虚拟制造的出现，并行工程已不仅仅局限在一 个企业内部，它正在向形成插入兼容式企业和企业之间集成方向发展。 1 6 江苏大学工程硕士学位论文 2 5 2 并行工程的国内发展状况 进入9 0 年代，并行工程也引起了我国学术界的高度重视，成为我国制造业和 自动化领域的研究热点，一些研究院、所和高校均开始进行一些有针对性的研究 工作。1 9 9 5 年“并行工程”正式作为关键技术列入8 6 3 c i m s 研究计划，有关工业 部门也开始设立小型项目资助并行工程技术的预研工作。国内部分企业也已自觉 地运用并行工程思想和方法来缩短产品开发周期、增强竞争能力。但是，由于投 资规模比较小，绝大部分研究项目还仅仅局限在学术讨论的层次上，相关成果还 只是一些原理化、特例化的推理和公式，未得到系统化、工程化的扩充和完善， 难以满足企业实践的要求。可以说，无论从技术研究还是企业实践上，我国都落 后于国际先进水平十年左右，许多工作仍处在探索阶段。 为了赶上国际先进水平，国家“十五”规划中明确提出了加强并行工程及其 他先进制造技术的研究工作，力图通过对关键技术的攻关，提高我国并行工程技 术研究和相关软件工具的自主开发水平，建立企业的协同工作环境和集成框架技 术及标准化的研究，选择3 5 个典型企业开展并行工程技术实施的示范工程，积 极有效地改善和解决我国制造业新产品歼发周期过长、市场竞争力弱的通病。 2 5 3 并行工程的应用 并行工程在美国、德国、日本等一些国家中已得到广泛应用，其领域包括汽 车、飞机、计算机、机械、电子等行业。例如：美国佛杰尼亚大学并行工程研究 中心应用并行工程开发新型飞机，使机翼的开发周期缩短了6 0 ( 由以往的1 8 个月减至7 个月) ；美国m e r c u r y 计算机联合开发公司在开发4 0 一m h zi n t e li 8 6 0 微处理芯片时，运用并行工程方法，使产品从开始设计到被消费者检验合格由原 来1 2 5 天减少到9 0 天；美国h p 公司采用并行工程方法设计制造的5 4 6 0 0 型1 0 0 一m h z 波段示波器，在性能及价格上都优于亚洲最好的产品，研制周期却缩短了i 3 ；美 国的爱国者防空导弹系统也是8 0 年代后期运用并行工程方法迅速研制成功的。 美国波音公司在1 9 9 4 年向全世界宣布，波音7 7 7 飞机采用并行工程的方法，大量 使用c a d c a m 技术，实现了无纸化生产，试飞一次成功，并且比按传统方法生产 节约时间近5 0 。德国西门子公司下属的公共通讯网络集团( s i m e n sa g p u b l i c c o m m u n i c a t i o nn e t w o r kg r o u p ) 在开发复杂电子系统的核心子系统过程中，采用 江苏大学工程硕士学位论文 了并行工程的方法，取得了显著的效果，在仿真阶段共提出3 2 0 份报告，发现并 纠正了许多错误。如表2 1 所示，其他一些公司应用并行工程后也产生了巨大的 经济效益。 表2 1 应用并行工程后效益数据统计 劳动 案例成本库存生产周期开发周期 生产率 h p 公司降低4 降低7 降低9 缩短3 上升3 0 a t t 降低6 缩短8 上升2 3 麦道公司缩短2 迪尔公司降低3 0 降低6 0 7 0 缩短6 2 6 小结 并行工程是当今较为先进的制造技术，它的产生和发展是适应市场经济和竞 争的必然结果。同时