基于并行工程理论的新品开发分析

目录目录第一章绪论1第一节引言2第二节问题的提出3第三节 论文研究的主要目的和意义4第二章相关理论准备6第一节新产品开发62.2.1 新产品定义72.1.2 新产品开发的意义82.1.3 新产品开发的特点92.1.4 产品开发过程的TQCSE10第二节并行工程的基本内涵102.2.1 并行工程的概念102.2.2 并行工程的主要特点112.2.3 并行工程的运行机理122.2.4并行工程实施的四个关键要素14第三节产品并行开发过程在并行工程中的地位15第四节产品并行开发过程的内涵18第五节产品并行开发过程的关键技术18第六节并行工程的研究与应用趋势202.6.1 并行工程的研究趋势202.6.2 并行工程的应用和实施212.6.3 并行工程在国外的研究与应用212.6.4 并行工程在我国的应用222.6.5 我国并行工程研究的主要方面22第三章S公司产品开发过程分析24第一节S公司介绍243.1.1 S公司介绍243.1.2 S公司研发中心介绍25第二节S公司新产品开发流程介绍25第三节S公司新产品开发等级划分27第四节基于3、4等级新产品的开发流程现状28第五节S公司新产品开发存在的问题点29第四章并行工程在新产品设计过程中的应用31第一节新产品设计过程中的协同方法314.1.1 并行设计的过程转变和任务分解314.1.3 协同设计的约束324.1.4 产品的集成设计334.1.5 设计综合优化33第二节并行工程的使能工具334.2.1 计算机辅助（CAx）技术和工具334.2.2 面向X的设计（DFx）34第三节S公司新产品设计的并行方法354.3.1 Teamcenter 在产品设计中的应用354.3.2 模具供应商参与产品结构设计的协同进行374.3.3 各相关部门产品图纸品评会384.3.4 产品模型（Mockup）制作品评会384.3.5 VE在产品设计中的应用384.3.6 ODM（原始制造商）在设计过程中的的协同应用404.3.7 TF team在设计中的协同作用40第五章PLM系统在S公司新产品开发过程中的应用42第一节对PLM的理解425.1.1 PLM是PDM技术的继承与发展435.1.2并行工程与PDM的关系44第二节S公司产品开发管理系统的进化455.2.1 SPDM的主要作用及功能465.2.2 Project-BOM的应用495.2.3 PLM系统在S公司新产品开发的应用505.2.4 PLM的实施是S公司实现产品开发并行的关键50第六章结论52 第一章 绪论第一章绪论金融危机的爆发，使企业间的市场竞争愈加激烈，随着金融危机后的经济复苏，如何在日益激烈的市场竞争中立于不败之地，就要求企业不断的致力于开发新产品的工作中来，只有不断的推陈出新，朝着个性化、多样化的方向发展，才能使企业具备核心竞争力。随着制造、信息和管理技术的进步，企业的生产经营活动的节奏日益加快，就要求企业从概念策划、新产品开发到批量投放市场的周期不断的缩短。企业要想具有市场竞争力除了必须关注产品的质量和成本之外，还要求缩短设计与开发周期、提高对瞬息万变的市场的响应速度。新产品的推出得益于市场环境的深刻变化和科技的迅猛发展以及自动化程度的大幅提升，同时导致了新产品价格的不断下降和生命周期缩短。当今的市场竞争已经进入到了白热化的程度。现如今，企业更加关注如何才能利于企业现有资源，以不断的创新的活动来提高企业的竞争力，巩固产品质量高成本低的核心竞争力，从而让企业立于市场竞争的不败之地。尽管目前我国的经济建设已经取得了举世瞩目的巨大成功，但是制造业的发展仍旧不乐观，在当今市场竞争中特别是与国外品牌的竞争中处于十分被动的局面。造成这种现象的原因普遍表现在以下两点：1新产品开发的问题：国有制造企业的新产品设计和开发能力普遍偏低。由于我国制造型企业对新产品开发的投入太少，对新产品开发能力的养成和提高产生了极大程度的负面影响，造成大部分企业不具备新产品开发的能力或者开发能力低下。另外，即便是具有开发能力的企业，采用的仍然是传统的产品开发模式，即串行开发模式，在这种开发模式下，经常发生开发项目在各个不同的职能部门间进行传递的过程中，由于在设计阶段，没有充分的考虑用户需求、零件加工、成品装配、售后支持等，而且由于相应的技术手段不理想，导致新开发的产品存在不易加工、装配困难、不能完全满足用户需求等种种现象，从而造成设计的不断修改，也同时会导致产品开发周期的延长，成本的增加，同时还不能很好的保证用户的需求，严重的话，甚至会导致原有客户的流失。2企业内部管理问题：目前，我国的制造型企业大部分还是采用大而全、小而全的营业模式，这样，给企业造成了十分沉重的负担。企业的盈利模式多是通过规模效益、利用廉价劳动力来赚取利润。这种模式必然导致产品的产量越大，亏损越严重。我们称这种传统的企业经营模式为纺锤型经营模式，它只重视企业加工能力的高低而忽视产品的前期开发和后期市场建设。经研究发现，从企业的盈利角度出发，主抓产品开发和市场这两个环节的“哑铃型”的企业，才是理想的经营管理模式。本文关注的重点是企业经营的前期，即新产品开发阶段，通过对S公司的LCD显示器的新产品开发的并行模式以及建立在PLM管理系统的产品开发过程的控制的经验的分析和总结，为国有制造企业的发展提供理论依据和参考模型，希望借此提高国有制造型企业对新产品开发的重视，同时有效利用并行工程在新产品开发过程中的应用，来提高企业的研发能力，从而使企业在现今激烈的市场竞争中能够利于不败之地。第一节引言新产品开发过程中的并行工程的应用是以计算机信息集成为基础，应用一系列的并行方法和技术支持，帮助产品开发人员在设计的初始阶段就能够充分考虑各种对整个产品生命周期会产生影响的因素，在产品开发过程中实现并行活动的集成，来达成降低产品成本、提高产品质量、缩短产品开发周期的长远目标。而整个开发过程也集中体现在对过程的监控和管理的系统化工作模式。新产品在投入量产阶段前的产品设计阶段是开发过程中的最关键阶段。学者研究表明，产品成本在早期设计阶段就基本被决定了1Cohen,J.Eliashbeg New product Development :ThePerformance and time-to-market TradeoffJ.Management Science,1996,42(2)，而在此阶段进行修改对后续过程产生的影响也最小。这也就要求，整个产品的开发过程，应该充分应用并行工程的思想来进行规划、监控和管理，要想尽可能的减少修改和反复，扭转产品开发过程中的被动局面，即必须在产品设计的早期就要全面考虑产品生命周期中的各种因素的影响，才能使新产品能够以最快的速度，最低的成本和最高的质量投入市场，进一步在市场竞争中获胜。通过并行工程，传统的开发过程被转变成并行产品，用以帮助企业达成短时间、高质量和低费用的开发指标要求。也就要求产品开发过程从开发的早期设计阶段就充分考虑所能够影响整个产品生命周期的因素来有效提高开发活动的并行度，从而最大限度的满足客户的要求。并行工程区别于传统产品开发活动的本质就在于它能把产品开发的整个过程中的各个单一活动都集成在一起，形成一个统一的整体，从全局优化的角度来对开发活动进行管理和控制。而特别需要注意的是对产品开发过程的重组和并行化，这是企业能够实施并行工程的关键所在。而能够对并行工程的实施进行有效驱动的开发过程的调度、规划和管理，则让我们可以将产品过程看做是并行工程实施的引擎。第二节问题的提出串行产品开发过程是传统的产品开发过程。产品从最初的概念设计到后期的生产制造被看成是一个有先后衔接顺序的串行的过程。传统的产品开发模式是按照开发活动一步一步的有序完成的，只有上一步的工作全部完成后才会进入到下一步工作，如图1.1所示。概念设计详细设计工艺设计原型制造和检测生产制造图1.1 串行产品开发过程资料来源：作者自制就制造企业中传统的产品开发过程而言，整个过程可以被看做是一个静态的按照顺序进行而且各个过程相互分离的过程。在这样的串行开发组织中，企业中不同的组织负责完成不同阶段的工作，因此，开发过程是一个有先后顺序的串行的过程。在这样的产品串行开发过程中，后续的每一个阶段如果发生问题，都可能会导致已完成过程的再循环，而当过程进展到设计的后期或者产品制造阶段再发现问题进而提出修改申请的话，那么整个开发过程都有可能要重新进行，这种开发过程上下游之间没有有效沟通平台，不能进行经常性的信息沟通，后一阶段只能在前一阶段的工作结束之后才能进行。在产品结构日益复杂的今天，这种开发过程必然造成产品开发过程中的活动经常反复，从而延长产品的开发周期，增加产品的开发成本。在产品串行开发的环境下，产品从概念设计到工艺编排、生产线生产进行等工序的依次进行。导致从设计阶段到正式量产需要较长的时间。由于消费者的消费需求越来越高，导致产品的构造复杂程度也不断提高，就要求企业在研发过程中加大力量，提高开发能力。针对这一特点，要求企业在产品开发周期的早期就通过考虑制造、质量和成本等诸多因素的影响之后，将诸多因素的影响融入到设计阶段，从设计开始就尽量避免可考虑到的风险。而在串行过程中，要想解决这一问题，一些朴素的并行思想也是研发人员所必须考虑的，比如在产品开发过程中与其他部门相互协商如何解决突发问题，在部门间提前发布信息等。但是由于串行开发的过程，更多的是关注描述开发活动的时序关系，所以即便开发人员具备并行思想，没有强大的技术工具和管理理念的支持，也难以在串行开发过程中与其他部门有效的图形并行思想，而只是开发人员为了解决开发的问题，潜意识中意识到需要对并行方法和理论的应用，那么，必然由于随意性大，而造成对产品开发过程的松散管理，进一步造成整个产品开发周期的延迟。市场的发展，要求企业快速做出响应，企业必须无条件适应市场，而市场的趋势就要求企业必须在保证和提高产品质量的前提下，改变对相关开发文件的管理方式，进而缩短产品的整个开发周期。因此，将对并行工程的学习有效的融入到新产品开发的工作中去，特别是在产品开发的前期设计阶段，产品协同开发人员要能够充分利用公司现有的计算机管理技术，通过对技术的协同、资源的集成、质量的提高、成本的降低以及上市时间的缩短等，要求在企业在在新产品的设计中有效应用“并行工程”的方法和思想，同时结合S公司新推行的PLM系统，来进行新产品的设计开发工作。第三节 论文研究的主要目的和意义本文将对基于并行工程理论的S公司的新产品开发过程进行探讨，通过并行工程在S公司新产品设计和开发过程中的应用，以及PLM系统在S公司的实施，对S公司面对市场竞争，最快速的作出反应，同时不断地向海内外市场推出周期短，质量好和成本低的新产品起到了很大的帮助。新产品开发的重要性近年来得到了国内企业的充分重视，成为国内企业之间以及与外资产业巨头间竞争的决定性驱动力。然而新产品开发的长周期、高成本、质量不容易保证等特性使得人们越来越认识到对产品开发过程的改进和管理的重要性。因此，如何有效地对产品开发过程实施管理对企业快速响应市场，提高企业竞争力有着十分重要的意义，也是企业管理的重中之重。本文首先介绍了并行工程和新产品并行开发之间的关系，基于S公司新产品开发现状，研究和分析了并行工程在新产品设计中的应用，同时分析了基于PDM基础上，S公司新实行的PLM系统管理工具，对S公司新产品开发的推动作用。S公司致力于在新产品开发过程中大力推行并行工程理论和方法，在很多相关的管理系统，使用工具和开发流程上都融入了并行工程的思想和观念，使得开发人员和其他相关人员在工作中时时与并行工程为伍，但是，企业要真的实现新产品开发的并行，光靠系统和流程来控制产品开发过程还是不够的，最重要的是对相关人员的培养，以及企业文化的熏陶，让并行工程的思想融入到员工们的日常生活和工作中。希望通过对此案例的分析和研究，能够对那些致力于新产品开发但是还没有找到合适的开发工具的国内相关制造企业有所借鉴。要在与世界级企业的竞争中取得优势，在新产品开发过程中实现并行是企业所必须关注的，而搭建基于并行工程理论的系统平台，也是势在必行的。当然，最值得关注的仍然是要将并行思想融入到企业的管理文化中，这样才能从根本上将并行工程推进下去，达成企业新产品开发的快速、高质量、低成本的目的。第二章 相关理论准备第二章相关理论准备如何最大程度的把企业的研发效率提高上去，从而提升企业在产品开发领域的核心竞争力，可以说是一直困扰着企业领导者的大问题，从而也督促企业领导者在研发决策和管理过程中积极思考。对现今的企业来说，新产品的开发有着十分重大的战略意义，是决定企业在市场竞争中能够生存下来并获得持续发展的重要支柱。新产品的开发取决于企业的长期战略决策，也是企业经营战略的重要组成部分。第一节新产品开发随着金融危机的渐渐复苏，企业间的市场竞争越来越激烈，新产品开发在企业竞争中的战略地位也就越发显得重要起来。同质化产品和可替代产品的不断增多，导致企业间的竞争逐渐进入白热化，然而新产品的开发，可以通过表面层次的产品差异化或是深层次的核心竞争力的提升等方式，让企业竞争中取得优势。新产品的开发成功，可以使企业获得巨额的收益，然而新产品开发同样存在巨大的风险，如果开发失败势必导致企业蒙受巨大损失，有可能导致企业从此一蹶不振，从而退出市场竞争。尽管风险很大，但是新产品开发却又是企业持续经营和发展所必需，从而新产品开发的战略意义和作用在现代企业的生产经营活动中就表现得越发重要起来。新产品开发是指企业为了适应消费者需求和环境条件的变化，对产品的构思、筛选、试销到投产的全过程进行管理的活动。产品是企业求生存寻发展的物质基础，在当今竞争日益激烈的市场环境中，企业之间的竞争的成败，很大程度上就取决于产品之间的优劣。产品开发能力的高低，也是企业兴衰存亡的关键所在。开发成功的新产品通常都可以给企业带来较高的利益回报，从而可以提升企业在市场中的竞争地位。但失败的新产品也必然会给企业带来了沉重的经济负担，甚至有可能造成企业的破产。2.2.1 新产品定义新产品指的是利用新发明、新创造或者在原有产品基础上，对产品的性能、结构、材料、体积、重量、功能和用途等方面有明显改善的产品。具有一定的地域，时间和条件等的限制，是一个相对的概念。广义的新产品不仅包括因在科学技术领域专门针对某项技术进行的重大发明，还包括在企业的日常生产销售领域，对现有产品的功能或者形态发生变化，同时引起的与原产品之间的差异，或者是现有产品从原有市场进入到新的目标市场，都可以称为是新产品。而从消费者的角度来分析，则是指那些能够给消费者提供新的利益或效用，并且能够在进入市场后得到消费者的认可的产品。本文是根据不同消费者对产品的认知，将新产品作如下定义：1全新的产品：是指那些面向全世界首发，在产品中使用新原理、新技术、新材料，新结构、新功能的等特性中的一种或者几种的产品，是指能够帮助企业开辟一个全新的市场产品。2改进型的新产品：是对企业现有产品的改进，通过对产品的结构、功能、品质、花色、款式及包装上提出新的特点或者新的突破，改进型的新产品，应该是在结构更合理，功能更完善，品质更优良，能更好的满足消费者日益多样化的需要。3企业内部的新产品：是特指企业通过对国内外市场上已有的产品进行可行性调研并且获得许可进行模仿生产的产品，或者是与其他企业进行联合生产的产品。4系列化产品：是指企业在原有产品系列的基础上，新开发出的品种、花色和规格等，从而与企业现有产品形成系列化，目的是为了扩大对目标市场的占领，最大化的提高企业的市场占有率。5成本降低型新产品：是指企业在确保产品功能不变的基础上，通过技术突破或者创新，有效的降低产品的制造成本或者原料成本。主要是指企业通过引用新科技，改善生产线的生产工艺或提高生产效率，对原来产品的成本进行价格降低，同时保持原有产品的功能不发生变化甚至有所提高。6重新定位型新产品：是指企业将原有产品投入到新的市场进行业务开发，那么这款产品就被称为该市场的新产品。这类新产品不需要技术开发过程，而跟多的体现在对产品的商业化运作的创新上。2.1.2 新产品开发的意义1新产品开发有效提高企业形象，提升品牌价值首先，成功的新产品开发能够有效提高企业的形象认知度和品牌影响力，投放到市场的新产品通过对相关利益者的观念的深入影响，来提高企业形象在消费者心目中重要程度，其次，企业也可以通过已经建立起来的品牌效应和公司形象来制定未来产品的营销计划、有效的开发出新产品。2新产品开发对企业的长期财务收益有利新产品开发面对未来的市场需求，帮助企业在未来的市场竞争中树立优势。企业通过不断的推出新产品的能够带来大量的财务上的收益，从而能够为下一步的开发提供资金支持，通过这样一个良性的循环，来对企业自身的实力不断发展壮大。3新产品开发能够帮助企业节省成本适当的新产品的开发，能够有效利用企业现有的过剩生产能力，避免生产力的浪费，从而实现均衡生产。假设固定成本不变，那么新产品的开发就可以降低总的生产成本，使企业达成合理配置资源的目标。4新产品开发能够促进企业管理者和技术人员发挥创造力新产品的开发与企业管理者、工程技术人员和现场操作工人的创造力是分不开的。通过合理有效的管理，能够最大程度的提高和培养企业员工的创造力和核心竞争力。5新产品开发能够促进企业成长统计数据表明，大部分企业的销售额和利润的30%40%是5年前还不在自己企业生产范围的产品贡献的，所以，企业都希望能够向市场销售更多的新产品，以此来提高企业的市场占有率，加大利润空间。这样，那些经营情况不错的企业都普遍会积极的向市场推出新产品。6新产品开发能够提高企业适应环境变化的能力消费环境的变化，通常会给企业提出警示，要求企业对现有产品的产品阶段从新做出评估，同时督促企业不断的推陈出新，及时的开发出现有产品的替代或升级产品，从而适应环境的变化，加强企业自身的竞争优势，才能在企业的竞争中求得生存和发展，进而扩大企业的规模。7新产品开发能有效提高企业在市场中的竞争优势企业必须表现出持续的竞争优势，才能在细分的目标市场中获得竞争的主动，也就要求企业不断的推出新产品来确定自身在企业竞争中的位置，新产品开发作为一种手段，能够帮助企业保持持续的竞争优势，同时也加强了企业间的竞争，不断推出的新产品，势必为消费者提供极大的便利！2.1.3 新产品开发的特点根据新产品开发的现况，可以将新产品开发按照特点的不同，划分为一下四个方面：新产品开发的变革性、机遇性、不确定性和高费用性四个方面:1变革性新产品开发要求企业和个人不断的创新思想和工作方式，必然会打破现有企业内部已经形成了的利益分配格局和管理模式。从而会导致新产品开发在企业中遇到各种阻碍。一方面，企业内部的某些既得利益集团由于利益的划分受到威胁，势必会阻碍新产品的开发;另一方面，随着产品的不断推陈出新，企业的竞争优势势必会增强，也促使企业对潜在利润的追求从而拉动新产品的开发动力。所以，新产品开发的阻碍和推动力之间的相互作用，往往决定了新产品开发导致的变革的大小。2机遇性新产品开发的机遇性是指在新产品开发的过程中对企业自身的革新存在着机遇，新产品开发成功后则会对企业的长期发展带来机遇，使企业在市场竞争中获得优势。3不确定性市场需求的不确定性、技术的不确定性和企业管理的不确定性是新产品开发的不确定性主要表现:社会和环境的变化导致对产品的需求也是不断变化的，对于新产品开发来说，通过市场调研获得的相关客户的需求一般都是不确定和模糊的，从而导致新产品开发在市场需求方面的不确定性；同时，产品的创新是企业通过对市场需求的分析，以技术为手段，从而最终实现的。新技术的不断涌现，使现有产品和未来新产品的规划具有了很高的不确定性。所以，一方面，新技术给予企业通过技术提升自身能力的机会，同时也会给新产品的开发带来很大的压力和不确定性；同时，新产品开发的过程同样面临着来自企业外部环境的不确定性，由于各种利益相关者和市场分先以及其他因素的影响，势必会导致新产品的管理控制面临巨大的挑战，所以说新产品的开发在企业的内部管理上也必然存在着很多的不确定性。4高费用性由于来自企业内部和外部的各种不确定因素的影响，使得新产的开发在扩大市场，增加潜在收益，增加企业影响力的同时，也必然存在着相对比较高的费用支出和各种资金投入的风险，也就是我们所说的新产品开发的高费用性。2.1.4 产品开发过程的TQCSE产品是企业利润的载体，也是企业之间互相竞争的工具，更是企业和用户之间相互连接的纽带。不同的产品有具着彼此不同的特性，而TQCSE作为企业非常重要的针对目标用户和市场的特性，主要是指产品的开发周期（T）、产品的质量（Q）、产品的成本（C）、产品的服务（S）以及环境（E）。为了提高产品的市场竞争力，企业必须对目前快速变化的市场做出迅速反应，争取做到缩短产品的开发周期、降低产品的开发成本、提高终端产品的质量、为顾客提供优质的服务以及保持清洁化的环境，也就是努力营造企业的最理想的TQCSE的属性，这样也才能够开发出满足多元化市场需要的好产品，用以赢得顾客和市场，目的是赢得最终的竞争和获取更大的利润。第二节并行工程的基本内涵2.2.1 并行工程的概念通过对相关统计资料的数据分析得出的结果1赵晋敏并行工程环境下的产品开发过程管理研究：博士学位论文武汉：华中理工大学机电学院信息制造研究所，2001，一般产品的成本大概83以上取决于产品开发的前期阶段，即是由新产品的概念设计、产品详细设计及产品的加工过程设计所决定，然而在这些阶段开发本身所需要的费用仅仅占到产品全部成本的7以下。随着时代的发展，以及用户个性化需求的提高，用户对产品的要求更加趋于个性化，产品开发的周期也相应增加；然而随着用户对产品的功能的要求的逐渐提高和不断变化，导致产品的使用周期却越来越短。这些因素就要求企业积极采用新的产品开发方法，在设计的初始阶段就能够对产品全生命周期中的各种因素详细考虑，尽量避免或者减少设计的反复修改的次数，从而达成缩短开发周期、提高质量、降低开发成本的目标。并行工程的诸多定义中，最有代表性而且被广泛采用的是R.I.Winner在1988年在IDA的R-388研究报告中的定义，即，并行工程是指对产品和其相关过程（包括制造过程和支持过程）进行并行、一体化的设计的系统的工作方法2宋琳,李民并行工程环境下的产品开发过程管理系统的研究与应用，昆明理工大学学报，2002，27(5):第136138页。这种工作方式要求产品开发人员从产品的概念形成开始就要从整个产品生命周期的角度来考虑包括质量、成本、进度和用户需要等所有相关要素。2.2.2 并行工程的主要特点并行工程的主要目的就是希望通过产品开发的整个过程的集成化和并行化，来达成缩短产品开发周期、降低开发成本、提高产品质量、优化产品服务来提高用户满意度和实现清洁化生产（TQCSE）的目标，通过对TQCSE的提升和改善，从而达到提高新产品的开发能力和企业与产品的竞争优势的目的。与传统的串行产品开发模式相比，不管是在产品开发技术和理念上还是整个开发活动的组织和管理上，都有着很大的变化，从而对已有的串行产品开发模式产生了很大的冲击和挑战。典型的并行工程主要特点如下：1并行工程对应的是产品和生命周期，特别是整个产品生命周期的中早期开发过程。2并行工程强调从产品开发的初始阶段，就要考虑产品的生命周期，从整体概念的生成到产品的报废整个过程中的所有因素，力求做到综合优化设计，从而最大限度的避免设计错误的发生，减少设计变更，提高产品质量，降低开发成本，从而使产品能够开发一次成功，缩短开发周期。3并行过程不同于传统的“串行”，它强调开发过程的“并行”。通过过程间的并行和优化，达成缩短开发周期的目的。新产品的开发过程一般是由若干个子过程组成的，特别强调各个子过程间要尽可能的并行。4并行过程关注于产品及其相关过程的一体化和协同设计。Concurrent除了具有“并行、平行”的含义，还有“协同”的意思。因而“协同”也是并行工程的重要特征。5“并行”不仅是产品开发过程的并行，更重要的是产品和相关设计过程的并行。6并行工程重视VOC（Voice of customers用户声音），要求产品在开发初期更关注顾客的需要，提倡用户的全程参与，从而能够及时发现并避免用户不满意的问题，确保用户对最终产品的满意度。7并行工程强调产品和相关设计的持续改进，以及整个产品开发过程的持续改进。产品的开发过程在开发过程中不断的逐步展开，是一个动态的过程。这就要求在产品开发过程演进的每一段，都要实施过程的优化和改善，从而保证对整个开发过程的优化。2.2.3 并行工程的运行机理并行工程作为一种先进的指导新产品开发的哲理，有着自己独特的应用体系，在整体结构上鲜明的划分为支撑域、执行域和管理域三个域1秦现生，王润孝，武子昉，等并行工程中三域原理及其体系结构研究西北工业大学学报，2001，19(2)：第181页。如图2.1所示。管理域管理产品开发执行域 执行产品开发支撑域支撑产品开发能源新材料产品高效、集成、智能的组织和管理产品开发协同并行的实施产品开发提供高效、可靠、功能完备和用户友好的数据通信、信息集成和知识共享的工作环境图2.1并行工程的三域互动推拉体系资料来源：秦现生等著. 并行工程理论与方法. 西安：西北工业大学出版社， 2008.5. 第58页因为并行工程下的产品开发模式是在信息集成的基础上进行的，特别强调开发工作之间的互相协同，强调在整个产品生命周期中从概念设计到产品消退所有涉及到的开发人员一体化、并行化的去设计产品及相关过程，所以要能够合理有效的应用并行工程，一个协同工作、支持一体化和并行工程设计的自动化集成环境是必须首先建立起来的。支撑域就是为产品的并行、集成化和协同开发提供一个高效、可靠和功能完备并且用户友好的数据通信、信息集成乃至知识共享的工作环境。自动化的集成环境，能够支持和促进产品开发人员充分应用并行工程的基本原理来协同、并行、一体化的实施产品以及相关过程的设计，从而对并行工程的实施具有积极的推动作用1蒋新松，李伯虎产品开发过程的集成并行工程第三节中国CIMS年会论文集,1994。但是仅仅依靠环境的集成还不够，要想保证并行工程的有效实施，首先，要监督、管理和控制产品的整个开发过程，从而确保按照并行工程的方法来完成产品开发的工作能够被产品开发人员严格遵守；其次，需要有效的指导和组织产品开发人员，保证集成环境所提供的支持都能被大家充分利用，积极的发挥个人的主观能动性，从而完成产品开发及其相关过程的协同、并行和一体化的设计。而这些是管理域的主要任务。管理域与支撑域的合理结合，共同做到对并行化产品开发进行支撑和监控，对产品开发人员在开发过程中有效实施并行工程的也起到了推动的作用。整个产品开发过程可以被看做是一项以人为主导的创造性活动。所以，人在整个开发过程中的作用在并行工程必须受到重视。整个并行工程，执行域是关键，整个产品集成小组的成员，通过在支撑域的自动化集成环境下所提供的CAx/DFx等工具以及PDM信息集成平台，接受管理域基于并行工程的产品开发组织和管理，按照并行工程的原理和方法，开展产品及相关过程的协同、并行和一体化的设计，从而成功完成整个产品开发的任务。2.2.4并行工程实施的四个关键要素有效实施并行工程，需要重点关注一下四个关键要素1宋志辉面向并行设计环境的产品数据管理技术D西安：西北工业大学，1998：1组织管理要素：并行工程要求高效、柔性和健康的组织，包括产品开发队伍的组织、产品开发过程的组织和产品开发工作的组织等。这种组织模式，更有利于产品开发工作的协作和优化。2产品形成过程要素：产品是过程的结果，产品的形成过程对产品的性能有着重要的影响，产品的TQCSE很大程度上取决于产品的形成过程，并行过程面向产品的开发，必须对产品的开发过程进行策划、组织和控制，实行面向并行、高效、敏捷和精益设计的过程集成。3产品要素：并行过程的最终目标是产品，产品和产品的开发时并行工程实施的根本。在并行工程中，产品开发的各阶段活动既要协同和并行，又要实现产品和过程的综合优化。而且，更为重要的是产品开发需要有掌握着相关技术的产品开发人员借助相关工具来完成，是一种创造性的工作。4支持环境要素：并行工程需要一个支持协同、一体化和并行设计的自动化环境。该环境是并行工程实施的必要条件。所以要实现产品生命周期的信息集成，自动化产品的数据管理，各种支持工具的提供，对产品决策和设计优化的支持以及为开发人员创造一个轻松的工作环境。第三节产品并行开发过程在并行工程中的地位一般产品开发过程的传统部门划分方式，是按照不同部门的职能区别来进行划分的，例如：市场部，开发部，品质部，生产部，销售部，等等。产品开发过程中的工作按照部门职能和先后顺序来按部就班的进行，下游的工作必须等到上游的工作全部结束后才能开始，也就是所谓的“抛过墙式”的工作流程，是一种典型的串行产品开发模式，如图22所示。产品开发过程的串行是一个静态的按照顺序进行的但是活动间互相分离的过程，这样，要想发现问题也只能在产品设计的后期甚至到了制造阶段，进而提出工程修改方案，上下游之间各道工序不能进行经常性的信息沟通，上游的设计活动没有充分的考虑下游开发过程中的各种需要，设计的结果往往会有很多不合理因素的存在，这势必造成设计的变更和生产的返工，同时使产品开发的周期拖延，超出了预计的时间，而且同时必然会明显的增加产品的开发成本。因此，传统的串行产品开发模式存在各种各样的弊端，使得串行开发模式很难再适应现代企业间激烈竞争的需要，具体表现在1汤军社,秦现生,彭炎午基于并行工程的新产品开发过程管理模式研究工业工程,19(3)：1串行开发模式只是从宏观的描述来管理跟踪开发活动之间的时序关系，这就造成产品开发过程中的管理松散和开发效率不高；2设计人员的专业知识和技能缺乏，导致只有设计人员参与的前期产品设计阶段，不能很好的考虑到向后工艺、制造等诸多方面的因素，从而导致设计或多或少都会存在一定的问题无法避免，也为后面的开发活动埋下了隐患；3信息的沟通在产品开发的各个阶段之间明显缺乏，导致设计方案需要经过多次修改，从而延长了产品的开发时间，这些修改工作大部分都是由于设计人员同其他产品开发阶段的相关人员间没有进行必要的信息沟通所引起的，开发前期没有事先考虑到产品的质量、可制造性及可装配性对向后开发的影响；4串行开发模式的特点,造成开发过程中的信息反馈困难，解决问题的周期较长，而在开发过程中对产品的不断改善程度不够。5设计人员对产品设计的考虑比较单一，更多的关注于产品的技术实现，而缺乏与客户、供应商进行沟通积极性，就必然会对产品的某些功能缺乏重视；原理实验方案设计与论证较多一般详细设计工艺检查生成产品模型有限元分析频繁确定工艺方案（手工）生产准备加工制造与检验产品验证、产品使用信息图2.2 串行产品开发过程资料来源：周凯,刘成颖等现代制造系统北京：清华大学出版社，2005年，第286页从上面对串行开发模式的分析可以看到，各个环节之间缺乏信息沟通，合作不协调是传统的串行产品开发过程中缺陷的关键所在。而并行开发模式作为一种产品开发全新模式的提出，目的就是解决传统串行产品开发过程中的种种缺陷。开发过程中产品与过程的并行是整个并行工程的核心所在，重视产品开发初期的设计阶段就以并行的视角和方法来综合考虑产品生命周期中后续阶段中相关环节的影响。它是不同形式、各种领域以及广泛的学科知识的集成，这也是并行产品开发的最显著特征之一，它使得产品开发过程不再是设计领域内一个孤立的技术问题，而是对产品各相关领域、过程、技术及相关组织形式的系统化综合，是组织管理的问题的优化。正如很多专家所强调的那样，并行产品开发是对产品整个开发过程中的所有活动的管理过程的集成，就某种意义而言，并行产品开发的核心可以看做是对产品开发过程的管理1S B Hams，J Owen，M S B1oor，I HoggEngineering Document Management StrategyInstn Mech Engrs,1997，PartB，211，page385-396。对于并行产品开发模式的引入必然将引起产品开发的一系列变革，如何有效的利用例如PDM，异地产品协同设计及网络多媒体等先进的管理和信息技术，对过程与组织结构进行重组，以及由于技术和文化的变革，促使过程的快速反应和并行工程环境下的产品开发过程管理所面临的挑战，使得关于过程管理的研究成为并行工程研究的重要内容。如图2.3所示，将产品开发过程、并行工程等各种管理方法、工程技术以及人员集成并执行产品开发实践的技术框架，能够有效的加速产品的开发。而产品开发过程的管理则是对并行工程的主导。研究者认为2 JGBrallaDesign for ExcellenceMcGraw-Hill，l 996，9page 4547，技术和工具的应用只是并行工程的实施的一部分，而对产品开发管理模式的变革才是并行并行工程的核心，缺乏对产品开发过程的有效管理，是使得一些并行工程尽管不断的投入新开发工具和应用系统，结果仍然失败的主要根源。所以，比起仅仅将注意力集中在CAx、DFMA等技术的应用上，更应该关注对管理的过程进行改进或重组，通过组建多功能集成的团队对设计冲突进行协调、通过集成过程信息来提高产品竞争力，这样更能有效地提高产品质量和降低成本，也才能帮助企业抢的市场先机，获得竞争优势。企业文化产品开发过程管理市场需求组织与人开发过程技术和工具产品/服务TQCSE图2.3 产品开发过程在并行工程中的地位资料来源：资料来源：周凯,刘成颖等现代制造系统北京：清华大学出版社，2005年，第306页第四节产品并行开发过程的内涵随着人们个性化需求的增多，产品的复杂程度相应的不断提高，也促进开发技术不断突飞猛进，针对这些变化，并行工程也相应的提出了DFMA和QFD等设计和管理工具，用来帮助多功能开发团队成员之间建立有效沟通和协作，也帮助企业通过构建并行工程环境，来有效应对和解决产品并行开发过程中的特殊问题和疑难杂症。产品开发过程是指从产品的概念的提出到投入大规模生产之前的整个过程，是企业通过建立集成开发团队，构建并行工程的环境，来协调、重组和控制企业的资源、组织和管理的过程，才能保证整个产品开发过程的协同和并行。企业对产品开发过程的管理，就是通过构建一个技术框架，将先进的管理经验和工具、丰富的工程设计技术，合理的产品开发过程、优化的资源配置以及充分协作的开发团队进行有效集成，来实现企业产品开发的最终目标。并行开发过程的内涵集中体现如下：1产品整个开发过程的范围的划分，是从最初产品概念的提出到产品在生产线进行批量生产之前的整个过程，是产品整个生命周期最开始部分，同时也是最重要的阶段；2产品开发的过程就是保证整个开发活动中各部门间的相互协同；3产品开发的并行，是通过重组和协调整个过程、组织和资源等作为手段来达成的；4产品开发的并行是以过程为对象，其最重要观点就是要以过程为中心1秦现生质量管理学北京：科学出版社，2002，12第34页；5产品开发过程作为一门综合的管理技术，为了实现组织能力，来通过对开发中涉及到产品信息、开发过程、企业组织与资源、企业文化和经营环境等因素的过程、组织、资源以及技术、工具等的集成建构框架，。第五节产品并行开发过程的关键技术并行工程是一个集成、并行地设计产品和相关过程的系统化方法，就要求产品开发人员从产品设计初期就考虑整个生命周期中的各个因素，因此，并行工程的实施涉及到以下四个关键技术：1产品开发团队的集成：构建集成的产品开发团队，就要求在开发初期就打破部门间的已有界限，组建跨部门间的多专业的集成产品开发团队，而在并行工程环境下，这也是目前最有效的组织形式，已经达成了研究者间的共识1DCBaylissConcurrent Engineering Philosophy Implemented Using Computer Optimized DesignJournal of Engineering Manufacture，1995，1(209)：page193-199。对于企业多功能开发团队建设作为一门技术可以说是十分大而广泛，主要技术包括：（1）研究整个团队的组织结构；（2）管理团队的技术；（3）研究团队成员间的行为方式；（4）研究团队成员的能力水平；（5）研究整个团队的协同效能；（6）研究团队的运营模式等。2重组产品的整个开发过程：并行工程是从过程的角度出发，把产品开发过程中的所有活动当做一个整体的集成，进行全局优化，进而达成对整个集成过程的控制和管理，为了使产品开发过程更加合理化，还要求能够不断的改进和提高已有的产品开发过程，通过对产品开发过程的建模、仿真和优化，尽量减少设计过程中的不必要的环节。3建立产品的数字化模型：通过在一定的数据标准的基础上，使用CAxDFx等针对产品设计的软件工具，建立数字化产品模型用以对产品生命周期进行管理。通常在产品的整个开发过程中，产品的设计主模型作为唯一的数据源，帮助企业定义能够覆盖到产品开发过程的方方面面的信息化系统，作为各环节信息交换的接口则需要的采用标准的数据交换接口。4建立协同的工作环境：基于并行工程模式下的新产品开发，可以通过建立协同的工作环境，将分布在世界各地互相采用不同的计算机软件进行工作的多个学科小组来并行进行。这种模式下，学科小组与学科小组之间以及各个不同的学科小组内部的成员相互之间是一种互相依赖的关系，有力的支持了在并行工程模式下，不同人群异地协同工作的协同环境。而协同系统的主要作用则是帮助不同工作种类的设计人员，在他们之间构建一个可以互相对设计进行协调和修改环境，有利于设计信息的快速传递，从而帮助这个开发团队针对如何解决小组间的矛盾做出合理有效地群体决定。上面四项关键技术相互独立，但是却有互相紧密相连。其中，产品开发过程的重组决定了产品开发协同团队成员的具体配置以及为了实现产品数字化定义所需要软件工具种类，同时判断是否需要增加相关的工具，这是企业实施并行工程的第一步，同时也是最关键的一步，需要对计算机支持的协同工作环境与PDM提出具体要求。作为协同工作环境下的最主要组成部分，PDM系统能够有效的对产品开发的相关流程、人员的配置以及产品数据进行集中管理。第六节并行工程的研究与应用趋势2.6.1 并行工程的研究趋势如今，世界各国都在加强对并行工程的研究，国内外对并行工程的研究和应用趋势主要有体现在以下几各方面：1并行工程在JIT(准时生产)和TQM(产品开发的全面质量管理)等方面的应用研究；2并行工程对企业如何进行模糊决策和使用工具解决协同小组间的内部冲突等方面的问题的研究；3并行工程在应用于产品开发过程中的建模方法和实现在资源约束下对产品开发过程的优化等方面的研究4并行工程研究如何解决产品开发过程中的冲突和进行仲裁等方面的技术，通过对多媒体和通讯等技术的应用，来实现对产品开发过程的约束管理和过程跟踪，确保正确的人能够以争取的方式在正确的时候获得正确的信息，才能保证企业能够执行正确的决策，以实现产品开发过程中的并行目标；5并行工程强调对产品的概念设计的研究以及如何将概念应用于到整个产品开发过程中去；6并行工程研究并行方法在软件工程领域中的应用1Philip TAshton，Paul GRankyAutomotiVe design and assembly systemmodeling research toolset at Rolls-Royce Motror Cars LimitedAssemblyAutomation，l 998，18(2), page387-40l；7并行工程通过对企业目前从串行的组织模式转变到并行模式的过程中所要面临的问题的研究，帮助企业采取相应的措施和方法；8并行工程应用于新型汽车、飞机的开发的大型项目的研究和开发；9并行工程研究企业间的动态联盟，如虚拟企业等；同时由于虚拟制造、敏捷制造等应用于并行工程的概念的出现和发展，它已经冲破在同一个企业内部的局限，而是向企业间的相互集成的方向发展1诸学宁虚拟企业产品设计技术研究中国机械工程，1991，10(1), 第58-60页2姜华，熊光楞动态联盟环境下集成化产品开发研究中国机械工程，1999，10(7),第773-776页 ；10并行工程应用于研究如何解决发生在多个对象之间的紧急问题3徐文胜，常天庆并行工程基于实例的冲突解决的研究中国机械工程，1999，10(4)，第384-386页4车阿大，林志航并行工程中基于信任度的知识(信息)协同问题研究机械工业自动化，2004，12， 第455-464页 。2.6.2 并行工程的应用和实施通过对国内外一些著名的企业的调查，这些企业的收益由于通过实施并行工程而取得了显著的提高，这也就证明并行工程能够帮助企业有效控制产品的开发过程。而大量的研究实践也表明，并行工程能够帮助企业取得明显的TQCSE效益从而赢得市场竞争。这些典型的效益包括：1针对产品的设计质量的改善，应用并行工程后的产品在生产过程中发生的工程变更的次数至少减少了一半以上。2通过对产品的设计和其他相关开发过程的并行开发，是整个开发周期缩短了40%60%。3通过多个专业人员组建的开发团队，大家的协同努力，并行的进行产品及相关过程的设计和开发，使得娶造成本也相应的降低了30%40%。4由于对产品及其开发过程的有效优化，对产品纄报废率和返工率也有很大改善，达成在现有基础上不良率下降75%