并行工程的过程观及常见的误解辨析

作者：e-works 朱全敏

欢迎访问e展厅 展厅 8 CAD硬件/先进制造技术展厅 图形工作站, 绘图仪/大幅面打印机, 3D控制器/3D鼠标, ... 并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关的过程，其总体目标就是缩短产品开发周期，提高产品质量，降低生产成本。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(PDP---Product Development Process)的各个活动视为一个集成的过程，从全局优化的角度出发，对该集成过程进行管理和控制，并且对已有的PDP不断改进和提高。 开发有效的设计环境除了要有一个数据标准外，还需要一个产品开发过程的概念模型。并行工程的主要内容属于设计领域，对并行工程的研究和应用必须在集成产品与过程设计的基础上，集中解决产品开发的并行过程问题。因此，要想对PDP进行改进与提高，首先要理解该过程是如何进行的，也就是说对该过程建模，然后再从中发现问题并加以改进。 一、并行与传统产品开发过程的对比 在传统的观念中，产品开发过程只是一个静态的、顺序的和互相分离的流程。这种串行过程对于一般的项目是可行的，但是对于富含创造性工作，需要多学科协作/讨论/协调，且具体工作广泛存在交互和反馈的设计活动而言，串行管理显然不合理。因此，在很多人并不了解并行工程时，设计人员的头脑中也存在着朴素的并行工程思想，如协商解决冲突、提前发存布信息等。这说明：一方面，在产品开发过程中，串行开发只能描述宏观开发活动的时序关系，不符合实际开发过程中串行、并行同时存在的现实；另一方面，由于并行工程的思想只存在于设计人员的潜在意识中，且具有很大的随意性，造成对产品开发过程的管理松散，最终导致大规模地延长开发周期。 传统的产品开发过程存在以下问题： * 缺乏对PDP进行精神描述的方法和有效地计算机辅助工具 * 缺乏将PDP的活动进行统一组织，资源进行统一分配，并进行开发活动协调的有效手段 * 缺乏有效的信息交换和过程监控工具 * 缺乏多学科开发队伍一致的产品模型、项目模型和规范化的交流标准 实践中人们逐渐认识到，在产品开发过程的早期所作的决策会对下游过程，如可制造性、质量、以及最终的产品市场占有率产生重要影响。而且，工程修改的费用以指数形式增长，这是因为修改被放置在产品开发过程的后期。所以，产品设计者必须尽可能早地考虑制造及其相关过程。 在这种模式中，产品与过程设计在计算机工具的支持下达到了集成和并行。这样，工程更改是通过内部小反馈实现的。只要产品设计与商场分析到协调一致，就可以极大地减少产品开发的大反馈，达到缩短产品开发周期的目的。 为了消除串行设计中的问题，提出四个层次的解决方案： * 数据集成 通过建立统一的数据库和产品数据交换标准实现多学科开始队伍之间一致的产品、项目视图和规范化的交流标准。 * 操作集成 使各个Team使用的工具具有通用性，实现多学科队伍的合作。 * 过程管理 过程管理将整个产品的开发过程描述为一系列项目，项目之间可以串行，部分并行或完全并行。项目在执行过程中可以反馈，且由人员、设备等广义资源将这些项目联系成一个完整的过程。人员通过建模工具描述过程，并且采用仿真和优化方法改进现有的PDP。在产品的实际开发过程中，可以给PDP模型赋以真实的产品和项目资源约束，进一步对实际过程进行监控。 * 决策支持 采用QFD和DSS等工具将产品开发过程有关信息和资源约束进行有效组织，在过程的研究和实施中进行计算和推理，为管理和决策提供支持。 在实施并行产品开发的过程中，必须注意下面几个问题： * 如果企业不能够并行地处理大量的信息流动，可能会导致信息的丢失和失控。 * 批量地、离散地发布大量的信息不是PDP的的执行方式。多学科开始队伍要求信息的连续发布。 * 在某些情况下，PDP查能会引起设计费用的增加。这是设计阶段大量的反馈造成的。但是，从全面的角度看，正是这些反馈保证了产品制造的一次性成功，从而保证了整个产品开发项目的短时间、高质量和低费用。 * PDP的一个特点是在设计的早期阶段使用不完整的或不确定的信息(如预发布)。这意味着以前的串行活动可以并行地进行。但是，如果不以规范地控制这些信息，会导致信息的混乱，或称“并行混乱”。 * 由于产品开发活动的并行性不断增加，设计人员的社会调查时间将大量减少，增加了他们犯错误的可能性，使产品的质量保证下降。 二、并行产品开始过程 产品开发过程是对某产品从形式概念制造开始及进入市场这一特定工作流的一种既定方式。它要求生成考虑到直到产品废弃的整个产品生命周期有关产品和生产的信息。但是，工作流并不能全面描述PDP，而且过程是动态变化的，上述定义只能反映一些侧面。本文中给出PDP的定义如下： 并行工程的产品开发过程是跨学科群组在计算机软硬件工具和通讯环境的支持下，由能反映一类产品开发活动的合理信息流动关系用组织、资源和逻辑制约关系为框架，以特定的产品开发(从概念形成到制造开始)约束为背景，以全方位考虑产品生命周期信息和缩短开发时间为目标，由产品开发管理人员设计的动态可变的开发任务流程。 在此定义中，跨学科群组和支持环境是并行工程顺利实施的基本保证。在此条件下，一类产品开发活动的信息流动关系、组织、资源和逻辑制约关系基本可以由产品开发系统的功能模型和一系列约束规则加以描述，这里称为模型框架。对特定的产品开发而言，只要将具体的信息、组织、资源和逻辑制约赋值给动态模型框架，则可以形成特定产品的开发过程模型。 并行工程产品开发过程是过程管理的集中体现。从产品概念设计开始，经过产品开发到产品维护的整个生命周期里，为提高产品质量，减少生产费用，缩短产品开发周期提供了一种强有力的思想方法和手段。其突出之处在于，它在注重工程技术的同时，着重强调管理的作用。 并行工程产品开发过程具有以下几个特点： * 它的建立是一个动态的非确定性的过程其最终目的是为过程管理服务。在过程实际动作时，会遇到各种各样的冲突和难以预料的随机因素。当这些冲突/随机因素无法协调和避免时，就必须修改相应的PDP模型。因此，PDP的本质是动态性的，PDP模型是在过程实施时不断完善的。 * PDP受企业自身条件和产品性质的约束 对于不同的企业和产品，甚至于相同产品的不同开发阶段，PDP具有不同的特性和内容。但是，在并行工程的体系下，产品开发过程又具有一定的共性。它是特性与共性的统一体。 * PDP的建立以待开发产品的结构信息为基础 它的建立不是人为规定的，它以待开发产品的结构信息为基础，以企业资源和组织为辅助。 * 过程之间存在约束关系 过程之间的约束关系普遍存在于PDP中。例如，开发活动A在产生某些信息的同时，也要接收其它开发活动生成的信息，作为自身正常运作的条件。当其它活动修改了生成的信息时，活动A的运作要受到不同程度的影响，表现为活动A的输出信息发生变化。 * PDP中存在多种序列关系(串行、并行和平行) 一切过程从宏观上来讲，都是串行过程；从微观上来讲，可能存在并行和平行的过程。 * 多学科开发组负责实施PDP * 过程之间存在资源冲突 * 需要过程管理和协调才能在实际中实施 三、读对并行工程产品开发过程常见的误解 以下是并行工程实施中对产品开发过程常见的误解。 * 描述形式就是工作流 工作流模型是商业过程重构BRR的重要技术手段，重点描述事务的时序关系和逻辑关系。其建立过程和使用过程一般不受其中涉及的信息和资源的影响，描述是确定性的。并行工程产品开发过程中充满了各种信息和资源的影响。因此工作流模型不能全面描述产品开发过程。 * 建立PDP的过程是一次性的，而且PDP具有通用性，一个PDP可以用于不同的产品开发。 由于PDP在针对不同产品开始时有较大不同，甚至对同一产品在不同批次的开发中也不相同，而且产品开发中不可预料的随机因素较多。因此，PDP的本质是动态模型，不可能一次性建立完整的过程。 * PDP中的任务能否并行及并行程度可以事先确定，PDP与开发队伍的组织和工作方式以及产品设计中涉及的资源没有必然的联系。 象PDP不能一次性确定一样，PDP中任务的并行度也是由产品开发中的具体情况决定的。即，如果在某一时刻，多项任务所需的输入信息和支持资源可以完全解耦，它们即可以并行进行。 * PDP的实施可以立刻开始，并且在短时间内就可以收到显著和效果。 实施PDP要同时考虑技术和管理两方面的因素。这是一个长期探索的过程，必须进行大量的经验积累。不以指望PDP具有一蹴而就的效果。 * PDP可以大量减少目前串行过程的工序 PDP的目的不是减少串行过程包含工序，而只是通过过程中合理的信息流向和资源配置，提高并行度，减少反馈次数和时间，从而使产品开发过程总体最优。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (7/5/2005)