并行工程的发展与应用

1988年,美国国防分析研究所分析了武器生产背景下的传统生产模式,首次提出了并行工程的概念。特别是美国国防部高级住宅研究计划局(Advanced Housing Research Projects Agency)7月在西弗吉尼亚大学投资4-5亿美元,1988成立CERC,致力于CE使能技术的设计、开发和推广,提高产品开发能力。1986 -1992,这是并行工程的研究和初步试验阶段。美国国防部支持的DARPA/DICE计划,ESPRIT II &;计划三,日本的IMS计划等。都开展了并行工程研究。

1995是一个新的发展阶段。从理论发展到实用,取得了显著的成果。并行工程已经从理论发展到实践。越来越多的国际知名企业涉足航空、航天、汽车、电子、机械等领域,通过实施并行工程取得了显著的效益。

例如,美国洛克希德导弹与航天公司(LMSC)在1992+00年6月接受了美国国防部(DOD)用于“战区高空区域防御”(Thaad)的新型导弹的研制。该公司的导弹研制通常需要5年时间,采用并行工程的方法,产品研制周期缩短了60%。具体实现如下:

改进产品开发流程。在项目前期,LMSC花费了大量的精力来分析Thaad开发中的各个流程,并优化这些流程和开发流程支持系统。采用集成并行设计方法。

实现信息整合和共享。在设计和实验阶段,一些设计、工程变更、实验等数据,所有相关数据都必须输入数据库。所有的应用系统都必须实现有效的信息集成和共享。利用产品数据管理系统辅助并行设计。LMSC采用成熟的工程数据管理系统来辅助并行产品开发。通过支持设计和工程信息及其使用的七个基本流程(数据采集、存储、查询、分发、检查和标记、工作流管理和产品配置管理),可以对其工程数据进行有效管理。

CE带来的好处:导弹研制周期从过去的5年缩短到24个月,产品研制周期缩短60%。大大缩短了设计审查和检查的时间(一般只有3小时),提高了检查和设计的质量。

此外,像西门子这样的重型雷达设备也采用并行工程来提高产品质量,缩短开发周期。其实施有六个要求:

建立“一次开发成功”团队和技术中心;

开发新的设计过程控制工具,跟踪周期中的时间延迟,消除无效等待时间;

引入IDEF建模系统,让工程师在建模过程中质疑和改进;

过程控制工具。其软件包括获取通过设计中心的每个设计文档的历史数据,记录DCI的根本原因;

采用1在线系统要求负责取消DCI的项目经理写出详细原因;

产品设计团队和产品测试团队将合并成一个数字化的团队,将来负责开发和测试,测试考虑将成为设计过程的一部分。

ABB(瑞士)列车运输系统建立了支持CE的计算机系统、可互操作的网络系统和一致的产品数据模型,组织了设计和制造过程团队,应用了仿真技术。并行工程的应用大大缩短了产品开发周期。以前从合同签订到交付需要3~4年,只有3~18个月。对于东南亚的客户,可以在12个月内发货。整个产品开发周期缩短25%~33%,其中从用户需求到测试平台需要6个月,缩短50%。

此外,雷诺(Renauld)和通用电气(GE)等著名企业也通过实施并行工程取得了显著的效益。中国制造业要想参与世界竞争,就必须提高自身的产品开发能力,而并行工程是一个非常重要的选择。中国并行工程的研究和应用可分为以下几个阶段:

1.1992之前是并行工程的预研阶段。863/CIMS年度计划和国家自然科学基金资助了一些与并行工程相关的研究课题,如面向产品设计的智能DFM、并行设计方法研究、产品开发过程建模与仿真技术研究等。

1993,863/CIMS组织清华大学、北航、上海交通大学、华南理工大学和航天二院204所等单位组成ce可行性论证组,提出以CIMS实验工程为基础开展CE研究。

1995年5月,863/CIMS关键技术研究项目“并行工程”正式立项,投入大量资金开展并行工程方法、关键技术和应用实现的研究。

1995年5月-1997年2月进行了“并行工程”项目的重点研究。

2.自1998以来,人们对“并行工程”进行了研究和深入探讨,并将其应用于航空航天等领域。

我国对并行工程的研究也发展到了一定的高度。以下是并行工程成功应用的几个典型例子。

Xi安飞机工业(集团)有限公司在现有软件系统的基础上,开发支持飞机内饰并行工程的系统工具,包括CAID系统、DEA系统和飞机内饰CAD/CAE/CAM系统。如Y7-200A室内装饰设计制造并行工程。通过工艺建模和PDM实施、工业设计、DFA、并行工程环境下的模具CAD/CAM、飞机客舱内饰数字化定义等技术手段。在Y7-700A飞机内饰项目中,开发周期由1.5年缩短至1年,设计变更减少60%以上,产品开发成本降低20%以上。

三是以波音737-700垂尾转包生产为例,研制周期缩短3个月;节省370万美元的工装引进成本;减少样品1165件,共计50万元;减少标准工、二类工装23项,共计654.38元+0.25万元;减少136过渡模块,共计68万元;数控编程速度提高4~6倍,数控零件试切时间减少40%;工艺设计效率提高了1.5倍。

齐齐哈尔轨道车辆并行工程中棚车开发流程的改进。改进措施包括:在产品开发初期,可以充分考虑冲压件、铸钢件等零件的工艺性和铁路货车的产品性能,尽量减少设计误差,提高设计质量;同时,增加了DFX,使得产品加工、装配和技术问题可以在产品设计阶段就考虑到,提高了设计成功的可能性。实现工艺和工装并行开发,简化设计流程;制造系统和产品开发流程不构成大循环,从而缩短产品开发周期,提高产品质量和水平。并行工程理论所体现的哲学被广泛应用。在这里,这一思想主要应用于房地产企业管理的以下几个方面:

一、生产管理

按照并行工程的思想,房地产开发从一开始就考虑影响整个过程的所有因素,使每个过程的各个阶段协调一致,并行工作。发展过程中的内部与外部、有形与无形因素被认为是增强管理对象的交融程度,形成互补匹配的整体结构。

并行工程的房地产开发本质上体现了开发工作的系统性——前期的规划、设计、施工、销售、管理等过程不再是独立的单元,而是在一个完整的系统中考虑。在前期策划工作中,将产品设计、投资估算、开发计划、建筑施工、质量控制、销售实现等因素一并纳入体系。在规划的同时,可以进行设计和施工准备,有助于提前发现问题,及时调整。

房地产开发项目的生命周期一般分为五个阶段:投资决策和项目前期策划;项目的设计和规划阶段;施工阶段;项目的销售阶段;使用stage。每个阶段和阶段之间有一些非串行工作,如:投资决策阶段的市场调研工作和设计阶段的产品概念设计可以并行;施工图设计工作和采购准备工作可以并行。

1.投资决策和项目前期策划阶段的并行应用

在投资决策和项目前期策划阶段,要把管理、规划、设计、施工、销售、客户、物业的人和行业专家结合在一起,通过会议、问卷等形式,综合考虑所策划项目的目的、过程和结果。

在顾客需求方面,采用QFD(质量功能展开)方法分析顾客需求。从广义上讲,QFD是一种利用矩阵图将用户对产品和服务的要求综合反映到产品开发、设计和制造各个阶段的设计方法。它通过对产品开发过程中的基本要素、事件和活动进行分析,并对它们之间的关系进行描述和转换,实现对产品开发过程的管理、指导和控制,以保证最大限度地满足顾客的需求,从而将顾客的需求转化为一系列可检测、可操作的事件和活动。

2.项目设计和规划阶段的并行应用。

根据客户需求分析,综合指导项目设计,运用并行工程的思想,将后续工作的可行性和合理性作为设计约束,最大限度地减少后期施工过程中的设计变更和施工方案变更。

设计和规划阶段要以以下五个行动为指导:①项目开发团队作为一个整体对整个设计负责。②项目开发团队要分阶段比较优化设计目标,剔除没有附加值的功能。③设计和使用CAD系统网络,便于信息共享。④设计还必须考虑施工的可操作性,如施工方法、工艺、设备、施工顺序、不同承包商之间的配合等。⑤设计应使施工能在设计部分完成时开始,而不是等到整个设计完成。

3.施工阶段的并行应用

在施工阶段,房地产企业一般通过招投标的方式交给专业施工企业。在规划阶段,专业施工人员应参与项目的规划设计。在后期施工过程中,还要注意以下四个方面的并行应用:①减少传统野外作业中三个工序的相互依赖,使尽可能多的工序同时进行。②应使所有工人了解整个项目以及他们在整个计划中的作用。(3)工程质量和质量检验方法及标准应公布在施工现场显眼的地方。(4)定期向跨部门团队发送反馈,以改进其余部分的设计。

第二,组织管理

1.建立平行小组

平行团队的建立是企业为完成特定的产品开发任务而组建的多功能团队,包括来自市场、设计、施工、采购、销售、维修、服务、客户、供应商、合作单位的代表。通过团队成员的共同努力,可以产生正向的协同效应,使团队的绩效水平远大于单个成员绩效的总和。团队成员拥有互补的技能,致力于共同的绩效目标,并分担责任。大大提高产品生命周期各阶段人与人之间的相互信息交流。

2.团队管理方法

(1)计划和控制。就计划和控制的内容而言,一般包括进度、成本和质量。具体方法和技术包括:网络分析技术、作业成本控制、全面质量管理等。

②领导和鼓励。从具体操作来看,基本有指令型、参与型、授权型和推销型四种领导风格。在选择风格时,主要是随着任务结构和员工素质的变化而变化。主要激励方式有:目标管理、行为矫正、员工参与方案、浮动薪酬方案。

③沟通协调。信任、沟通和协调对于紧密协调的团队工作模式尤为重要。沟通有四种功能:控制、鼓励、情感表达和信息。在具体操作中,协调不仅可以解决冲突,避免组织功能失调,还可以在保证组织功能正常的前提下,激发冲突,提高群体工作效率。

3.团队的决策模式和方法

在决策时,工作团队通常采用群体决策的方式。其主要优点是:信息和知识更加完备,增加了观点的多样性,提高了决策的可接受性,增加了合法性。其缺点:浪费时间,从众压力,少数人控制,责任不清。一般来说,群体决策更准确,质量更好。但是从速度和效率上来说,群体决策不如个体决策。

4.协调解决冲突

在实施并行工程的过程中,由于在初始阶段应用并行模式来综合考虑整个生命过程中各个环节的影响,并行工程强调多学科专家的合作。由于专家的知识和背景不同,他们的目标也不同,相互影响,相互制约,随时可能发生冲突。如何协调这些冲突是实施并行工程的关键问题。从某种意义上说,并行工程的实施过程就是冲突产生、发展和解决的过程。冲突可以使设计者及早发现和解决问题,保证设计方案的优化。

第三,辅助管理

1.建立有利于实施并行工程的文化氛围

并行工程最重要的方面是它代表了一种不同的文化,而不仅仅是一种方法或技术。事实上,一些组织已经在并行工程的定义中认识到了这一点。改变文化并不容易,主要的方法是通过教育和培训。从最高管理层开始,组织的所有成员都应该意识到并行工程方法的好处和它所需要的条件。组织中的每一层和每一个成员都必须充分意识到什么是并行工程,什么不是。在这个步骤完成之前,可以进行并行工程。

2.争取业务领导的大力支持和部门领导的理解。

利用并行工程方法实施项目管理,必然涉及组织、权力分配、各种激励政策和人际关系的变化。而企业对权力分配、责任和利益关系的确定极其敏感。因此,必须有企业高层的支持。但是在中国建筑企业的现状下,一般企业的高管很难对下属产生强大的影响力,他必须得到他们的理解和支持。按照并行工程的思想,他必须赋予每个负责人对各部门资源的支配权,这显然会削弱每个部门负责人的权力,所以他需要对每个部门负责人做大量的思想工作。企业的决心、威望、影响力和领导艺术是赢得各部门负责人密切合作的关键。

3.建立并行工程的信息模型和数据平台。

随着计算机和通信技术的飞速发展,并行工程可以更好地在企业管理中实施。一般包括建立以下信息系统来辅助项目的完成和企业的顺利管理。

①项目管理体系。在并行产品开发中,多学科团队一般是以项目为单位组建的,其管理方法基本上是基于项目管理的思想。项目管理软件的功能一般包括:任务分解、进度安排与跟踪、资源分配、成本核算与分析。

②工作流管理系统。工作流管理是人与计算机之间的自动协调、控制和通信。在计算机化的业务流程中,所有命令的执行都是通过运行互联网上的软件来控制的。在工作流管理下,可以对工作量进行监控,从而平衡将工作分配给不同用户的工作量。

③群体决策支持系统。由于时间和地点的不同,群体的决策过程可以发生在四种情况下:同一时间——同一地点,同一时间——不同地点,不同时间——同一地点,不同时间——不同地点。相应的,群体决策支持系统的工具有四类:决策室(支持协同定位和同时交互);工程室(支持异地异地交互);电话会议系统(支持同时远程交互);电子邮件系统和语音邮件系统(支持不同时间、不同地点的交互)。

④信息共享系统。信息共享是并行团队工作的一个基本要素,团队中的信息应该是透明的,并及时沟通。计算机辅助项目管理信息系统可以保证信息传递的准时性,帮助所有参与方及时沟通,快速反应。

并行工程在上述三家房地产企业管理中的应用,实际上解决了项目规划定位不准、设计理念不切实际、项目开发时间过长、项目建设流程混乱、服务落后等问题。汽车工业是一个技术和资本高度密集的成熟产业,是当今许多高新技术的载体。产品开发是汽车工业技术的核心,也是一项重要的技术。技术设备

汽车开发是一项复杂的系统工程。其开发过程包括创意、建模、设计、工程分析、样机实验、工装设计与加工、调试、生产与装配。如果各个环节不能很好的协调,汽车开发必然是一个庞大而耗时的工程。尤其是近年来,随着国内汽车工业的快速发展,汽车厂之间的竞争空前激烈,汽车开发的周期、质量和成本显得尤为重要。由于产品研发投入不足,新产品开发全过程实践不足,我国与国外高水平汽车开发技术仍有较大差距。特别是在产品开发的组织体系和人员,产品开发工作的组织和产品开发的流程上。下面将讨论在汽车开发过程中,如何利用并行工程来缩短产品开发周期,提高产品质量,降低产品开发成本。

一般来说,汽车产品的开发周期有四个阶段,即计划阶段、设计阶段、样车试制阶段和小批量试制阶段。汽车企业在实施产品开发并行工程时,应该在这四个阶段使用。

1.并行工程在计划阶段的应用

在规划阶段,汽车企业的决策者首先要考虑:开发的产品能否给企业带来经济效益;开发的产品是否具有先进性、可行性、经济性和环保性;开发的产品是否有潜在市场;竞争对手是否也在开发同类型的产品,水平如何;开发的产品是否符合国内外法律法规和专利要求是否可行。

如果通过论证认为可行,将立即成立产品开发并行工程项目组。企业应当在产品设计、产品工艺、质量管理、现场施工、生产管理等方面,选拔具有一定技术专长和管理能力的人员。(必要时可邀请产品使用方的客户代表参加)从产品开发相关部门抽调人员组成并行工程项目组,同时明确小组成员的工作职责。

2.并行工程在设计阶段的应用

并行工程要求产品开发人员在制定产品设计的总体方案时,通过考虑产品生命周期中的所有因素来解决产品的T、Q、C、S问题,即以最快的上市时间、最好的质量、最低的成本和最好的服务来满足客户的不同需求和社会可持续发展的需要。作为未来详细设计的基础,总体方案的设计和论证必须保证整体最优,包括优化设计、降低成本、缩短开发周期。

在设计阶段,产品开发并行工程项目组应根据用户的需求确定所开发产品的设计目标。要保证开发出来的产品能让用户满意,就必须把项目开发周期、项目开发成本、用户关注的预定最优效果作为开发产品的设计目标。

设计目标是并行工程项目组的行动计划。这些目标是在充分研究国内外经济形势、合理的客户要求、整体市场需求、国家法律法规要求和企业内部客观条件,并全面收集竞争对手相关信息的基础上确定的。设计目标确定后,需要采用合理简单的方法,根据用户需求找出关键目标,并将设计目标分解为若干分类目标。这样,并行工程项目组可以自上而下地传播设计目标,企业各部门可以并行工作。根据关键目标的要求,对产品开发过程进行评价,得到最优设计结果。

3.并行工程在样品试制阶段的应用。

样品试制阶段并行工程的重点是优化产品的各个方面。并行工程项目团队应建立典型产品的设计模型。汽车企业典型产品设计、可靠性设计和可靠性试验的目的是建立典型产品的设计数据库,通过现代计算机的应用技术,实现设计数据的信息收集、编制、分发、评价和扩展管理,建立典型产品的设计模型。通过对已建立的典型产品设计模型的学习,利用信息反馈系统对产品寿命进行估算,找出产品设计和产品改进的共同要求,实现产品的优化设计。为了优化已开发汽车产品的设计,还必须了解同类产品的失效规律和失效类型,尤其是在设计对安全性、可靠性和耐久性有重要影响的产品时。要认真分析数据库中同类产品的失效规律和失效类型,采用成熟产品的积累数据,通过增加安全系数、降低载荷、加强试验等方式优化产品设计。

4.并行工程在小批量试制中的应用。

小批量试制阶段并行工程的重点是优化生产能力。应根据产品质量要求合理分配生产能力。“人员、设备、材料、资金、信息等”的最优组合是以最少的投入获得最大的产出的基础。尤其是在产品和技术更新速度不断加快、社会化大生产程度不断提高的今天,更需要对工艺流程、工艺成本、设备能力、工艺装备有效性、检测能力、试验能力等进行优化分析,实现产能的合理配置。同时,对于生产出来的产品,要站在用户的立场,从加工合格的产品中抽取一定的数量,评价其质量特性是否符合产品图样、技术标准、法律法规的要求;并根据质量缺陷的数量,评估产品相应的质量水平,并督促相关部门立即制定改进措施,分析用户对投入试用的产品的信息反馈,为用户提出合理可行的建议,达到用户满意。此外,由于汽车产品安全要求的特殊性,企业还必须对汽车进行安全性和可靠性试验。

汽车产品安全可靠性试验的目的主要是检查产品是否符合规定的安全要求。产品设计改进和产品质量改进是贯穿产品生命周期的一项经常性工作。持续改进是提高企业管理水平的基本方法,也是企业追求顾客满意和利润的永恒动力。