以知识为基础的产品创新是现代工业设计的核心。企业如果想在市场上立于不败之地，就必须加速解决新产品开发中的一连串的问题，并要求敏捷生产，在设计过程中实现并行工程。

设计中的并行工程

文/李凯

21世纪的市场竞争不仅是先进科技的竞争，同时也是产品设计的竞争。以知识为基础的产品创新是现代工业设计的核心。随着网络化和信息技术的快步发展，企业之间的竞争愈加残酷，产品开发的风险度也比以前大了许多，这就对企业提出了更高的要求：一个产品由最初的概念构想到制造完成、再销售到用户手中所用的时间要短；产品的形态和功能要符合市场的需要，质量要好；制造成本要尽量低，还要尽可能作到环保，等等等等。因此，企业如果想在市场上立于不败之地，就不得不加速解决新产品开发中的一连串的问题，如了解市场需求、提高产品质量、降低成本和提供优质服务等。在这些问题中，迅速开发出新产品、加快上市时间是关键。现代企业要求敏捷生产，这既要求在设计过程中实现并行工程，即在协同企业和部门之间开展方便、快捷、安全的协同设计工作，而且必须在产品开发全过程中让用户参与进来，以便发现产品的缺陷，及时纠正，满足用户需要，从而增强企业的核心竞争力。

并行工程

一般来说，产品开发的整个过程包括以下环节：确立项目、市场调研、设计（工业设计+结构设计+模具设计+硬件设计+……）、工艺、采购、制造、检验、销售、售后服务、回收处理等，而设计是其中最重要的一个环节。产品设计虽然占产品总成本不到5%，但设计效果却会影响产品整个成本的70%以上。

传统的串行产品开发模式，即立项后先进行市场需求分析，设计部门根据分析结果进行产品设计，然后将图档交给技术部门进行工艺方法的编制和制造工装的准备，采购部门根据要求进行采购，等所有环节准备好以后进行生产加工和测试，产品结果若不满意则反复修改设计和工艺，再加工、测试，直到满足要求，然后进行大批量生产。不难看出，在串行工程中，从设计到制造各道工序是按一定的先后顺序逐步实施的。由于在产品方案设计过程中缺乏其他部门的支持与合作，因此，许多本来可以提前解决的问题都必须等到整个设计方案进入下一环节后才能被发现，然后设计部门再根据后续部门反馈的结果进行设计的修改与更正。从而出现一定时期内一些部门很忙，而另一些部门很闲的局面，造成时间与资源的浪费。并且如果部门之间对所出现的问题相互推卸责任，会对企业的竞争力造成很大伤害。由于这种方法的产品开发中各个部门总是独立地运作，特别是在设计中很少考虑到其他环节的要求等，因此常常造成设计的反复修改，严重影响产品的上市时间。

1986年，美国国防部防御分析研究所(IDA)发表了非常著名的R-338报告，提出了“并行工程”的概念，即“并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关过程（包括制造过程和协同过程）的系统方法。这种方法要求产品开发人员在一开始就考虑产品的整个生命周期中从概念形成到产品报废的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户要求”。进入21世纪以来，并行工程的内涵更为丰富、外延更为广泛，它要求在产品设计中既要考虑其上游的市场要求、客户要求，同时又要考虑下游的工艺、制造、维修、对环境的影响、报废处理等方面的内容，也就是说要全面考虑产品整个生命周期中的各项因素。

如图1所示，这是并行工程所采用的开发模式。通常情况下，并行工程能够降低产品成本25%~35%，缩短产品上市时间20%~90%，缩短产品开发周期40%~60%，减少工程变更次数60%~90%，全面性品质（Overall Quality）增进200%~600%，企业年收入增加5%~10%，生产力提升20%~110%。

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图1 并行式新产品开发示意图

DFMA（Design For Manufacture and Assemble，即制造与装配设计）技术是并行工程关键技术的重要组成部分，其思想已贯穿企业开发过程的始终。它涵盖的内容很多，涉及产品开发的制造、装配、监测、维护、报废处理等各个阶段。在产品的设计早期（概念）阶段应用DFMA技术，考虑并解决产品的可装配性和可制造性问题，经过多次DFMA循环(见图2)后，再进入后面的详细设计阶段，然后是样机制造和大量投产。经过这样的过程，虽然设计阶段的时间有所延长，但整个产品的开发周期却大大缩短，提高产品质量的同时也节约了成本。

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图2 DFMA循环过程

CAD的应用与发展

CAD（Computer Aided Design，即计算机辅助设计）技术是实现设计自动化，增强企业及其产品在市场上竞争力的一项关键性技术。在整个设计流程中，最受到关注的是数据的传输与设计的协同问题，在由概念设计到结构设计，再到模具设计的计算机模型的数据传导过程中，往往会由于软件相互间的数据接口不兼容而出现许多问题。因而，最理想的方式是所有的过程能够在一个软件里得到完成。

近年来，市场的需求越来越广泛，用户的需求也越来越趋向于个性化。为满足这些新需求，就需要在设计的过程中不断的、实时的对设计结果进行修改。传统的CAD不是帮助设计人员进行创新设计，而是把一个想好的设计做成实体。在激烈的国际化竞争面前，企业需要的不是在某一个产品细节上有一个工具做得更好，而是一个完整的解决方案。另外，参与整个产品协同设计的人员范围很广，从概念设计、结构设计、模具设计直至于市场人员、销售人员，这些人都需要同样的数据。如果CAD软件能用一套集成工具全面解决概念设计、零件设计、装配设计、钣金设计、产品真实效果模拟和动画仿真等等问题，必将大大提高设计速度。

CAD技术的发展趋势就是要进行真正的创新设计，它不再需要先想好要做成什么样，只要有一个模糊的概念，然后在设计的进程中不断把自己的想法表达出来，再判断是否正确，并经过动态的修改得出精确的设计。

H3C的理解与应用

并行工程要求设计过程的并行和集成是以工作空间的展开换取工作时间缩短的方式来处理复杂系统。与传统的顺序方式相比，这种方法扩大了系统的状态空间，缩短了对复杂问题交互式求解的迭代次数，促使设计一次达到最终目标。H3C在产品整机设计中，基于IPD产品开发流程的框架，在设计各个阶段运用并行工程组织设计活动和协调设计过程。

设计过程的集成包括3层含义：设计结果可以为工艺设计接受和共享；在结构设计中能够考虑到制造过程对产品的约束，并对产品进行可制造性分析和评价；工艺设计能对结构设计提出反馈意见，对设计进行恰当的修改。

在H3C的产品整机设计开发中，面向并行工程的CAD/DFMA的并行集成是通过细化设计循环来实现的，把CAD子系统的一次特征设计定义为一个特征设计单元，DFMA子系统对该特征设计单元进行评价并给出反馈信息；通过预发布子系统对该特征设计单元进行工艺分析并给出反馈信息；根据DFMA的反馈信息，CAD决定是修改设计还是继续设计，把上述过程称为一个设计单元循环，在整个设计过程中，该循环反复进行。

在产生零件信息模型后，DFMA子系统对其进行总体分析及特征之间的关联分析，并产生反馈信息。根据该信息，CAD可以对零件特征信息模型进行修改。另外，根据零件特征信息模型对其输出进行修改。这仍然是一个反复循环的过程；最终产生一个可行工艺结果，提供给后续CAM（Computer Aided Manufacturing，即计算机辅助制造)环节。

设计应当是一个弹性的、富有创造性的过程。设计没有唯一的答案。作为产品开发的源头与重要环节，如何合理配置资源，运用先进手段，使设计在产品全生命周期中更好的发挥自己的作用是我们应当关心的问题。并行工程在设计中的运用，则可以加强部门间的协调，提高设计效率与成功率，从而达到增强企业竞争力的目的。