CE信息共享理论方法与应用

1、信息共享的理论、方法与应用朱芳菲sy0408347主要内容;并盜程扁介黑并行工程中的信息共享祭并行工程中信息共享的研究热点 兼现有研究存在的问题探讨并行工程的源起传统的产品开发模式是沿用“”“”的方法。传统串行工程的产品开发模式CW®)仔細)jTgA) W)1嫩眦411质葡订効务加&!輛咖开婕传统的串行流程的产品开发模式的不足祭部门之间的信息交流存在严重的障碍；兼缺乏数字化产品定义、CAx/DFx工具和上下游的信息集成；祭产品开发过程增加了很多不增值的环节；«生产准备周期延长，更改反馈频繁；可以看到：信息共享的重要性兼缺乏跨平台的产品数据管理工具，对大量的工程图档和

2、产品数 据的管理与维护耗费了产品开发人员的大量精力，而且经常由 于前后版本不一致而造成无法估量的损失。并行工程的概念的产生« 1982年，美国国防高级研究项冃局(Defense Advanced ResearchProj ects Agency:DARPA)开始研究如何在产品设计过程中提高各 活动之间的并彳亍度(concurrency)的方法。« 5年后，DARPA发表了其研究成果。后來的事实证明，该研究 成果成为其后所有这方面研究的重要基础。« 1986年夏天，美国国防部防御分析研究所(The Institute ForDefense Analyses:IDA)

3、发表了非常著名的R-338报告«:对产品及其下游的生产支持过程进行并行体化设计的系统方法。I并行式的产品开发模式CE的开发模式： 同步、并行、交 叉、协同的过程。并行工程的优点 _杀并行工程以其并行优势，较好地适应了当今市场剧烈竞 争和急剧变化的挑战，成为现代产品开发的利器。它和 成组技术(GT)、全面质量管理(TQC)、价值工程(VE) 等现代管理技术相结合，在精益生产(Lean Production) > 计算机集成制造(CIM)等先进制造技术中的作用日益 重要,并已在发达国家的企业生产实践中取得了显著效 果。案例杀例如,辛辛那提一密拉克隆机床公司采用并行工程生产 新型数控

4、机床，成本下降了30 % ,周期从15个月缩短至 9个月；杀波音公司在研制新机型波音力7中采用并行工程，比研 制波音767快一年半出图。杀美国电话电报公司、IBM公司数据设备公司以及Mo t O r o 1 a公司等都已成功运行并行工程，它们的信息 系统开发提前期均缩短50%以上，最高可达80%。小结: 兼并行工程是企业为了尽可能的缩短产品上市时间（）,同时兼顾质量、成本等因素而采取的设计哲理。«产品设计在产品创新中处于上游。由于它对产品的、 等具有预先的决定性作用，因此设计问题已得到越來越 多的重视，各国的研究计划均将产品设计及其过程的并行化作为 研究的重点内容之一。漲并行匸程通过

5、多学科团队、过程分析和改进、产品数据管理、协 同工作环境、自动化的设计支持工具CAX/DFX及其信息集成等方法 和工具集，來促进多学科、跨部门的信息共享和协作，使得在产 品开发过程的早期，就尽可能的考虑下游的因素（可制造性、可 维护性等），以减少工程更改，缩短开发周期，实现产品开发的 一次成功和设计结果的优化。并行工程中的信息共享 祭并行工程实施的关键要素 祭信息共享的作用 去产品信息集成层次划分并行工程实施的关键要素f幵发过理坦、过帯建嗔.賢杆.改曲喘控需讣霸机网幷rscw Ir井肓空）筮出严品织坏境框烁帶两一们总乩成 I 址段，CAx, DFxs桎技水与工艮丿并行工程中的信息共享实施并行工

6、程最重要的方面Z就是耍加强各部门和各技术人员Z间的和数据共享,建立跨部门多专业的新产品开发小组则是达到这种目的有效组织形式。该小组应包括山场设计、工艺、生产技术准备、 制造、采购、销售、维修服务等各部门人员，甚至包括供应商和用户代表。袭这种 I J 能大大提高产品生命周期各阶段人 员Z间的相互信息交流和合作，能在产品设计时及早地 考虑产品的可制造性、可装配性和可检验性等。杀目前,我国企业在开展并行工程时一般都采用这种跨部 门小组形式。信息共享的作用能迅捷地交流信息， 有效地共享资源，对 市场直接感受，各部池KM能够柔性地开发产萨 能够缩短产品开发周期 能够提咼产品品 能够降低成*k快速地设计生

7、产FJI人宀I配合血这就大释:睿生产制Ski从而降抵了产射 蹿數種驯WW渊榊j制造的质顫怖达到最少的工程变动而町靠地保证质量，且易于制造、便于控制。相关资料一著名经济学家Little的研究表明，种新产品推向市场每推迟6周， 这将导致其整个生命周期内利润下降15-27%,而且随着产品生命周 期的缩短，相对的损失还将增加。并行工程不仅是活动并发，更主要的是下游过程在产品开发的早期 即参与设计过程，通过多个企业或多个阶段的同步运作，进而使整 个产品设计系统进行优化，设计过程精简，使信息流共享的效率更 高，从而大犬缩短从产品概念形成到市场获得收益整个过程的时间。 实践证明，先期进入市场的企业还可以利用

8、“撇脂”定价策略获得 较多的利润，尽快弥补产品开发投入，降低产品开发风险。产品信息集成层次划分-消息通信楽数据共享漲互操作券数据与知识重用消息通信 農这是最低级的信息集成层次，是目前绝大部分软件所 采取的方式，也是现有操作系统如Windows> Unix所 支持的方式。但由于消息结构过于简单，难以表达复 杂数据结构，因而不能支持企业内的产品信息集成。数据共享 祭这是产品数据在不同部门之间流动的前提。袭在现有产品数据共享的理论与实践中，STEP已被证明 是最优秀的标准。国外主流三维CAD软件，如Pro/E、 UG、CATIA都已提供STEP数据输岀接口，国内三维 CAD软件“金银花”则是直

9、接基于STEP标准设计和开 发的互操作杀 数据共享只能实现数据在产品全生命周期各个环节中的流动，但 对于企业级产品信息集成的要求而言还不够，还需要支持对数据 的加工操作。只有企业内的所有软件都具备互操作能力，产品数 据的流动、加工才是一个完整的过程。兼目前，在支持互操作的解决方案中，CORBA和DCOM是最为典型 的两种，但软件互操作需要制定人量的标准，两者仍有很长的路 要走。美国国家工业信息基础结构协议（NIIIP）数据小组进行的 测试表明，对于大型复杂产品数据（20MB以上）,在异质异构软 件环境下，目前还没有互操作的解决办法。数据与知识重用 一 袭要实施并行工程，重组业务流程，还需要实现

10、数据与 知识重用，将企业管理者和工程师长期以来所积累的 产品开发经验化为企业的资源。数据挖掘(data mining) 是实现产品数据与知识重用的一种重要方法数据共享：?:新卜品并发很二程建都需初借用'老产点的些信息资源，只有在全面管理的基础上实现高效准确的信息 查询，才能保证老的资源的再利用率。此外，根据企业产品的特 点和结构进行分类，建立符合企业内部需要的标准零部件族，有 利于推动设计的标准化程度，提高零部件再利用率，减少重复性 劳动。«:不同部门、不同专业人员存在定的信息交流和联系，产品开发不再是单元个体的工作，而作坊式从头 到尾都是由个人完成的产品开发在现代社会已经是

11、凤毛麟角了。 每个工作环节的结果对于后续各丄作环节的影响都是巨人的，即 便是一件仅分派给个人的简单设计任务，设计人员也需要和生产、 销售、采购甚至客户做适当的沟通。并行工程的研究热点«并行工程基础理论的研究祭并行工程集成框架« DFX祭制造环境建模漲面向并行工程的CAPP漲冲突消解及知识处理、协同«面向并行工程企业的体系结构和组织机制漲并行工程中产品开发过程的管理漲仿真技术在企业各部门及产品开发过程中的应用漲质量工程的研究研究热点一：并行工程基础理论的研究«主要包括、和所谓 就是指 阶段的信息及访问、,而产品模型包括产品生命周期各操作这些信息的算法。在计

12、算机环境下，进模型研究。尤其是并行设计的建模技术。行并行设计要求信息模型能够获取和表达产品信息、制造信息和 资源信息;能够方便地获得有关产品可制造性、可装配性、可维 护性、安全性等方面的信息；能够使小组成员共享信息。杀 要满足这些要求，必须建立一个能够表达和处理有关产品生命周期各阶 段所有信息的统一产品模型。统一模型的建立町以在特征建模基础上进 行，但是特征建模只是强调设计和制造信息的集成，在多学科人员协同 工作坏境下，为产品开发某坏节数据被改动后，它不具备自动更新相关 数据的能力，即不支持所谓全相关性。祭国际标准化组织(ISO)提出的产品数据模型是建立模型的工具,但由于产品数据复杂、多变此标

13、准仍在试用阶段。从支持并行设计建模 技术研究现状来看，冃前的模型对详细设计阶段以及下游诸坏节支持得 较为充分，但在产品概念设计阶段其信息描述能力较弱，这是需要深入 研究的课题。要满足这些要求，必须建立一个能够表达和处理有关产品 生命周期各阶段所有信息的统一产品模型。杀 统一模型的建立町以在特征建模基础上进行，但是特征建模只是强调设 计和制造信息的集成,在多学科人员协同工作环境F,当产品开发某环 节数据被改动后，它不具备自动更新相关数据的能力，即不支持所谓全 相关性。研究热点二：并行工程集成框架 一 _ _ 袭就是使企业内的各类应用实现信息集成、功能集成和过程集成的软件系统。主要包括基于思想模

14、型的辅助决策系统、支持多功能小组的多媒体会议系 统、计算机辅助冲突解决的协调系统等。一般可以采 用多媒体技术、客户服务器模型进行开发，但在知识 共享、多领域数据信息转换、设计意图表达等方面还 没有找到切实可行的办法，建立一个包括信息集成、 工具集成和人员集成的理想网络环境仍是一个长期的 努力过程。研究热点三：DFX兼 :在这领域中，主要集中于DFM和DFA这两个方向上。DFM是并行工程中最重要的研究内容之，它是指在产品设计阶 段尽早地考虑与制造有关的约束（如可制造性），全面评价产品 设计和工艺设计，并提出改进的反馈信息，及吋改进设计。祭在中包含着设计与制造两个方面，传统上制造都是考虑设计要求的

15、，但是设计考虑制造上的要求不够充分，在DFM中必须充 分考虑制造要求，一般通过评价來实现。漲面向装配的设计与DFM类似，它是将在设计时加以考虑，设计与装配在计算机的支持下统-于个通用的产品模型， 來达到易于装配，节省装配时间、降低装配成本的目的。我国的研究工作主要集中在高校中，据不完全统计：漲CE中过程建模、过程管理及通讯技术研究等兼清华大学面向CE的CAD/CAPP/CAM的集成研究、DFM等漲华中理工大学并行设计的零件信息模型、面向CE的设备环境建模 等*上海交通大学面向CE的集成化设计信息模型及决策信息模型、 DFA等漲西安交通大学CE的过程模型与并行品质评价等漲西北工业大学并行工程中的

16、模糊知识（信息）协同方法、QFD等 漲北京理工大学面向CE的协同工作环境等漲天津大学智能工程知识处理及并行设计支持环境等I研究工作主要存在以下一些问题:兼:虽然并行工程的研究匸作已经广泛开展，但是无论从研究的内容上看，还是从研究的水平上说都明显存在差距。如: 并行工程在成木和质量上的应用才刚刚起步，与供应商的集成问题还没 有提上日程。«:在实用技术研究方而，冃前还没有商品化软件诞生，而国外公司（如：PTC的Pro Engineering> CV的CADDS5）已经推出商品化软件。«:由于科研力量薄弱，在研究上还不能全面开花，并行工程的实施就更是难上加难了。而且，当前

17、国内机械行业在激烈的市场竞争中经济效益不好，CAD/CAM技 术还有待普及，全面实施并行丄程还缺乏基本的物质基础。问题探讨 聚并行工程是不是对CIMS的否定？棗并行工程是不是设计与制造的并行？并行工程是不是对CIMS的否定?祭并行工程不是对CIMS技术的否定，而是进一步的深化 和发展。它之所以在近期才被提出并得到承认，使它 首先必须以信息集成技术为基础，然后才能实现产品 开发过程的集成。杀而CIMS在信息的集成商为并行工程的实施提供了有利 基础。系统化的思想体现在企业的组织变革、过程改 进、产品生命周期的数字定义和信息集成等几个因素 的综合平衡，对并行工程影响最大的是CIMS的信息集 成和精良

18、生产模式中的组织方式。并行工程是不是设计与制造的并行? 一_ _ _ 袭企业界人士经常误把并行工程理解为设计与制造同步。 其实，正确的观点是并行工程要求设计时考虑制造中 可能存在的各种因素。任何产品开发在宏观上总是串 行的，只是微观的活动上可以,以减少不必要的等待时间。理 解并行工程的一个重要方面是设计活动的协同、协作, 而不是简单的时间上的并发。结束语： 杀并行工程的实施将从根本上改变现行的制造模式，在 国外已经取得了大量的成功应用，对此我们必须引起 高度重视，跟踪世界先进水平开展适合我国国情的研 究工作，为并行工程在我国的广泛应用打下坚实的基 础。I参考文献 漲中国企业实施并行工程的若干特点、问题及解决方法陈国权高技术通信1999. 3漲并行工程-产品开发的利器 张光明等工业工程1996.«先进制造领域关键技术并