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第4章 并行化的产品开发方法 (3)

一、并行工程的适时提出

并行工程方法要求产品开发人员一开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废处理的所有因素,包括质量、成本、进度计划和用户的要求。 20世纪80年代初,各国企业开始寻求更为有效的新产品开发方法。美国国防高级研究项目局(Defense Advanced Research Projets Agency,DARPA)开始研究如何在产品设计过程中提高各活动之间“并行度”(Concurrency)的方法。

1986年夏天,美国国防部防御分析研究所(The Institute for Defense Analyses,IDA)发表了著名的R-338报告,提出了“并行工程”(Concurrent Engineering,CE)的概念,并将其解释为对产品及其下游的生产和支持过程进行并行一体化设计的系统方法,同时完整地给出了并行工程的定义:“并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关的各种过程(包括制造过程和支持过程)的系统方法。这种方法要求产品开发人员从一开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废处理的所有因素,包括质量、成本、进度计划和用户的要求。”分别表示了并行工程的产品开发模式(a)和相对应的跨部门多学科小组的组织方式(b)。

根据这一定义,并行工程是利用跨部门、多学科的开发小组方式在一起并行协同工作,对产品设计、工艺、装配、维修等上下游各方面进行同时考虑和并行交叉设计,及时地交流信息,使各种问题尽早暴露,并共同加以解决。这样就使产品开发时间大大缩短,同时质量和成本都得到改善。

并行工程的产品开发模式(a)和对应的多学科跨门小组的组织方式(b)并行工程的目标为提高质量、降低成本、缩短产品开发周期和产品上市时间。并行工程在实现上述目标中,主要运用以下方法:

(1)设计质量改进——使早期生产中工程变更次数减少50%以上。

(2)产品设计及其相关过程并行——使产品开发周期缩短40%~60%。

(3)产品设计及其制造过程一体化——使制造成本降低30%~40%。

通过这一定义我们应该清楚地认识以下几点:

(1)并行工程(CE)是一个面向整个设计过程的方法,它需要在设计中全面地考虑到相关过程的各种问题,但并非包含制造过程等其他过程。相反,应强调的是所有设计工作要在生产开始前完成,而不要求在设计产品的同时就进行生产。

(2)并行工程是指对产品及其下游过程进行并行设计,它建立在传统的串行方法基础之上,并不能消除完整过程中固有的顺序。当然,如果企业实施了业务流程再造(BPR)后,已经将原过程做了彻底的变革,那么就要按新过程实施并行设计。

(3)CE的思想是对产品设计过程的集成,相对整个企业集成来说,它只是其中的一个侧面。

(4)CE强调优化设计,依靠集成各学科专业人员的智慧,做到设计的一次成功。所以必然包括对设计的各方面需求,如可生产性、可靠性、可维护性等。

二、并行工程:竞争的需要

在进行组织结构改进的基础上,应用高新技术能获得更大的潜在效益,改进产品的开发过程比改进产品的生产过程获得的效益更为显著。 在产品的整个形成过程中,产品开发属于创造性阶段。新产品开发过程一般包括调查研究、产品规划、产品设计、生产准备和样品试验五个阶段。在新产品开发中,产品性能、产品形状、产品尺寸及材料、数量、结构工艺和装配工艺性都必须确定。从可以看出,产品设计开发阶段虽然其自身所需成本只占总成本的5%,但确定了产品成本的70%,占了产品成本的绝大部分,同时它也占用了产品生产周期的大部分时间。因此,产品设计开发阶段是降低产品成本、缩短产品上市时间的关键。

产品生命周期费用分布情况激烈的市场竞争给企业带来了巨大的压力,如何在其中求得生存和发展是摆在每个企业面前的严峻问题。产品的整个生命周期显现出越来越短的趋势,新产品必须在准确了解用户需求的基础上,以高品质和富有竞争力的价格才能占领市场。在这种趋势下,很明显,过多的设计缺陷和错误,以及反复的长时间的修改将会导致更高的成本和更低的质量,使企业在竞争中处于劣势。同时将损害企业在用户中的信誉,增加企业额外的修改和回收费用。

当今国际市场上许多企业利用柔性制造和信息集成技术改善了生产条件,获得了显著的经济效益,但这些高新技术的应用远没有达到人们所期望的目标。分析表明,在进行组织结构改进的基础上,应用高新技术能获得更大的潜在效益,改进产品的开发过程比改进产品的生产过程获得的效益更为显著。

传统串行工程的产品开发模式长期以来,和部门负责制相对应的产品开发过程主要采用顺序工程的方法,也就是传统的串行的开发方式,它有着不可避免的缺陷:由于在设计过程中不能及早考虑下个阶段的相关问题,造成设计与制造脱节,使产品开发过程处于设计、加工、测试、修改、再设计的反复循环过程中,为设计而设计;造成设计改动量大、产品开发周期长,大大提高了产品成本。在目前竞争激烈、产品更新换代迅速的市场条件下,这种方法的缺陷已经严重地妨碍了企业的发展,为了解决上述问题,仅通过改进产品的生产过程已不能满足需要,只有改进产品的开发过程才是最佳方案。

三、并行工程的本质何在

并行工程是对产品及其相关的各种过程进行并行、集成化设计的一种系统方法。 尽管人们对并行工程的定义有不同的说法,但目前人们普遍接受的是由美国防御分析研究所在R-338报告中提出的定义。根据这一定义,并行工程的本质如下:

(1)强调产品设计的“制造可行性”、“装配可行性”和“检测可行性”

也就是说,并行工程强调设计人员在进行产品设计时一定要考虑在已有的制造、装配和检测条件下,产品是否具有制造装配、检测的可行性。一个产品设计得再好,如果不能很方便地制造、装配和检测出来,就不能达到及早投放市场的目标。

(2)强调产品的“生产可行性”

这里的“生产可行性”与“制造可行性”是有区别的。“制造可行性”,主要是从设备加工技术的角度,看能否将一个产品加工出来。而“生产可行性”包括“制造可行性”,主要指产品在需要按要求的批量生产时,企业在设备生产能力和人员能力上能否达到要求,即在企业的设备和人力资源方面也要加以考虑。

(3)强调产品的“使用可行性”、“维修可行性”和“报废可行性”

也就是考虑产品在使用过程中是否能满足用户要求,是否易于维修,在废弃时是否易于处理等。

对于以上三个方面,利用并行工程进行新产品开发时,在设计阶段就要尽早考虑其生命周期中所有的后续过程:制造、装配、检测、企业的设备能力和人力资源、使用、维修和报废等。这样才能减少修改的次数,缩短产品上市时间,尽早占据市场。

并行工程为了缩短产品开发时间,还强调产品开发各环节的活动要并行交叉进行,其特征如下:

(1)并行交叉

所谓并行交叉就是要求产品设计与工艺过程设计、生产技术准备、采购、生产等各种活动并行交叉进行。并行交叉有两种形式:

一是,按部件并行交叉,即将产品的各个部件并行交叉进行设计开发。

二是,对每单个部件,将其工艺过程设计、生产技术准备、采购、生产等各种活动尽最大可能并行交叉进行。

需要注意的是,并行工程强调各种活动并行交叉,必须是在遵循产品开发过程固有而又必要的逻辑顺序和规律的基础上进行,不能取消或越过任何一个必经的阶段,通过细分活动找出各子活动之间的逻辑关系,将可以并行交叉的尽量并行交叉进行。

(2)工作的提前开始

为了实现并行交叉及争取时间,它强调人们要学会在信息不完备的情况下就开始工作。根据传统观点,只有等到信息充分而又完备的情况下才能进行工艺设计工作,所有工艺设计图完成后才能进行生产技术准备和采购。而并行工程方法打破传统,追求尽早开始工作,即在信息不完备的情况下就进行,从而大大缩短时间。

(3)面向过程和面向对象

一个新产品从概念构思到生产出来是一个完整的过程,而传统的串行方法是把整个产品开发全过程细分为很多步骤,每个部门和个人都只做其中的一部分工作,而且是相对独立的进行,工作做完以后把结果交给下一部门。这其中不一定存在完整的、统一的产品概念,他们的工作是以职能和分工任务为中心的。而并行工程则强调要面向整个过程或产品对象,设计人员在设计时就要全盘考虑,对从设计开始到产品投放市场整个过程加以考虑。工艺部门的人员也要同样考虑其他过程,设计某个部件时要考虑与其他部件之间的配合。这种从局部到整体、从串行到并行观念上的转变,使得整个开发工作能着眼于整个过程和产品目标。

(4)系统集成与整体优化

在传统串行工程中,对产品开发工作的评价都是孤立地进行,针对每一部门或每个人的工作;就设计来说,主要是看设计工作是否新颖,是否有创造性,产品是否有优良的性能。这对其他部门也是如此。而并行工程则利用系统和整体的观点,强调系统集成与整体优化,它并不完全追求局部的最优,而是追求全局最优,追求产品整体的竞争能力。对产品而言,这种竞争能力就是由产品的TQCS综合指标——交货期(Time)、质量(Quality)、价格(Cost)和服务(Service)而决定的。在不同情况下,侧重点不同。在某个阶段,交货期、质量、价格等可能是关键因素,也可能是它们中的几个综合指标。对每一个产品而言,企业都对它有一个竞争目标的合理定位,而整个产品开发过程都是围绕这个目标而进行的,以该竞争目标为系统集成与整体优化的目标来安排整个产品开发活动。因此对整个工作的评价是根据整体优化结果来评价的。

第三节 并行工程的过程管理

“过程”本身是一个抽象的、普遍的概念。过程的时间特性以及事件序列中蕴含的因果关系是“过程”概念的核心。而“过程管理”因此也包含了两个方面的基本涵义:一是对以时间为核心的过程性能的关注;二是对过程中各要素(人、信息、工具、环境等)及其相互关系演化进程的关注。就这两者来说,前者往往以后者为基础。

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