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第九章 并行设计 武汉理工大学机电工程学院 Wuhan University of Technology 现代设计技术 第九章 并行设计 第九章 并行设计 吴华春 Mail: whc@whut.edu.cn 机电工程学院 本章主要内容: 9.1 9.2 9.3 并行设计的基本概念 并行设计的关键技术 并行设计实例 传统的串行工程方法，每个部门都根据各自需要进行修改，不能全面地考虑后续过程的多种需要，使所制造的产品存在许多缺点。 并行工程和可制造性设计已成为新产品开发不可缺少的手段。 对原设计必须进行必要的修改，因此传统的设计方法无法适应激烈市场竞争的需要，研究探索产品开发新方法是当务之急。 §9.1 并行设计的基本概念 一、串行设计过程 从需求分析、产品结构设计、工艺设计一直到加工制造和装配是—步步在各部门之间顺序进行。 分析 工艺 工艺装备 制造 设计 检验 装配 分析 工艺 工艺装备 制造 设计 检验 装配 制造 检验 装配 二、串行产品开发的工作流程 产品开发的工作流程：首先由熟悉顾客需求的市场人员提出产品构想，在由产品设计人员完成产品的精确定义之后，交制造工程师确定工艺工程计划，确定产品总费用和生产周期，质量控制人员作出相应的质量保证计划 三、串行产品开发存在的问题 1、各下游开发部门所具有的知识难以加人早期设计。越是设计的早期阶段，降低费用的机会越大；而发现问题的时间越晚，修改费用越大。费用随时间成指数增加。 2、各部门对其它部门的需求和能力缺乏理解，目标和评价标准的差异和矛盾降低了产品整体开发过程的效率。 四、并行工程（ Concurrent Engineering ——CE） 定义一：是对产品及其相关过程，包括制造过程和支持过程，进行并行、一体化设计的一种系统化方法。 定义二：并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关过程（包括制造过程和支持过程）的系统方法。这种方法要求产品开发人员在设计一开始就考虑产品在全寿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、进度计划和用户要求。 并行工程的组成及信息流 研究范围：并行工程是一种经营哲理，一种工作模式，其研究范围包括产品全生命周期（从概念形成到产品报废）中的所有因素，如企业文化、管理以及各种用于设计、制造和支持的方法与技术。 并行工程所要考虑的因素 并行工程的主要思想有： 1、设计时同时考虑产品生命周期的所有因素(可靠性、可制造性)。作为设计结果，同时产生产品设计规格和相应的制造工艺和生产准备文件。 2、产品设计过程中各活动并行交叉进行。 3、与产品生命周期有关的不同领域技术人员的全面参与和协同工作，实现生命周期中所有因索在设计阶段的集成，实现技术、资源、过程在设计中的集成。 并行产品开发流程 并行工程具有的特点 1、强调团队工作（Team work），团队精神和工作方式 2、强调设计过程的并行性 3、强调设计过程的系统性。 4、强调设计过程的快速反馈 1．产品开发队伍重构 将传统的部门制或专业组变成以产品(型号)为主线的多功能集成产品开发团队（IPT ) 。 2、过程重构 从传统的串行产品开发流程转变成集成的、并行的产品开发过程。不仅是活动的并行，更主要的是下游过程在产品开发的早期即参与设计过程；另一方面则是过程的精简，以使信息流动与共享的效率更高。 并行工程的核心内容 3、数字化产品定义 包括两方面内容，即：数字化产品模型和PDM；数字化工具和信息集成，如CAD／CAE/CAM 、 DFA、DFM。 4．协同工作环境 用于支持IPT协同工作的网络与计算机平台。 并行工程的核心内容 §9.2 并行设计的关键技术 1、产品并行设计的建模及优化 2、支持并行设计的计算机信息系统 3、模拟仿真技术 4、产品性能综合评介和决策系统 5、并行设计中的产品管理技术 §9.2 并行设计的关键技术 并行设计的技术经济效益 1、提高企业对市场需求的响应速度 2、提高产品开发的一次成功率 3、降低产品的开发成本 美国波音飞机制造公司投资40多亿美元，研制波音777型喷气客机 HP公司采用并行工程来改进产品质量 §9.3 并行设计实例 ATT公司的产品生产 齐车公司的澳粮车生产 并行工程 便于加工和装配的设计规则 减少装配工作量，便于装配，易于保证装配质量，降低装配成本，易于维护 所有零件从一个方向进行装配 尽量在垂直方向进行装配 减少装配工作面 在外部进行装配 零件进入端设计倒角和锥度 避免错误装配 装配结构 工艺性 减小最终产品装配时间，减小库存，缩短交货期，易于保证质量，易于维护 采用模块化设计