[科普中國(guó)]-模具制造并行工程

模具制造并行工程是一種企業(yè)組織、管理和運(yùn)行的先進(jìn)設(shè)計(jì)、制造模式，是對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)及相關(guān)過(guò)程(包括制造和支持過(guò)程)進(jìn)行并行、一體化設(shè)計(jì)的一種系統(tǒng)化的工作模式，也是采用多學(xué)科團(tuán)隊(duì)和并行過(guò)程的集成化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)模式。

概述模具制造并行工程是一種企業(yè)組織、管理和運(yùn)行的先進(jìn)設(shè)計(jì)、制造模式，是對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)及相關(guān)過(guò)程(包括制造和支持過(guò)程)進(jìn)行并行、一體化設(shè)計(jì)的一種系統(tǒng)化的工作模式，也是采用多學(xué)科團(tuán)隊(duì)和并行過(guò)程的集成化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)模式。它把傳統(tǒng)的制造技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合，在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的早期階段全面考慮產(chǎn)品生命周期中的各種因素，力爭(zhēng)使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能夠一次獲得成功，從而縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品成本，加快產(chǎn)品投入市場(chǎng)的時(shí)間。1

運(yùn)行模式并行工程打破了傳統(tǒng)從事產(chǎn)品研制開(kāi)發(fā)的串行工程。所謂串行工程，是在前一個(gè)工作環(huán)節(jié)完成之后才開(kāi)始下一個(gè)工作環(huán)節(jié)的工作，各個(gè)工作環(huán)節(jié)的作業(yè)在時(shí)序上沒(méi)有重疊和反饋，即使有反饋，也是事后的反饋。并行工程采用并行的方式，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就集中產(chǎn)品研制周期中的各有關(guān)工程技術(shù)人員，同步地設(shè)計(jì)或考慮整個(gè)產(chǎn)品生命周期中的所有因素，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)方式、售后服務(wù)方案等進(jìn)行統(tǒng)籌考慮，協(xié)同進(jìn)行。經(jīng)系統(tǒng)的仿真和評(píng)估，對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象進(jìn)行反復(fù)修改和完善，力爭(zhēng)后續(xù)的制造過(guò)程一次成功。這樣，設(shè)計(jì)階段完成后一般能保證后面階段如制造、裝配、檢驗(yàn)、銷售和維護(hù)等活動(dòng)順利進(jìn)行，但也要不斷地進(jìn)行信息反饋。特殊情況下，也需要對(duì)設(shè)計(jì)方案甚至產(chǎn)品模型進(jìn)行修改。

在上述并行工程運(yùn)行模式下，每個(gè)設(shè)計(jì)者可以像在CAD工作站上一樣進(jìn)行自己的設(shè)計(jì)工作。借助于適當(dāng)?shù)耐ㄐ殴ぞ撸诠矓?shù)據(jù)庫(kù)、知識(shí)庫(kù)的支持下，設(shè)計(jì)者之間可以相互進(jìn)行通信，根據(jù)目標(biāo)要求既可隨時(shí)應(yīng)其他設(shè)計(jì)人員要求修改自己的設(shè)計(jì)，也可以要求其他設(shè)計(jì)人員響應(yīng)自己的要求。通過(guò)協(xié)調(diào)機(jī)制，群體設(shè)計(jì)小組的多種設(shè)計(jì)工作可以并行協(xié)調(diào)地進(jìn)行。在這個(gè)過(guò)程中CIMS(計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng))成為基本手段，以全企業(yè)的優(yōu)化運(yùn)行為目標(biāo)，將并行工程應(yīng)用于CIMS的環(huán)境，以CIMS的信息集成為基礎(chǔ)，在CAD/CAPP/CAM的3C的集成框架下引入并行工程的理論和方法，將會(huì)使CIMS進(jìn)一步完善，能夠更好地解決CIMS中產(chǎn)品串行開(kāi)發(fā)過(guò)程中的問(wèn)題。1

核心內(nèi)容并行工程是企業(yè)按一定步驟實(shí)施制造系統(tǒng)自動(dòng)化的指導(dǎo)性策略。并行工程主要包含四個(gè)方面的核心內(nèi)容：

1．產(chǎn)品開(kāi)發(fā)隊(duì)伍重構(gòu)

將傳統(tǒng)的部門(mén)制或?qū)I(yè)組變成以產(chǎn)品為主線的多功能集成產(chǎn)品開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)。它被賦予相應(yīng)的職責(zé)權(quán)利，對(duì)所開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品對(duì)象負(fù)責(zé)。

2．過(guò)程重構(gòu)

從傳統(tǒng)的串行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程轉(zhuǎn)變成集成的、并行的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程。并行過(guò)程不僅是活動(dòng)的并發(fā)，更主要的是下游過(guò)程在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)早期參與設(shè)計(jì)過(guò)程；另一個(gè)方面則是過(guò)程的改進(jìn)，使信息流動(dòng)與共享的效率更高。

3．?dāng)?shù)字化產(chǎn)品定義

數(shù)字化產(chǎn)品定義包括兩個(gè)方面，數(shù)字化產(chǎn)品模型和產(chǎn)品生命周期數(shù)據(jù)管理；數(shù)字化工具定義和信息集成。CIMS作為制造系統(tǒng)為并行工程的應(yīng)用提供了理想的集成環(huán)境。

4．協(xié)同工作環(huán)境

協(xié)同工作環(huán)境用于支持開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)協(xié)同工作的網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)平臺(tái)，使CAD/CAE/CAM集成化過(guò)程的加工送給制造設(shè)備和制造過(guò)程。

針對(duì)并行工程的核心內(nèi)容，并行工程包含了組織結(jié)構(gòu)變革、新的用戶需求策略、必要的支撐環(huán)境、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程改進(jìn)等四個(gè)關(guān)鍵要素。1

組織結(jié)構(gòu)實(shí)施模具制造并行工程，要求在設(shè)計(jì)的早期階段就充分考慮后續(xù)環(huán)節(jié)各相關(guān)因素的影響。為此，首先要建立由各部門(mén)人員共同組成的模具開(kāi)發(fā)多功能工作小組。模具生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程可大致分為合同簽訂、模具設(shè)計(jì)(包括工藝設(shè)計(jì)和數(shù)控編程)、材料供應(yīng)、模具加工、試模修模和成本核算等過(guò)程。這些過(guò)程并不是獨(dú)立的，它們之間存在著復(fù)雜的相互依賴和相互制約的關(guān)系。如果不考慮這些約束關(guān)系，就會(huì)造成大量的設(shè)計(jì)返工，不僅浪費(fèi)人力、物力資源，而且使模具生產(chǎn)周期延長(zhǎng)，成本居高不下，質(zhì)量難以控制，從而使企業(yè)失去信譽(yù)和競(jìng)爭(zhēng)力。因此，必須組建包括模具銷售、模具設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、數(shù)控編程、模具加工、模具裝配、試模修模及質(zhì)量檢查等專門(mén)人員和用戶代表等方面在內(nèi)的模具開(kāi)發(fā)并行工程工作小組協(xié)同工作，從而盡可能集中群眾智慧，獲取最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，減少設(shè)計(jì)返工，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。

在承接模具開(kāi)發(fā)任務(wù)時(shí)，并行工程開(kāi)發(fā)模式強(qiáng)調(diào)工作小組各個(gè)成員時(shí)刻明白自己的職責(zé)和任務(wù)，協(xié)同工作，共同對(duì)特定的模具開(kāi)發(fā)任務(wù)負(fù)責(zé)。同時(shí)借助CAX，DFX等并行設(shè)計(jì)支持工具，使在設(shè)計(jì)甚至報(bào)價(jià)的早期階段就能充分考慮、分析、評(píng)估模具制造全過(guò)程的所有影響因素，并采用并行工程方法和技術(shù)實(shí)施信息發(fā)布、設(shè)計(jì)評(píng)審和進(jìn)行設(shè)計(jì)沖突檢測(cè)與消解。

從組織結(jié)構(gòu)看，模具制造并行工程的實(shí)施難點(diǎn)在于工作小組的協(xié)同工作。眾所周知，模具行業(yè)比起其他行業(yè)，標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化是比較欠缺的。模具行業(yè)從設(shè)計(jì)到制造到調(diào)試的從業(yè)人員大多數(shù)是按照自己的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行工作，這意味著許多工作的開(kāi)展有很大的隨意性，由于缺乏相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)文件，開(kāi)展協(xié)同工作的難度較大，有時(shí)甚至很難執(zhí)行下去。當(dāng)然，隨著時(shí)間的推移，工作小組成員會(huì)有足夠的素質(zhì)修養(yǎng)，能夠很好地融合協(xié)作，但是，對(duì)行業(yè)的高新技術(shù)應(yīng)用規(guī)范進(jìn)行整理、標(biāo)準(zhǔn)化無(wú)疑是最關(guān)鍵也是最應(yīng)該首先考慮去做的事。1

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

王沛 - 副教授、副研究員 - 中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所