并行工程在模具開發中的應用
引言
并行工程(Concurrent Engineering - CE)是一種系統的集成方法，它采用并行方法處理產品設計及其相關過程，包括創造和支持過程。這種方法力圖使產品開發人員從一開始就能夠考慮到，產品從概念設計到產品報廢為止的整個產品生命周期中的所有因素，包括質量、成本、作業調度及用戶需求。從技術層面理解，并行工程是建立在信息集成基礎上的優化運行模式，它為先進制造技術的總體優化提供了新的技術集成思想.
1 模具開發并行工程的組織結構
模具開發可大致分為合同簽定、模具設計(包括工藝設計和數控編程)、材料供應、模具加工、試模修模和成本核算等過程。這些過程并不是獨立的，它們之間存在著復雜的相互依賴和相互制約的關系，要求在設計的早期階段就充分考慮后續環節各相關因素的影響。如果不考慮這些約束關系，就會造成大量的設計返工，不僅浪費人力物力資源，而且使模具生產周期延長，成本居高不下，質量難以控制，從而使企業失去信譽和競爭力。因此，必須組建包括模具銷售、模具設計、工藝設計、數控編程、模具加工、模具裝配、試模修模以及質量檢查等專門人員和用戶代表等方面在內的模具開發并行工程工作小組(Teamwork)，協同工作，從而盡可能集中各方面知識資源，獲取最優的設計方案，減少設計返工，提高設計質量。圖1為模具開發并行工程的組織結構。
并行工程(Concurrent Engineering - CE)是一種系統的集成方法，它采用并行方法處理產品設計及其相關過程，包括創造和支持過程。這種方法力圖使產品開發人員從一開始就能夠考慮到，產品從概念設計到產品報廢為止的整個產品生命周期中的所有因素，包括質量、成本、作業調度及用戶需求。從技術層面理解，并行工程是建立在信息集成基礎上的優化運行模式，它為先進制造技術的總體優化提供了新的技術集成思想.
1 模具開發并行工程的組織結構
模具開發可大致分為合同簽定、模具設計(包括工藝設計和數控編程)、材料供應、模具加工、試模修模和成本核算等過程。這些過程并不是獨立的，它們之間存在著復雜的相互依賴和相互制約的關系，要求在設計的早期階段就充分考慮后續環節各相關因素的影響。如果不考慮這些約束關系，就會造成大量的設計返工，不僅浪費人力物力資源，而且使模具生產周期延長，成本居高不下，質量難以控制，從而使企業失去信譽和競爭力。因此，必須組建包括模具銷售、模具設計、工藝設計、數控編程、模具加工、模具裝配、試模修模以及質量檢查等專門人員和用戶代表等方面在內的模具開發并行工程工作小組(Teamwork)，協同工作，從而盡可能集中各方面知識資源，獲取最優的設計方案，減少設計返工，提高設計質量。圖1為模具開發并行工程的組織結構。
2 模具開發并行工程的實施
從組織結構看出，模具開發并行工程的實施難點在于工作小組的協同工作。在承接模具開發任務時，并行工程開發模式強調工作小組各成員應時刻明白自己的職責和任務，協同工作，共同對特定的模具開發任務負責。但是模具行業與其它行業比較而言，標準化、規范化是比較欠缺的。模具行業從設計、制造到調試的從業人員，大多是按照自己的經驗進行工作的，這意味著許多工作的開展有很大的隨意性。由于缺乏相關的標準化技術文件，開展協同工作的難度較大，有時甚至很難執行下去。當然隨著時間的推移，工作小組成員逐漸會很好的融合協作。但是對行業高新技術應用規范進行整理、標準化無疑也是巫待進行的工作.
3 模具開發并行工程系統框架
實施模具開發并行工程需要有相應的支持環境：以產品數據管理系統為集成平臺，在數據庫管理系統、知識庫管理系統和計算機網絡系統的支持下，利用CAX等工具和各種相關的模具設計與制造知識，采用基于特征的集成產品信息模型，實現模具開發各相關環節內部及之間的信息共享，建立并行工程支持環境，最終達到縮短模具開發周期、降低模具成本、提高模具質量的目的。圖2為模具開發并行工程系統的基本框架。
從組織結構看出，模具開發并行工程的實施難點在于工作小組的協同工作。在承接模具開發任務時，并行工程開發模式強調工作小組各成員應時刻明白自己的職責和任務，協同工作，共同對特定的模具開發任務負責。但是模具行業與其它行業比較而言，標準化、規范化是比較欠缺的。模具行業從設計、制造到調試的從業人員，大多是按照自己的經驗進行工作的，這意味著許多工作的開展有很大的隨意性。由于缺乏相關的標準化技術文件，開展協同工作的難度較大，有時甚至很難執行下去。當然隨著時間的推移，工作小組成員逐漸會很好的融合協作。但是對行業高新技術應用規范進行整理、標準化無疑也是巫待進行的工作.
3 模具開發并行工程系統框架
實施模具開發并行工程需要有相應的支持環境：以產品數據管理系統為集成平臺，在數據庫管理系統、知識庫管理系統和計算機網絡系統的支持下，利用CAX等工具和各種相關的模具設計與制造知識，采用基于特征的集成產品信息模型，實現模具開發各相關環節內部及之間的信息共享，建立并行工程支持環境，最終達到縮短模具開發周期、降低模具成本、提高模具質量的目的。圖2為模具開發并行工程系統的基本框架。
4 實施并行工程時須考慮的問題
在模具開發中實施并行工程時，除了具有一般并行工程方法與關鍵技術特點外，還有以下一些問題須加考慮。
(1)智能化技術。模具設計與制造知識涉及的領域非常廣泛，而許多知識通常都是以經驗的形式存在于工程師的頭腦中或專業手冊中。問題是隨著計算機智能技術的發展，如果對有用的經驗進行總結，上升為能被計算機所識別的知識資源，并可借此進行推理則意義更大。在建立知識庫時必須考慮如何能夠很好的解決知識的獲取、表達及推理等問題。
(2)模具計算機輔助報價。模具生產的特點是單件生產，很少重復，這給模具報價帶來了極大的困難。目前，模具報價大多是根據經驗來估算的，由于缺乏價格細目和可供參考的歷史資料與數據，這種報價是不精確和缺少依據的。特別是隨著一些新的設計和制造方法引進模具開發當中，傳統的模具報價估算經驗，在某種程度上顯得更加脆弱，常導致談判伊始即陷人被動。因此，為了能夠比較準確地枯算模具成本，需要開發相應的計算機輔助報價工具。
(3)模具CAX和DFX工具。在模具設計甚至產品設計的早期階段，若能利用CAN和DFX工具，充分考慮后續環節的各種約束，如模具結構設計約束、工藝約束、資源約束等等，通過對模具的制造性、裝配性、測試性等進行分析與評價，則可提高模具開發的一次成功率，有效改善模具設計和制造的質量。值得一提的是，面向不同類型模具開發的CAE工具軟件，是目前分析評價一個設計方案合理與否最快捷有效的工具之一。利用它可大大減少物理模擬試驗及試模等耗時、耗力、耗財的評價驗證手段的使用，既縮短開發時間，又提高了開發的一次成功率。
(4)集成化產品模型特征描述技術。基于特征的模型表示方法目前比較流行。這種表示方法的優點在于比較符合人們認識事物的方式抽象出來的模型比較容易用面向對象技術加以實現。模型特征是有較豐富內容的，在實現時可將相應的特征作為對象的屬性或方法加以描述。
現在的問題是，目前流行的CAN工具軟件大多是單一解決某些方面問題的，其信息模型往往是只包含少數幾個特征而未能對所研究的對象作全面的描述。集成化技術就是試圖在各類不同的工具軟件之間架起一座座橋梁。
5 結束語
在市場經濟的大潮中，企業之間的競爭主要是交貨期、質量、成本和服務，即所謂的TQCS(Time, Quality, Cost and Service)之問的競爭。并行工程思想改變了傳統的生產管理模式，經過精心組織，能夠有效地縮短交貨期，降低生產成本，改善產品質量。因此，一經提出即成為眾多企業革新的主要內容，也已成為許多企業贏得競爭的法寶。相信在今后模具開發的實施中，它會不斷成熟和完善。
在模具開發中實施并行工程時，除了具有一般并行工程方法與關鍵技術特點外，還有以下一些問題須加考慮。
(1)智能化技術。模具設計與制造知識涉及的領域非常廣泛，而許多知識通常都是以經驗的形式存在于工程師的頭腦中或專業手冊中。問題是隨著計算機智能技術的發展，如果對有用的經驗進行總結，上升為能被計算機所識別的知識資源，并可借此進行推理則意義更大。在建立知識庫時必須考慮如何能夠很好的解決知識的獲取、表達及推理等問題。
(2)模具計算機輔助報價。模具生產的特點是單件生產，很少重復，這給模具報價帶來了極大的困難。目前，模具報價大多是根據經驗來估算的，由于缺乏價格細目和可供參考的歷史資料與數據，這種報價是不精確和缺少依據的。特別是隨著一些新的設計和制造方法引進模具開發當中，傳統的模具報價估算經驗，在某種程度上顯得更加脆弱，常導致談判伊始即陷人被動。因此，為了能夠比較準確地枯算模具成本，需要開發相應的計算機輔助報價工具。
(3)模具CAX和DFX工具。在模具設計甚至產品設計的早期階段，若能利用CAN和DFX工具，充分考慮后續環節的各種約束，如模具結構設計約束、工藝約束、資源約束等等，通過對模具的制造性、裝配性、測試性等進行分析與評價，則可提高模具開發的一次成功率，有效改善模具設計和制造的質量。值得一提的是，面向不同類型模具開發的CAE工具軟件，是目前分析評價一個設計方案合理與否最快捷有效的工具之一。利用它可大大減少物理模擬試驗及試模等耗時、耗力、耗財的評價驗證手段的使用，既縮短開發時間，又提高了開發的一次成功率。
(4)集成化產品模型特征描述技術。基于特征的模型表示方法目前比較流行。這種表示方法的優點在于比較符合人們認識事物的方式抽象出來的模型比較容易用面向對象技術加以實現。模型特征是有較豐富內容的，在實現時可將相應的特征作為對象的屬性或方法加以描述。
現在的問題是，目前流行的CAN工具軟件大多是單一解決某些方面問題的，其信息模型往往是只包含少數幾個特征而未能對所研究的對象作全面的描述。集成化技術就是試圖在各類不同的工具軟件之間架起一座座橋梁。
5 結束語
在市場經濟的大潮中，企業之間的競爭主要是交貨期、質量、成本和服務，即所謂的TQCS(Time, Quality, Cost and Service)之問的競爭。并行工程思想改變了傳統的生產管理模式，經過精心組織，能夠有效地縮短交貨期，降低生產成本，改善產品質量。因此，一經提出即成為眾多企業革新的主要內容，也已成為許多企業贏得競爭的法寶。相信在今后模具開發的實施中，它會不斷成熟和完善。
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