1、并行工程在企业新产品开发活动中的应用摘 要 本文在分析归纳并行工程内涵和特点的基础上，将其与传统的串行开发模式进行比较，并通过对某机电企业的案例 分析和讨论，力求展现并行工程在企业研发活动中的一个应用样本，从而为国内企业更好地开展相关活动以提升新 产品开发绩效提供可资借鉴的模式。 关键词 并行工程；新产品开发；案例分析 一、引言 传统的新产品开发大多沿用串行工程方法，部门间的沟通和互动不够，从而导致设计改动量非常大，产品开发周期长，新产品开发过程低效而缓慢，难以适应激烈的市场竞争。这种形势迫切要求企业采用新的产品开发手段以保证产品开发早期阶段能作出正确的决策，从而缩短产品开发时间，提高产品质量
2、，降低研发成本。并行工程是对传统产品开发模式的一种根本性改进，是一种新的设计哲理与产品开发技术。它一开始就考虑整个产品生命周期，把产品开发活动看成一个整体、集成的过程，组织以产品为核心的多学科跨部门集成产品开发团队来进行产品开发，并通过改进开发流程、采用计算机信息技术辅助工具，实现产品的全生命周期数字化和信息集成，从而使在产品开发过程的早期便能作出的正确的决策，进而达到缩短产品上市周期，降低生产成本，提高产品质量的目的。 论文百事通如何通过并行工程来提升企业的新产品开发绩效便成为学界和业界相当关注的问题。本文通过对国内某机电企业的案例分析和讨论，归纳了其运用并行工程的主要方式和特征，力求为国内
3、企业更好地开展相关活动以提升新产品开发绩效提供可资借鉴的模式。 二、并行工程的内涵和特点 1.并行工程的内涵。1988 年美国国防部防御分析研究所(IDA)在 R338 研究报告中给出了并行工程的概念，即“并行工程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的工作模式，这种工作模式力图使开发者们从一开始就考虑到整个产品生命周期(从概念的形成到产品的报废)中的所有关键因素(包括质量、成本、进度和用户需求)”。在学术界还存在着各种关于并行工程的定义，如：同时工程、并行设计、生命周期工程、进程驱动设计、工作组方法以及 DFM(Design For Manufactu
4、ring)等。Mark(1999)强调产品全生命周期中，在产品设计早期便应当考虑诸如可制造性、可维护性等问题。国内学者许维胜、吴启迪等认为并行工程指集成产品和生产过程中的各种工程行为，使之尽可能地并行而不是顺序地执行；李刚炎指出并行工程是当今制造业的一个重要研究领域，它是一种设计哲理，是对其工作对象及其相关过程进行并行、一体化设计与实施的一种共时性的系统化工作模式；熊光楞等(1996)指出并行工程以 CIMS 的信息技术为基础，通过组成多学科产品开发队伍，改进产品开发流程，利用各种 DFX(面向某一领域的设计)工具等手段，使产品在开发的早期阶段就能及早考虑下游的各种因素。 综上所述，并行开发模
5、式就是打破创新过程的不同环节的前后逻辑关系，不同的专业人员(包括设计人员、工艺制造、销售维修、市场营销人员等)组成一个多专业开发组协同工作。该模式中信息的流动是双向的或多向的，而不是单向流动，从而使创新过程犹如一个纵横交错的网络，保证产品设计阶段尽可能消除不必要的重复劳动，以缩短开发周期，提高创新效率。 2.并行工程的特点。并行工程作为一种管理理念和工作模式，其特点在于重视用户的要求，全面考虑整个产品生命周期，对产品开发过程进行集成管理和控制。 (1)全方位考虑产品。在并行工程项目中，集成产品开发团队协同工作，同时处理新产品的多个方面，并在新产品开发活动中，职责和权利共享，制造部门成员和其他功
6、能成员不会等到产品开发完成才参与进来，而是一直和产品设计师紧密配合完成产品开发和过程处理，故而影响产品设计从而最终使产品具有更好的可生产性及更低的成本。为了更好地制造新产品、销售新产品、运送新产品及售后服务，并行工程全面考虑产品设计开发、制造、销售、服务部门等信息需求。 (2)集成产品开发团队。并行工程中突出了组织和人的因素。现代客户需求越来越多样化，产品功能越来越多，设计越来越复杂，为了确保产品的可装配性，管理者必须建立一套标准流程。另外，开发过程涉及的学科门类和专业人员也是非常多的，为达到开发过程的整体最优，企业必须更好地发挥并掌握现代先进技术的人的群体协作，组成集成产品开发团队和支持团队
7、进行协同工作(指计算机系统、各种软件工具、网络手段与设计工具在一起的支持环境系统等)，把产品开发过程看成一个有机系统，消除传统串行模式中各部门之间的壁垒，使各部门协调一致，提高团体效益。并行工程必须要有一个来自公司各部门的集成产品开发团队并让战略合作伙伴、重要供应商及客户参与进来。 (3)并行交叉有序。并行工程作为一种方法，旨在产品开发的早期阶段就能综合评估产品全生命周期的各种因素，做出正确决策。它强调产品设计与工艺工程设计、生产技术准备、采购、生产等各种活动并行交叉进行。并行工程强调各种活动并行交叉、并不是也不可能违反产品开发过程必要的逻辑顺序和规律，不能取消或超越任何一个必经的阶段，而是充
8、分考虑整个产品的各个子模块，找出它们之间的逻辑关系，尽量并行交叉进行。并行设计是并行工程主体，它利用计算机仿真技术等系列工具，对产品开发的全生命周期进行并行而有序的设计，使传统的在生产制造阶段才能发现的问题能够在设计早期得到解决。 (4)尽早开始工作。正因为强调各活动之间的并行交叉和节省时间，并行工程往往要求人们学会在信息不完整的情况下就开始工作。 综上所述，并行工程的本质特征包括：1)强调产品开发设计的并行性，强调产品最终的上市时间；2)强调集成产品开发团队紧密合作，权责利结合，有效沟通与协调，尽量确保产品开发的一次性成功；3)强调和战略伙伴、重要供应商和客户的合作，降低产品成本。 三、并行
9、工程对新产品开发的促进作用 1.并行与串行研发过程的比较。传统串行开发模式或顺序工程模式中，产品设计、回顾、制造、测试等活动是各自独立和串行的(Turino，1992)，因此产品设计产生的问题会逐步影响后面活动，使得产品必须反复修改才能满足客户需求。这样推迟了产品上市的时间，增加了产品开发成本，削弱了产品的竞争力。该模式中设计数据零散分布于开发过程，缺乏统一有效的管理，数据无法保持一致，数据信息很少进行文档管理，容易丢失，使设计修改更加花费时间，设计者通常不知道成本信息，他们不能有意识地把成本作为设计目标。 并行工程是一种集成系统的方法，设计、制造、测试、售后支持等活动同时进行考虑，使得在产品
10、开发时各种问题尽早地被考虑到，产品设计修改减少，从而降低了产品开发成本，缩短了产品上市时间。其与串行工程的根本区别在于并行工程把产品开发的各个活动看成是一个整体、集成的过程，要求产品开发人员从设计伊始就要考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品处理的全部因素，并从全局优化的角度出发，对集成过程进行管理与控制。并行工程的重要目标就是尽可能使产品设计一次性成功(熊光楞，2001)。 论文百事通Marko(2004)等学者认为采用并行工程的目标在于：(1)缩短新产品开发时间。并行产品开发缩短 50%以上时间是由于开发活动并行进行、团队成员能够经常性交换信息，责任在于团队而不是浪费时间去追寻某个人的责任
11、。(2)相对传统的串行开发而言，并行工程新产品开发降低了产品开发成本。在产品串行开发，由于各个活动串行执行产品开发成本增长很慢，但由于反复的修改过程制造成本增长很快。而产品开发如采用并行工程，早期产品开发活动成本增长很快，反复的修改过程少，制造成本增长慢，进而降低了产品开发成本。 2.并行工程在新产品开发中的意义。如前所述，采用并行工程进行新产品开发能够提高新产品开发效率，增加新产品竞争优势，从而获得新产品成功。这主要表现在以下几方面：(1)新产品研制时间缩短；(2)新产品设计质量提高；(3)新产品设计的反复次数减少；(4)新产品提高了工艺质量；(5)减少了新产品的制造时间。 四、并行工程在
12、X 公司 Q 项目中的应用 1.公司简介。X 公司是一家从事航天遥测产品和固体火箭发动机研制的企业。经过近 20 年的发展，公司在遥测和固体火箭发动机领域已初步形成了自有的核心技术优势。公司现在明确提出，要在今后 5 至 10 年内，建成两个基地：一是中高空气象探测产品的生产基地；二是中近程导弹武器飞行试验遥测产品的研制基地。公司要为国家中高空参考大气标准的制定、为国家大型航天活动和中近程导弹武器试验提供多层次的保障服务。 2.并行工程在研发项目中的应用。国家实施载人航天工程以来，要求为大型航天发射任务提供技术、可靠性、安全性等方面的相关配套保障设施及时完善。X 公司于 1998 年获得 Q
13、型高空气象系统的研制任务，按要求，要在 3 年之内完成该项目的所有研制工作，达到可随时装备应用的水平。按国内航天型号研制项目开展的常规做法，要完成这样一个系统工程，对 X 公司来说至少要 6年以上的研制周期。面对这一挑战，又是首次承担系统总体任务的 X 公司立即采用并行工程的方法，最终将产品开发周期缩短 50%，按要求完成了合同规定的目标。 Q 项目是一个综合火箭推进技术、高空分离技术、高空探测技术和地面雷达接收处理技术等多领域多专业的系统工程。对于此前只从事配套研制生产根本没有集成研究经验的 X 公司来说，之所以最终能在比常规做法缩短一半多周期的情况下顺利完成研制工作的关键，是因为采用了并行
14、工程方法，即公司所称的集成产品开发(integrated product devel-opment，IPD)。这是该公司第一次将 IPD 应用于项目研制中，并取得了极大的成功。在接到研制项目后，公司对原有产品的设计和制造方式进行了大胆变革，下面从几个方面对 X 公司实施并行工程的主要方法和技术展开分析： (1)及时聘请相关领域专家组成顾问组。接到 Q 项目后，公司立即动员各方力量，聘请了航天运载火箭总体设计、高空气象探测和航天系统工程指挥等领域的离退休老专家做顾问，专门成立一个关于 Q 项目的 3 人顾问小组。请这些顾问定期到公司开展相关专业的信息传递和专题讲座，让全公司有关人员尽可能多了解、
15、掌握关于 Q 项目的各专业领域的信息，特别是国内外有关类似系统研制的成功经验和失败原因，此举使公司的研制工作从一开始就站在了一个较高的起点上。与公司此前开发新项目所进行的烦杂的事前调研、论证相比，避免了许多盲目的调研和信息收集工作，大大节省了项目正式起动前的准备时间，也提高了经费使用效率。 (2)组织集成产品研制队伍。在 Q 项目中，X 公司采用并行的集成化产品开发方法(IPD)，根据项目需要，从公司各个部门抽调人员，建立了 5 个研制小组，共同组成项目研制团队，各个小组分头负责研制本小组的分项目。 这种多学科开发小组之间的相互渗透，在提高产品质量和降低成本的同时，大大减少了设计和工艺过程中可
16、能出现的错误和返工现象。这种方法最直接的结果是缩短了项目的开发周期，加快了产品设计和制造的进度，并成功地将设计基本单元集成为一个整体的过程。 (3)实现信息集成与共享。公司为 Q 项目的研制专门升级了公司内部的局域网，安装了多个工程设计和制造应用软件，包括 Autocad 和 Pro/E 以及各种Formtek 的软件模块。这些模块支持过程控制和应用通信，以及文件索引、注释、浏览、划线、扫描、绘图、格式转换和打印等功能。为了实现并行化产品开发，各应用系统之间必须达到有效的信息集成与共享。数据转换程序对于支持异构平台和应用软件非常重要。工程图样是以以光栅版本形式分发的，以保证该图样可以进行网上的
17、检查和评审。各种文件格式之间的有效转换，保证了文件在应用层的交换和共享。通过这些内部公共信息系统的建立和完善，比传统的会议交流和纸面传输方式节省了 40%以上的信息获取时间，节约了 60%以上的因打印、复印带来的信息交流成本。 在 Q 项目为期 3 年的研制过程中，工程设计一直是开发工作的重点。但工程设计数据必须支持后续的制造过程和维护阶段，即实现产品数据在整个开发周期的信息集成。为此，在设计、产品试制和产品试验的各个阶段，一些设计、工程变更、试验和实验数据，随着项目的不断进展，都进入数据库，以备随时核查。 (4)研制流程的并行工程化改进。在项目工作的前期，公司花费了大量的精力对 Q 项目开发
18、中的各个过程进行分析，采用集成化的并行设计方法，优化了这些过程的支持系统。具体包括供应商集成、设计评审和建立设计过程的知识档案三个方面。 X 公司把供应商是否有能力支持其 Q 项目开发过程的做了严格选择。为了使供应商能够及时提供相应的支持，让供应商参与到开发小组中来，这个小组中的成员在一个环境下共同工作，从画草图开始，到开发每一个模型，X 公司选择了高空探测仪作为典型部件进行产品开发小组与供应商的协同工作。高空探测仪是 Q 项目中一个非常复杂又非常关键的分系统，供应商通过反复探讨帮助该产品开发小组更好、更快地工作以及更为有效地沟通，同时完成对设计模型的详细描述。 在 Q 项目中，X 公司改用了
19、一种新的设计评审检查方法，在公司内部项目组各成员和顾问组成员的计算机终端安装了支持 Q 项目的信息管理系统。该系统建立在工作站、网络和电子文件基础上，因此它能支持在线检查，可以将图样以一定方式分发给相关人员。检查人员在需要的时候可以在各自的终端上查询和检查设计文件。这样就大大缩短了设计评审与检查的时间(一般仅需 3 个小时)，并且可以同时进行，大大缩短了检查同期，又提高了检查的质量。X 公司在 Q 项目中以这种方式进行了 550 多次设计评审检查，仅此一项措施就缩短了6 个月的研制周期。 记录一个完整的检查、评论和表决的设计过程相关档案资料，可以在设计修改或再次设计导弹系统的主要部件时，不需要
20、重新从头进行开发，可以重用服务器上的数据文件。这样，在新一轮的设计循环中，工作量就大为减少，设计进度加快。对于项目经理来说，记录档案有助于他们对项目当前状况进行详细了解，根据所掌握最新的项目进展情况，进行相应决策以便使一些设计活动提前开始。通过对检查和评审过程的记录建档，X 公司能永久性地拥有一个独立的知识库。即使有些小组成员发生了变动，但有了该知识库，就可以查看相关过程的一些记录。与以往的工作方式不同，一个小组要负责从概念到飞行设计这一完整的过程，项目组有权进行设计进度安排和项目预算。由于采用了 E-mail 方式进行通信，对于保证计划与预算的执行，有非常重要的意义。 论文百事通(5)建立基
21、于计算机网络的数据信息管理系统。X 公司在 Q 项目研制之初，即确定了要充分利用现有的发达的计算机网络技术，并及时开发安装了适应于本项目信息化管理的各种计算机软件系统，对项目组成员的计算机终端进行应用软件的统一，用户界面的统一，相关信息共享管理。用户主要借助光缆分布式数据接口 FDDI 支持的工程应用软件来进行数据传递。另外，还有一道“数据防火墙”来防止对 Q 项目信息资源的非法入侵。 公司还采用了一个成熟的工程数据管理系统辅助并行产品开发。这个系统能够按照一定的方式将工程文件发送给工作在各个平台上的工程师，并获取他们在工程检查过程中的评审和反馈信息。公司通过支持设计和工程信息管理的7 个基本
22、过程，有效地管理它的工程数据。这 7 个关键的工程数据管理的基本过程是：数据获取、存储、查询、分配、检查和标记、工作流管理及产品配置管理。公司大多数的独立部门分 3 个阶段实现对工程数据的管理：基本的工程数据支持服务，即工程数据的获取、存储、查询、分配和检查；扩展了第一阶段的应用范围，并加入工作流管理来支持文件的检查和批准程序；将基本的工程数据支持服务推广到整个企业，将企业流程扩展至所有相关的用户，并加入产品结构配置管理。 3.并行工程技术的应用效益。X 公司将并行工程方法应用到公司的项目研制工作中，取得了非常显著的效益： (1)大幅缩短了 Q 项目的开发周期。通过采用并行工程方法，及时聘请相
23、关领域专家组成顾问团，组织集成产品研制队伍，实现信息集成与共享，研制流程的并行工程化改进和充分利用先进的网络通信技术，支持异地的电子评审，将该项目研制周期由过去通常的 6 年缩短到现在的 3 年，节约了一半的研制时间。 (2)在项目研制过程中，充分采用了现代网络通信和信息化管理技术，大大减少了以往项目人员三天两头在外地跑的现象，省去了以往因讨论、检查、审核的需要而必须投入的琐碎工作，大大节约了项目研制的人力和物力成本。 (3)有利于及时发现并改正项目研制进程中出现的错误、失误，避免了大幅度返工情况的发生，保证了各阶段的顺利进行和最终产品的质量。 (4)一些新技术如产品数据管理、异地网上电子评审
24、、信息集成与共享等在Q 项目的实施过程中得到成功的应用，为公司以后的产品开发和研制创造了良好条件。 五、小结 由上述 Q 型项目并行开发过程的案例分析可以看出，并行工程的新产品开发模式使该公司顺利并提早完成了 Q 项目。公司通过实施并行工程开发模式，Q 项目的开发时间从 6 年缩短到 3 年，取得了良好的经济效益。X 公司并行工程应用的成功经验可以归纳为以下几个方面：(1)设计流程变革；(2)建立集成产品开发团队；(3)集中产品数据管理；(4)高层管理人员的重视；(5)计算机辅助设计应用；(6)重要供应商介入产品开发。该公司的成功经验为国内企业更好得实施并行工程以提升新产品开发绩效提供了可资借
25、鉴的模式。 需要进一步指出的是，新产品开发活动中实施并行工程对不同环节的开发设计人员(包括过程技术人员、财务分析和控制人员以及营销策划人员等)的沟通和合作的要求也会相应提高。这需要一种高度的协作精神，更需要一个强有力的管理者或协调机构，这个组织的管理者必须具备快速的决策能力和灵活的协调能力。在重大产品创新活动中，甚至有必要对企业的整个结构及员工的工作方式均加以变革，因此，并行开发的组织形式是有一定管理难度的。 参考文献： 1Mark. Computer-Aided Production Engineering Pro-ceedings of the 15th International Cap
26、e conferenceM.University of Durham 19-20 Appil，1999 2张玉云，熊光楞，李伯虎.并行工程方法、技术与实践J.自动化学报，1996，(6). 3陈国权.并行工程管理方法与应用M.北京：清华大学出版社，1998. 4潘学增.并行工程原理及应用M.北京：清华大学出版社，1997. 5Janez Kusar， Joze Duhovnik， Janez Grum， Marko Star-bek How to reduce new product development timeJ. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing，2004，(20). 6陈劲.永续发展企业技术创新透析M.北京：科学出版社，2001.
