并行工程在模具開發(fā)中的應(yīng)用
引言
并行工程(Concurrent Engineering - CE)是一種系統(tǒng)的集成方法，它采用并行方法處理產(chǎn)品設(shè)計及其相關(guān)過程，包括創(chuàng)造和支持過程。這種方法力圖使產(chǎn)品開發(fā)人員從一開始就能夠考慮到，產(chǎn)品從概念設(shè)計到產(chǎn)品報廢為止的整個產(chǎn)品生命周期中的所有因素，包括質(zhì)量、成本、作業(yè)調(diào)度及用戶需求。從技術(shù)層面理解，并行工程是建立在信息集成基礎(chǔ)上的優(yōu)化運行模式，它為先進制造技術(shù)的總體優(yōu)化提供了新的技術(shù)集成思想.
1 模具開發(fā)并行工程的組織結(jié)構(gòu)
模具開發(fā)可大致分為合同簽定、模具設(shè)計(包括工藝設(shè)計和數(shù)控編程)、材料供應(yīng)、模具加工、試模修模和成本核算等過程。這些過程并不是獨立的，它們之間存在著復(fù)雜的相互依賴和相互制約的關(guān)系，要求在設(shè)計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。如果不考慮這些約束關(guān)系，就會造成大量的設(shè)計返工，不僅浪費人力物力資源，而且使模具生產(chǎn)周期延長，成本居高不下，質(zhì)量難以控制，從而使企業(yè)失去信譽和競爭力。因此，必須組建包括模具銷售、模具設(shè)計、工藝設(shè)計、數(shù)控編程、模具加工、模具裝配、試模修模以及質(zhì)量檢查等專門人員和用戶代表等方面在內(nèi)的模具開發(fā)并行工程工作小組(Teamwork)，協(xié)同工作，從而盡可能集中各方面知識資源，獲取最優(yōu)的設(shè)計方案，減少設(shè)計返工，提高設(shè)計質(zhì)量。圖1為模具開發(fā)并行工程的組織結(jié)構(gòu)。
并行工程(Concurrent Engineering - CE)是一種系統(tǒng)的集成方法，它采用并行方法處理產(chǎn)品設(shè)計及其相關(guān)過程，包括創(chuàng)造和支持過程。這種方法力圖使產(chǎn)品開發(fā)人員從一開始就能夠考慮到，產(chǎn)品從概念設(shè)計到產(chǎn)品報廢為止的整個產(chǎn)品生命周期中的所有因素，包括質(zhì)量、成本、作業(yè)調(diào)度及用戶需求。從技術(shù)層面理解，并行工程是建立在信息集成基礎(chǔ)上的優(yōu)化運行模式，它為先進制造技術(shù)的總體優(yōu)化提供了新的技術(shù)集成思想.
1 模具開發(fā)并行工程的組織結(jié)構(gòu)
模具開發(fā)可大致分為合同簽定、模具設(shè)計(包括工藝設(shè)計和數(shù)控編程)、材料供應(yīng)、模具加工、試模修模和成本核算等過程。這些過程并不是獨立的，它們之間存在著復(fù)雜的相互依賴和相互制約的關(guān)系，要求在設(shè)計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。如果不考慮這些約束關(guān)系，就會造成大量的設(shè)計返工，不僅浪費人力物力資源，而且使模具生產(chǎn)周期延長，成本居高不下，質(zhì)量難以控制，從而使企業(yè)失去信譽和競爭力。因此，必須組建包括模具銷售、模具設(shè)計、工藝設(shè)計、數(shù)控編程、模具加工、模具裝配、試模修模以及質(zhì)量檢查等專門人員和用戶代表等方面在內(nèi)的模具開發(fā)并行工程工作小組(Teamwork)，協(xié)同工作，從而盡可能集中各方面知識資源，獲取最優(yōu)的設(shè)計方案，減少設(shè)計返工，提高設(shè)計質(zhì)量。圖1為模具開發(fā)并行工程的組織結(jié)構(gòu)。
2 模具開發(fā)并行工程的實施
從組織結(jié)構(gòu)看出，模具開發(fā)并行工程的實施難點在于工作小組的協(xié)同工作。在承接模具開發(fā)任務(wù)時，并行工程開發(fā)模式強調(diào)工作小組各成員應(yīng)時刻明白自己的職責(zé)和任務(wù)，協(xié)同工作，共同對特定的模具開發(fā)任務(wù)負責(zé)。但是模具行業(yè)與其它行業(yè)比較而言，標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化是比較欠缺的。模具行業(yè)從設(shè)計、制造到調(diào)試的從業(yè)人員，大多是按照自己的經(jīng)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(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)文件，開展協(xié)同工作的難度較大，有時甚至很難執(zhí)行下去。當(dāng)然隨著時間的推移，工作小組成員逐漸會很好的融合協(xié)作。但是對行業(yè)高新技術(shù)應(yīng)用規(guī)范進行整理、標(biāo)準(zhǔn)化無疑也是巫待進行的工作.
3 模具開發(fā)并行工程系統(tǒng)框架
實施模具開發(fā)并行工程需要有相應(yīng)的支持環(huán)境：以產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)為集成平臺，在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、知識庫管理系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的支持下，利用CAX等工具和各種相關(guān)的模具設(shè)計與制造知識，采用基于特征的集成產(chǎn)品信息模型，實現(xiàn)模具開發(fā)各相關(guān)環(huán)節(jié)內(nèi)部及之間的信息共享，建立并行工程支持環(huán)境，最終達到縮短模具開發(fā)周期、降低模具成本、提高模具質(zhì)量的目的。圖2為模具開發(fā)并行工程系統(tǒng)的基本框架。
從組織結(jié)構(gòu)看出，模具開發(fā)并行工程的實施難點在于工作小組的協(xié)同工作。在承接模具開發(fā)任務(wù)時，并行工程開發(fā)模式強調(diào)工作小組各成員應(yīng)時刻明白自己的職責(zé)和任務(wù)，協(xié)同工作，共同對特定的模具開發(fā)任務(wù)負責(zé)。但是模具行業(yè)與其它行業(yè)比較而言，標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化是比較欠缺的。模具行業(yè)從設(shè)計、制造到調(diào)試的從業(yè)人員，大多是按照自己的經(jīng)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(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)文件，開展協(xié)同工作的難度較大，有時甚至很難執(zhí)行下去。當(dāng)然隨著時間的推移，工作小組成員逐漸會很好的融合協(xié)作。但是對行業(yè)高新技術(shù)應(yīng)用規(guī)范進行整理、標(biāo)準(zhǔn)化無疑也是巫待進行的工作.
3 模具開發(fā)并行工程系統(tǒng)框架
實施模具開發(fā)并行工程需要有相應(yīng)的支持環(huán)境：以產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)為集成平臺，在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、知識庫管理系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的支持下，利用CAX等工具和各種相關(guān)的模具設(shè)計與制造知識，采用基于特征的集成產(chǎn)品信息模型，實現(xiàn)模具開發(fā)各相關(guān)環(huán)節(jié)內(nèi)部及之間的信息共享，建立并行工程支持環(huán)境，最終達到縮短模具開發(fā)周期、降低模具成本、提高模具質(zhì)量的目的。圖2為模具開發(fā)并行工程系統(tǒng)的基本框架。
4 實施并行工程時須考慮的問題
在模具開發(fā)中實施并行工程時，除了具有一般并行工程方法與關(guān)鍵技術(shù)特點外，還有以下一些問題須加考慮。
(1)智能化技術(shù)。模具設(shè)計與制造知識涉及的領(lǐng)域非常廣泛，而許多知識通常都是以經(jīng)驗的形式存在于工程師的頭腦中或?qū)I(yè)手冊中。問題是隨著計算機智能技術(shù)的發(fā)展，如果對有用的經(jīng)驗進行總結(jié)，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(chǎn)的特點是單件生產(chǎn)，很少重復(fù)，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(jù)經(jīng)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(shù)據(jù)，這種報價是不精確和缺少依據(jù)的。特別是隨著一些新的設(shè)計和制造方法引進模具開發(fā)當(dāng)中，傳統(tǒng)的模具報價估算經(jīng)驗，在某種程度上顯得更加脆弱，常導(dǎo)致談判伊始即陷人被動。因此，為了能夠比較準(zhǔn)確地枯算模具成本，需要開發(fā)相應(yīng)的計算機輔助報價工具。
(3)模具CAX和DFX工具。在模具設(shè)計甚至產(chǎn)品設(shè)計的早期階段，若能利用CAN和DFX工具，充分考慮后續(xù)環(huán)節(jié)的各種約束，如模具結(jié)構(gòu)設(shè)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(fā)的一次成功率，有效改善模具設(shè)計和制造的質(zhì)量。值得一提的是，面向不同類型模具開發(fā)的CAE工具軟件，是目前分析評價一個設(shè)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?shù)脑u價驗證手段的使用，既縮短開發(fā)時間，又提高了開發(fā)的一次成功率。
(4)集成化產(chǎn)品模型特征描述技術(shù)。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(yōu)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?qū)ο蠹夹g(shù)加以實現(xiàn)。模型特征是有較豐富內(nèi)容的，在實現(xiàn)時可將相應(yīng)的特征作為對象的屬性或方法加以描述。
現(xiàn)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(shù)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(shù)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(jié)束語
在市場經(jīng)濟的大潮中，企業(yè)之間的競爭主要是交貨期、質(zhì)量、成本和服務(wù)，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(tǒng)的生產(chǎn)管理模式，經(jīng)過精心組織，能夠有效地縮短交貨期，降低生產(chǎn)成本，改善產(chǎn)品質(zhì)量。因此，一經(jīng)提出即成為眾多企業(yè)革新的主要內(nèi)容，也已成為許多企業(yè)贏得競爭的法寶。相信在今后模具開發(fā)的實施中，它會不斷成熟和完善。
在模具開發(fā)中實施并行工程時，除了具有一般并行工程方法與關(guān)鍵技術(shù)特點外，還有以下一些問題須加考慮。
(1)智能化技術(shù)。模具設(shè)計與制造知識涉及的領(lǐng)域非常廣泛，而許多知識通常都是以經(jīng)驗的形式存在于工程師的頭腦中或?qū)I(yè)手冊中。問題是隨著計算機智能技術(shù)的發(fā)展，如果對有用的經(jīng)驗進行總結(jié)，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(chǎn)的特點是單件生產(chǎn)，很少重復(fù)，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(jù)經(jīng)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(shù)據(jù)，這種報價是不精確和缺少依據(jù)的。特別是隨著一些新的設(shè)計和制造方法引進模具開發(fā)當(dāng)中，傳統(tǒng)的模具報價估算經(jīng)驗，在某種程度上顯得更加脆弱，常導(dǎo)致談判伊始即陷人被動。因此，為了能夠比較準(zhǔn)確地枯算模具成本，需要開發(fā)相應(yīng)的計算機輔助報價工具。
(3)模具CAX和DFX工具。在模具設(shè)計甚至產(chǎn)品設(shè)計的早期階段，若能利用CAN和DFX工具，充分考慮后續(xù)環(huán)節(jié)的各種約束，如模具結(jié)構(gòu)設(shè)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(fā)的一次成功率，有效改善模具設(shè)計和制造的質(zhì)量。值得一提的是，面向不同類型模具開發(fā)的CAE工具軟件，是目前分析評價一個設(shè)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?shù)脑u價驗證手段的使用，既縮短開發(fā)時間，又提高了開發(fā)的一次成功率。
(4)集成化產(chǎn)品模型特征描述技術(shù)。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(yōu)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?qū)ο蠹夹g(shù)加以實現(xiàn)。模型特征是有較豐富內(nèi)容的，在實現(xiàn)時可將相應(yīng)的特征作為對象的屬性或方法加以描述。
現(xiàn)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(shù)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(shù)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(jié)束語
在市場經(jīng)濟的大潮中，企業(yè)之間的競爭主要是交貨期、質(zhì)量、成本和服務(wù)，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(tǒng)的生產(chǎn)管理模式，經(jīng)過精心組織，能夠有效地縮短交貨期，降低生產(chǎn)成本，改善產(chǎn)品質(zhì)量。因此，一經(jīng)提出即成為眾多企業(yè)革新的主要內(nèi)容，也已成為許多企業(yè)贏得競爭的法寶。相信在今后模具開發(fā)的實施中，它會不斷成熟和完善。
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