[科普中国]-模具制造并行工程

模具制造并行工程是一种企业组织、管理和运行的先进设计、制造模式，是对产品设计及相关过程(包括制造和支持过程)进行并行、一体化设计的一种系统化的工作模式，也是采用多学科团队和并行过程的集成化产品开发模式。

概述模具制造并行工程是一种企业组织、管理和运行的先进设计、制造模式，是对产品设计及相关过程(包括制造和支持过程)进行并行、一体化设计的一种系统化的工作模式，也是采用多学科团队和并行过程的集成化产品开发模式。它把传统的制造技术与计算机技术、系统工程技术和自动化技术相结合，在产品开发的早期阶段全面考虑产品生命周期中的各种因素，力争使产品开发能够一次获得成功，从而缩短产品开发期，提高产品质量，降低产品成本，加快产品投入市场的时间。1

运行模式并行工程打破了传统从事产品研制开发的串行工程。所谓串行工程，是在前一个工作环节完成之后才开始下一个工作环节的工作，各个工作环节的作业在时序上没有重叠和反馈，即使有反馈，也是事后的反馈。并行工程采用并行的方式，在产品设计阶段就集中产品研制周期中的各有关工程技术人员，同步地设计或考虑整个产品生命周期中的所有因素，对产品设计、工艺设计、装配设计、检验方式、售后服务方案等进行统筹考虑，协同进行。经系统的仿真和评估，对设计对象进行反复修改和完善，力争后续的制造过程一次成功。这样，设计阶段完成后一般能保证后面阶段如制造、装配、检验、销售和维护等活动顺利进行，但也要不断地进行信息反馈。特殊情况下，也需要对设计方案甚至产品模型进行修改。

在上述并行工程运行模式下，每个设计者可以像在CAD工作站上一样进行自己的设计工作。借助于适当的通信工具，在公共数据库、知识库的支持下，设计者之间可以相互进行通信，根据目标要求既可随时应其他设计人员要求修改自己的设计，也可以要求其他设计人员响应自己的要求。通过协调机制，群体设计小组的多种设计工作可以并行协调地进行。在这个过程中CIMS(计算机集成制造系统)成为基本手段，以全企业的优化运行为目标，将并行工程应用于CIMS的环境，以CIMS的信息集成为基础，在CAD/CAPP/CAM的3C的集成框架下引入并行工程的理论和方法，将会使CIMS进一步完善，能够更好地解决CIMS中产品串行开发过程中的问题。1

核心内容并行工程是企业按一定步骤实施制造系统自动化的指导性策略。并行工程主要包含四个方面的核心内容：

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为主线的多功能集成产品开发团队。它被赋予相应的职责权利，对所开发的产品对象负责。

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。并行过程不仅是活动的并发，更主要的是下游过程在产品开发早期参与设计过程；另一个方面则是过程的改进，使信息流动与共享的效率更高。

3．数字化产品定义

数字化产品定义包括两个方面，数字化产品模型和产品生命周期数据管理；数字化工具定义和信息集成。CIMS作为制造系统为并行工程的应用提供了理想的集成环境。

4．协同工作环境

协同工作环境用于支持开发团队协同工作的网络与计算机平台，使CAD/CAE/CAM集成化过程的加工送给制造设备和制造过程。

针对并行工程的核心内容，并行工程包含了组织结构变革、新的用户需求策略、必要的支撑环境、产品开发过程改进等四个关键要素。1

组织结构实施模具制造并行工程，要求在设计的早期阶段就充分考虑后续环节各相关因素的影响。为此，首先要建立由各部门人员共同组成的模具开发多功能工作小组。模具生产经营过程可大致分为合同签订、模具设计(包括工艺设计和数控编程)、材料供应、模具加工、试模修模和成本核算等过程。这些过程并不是独立的，它们之间存在着复杂的相互依赖和相互制约的关系。如果不考虑这些约束关系，就会造成大量的设计返工，不仅浪费人力、物力资源，而且使模具生产周期延长，成本居高不下，质量难以控制，从而使企业失去信誉和竞争力。因此，必须组建包括模具销售、模具设计、工艺设计、数控编程、模具加工、模具装配、试模修模及质量检查等专门人员和用户代表等方面在内的模具开发并行工程工作小组协同工作，从而尽可能集中群众智慧，获取最优设计方案，减少设计返工，提高设计质量。

在承接模具开发任务时，并行工程开发模式强调工作小组各个成员时刻明白自己的职责和任务，协同工作，共同对特定的模具开发任务负责。同时借助CAX，DFX等并行设计支持工具，使在设计甚至报价的早期阶段就能充分考虑、分析、评估模具制造全过程的所有影响因素，并采用并行工程方法和技术实施信息发布、设计评审和进行设计冲突检测与消解。

从组织结构看，模具制造并行工程的实施难点在于工作小组的协同工作。众所周知，模具行业比起其他行业，标准化、规范化是比较欠缺的。模具行业从设计到制造到调试的从业人员大多数是按照自己的经验进行工作，这意味着许多工作的开展有很大的随意性，由于缺乏相关的标准化技术文件，开展协同工作的难度较大，有时甚至很难执行下去。当然，随着时间的推移，工作小组成员会有足够的素质修养，能够很好地融合协作，但是，对行业的高新技术应用规范进行整理、标准化无疑是最关键也是最应该首先考虑去做的事。1

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所