并行工程的研究概况综述-工程

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1、并行工程的研究概况综述内容提要：先进制造技术越来越受到人们的重视，其中比较成熟的并行工程哲理已经在国外推广应用，国内也有些初步的成果。本文结合国内外的研究实践，对并行工程的概况进行了较为详细的介绍，并分析了国内外的差距所在，希望为并行工程的研究提供些有益的帮助。主题词:并行工程，虚拟制造，CAD一、并行工程的定义1988年美国国家防御分析研究所(IDA—InstituteofDefenseAnalyze)完整地提出了并行工程(CE一ConcurrentEngineering)的概念，即“并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关过程(包括制造过程和支持过程)的系统方法。

2、这种方法要求产品开发人员在一开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户要求。”【1】如图1所示。并行工程的目标为提高质量、降低成本、缩短产品开发周期和产品上市时间。并行工程在实现上述目标中，主要通过以下方法【7】：设计质量改进——使早期生产中工程变更次数减少50%以上；产品设计及其相关过程并行——使产品开发周期缩短40%〜60%;产品设计及其制造过程一体化——使制造成本降低30%〜40%。图1并行工程示意图二、并行工程在先进制造技术中的地位与作用并行工程在先进制造技术中具有承上启下的作用，这主要体现在两个方面：通过查阅国

3、内外文献，了解到目前并行工程的研究热点主要包括:1、并行工程基础理论的研究：主要包括概念设计模型、并行设计理论、鲁棒设计及支持产品开发全过程的模型研究。尤其是并行设计的建模技术，所谓建模就是指建立产品模型，而产品模型包括产品生命周期各阶段的信息及访问、操作这些信息的算法。在计算机环境下,进行并行设计要求信息模型能够获取和表达产品信息、制造信息和资源信息；能够方便地获得有关产品可制造性、可装配性、可维护性、安全性等方面的信息；能够使小组成员共享信息。要满足这些要求，必须建立一个能够表达和处理有关产品生命周期各阶段所有信息的统一产品模型。统一模型的建立可以在特征建模基础上

4、进行，但是特征建模只是强调设计和制造信息的集成，在多学科人员协同工作环境下，当产品开发某环节数据被改动后，它不具备自动更新相关数据的能力，即不支持所谓全相关性。国际标准化组织(ISO)提出的产品数据模型STEP标准是建立模型的工具，但由于产品数据复杂、多变此标准仍在试用阶段。从支持并行设计建模技术研究现状来看，目前的模型对详细设计阶段以及下游诸环节支持得较为充分，但在产品概念设计阶段其信息描述能力较弱，这是需要深入研究的课题[9]o2、制造环境建模：在并行工程中产品的设计阶段就考虑制造因素,使得产品设计和工艺设计同时进行，因此，无论在产品的初期方案设计或详细设计阶段都

5、要及时地进行产品可加工性及可装配性的评价并生成合适的工艺，这就必然涉及到从现实制造资源角度评价所涉及产品的制造工艺性能，同时还要工厂、车间、工段的生产能力、设备布局及负荷情况等，这样制造环境的数据和知识模型就是达到并行必不可少的部分。文献【12】运用二叉树及特征建模描述了制造环境建模情况。3、面向并行工程的CAPP：传统的CAPP不具备与产品设计并行交互的能力，不能对产品或零件进行可制造性评价并反馈结果，为实现计算机辅助并行工程，面向并行工程的CAPP是关键。为了达到这一目的，零件信息模型应是一个动态的数据结构，设计者可以在设计中的任何阶段将设计结果移交工艺评价模块,

6、并根据评价结果修改模型或继续设计；该模型应将零件功能与零件特征间建立一种映射关系；此模型还应便于多知识源的协同处理，一般可采用“黑板结构”即一组负责相应功能的知识源系统在“管理者”的协调控制下，对领域黑板上的当前零件信息模型进行操作。文献【11】给出了面向并行工程的CAPP体系结构及零件建模、环境建模等模块的结构。文献[13]以轴类零件为例，采用了链表作为数据结构表示零件的形状特征等，但距离实用还有一定的差距。4、DFX：在这一领域中，主要集中于DFM和DFA这两个方向±o向制造的设计(DFM)是并行工程中最重要的研究内容之一，它是指在产品设计阶段尽早地考虑与制造有关

7、的约束(如可制造性),全面评价产品设计和工艺设计，并提岀改进的反馈信息，及时改进设计。在DFM中包含着设计与制造两个方面，传统上制造都是考虑设计要求的，但是设计考虑制造上的要求不够充分，在DFM中必须充分考虑制造要求，一般通过可制造性评价来实现[14][15]0面向装配的设计(DFA)与DFM类似，它是将可装配性在设计时加以考虑，设计与装配在计算机的支持下统一于一个通用的产品模型，来达到易于装配，节省装配时间、降低装配成本的目的［16］o并行工程集成框架：所谓集成框架就是使企业内的各类应用实现信息集成、功能集成和过程集成的软件系统。主要包括基于思想模