第一节 并行工程的理论
一、 并行工程的产生背景
并行工程产生之前，产品功能设计、生产工艺设计、生产准备等步骤以串行生产方式进行。这样的生产方式的缺陷在于：后面的工序是在前一道工序结束后才参与到生产链中来，它对前一道工序的反馈信息具有滞后性。一旦发现前面的工作中含有较大的失误，就需要对设计进行重新修改、对半成品进行重新加工，于是会延长产品的生产周期、增加产品的生产成本、造成不必要的浪费。产品的质量也不可避免地受到影响。
1986年，美国国防工程系统首次提出了“并行工程”的概念，初衷是为了改进国防武器和军用产品的生产，缩短生产周期，降低成本。由于该方法的有效性，不久，各国的企业界和学术界都纷纷研究它，并行工程方法也从军用品生产领域扩展到民用品生产领域。
二、 并行工程的概念
关于并行工程有很多定义,但是,至今得到公认的是1986年美国国防分析研究所在其R-338研究报告中提出的定义:“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)进行并行的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产品全生命周期(从概念形成到产品报废)中的所有因素,包括质量、成本、进度和用户需求”。
简要地来讲，并行工程即ConcurrentEngineering，CE，是集成地、并行地设计产品及其零部件和相关各种过程（包括制造过程和相关过程）的一种系统方法。换句话说，就是融合公司的一切资源，在设计新产品时，就前瞻性地考虑和设计与产品的全生命周期有关的过程。在设计阶段就预见到产品的制造、装配、质量检测、可靠性、成本等各种因素。
并行工程使企业在设计阶段就预见到产品的整个生命周期，是一种基于产品整个生命周期的具备高度预见性和预防性的设计。需要指出的是，有人把并行工程简单地等同于并行生产或者并行工作，认为并行工程就是同时或者交错地开展生产活动。这种看法是错误的。并行工程最大的一个特点是强调所有的设计工作要在生产之前完成。
第二节 并行工程的实施
一、 并行工程的实施方法
并行工程方法的实质就是要求产品开发人员与其他人员一起共同工作，在设计阶段就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废处理的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户的要求。
从上述定义可以看出，要想开展并行工程，必须从如下几个方面来努力：
团队工作方式
并行工程在设计一开始，就应该把产品整个生命周期所涉及的人员都集中起来，确定产品性能，对产品的设计方案进行全面的评估，集中众人的智慧，得到一个优化的结果。这种方式使各方面的专才，甚至包括潜在的用户都汇集在一个专门小组里，协同工作，以便从一开始就能够设计出便于加工、便于装配、便于维修、便于回收、便于使用的产品。并行工程需要成员具备团队精神，这样不同专业的人员才能在一起协同工作（Teamwork）。
这样的工作方式从相当大程度上克服了原来串行生产模式的弊病。过去，由于单个设计人员的知识和经验的局限性，很难全面地考虑到产品生产中各个阶段的要求；加上设备、工艺、材料的复杂性和多样性，难以对多个设计方案进行充分的评价和筛选，在时间紧迫的情况下，设计人员大多选择最方便的方案，而不是最适宜的方案。于是返工现象就在所难免。
技术平台
实施并行工程，必须有相应的技术支持，才能完成基于计算机网络的并行工程。技术平台包括：
（1）一个完整的公共数据库，它必须集成并行设计所需要的诸方面的知识、信息和数据，并且以统一的形式加以表达。
（2）一个支持各方面人员并行工作、甚至异地工作的计算机网络系统，它可以实时、在线地在各个设计人员之间沟通信息、发现并调解冲突。
（3）一套切合实际的计算机仿真模型和软件，它可以由一个设计方案预测、推断产品的制造及使用过程，发现所隐藏的阻碍并行工程实施的问题。
对设计过程进行并行管理
技术平台是并行工程的物质基础，各行业专家是并行工程的思想基础。并行工程是基于专家协作的并行开发。但是，并不是说有了专家和技术平台，就自然而然地产生效益，还要对这个并行过程进行有效地管理。由于每个专业的人士受其专业知识的限制，往往对产品的某一个方面的因素考虑得较多，而忽视了产品的整体指标，因此要确定一个全面的设计方案，需要各专家多次的交流、沟通和协商。在设计过程中，团队领导要定期或者不定期地组织讨论，团队成员都畅所欲言，可以随时对设计出的产品和零件从各个方面进行审查，力求使设计出的产品不仅外观美、成本低、便于使用；而且便于加工，便于装配，便于维修，便于运送，在产品的综合指标方面达到一个满意值。
这种并行工程方式与传统方式相比，可以保证设计出的最终原型能够集中各方面专家的智慧，是一个现行情况下最完美的模型，在很大程度上可以避免设计缺陷造成产品返工，由于设计反复修改引起人、财、物的浪费。
强调设计过程的系统性
并行设计将设计、制造、管理等过程纳入一个整体的系统来考虑，设计过程不仅出图纸和其它设计资料，还要进行质量控制、成本核算，也要产生进度计划等。比如在设计阶段就可同时进行工艺（包括加工工艺、装配工艺和检验工艺）过程设计，并对工艺设计的结果进行计算机仿真，直至用快速原型法产生出产品的样件。见图6.3：
基于网络进行快速反馈
并行工程往往采用团队工作方式，包括虚拟团队。在计算机及网络通讯技术高度发达的今天，工作小组完全可以通过计算机网络向各方面专家咨询，专家成员既包括企业内部的专家，也包括企业外部的专家。工作方式见图6.4。
这样专家可以对设计结果及时进行审查，并及时反馈给设计人员。不仅大大缩短设计时间，还可以保证将错误消灭在“萌芽”状态。图中的计算机、数据库和网络是并行工程必不可少的支撑环境。
二、 并行工程的实施效益
实施并行工程，会为企业带来许多明显的效益：
缩短产品投放市场的时间
顾客正要求越来越短的交货期。在产品供不应求的时代，顾客主要考虑产品的功能，要求功能的完善程度和实用性，其它的要求则放在次要的位置。随着制造技术的发展，商品充足，顾客看重产品的价格。当制造商通过诸如精益生产等方式尽力降低成本，把价格降到一定程度后，顾客又注重产品质量。市场的发展态势表明，缩短交货期将会成为下一阶段的主要特征。并行工程技术的主要作用就是可以大大缩短产品开发和生产准备时间。
据报道，由于实施了并行工程的虚拟产品开发策略，福特公司和克莱斯勒公司将他们新型汽车的开发周期由36个月缩短至24个月。设计和试制周期仅为原来的50%。
降低成本
并行工程可在三个方面降低成本：首先，它可以将错误限制在设计阶段。据有关资料介绍，在产品生命周期中，错误发现的愈晚，造成的损失就愈大。
其次，并行工程不同于传统的“反复试制样机”、“反复做直到满意”的作法，强调“一次达到目的”。这种“一次达到目的”的要求是靠软件仿真和快速样件生成实现的，省去了昂贵的样机试制；其三，由于在设计时考虑到加工、装配、检验、维修等因素，强调了产品的整体成本优化，因此，产品的全生命周期成本就降低了，既有利于顾客，也有利于制造者。
提高质量
采用并行工程技术，尽可能将所有质量问题消灭在设计阶段，使所设计的产品便于制造，易于维护。这就为质量的“零缺陷”提供了基础，使得制造出来的产品甚至用不着检验就可上市。事实上，根据现代质量控制理论，质量首先是设计出来的，其次才是制造出来的，并不是检验出来的。检验只能去除废品，而不能提高质量。并行工程技术主要是从根本上保证了质量的提高。
例如福特（Ford）公司和克莱斯勒（Chrysler）公司与IBM合作开发的虚拟制造环境用于其新型车的研制。在样车生产之前，发现其定位系统的控制及其他许多设计缺陷，避免了公司以后的损失。
增强功能的实用性
由于并行工程在设计过程中，同时有销售人员参加，有时甚至还包括顾客，这样的设计方法紧贴市场趋势，反映了用户的需求，从而保证去除顾客不需要的冗余功能，降低设备的复杂性，提高产品的可靠性和实用性。另外并行工程增强了企业的市场竞争能力。由于并行工程可以较快地推出适销对路的产品并投放市场，而且设计模型合理使生产制造成本降低，同时保证产品质量，因而，企业的市场竞争能力将会得到加强。
第三节 并行工程的实例
目前，并行工程广泛地应用在国防、飞机、汽车、电子、机械制造等行业，产品从简单零件的开发到诸如飞机、计算机等复杂系统的开发，从单件产品（如车载导弹装置）发展到批量产品（如汽车）。下面举几个例子来说明。
一、 并行工程在国外的应用
波音公司的飞机生产
美国波音飞机制造公司投资40多亿美元，研制波音777型喷气客机，采用庞大的计算机网络来支持并行设计和网络制造。从1990年10月开始设计到1994年6月仅花了3年零2个月就试制成功，进行试飞，一次成功，即投入运营。在实物总装后，用激光测量偏差，飞机全长63.7米，从机舱前端到后端50米，最大偏差仅为0.9毫米。波音777的整机设计、部件测试、整机装配以及各种环境下的试飞均是在计算机上完成的，使其开发周期从过去8年时间缩短到3年多，甚至在一架样机未生产的情况下就获得了订单。
如果没有并行工程技术的应用，设计如此庞大的设备，要想在这么短的时间内，达到这样高的精度，几乎是不可能的。
波音公司在其它的飞机制造中也广泛地使用了并行工程技术。波音—西科斯基公司在设计制造RAH-66直升机时，使用了全任务仿真的方法进行设计和验证，通过使用数字样机和多种仿真技术，花费4590小时的仿真测试时间，却省却了11590小时的飞行时间，节约经费总计6.73亿美元，获得了巨大收益。同时，数字式设计使得所需的人力减到最少，在CH-53E型直升机设计中，38名绘图员花费6个月绘制飞机外形生产轮廓图，而在RAH-66中，一名工程师用一个月就完成了。
AT&T公司的产品生产
AT&T公司在生产计算机配套印刷组产品时，由于原来的设计中未考虑生产工艺性问题，致使产品质量低下，合格率仅为5%。采用并行设计以后，利用计算机虚拟检测，找出设计中的缺陷，使产品合格率达到90%。
HP公司的产品开发
HP公司采用并行工程来改进产品质量，其实施要点包括管理部门的支持、对用户的关注、统计过程控制、系统的问题解决过程以及全体人员参与五个方面。实施的结果是公司全部产品的综合故障降低了83%，制造成本减少了42%，而产品开发周期缩短了35%。
二、 并行工程在中国的应用
齐车公司是我国一家专门生产铁路货车的大型工业企业。过去，在企业的铁路货车产品开发过程中，产品开发周期长。体现在：设计过程中，数据传递速度慢，不能集成与共享，数据的一致性与完整性难以保证；
更改管理过程不规范，易产生意外错误；手工纸质管理方式管理繁杂、查询困难，使利用已有资源受到限制，而铁路货车产品的继承性较强，这就严重影响了已有资源的有效利用，难以进行快速开发。另外，齐车公司现行产品开发采用部门制，设计处完成产品设计后交给工艺处进行工艺设计，工艺设计完成后进行产品试制。这种部门制不利于在产品开发的上游阶段全面考虑下游的一些因素，从而导致修改次数多，产品开发周期长。
齐车公司于是实施并行工程，首先建立开发团队，在原来设计处、冷工艺处、热工艺处的基础上组建产品开发中心，建立包含设计、工艺、制造等部门技术人员的集成化产品开发团队，建立以产品为中心的产品开发模式；其次，建立产品数据管理系统，实现产品数据的集成化管理；另外采用了先进的产品性能分析软件，降低冲压模具和铸造模具制造的返工次数，仅澳粮车一项产品开发，在产品试验和模具制造两项费用就节约129万元，缩短了30～40%的产品开发周期。
这样的实例有很多，在此就不再一一列举。
