CE的体系结构及关键技术

图 计算机辅助产品并行设计系统

    从图可知，基于广义特征建立的产品信息模式，为产品并行设计过程中各项活动的信息交换与共享提供了切实的保证。而并行设计控制器是一协调板，它对设计结构进行发布和接收设计的反馈信息，对设计过程中的上下游活动进行协调与控制。实现多学科工程技术人员以及专家系统的协同工作，控制方式有电子邮件、文件传输、远程登录、远程布告牌和系统菜单操作等。并行设计是在各种资源约束下进行反复迭代(设计与修改)，获得产品最优解和满意解的过程。
    2. CE的关键技术
    (1) 产品开发过程的重构。并行工程的产品开发过程是跨学科群组在计算机软硬件工具和网络通信环境的支持下，通过规划合理的信息流动关系及协调组织资源和逻辑制约关系，实现动态可变的开发任务流程。为了使产品开发过程实现并行、协调，并能面向全面质量管理做出决策分析，就必须从产品特征、开发活动的安排、开发队伍的组织结构、开发资源的配置、开发计划以及全面的调度策略等各个侧面来考虑它们对产品开发过程的影响。并行设计多视图活动模型的第三个视图是开发组织，该组织的人可以担任第二个视图中的角色。
    因此，一个并行设计单元的定义是：由某一个人担任某一角色，针对某一个设计对象，在某一个规定的时间约束范围内，利用指定的资源开展并行设计活动，完成某个设计任务。产品数据管理平台系统将从三个视图建立并行设计的支持环境，保证并行设计工作协调有序地进行。
    (2) 集成产品信息模型。并行设计强调产品设计过程上下游协调与控制以及多专家系统协同工作，因此设计过程的产品信息交换成为关键问题，它是并行设计的基础。集成产品信息模型是为产品生命周期的各个环节提供产品的全部信息。基于STEP标准，对产品进行定义和描述。基于广义特征，建立产品生命周期内的集成产品信息模型。广义特征包括产品开发过程中全部特征信息，如：用户要求、产品功能、设计、制造、材料、装配、费用和评价等特征信息。基于面向对象O-O技术，采用Express语言描述和表达产品信息模型，并把Express语言中各实体映射到C++中的类，生成STEP中性文件，为CAD、CAPP、可制造性评价和制造集成与并行提供充分的信息。因此该模型是实现产品设计、工艺设计、产品制造、产品装配和检测等开发活动共享信息和并行进行的基础和关键。
    (3) 并行设计过程协调与控制。并行设计的本质是许多大循环过程中包含小循环的层次结构，它是一个反复迭代优化产品的过程。产品设计过程的管理、协调与控制是实现并行设计的关键。产品数据管理(Product Data Management，PDM)能对并行设计起到技术支撑平台的作用。它集成和管理产品所有相关数据及其相关过程。在并行设计中，产品数据是在不断地交互中产生的，PDM能在数据的创建、更改及审核的同时跟踪监视数据的存取，确保产品数据的完整性、一致性以及正确性，保证每一个参与设计的人员都能即时地得到正确的数据，从而使产品设计返回率达到最低。
    二、CE在我国的研究进展
    自20世纪90年代以来,并行工程研究得到我国一些研究单位、工业部门和政府机构的高度重视。并行工程技术和方法的研究也在不断的扩展和深入，它已成为一种支持产品开发新的理论。概括起来，研究主要集中在以下几个主要方面：
    (1) 面向并行工程的产品开发过程建模与仿真技术的研究
    主要研究并行产品开发过程中的产品信息、开发活动、组织和资源的内容及其建模方法，通过产品开发过程的集成多视图建模方法，建立产品开发过程模型各个视图的内在联系；采用优化方法和仿真手段，对串行开发过程进行改进，得到优化的并行产品开发过程模型；通过对工作流程的管理和监控，及时获取产品开发过程进度信息。
    (2) 集成产品开发团队技术的研究
    研究集成产品开发团队的建立与实施模式，以及在我国企业的现有体制下团队的组织方式与管理方法。
    (3) 数字化产品建模及产品信息集成技术的研究
    研究产品生命周期中的数字化建模技术，特别是基于STEP标准的产品特征建模技术，以及基于STEP标准的CAx／DFx集成技术与系统实现方法。
    (4) 支持并行产品设计的CAx／DFx技术及其工具
    其中x可以代表生命周期中的各种因素，如设计、分析、工艺、制造、装配、拆卸、检测、维护和支持等。CAx是指各种计算机辅助工具，最典型的有CAD、CAE、CAPP、CAM、CAFD等。DFx是指面向某一应用领域的计算机辅助设计工具，它们能够使设计人员在早期就考虑设计决策对后续环节的影响，是实现并行设计的最有效方法之一。如面向装配的设计(DFA)工具用来制定装配工艺规划，考虑装拆的可行性，优化装配路径，在结构设计过程中通过装配仿真考虑装配干涉。面向制造的设计(DFM)可以在产品详细设计阶段考虑零件的结构工艺性、资源约束、可制造性及加工制造的成本、时间等。面向成本的设计(DFC)在设计阶段综合考虑产品生命周期中的材料、加工、装配和维护等各种因素，进行产品设计成本的综合评价。
    (5) 支持并行设计的产品数据管理技术的研究
    研究并行设计环境下产品数据管理(product data management，PDM)系统如何对产品数据和产品开发过程进行管理，如零部件结构与配置管理、版本管理、工作组与权限管理、更改控制等，使分布在异地的产品开发团队成员可以实时共享各种产品数据。
    (6) 支持团队工作的协同工作(CSCW)环境的研究
    研究支持小组的协同工作环境，把支持产品开发的工具和团队工具集成在统一的环境中，在信息集成的基础上，实现过程控制与管理。
    (7) 并行工程集成框架技术的研究
    研究基于CORBA规范的即插即用“软总线”式的并行工程企业层集成框架，开发开放体系的集成框架系统，支持企业内机械领域、电子领域和经营管理领域各应用系统的信息集成、功能集成和过程集成。目前，并行工程在我国多家企业已成功实施，见表。表 并行工程在我国企业应用实施的情况

企业名称	产品	拟采用并行工程的方法与技术
长峰科技集团	复杂系统产品(机械与电子)	建立并行设计、制造与管理的集成环境 组建多层次的集成产品开发团队 改进现有产品开发流程 应用各类CAx／DFx工具 动态管理和跟踪项目的进展，实施产品数据管理 应用并行工程集成框架技术
齐齐哈尔车辆厂	铁路货车	组建产品开发中心，组织设计、工艺、制造小组 实现产品开发过程管理及项目协调管理 基于PDM实现产品数据的集成化管理 基于STEP标准实现CAD／CAPP集成 采用结构强度分析、刚度分析及动力学分析工具 建立产品报价系统
南京金城集团	摩托车系列产品	采用合理化工程 建立了多个项目小组 建立基于Internet的企业企业管理与产品设计环境 应用并行工程框架系统 采用PDM进行产品数据管理
海南新大州摩托车厂	摩托车	建立产品开发小组 通过PDM系统，实现产品数据与设计过程管理 建立产品设计装配系统 采用ISO 9002规范，建立摩托车设计的质量控制DFQ系统
上海鼓风机厂	鼓风机	对新产品开发过程进行建模，实现并行设计 采用IMAN系统，使设计、工艺、工程分析以及制造数据得到有效管理与交换 采用DFA、DFM工具 用CAE进行叶片振动、频率和应力计算分析
江汉石油钻头厂	石油钻头	建立一个支持并行设计、制造与管理的集成环境 进行产品开发过程重组 建立工程设计数据库 组织新产品开发小组
西安飞机公司	Y7-200A内装饰	建立Y7-200A并行设计制造的过程模型 组织设计、工艺、制造小组 建立基于PDM的并行设计制造系统，实现设计、工艺、工装的并行设计与信息集成
昌河汽车厂	CH—X型汽车	组建多学科产品开发团队 建立支持并行设计的计算机网络环境、数据库管理系统和产品数据管理系统 实现CH-X型车的设计、工艺与工装的信息集成