并行工程方法在汽车工厂输送线设计制造中的应用

摘要：并行工程是对于传统开发模式和流程的一种改进和优化，在满足用户需求的前提下，使开发者从项目刚启动的时候就开始全面考虑产品全生命周期中所涵盖各个阶段的需求和约束，使项目在各个方面的协调下顺利进行，以提高开发活动的并行度以及开发效率，使产品具有更好的质量、更低的成本及最短的设计制造周期，本文将主要探讨并行工程方法在汽车工厂输送线设计制造中的应用。

关键词：并行工程；汽车工厂；输送线；设计制造

并行工程是对产品的相关过程（包括设计过程、分析过程、生产准备过程、制造过程、检验过程、维修过程及报废过程）的全局从优化考虑的一种系统化的工作方式。它要求产品开发人员从产品的设计之初就应考虑到产品从生产到报废整个过程中的各种因素，从而达到缩短新产品设计制造时间、提高产品质量的目的。并行工程的主要研究内容包括：①并行工程的过程重组技术；②制造环境建模；③DFX方法；④一体的集成框架；⑤并行工程协调管理；⑥协同工作环境。

1并行工程的关键技术：面向制造的设计

面向制造的设计（DFM，design for manufacturing）是并行工程的关键技术之一，其通常定义为“在产品设计与研发的过程中，通过不断改善设计和解决制造问题而提高设计性能、缩短产品上市时间、降低成本”。执行面向制造的设计需要选择其评价标准、评价方法和确定面向制造中的各种任务与顺序，最后是开发面向制造设计的使能工具。可以从以下几个方面来看面向制造的设计和并行工程之间的关系：（1）DFM是并行工程的精髓。并行工程是在产品设计之初就考虑到与产品相关的各个活动，它是并行工程最基本的优点之一。（2）DFM是实现并行工程的关键的一环。面向制造的设计方法所倡导的就是在产品设计之初就应考虑到设计下游的相关因素，根据各种因素的能力来设计产品及其零件的方法必然是并行工程的设计方法。并行工程设计理念要成功地应用到实际生产，必须要有诸多的支撑工具和相关方法。在并行工程中，最核心的工具即是DFX技术。（3）DFX是DFM在产品整个生命周期上的拓展，包括面向质量的设计DFQ（Design for Quality）、面向可靠性的设计DFR（Design for Reliability）、面向装配的设计DFD（Design for Dis assembly）等等，这些概念逐渐覆盖了整个产品生命周期，它拓展了面向制造的设计理念，形成了更加完整的并行工程的思想。

2产品设计制造运用并行工程方法的特点

采用并行模式进行产品开发具有以下一些特点：

（1）并行工程强调产品开发过程的“并行”。通过过程的并行执行，开发团队将设计工作最大程度地集成并行处理，缩短了新产品制作周期，体现了团队及资源共享的价值。

（2）并行工程在产品开发一开始，就考虑到产品生命周期从概念生成到产品报废整个过程所有的因素，力求做到综合优化设计，最大限度避免设计错误，减少设计更改和反复次数，提高质量，降低成本，使产品设计制作一次成功，缩短产品的设计制造周期。

（3）并行开发强调用户及下游任务的需求，提倡通过用户对整个产品开发过程的参与，尽早发现不满足用户需求的问题，确保最终产品的最佳用户满意度，对用户更加负责。

（4）并行工程要求组建集成化产品开发团队，由集成化产品开发团队负责整个产品的开发，团队成员有着共同的工作目标，消除了利益的冲突，一体化、协同地开展产品开发活动，有利于实现产品及相关过程设计的协同、集成和综合优化。总的来说，并行工程过程管理的研究目标包括三个方面，即对于产品开发过程性能的控制和持续改进：从产品开发过程中进行组织学习；以过程管理系统为框架，实现对协同设计的支持。

3并行工程方法在汽车3-/--输送线设计制造中的应用

柔性生产线按照范围可划分为产品生产线和零部件生产线，按照生产节奏快慢能够划分为流水线和非流水线两种，按照自动化程度则有自动化和非自动化生产线两种。汽车装配柔性生产线主要有车身存储、内饰、底盘装配、轮胎座椅、最终装配、整车检测、车门分装、发动机前桥分装、仪表等相互独立但相互关联的机床模块组成。强调各部门的协同工作，通过建立各决策者之间的有效的信息交流与通信机制，综合考虑各相关因素的影响，使后续环节中可能出现的问题在设计的早期阶段就被发现，并得到解决，从而使产品在设计阶段便具有良好的可制造性、可装配性、可维护性及回收再生等方面的特性，最大限度地减少设计反复，缩短设计、生产准备和制造时间。

3.1智能化控制

利用计算机技术和网络技术实现智能化控制。借助计算机、网络和PLC总线网络以及无线LAN网络和射频识别系统以及光电接近开关、机器视觉传感器和执行器等部分组成，对系统的智能化控制按照集中管理、分散控制的形式进行。电控系统主要三层结构，分别为监控层、控制层、设备层，不同层次均由不同的网络结构和不同的软硬件层进行控制，实现诸如自动识别、跟踪、在线监测和柔性装配等智能化操作。

3.2自动化执行

自动化执行是智能化控制的执行层面，由智能感知系统获得实时准确的现场信息，智能化管理以及控制系统，在网络环境中控制滑撬滚床系统、滑板系统、摩擦系统、自行单轨车系统和机器人执行指令，通过执行系统完成汽车的整个装配操作过程。

3.3控制系统

集中管理方式需要有一个有力的管理核心。系统主要通过管理计算机、工业以太网和冗余光纤网连接现场分系统PLC，实现现场信息的采集，进而进行整个装配生产线的柔性管理。上位管理计算机借助工业以太网对现场控制器上传的有效信息进行接受，并建立管理数据库，用于系统的开发和更改，并建立交互界面，管理、监控、记录工件物流状态、质量信息和运行状态，打印报表。

3.4螺纹柔性装配系统

螺纹联接装配方式经历了手动、半自动、全自动三个发展阶段，目前已经进入了柔性装配阶段。柔性螺纹装配系统能够进行整车螺纹联接的高精度自动化装配，这种技术中应用了间驱动、机械传动、电力电子、智能控制、传感检测、网络通信等技术，有效的提高了螺纹联接的精度，实现了螺纹联接的自动化、集成化、网络化。

结论

并行工程方法下面向制造的设計是一种崭新的设计方法和设计理念，应在根据设计任务、汽车工厂输送线结构特点和功能特点进行汽车工厂输送线设计制造的同时，充分考虑产品的可靠性、加工工艺、加工条件等和制造有关的因素，从而达到缩短产品投放市场的时间、提高产品品质、提高产品经济性的目的，使企业变得更有竞争力。