基于集成设计和过程技术（idpt）的产品开发过程管理研究11279.docx

管理科学与系统科学研究新进展第6届全国青年管理科学与系统科学学术会议论文集 2001年·大连基于集成设计和过程技术（IDPT）的产品开发过程管管理研究¶ 本文是国家863/CIMS重点应用工程研究课题资助项目胥悦红· 胥悦红,女,博士 通讯地址(100039)北京市玉泉路19号（甲） 中科院研究生院管理学院。(中科院研研究生院11000339)谢飞（天津大学学管理学院院3000072）摘要 本本文在将传传统的开发发过程管理理模式与基基于IDPPT的产品品开发过程程管理思想想进行比较较后, 总总结了基于于IDPTT的产品开开发过程管管理新模式式对制造业业发展的推推动.进而而阐述了基基于IDPPT的过程程管理方法法论,概括括了IDPPT理念在在现有的产产品开发过过程管理中中的应用.最后得出出传统制造造业的提升升,必须依依靠集成理理念的贯彻彻和发扬的的结论.关键词 集集成设计和和过程技术术(IDPPT) 产产品开发的的过程管理理 制造造业1 引言言当今在世界界范围内制制造业正在在经历巨大大的变革和和分化，层层出不穷的的制造模式式和理论成成为医治传传统制造业业痼疾、孕孕育制造企企业新生的的一张张处处方。在这这种情况下下，剖析理理念、透视视本质，就就成为判别别理论是否否可信、是是否可取的的重要标准准。任何忽忽略产品与与过程的结结合、融合合及互补；违背系统统集成理念念的；突出出单一侧面面的理论和和模式，或或是深奥的的纯技术解解决方案都都不可能取取得成功。必必须把握先先进制造模模式的核心心理念，以以集成的思思路处理现现代制造业业创新开发发中的基本本问题。产产品的开发发过程管理理包括硬件件技术和软软件技术两两大范畴。硬硬件技术包包括从设计计、运行到到控制的各各环节的技技术；软件件技术则是是指经营、管管理、购销销等方面的的问题。2 传统的的开发过程程管理模式式 传统的开开发过程管管理模式中中的硬件技技术和软件件技术的设设计和策划划都是分散散的、相互互孤立的，各各环节间存存在衔接障障碍，主要要表现为：（1） 只只从物流角角度考虑，缺缺乏能量综综合优化（特特别在大系系统范围内内）；（2） 只只考虑（原原料、产品品等）给定定条件，缺缺乏柔性考考虑（适应应各种变化化条件下的的操作）； （3） 对对环保要求求考虑治理理多，考虑虑减少污染染物生成少少；（4）只考考虑给定条条件下的常常规运行和和控制，缺缺乏设计、操操作、控制制总体优化化的考虑；（5）只考考虑现实技技术经济条条件，不考考虑未来发发展变化的的压力例如，迄今今在流程工工业新产品品开发过程程中，在扩扩大生产能能力、调整整生产流程程和产品方方案、节能能改造、磨磨损或腐蚀蚀设备的更更新、污染染的治理和和控制、安安全等方面面的投资决决策，仍然然是分别地地、各个孤孤立地考虑虑、安排和和进行，并并且是由不不同的上级级部门主管管；不同的的职能部门门建议、计计划、组织织和实施的的，这必然然造成资金金及各种企企业资源的的浪费和经经济效益的的减少。过去的格局局，特别形形象地强调调了“扔过墙”的概念及及明显的按按顺序进行行和各环节节相互隔离离的特征。在在这种格局局下，设计计人员仍处处于传统意意识-只有在在自己的设设计方案完完全“成熟”后，才愿愿意交给下下游部门。这这造成由于于工艺人员员事先未参参与，因此此需花很长长时间去理理解和消化化设计图纸纸，因而导导致时间的的无谓损失失和交接上上的曲解。3 基于IDPPT的新产产品开发过过程管理思思想3.1 什什么是IDDPT？集成设计和和过程技术术是指将硬硬件技术和和软件技术术的设计、规规划和实施施本身相互互衔接、统统筹考虑并并集成为一一个过程。对于离散的的生产行业业，T.CC.Tinng在在在敏捷制造造环境中的的产品设计计和进化一一文中阐述述了面向对对象的设计计和制造。包包括面向对对象的数据据库-面向对对象的方法法数据库和和动态的、面面向对象的的产品数据据库。通过过对每个零零部件的结结构、功能能及其演化化的分析和和归纳，使使设计者可可灵活地借借用不同组组合使产品品满足用户户的不同要要求，从而而使设计逐逐渐科学化化。与此同同时，制造造业的生产产和人员的的管理；原原材料的采采购、运输输、供应；产品的储储存、销售售及市场动动态的监测测等整个过过程，都借借助于计算算机的应用用而逐步实实现科学的的集成。以以求用最小小的基础设设施投资、最最小的运行行费用，生生产出最适适合市场需需要、最有有竞争力的的产品。3.2 基基于IDPPT的新产产品开发的的过程管理理新模式基于IDPPT的新产产品开发的的过程管理理新模式不不仅在硬件件技术范围围内从设计计到操作和和控制、从从物料流到到能量流和和信息流的的集成考虑虑，而且在在软件技术术中考虑人人流、资金金流和备件件流的集成成。这包括括从技术、规规划、计划划、调度、质质量、能源源、环保、设设备到组织织、人事、财财务、供应应、运输、销销售、市场场预测等方方面的管理理措施。如柔性性设计就是是要在设计计时便充分分考虑和保保证为适应应市场情况况千变万化化而能采取取各种软件件技术措施施，并且在在实际运行行中始终进进行优化的的综合集成成。4 基于IDPPT的产品品开发过程程管理新模模式对制造造业发展的的推动IDPT在在产品开发发过程管理理中带来制制造理念上上的更新，即即：协调配配合、缩短短周期和互互补提升。推推进产品与与过程集成成理念的最最大目标在在于为制造造业各技术术领域或先先进制造模模式增加更更具科学性性和规律性性的理性概概括和描述述，使其运运用传播工工作更具有有战略层次次的高度自自觉性。伴伴随着这些些理念上的的更新，对对制造业发发展的推动动体现在以以下方面：·协调配合合-相互沟通通，减少矛矛盾、减少少差错和返返工；·缩短周期期-早期介入入、强化反反馈、及早早准备、加加快完成；·互补提升升-各部门互互相补充和和加强了解解，并充分分发挥自身身及对方的的长处和优优势。有资料表明明，美国的的一个知名名公司，通通过采用设设计、制造造和质量管管理的集成成，降低测测量费用550%，设设备调整费费用40%，返工费费用90%。为更充分地地发挥集成成的优势，从从集成设计计方面看，应应具备的能能力：一是是对过程友友好的解决决方案，如如可制造性性；二是无无差错设计计；三是快快速解决问问题的能力力。而从过过程技术方方面看，应应具备的能能力：一是是根据设计计意图进行行预见的能能力；二是是驾驭适度度风险的能能力；三是是处置意外外变化的能能力。有了了这些能力力和相互关关系，集成成设计和过过程技术自自然就不再再是一加一一的简单叠叠加，而是是蕴含着系系统优化的的能力倍加加，也就是是质的升级级。5 基于IDPPT的过程程管理方法法论集成设计和和过程技术术是对传统统工程学和和传统管理理科学的挑挑战。它的的目标是将将产品开发发中的硬件件技术和软软件技术的的集成优化化由依靠经经验和技巧巧走向科学学和技术。为为实现这一一目标，在在方法论上上应借助各各学科基础础的支持体体现在以下下三点： （1）各各学科和领领域（包括括所有硬件件技术和软软件技术）、所所有单元和和局部的创创新和改进进，无疑使使整个系统统内涵的所所有方面和和人们对系系统实质的的认识和描描述能力，都都远远超过过任何时候候，而且还还在不断改改进提高。对对对象本身身的深刻理理解和描述述，为建立立起全面而而正确的模模型提供了了可能。 （2）信信息科学的的飞速发展展，包括硬硬件和软件件技术的不不断创新，尤尤其是面向向对象（OObjecct Orrientted）概概念或技术术的创立，提提供了强大大的技术支支持；人工工智能（AArtifficiaal Inntellligennce）的的开发和应应用，在处处理模糊的的、离散的的和其它用用经典的数数学方法不不能处理和和描述的对对象和问题题上发挥了了强大的作作用。 （3）系系统工程与与应用数学学，包括各各种最优化化技术、数数学规划、遗遗传算法、模模糊逻辑等等，在处理理庞大、复复杂的对象象系统的集集成优化问问题上，是是可充分运运用和借鉴鉴的工具。在上述各学学科基础上上进行的集集成设计和和过程技术术的研究开开发，极其其强调多学学科的交叉叉协同（IInterrdisccipliinaryy Symmbiossis）。这这种交叉协协同决不是是各种方法法的简单移移植或套用用，而是密密切结合深深入研究对对象系统本本身来探索索过程科学学与工程的的共性科学学规律，从从中创立和和发展出新新的交叉学学科或在原原有的学科科中建立新新的分支领领域。例如如，在制造造业的集成成设计和过过程技术研研究中，针针对产品和和工件的离离散性特点点，就需运运用面向对对象思想，研研究和开发发离散动力力系统、离离散数据系系统技术；在过程系系统能量综综合（集成成）研究中中，需基于于热力学和和经济学研研究，开发发建立沿能能量流的线线索描述的的系统结构构模型等。6 IDPT理理念在现有有的产品开开发过程管管理中的应应用6.1 基基于资源模模型的CAAPP/PPPS集成成在产品开发发中，工艺艺准备活动动（如夹具具的准备、刀刀具的组装装与调整等等）需要一一定的时间间，按资源源实时状态态生成的工工艺将因此此而无法立立即实施，而而应基于预预计的资源源能力选择择资源才具具有实际意意义。为此此，CAPPP中与时时间因素无无关的零件件工艺分析析等活动可可较早完成成，这也是是CE环境境下CADD与CAPPP实现功功能集成及及DFM（面面向制造的的设计）的的要求；资资源状况随随时间变化化，应在满满足生产准准备时间要要求的前提提下，尽可可能把资源源决策靠后后，即缩短短资源决策策与工艺实实施间的时时间，使得得PPS（产产品计划和和顺序）有有更大的柔柔性，易于于获得全局局优化。这这种分布式式的工艺设设计方法是是CE（并并行工程）环环境下CAAPP的一一个重要发发展方向。资资源模型在在产生可选选工艺方案案的工艺匹匹配及资源源决策中发发挥作用，见见图1 图11 资源源模型在CCAPP/PPS中中的作用6.2 CCAPP与与CIMSS各子系统统的信息集集成CAPP是是连接CAAD和CAAM的桥梁梁，它起着着从CADD中提取几几何信息和和工艺信息息、经过工工艺决策，生生成供NCC编程用的的接口文件件，向CAAM提供信信息的作用用。CAPPP与CIIMS各子子系统的信信息集成关关系如图22所示 图2 CAAPP与CCIMS各各子系统的的信息流图图6.3 产产品全寿命命周期工程程设计产品全寿命命周期工程程设计是一一种在设计计阶段就考考虑整个产产品寿命周周期内价值值的设计方方法。这些些价值不仅仅包括产品品所需的功功能，还包包括产品的的可生产性性、可装配配性、可测测试性、可可维修性、可可运输性、可可循环利用用性和环境境友好性。传传统设计主主要考虑以以成品为终终点的产品品的性能和和价格。全全寿命周期期设计为设设计带来了了一个新的的概念-设计计对象是一一个时变系系统。传统统设计是把把产品当成成是时不变变系统。面面向制造的的设计只保保证加工质质量，即制制造出来得得新产品符符合质量检检验标准，而而不考虑使使用以后性性能随时间间变化的规规律。设计时时变系统，不不仅设计工工程师要知知道设计对对象的时变变规律，而而且还要让让用户随时时知道产品品使用中当当前的状况况。因此，对对于重大产产品，具有有状态监测测和故障诊诊断子功能能是设计时时必须考虑虑的。同时时，对于要要求状态稳稳定的产品品，状态补补偿和控制制子系统也也将在未来来的产品中中得到广泛泛应用。6.4 并并行工程、DDEF和成成组技术并行工程最最出色地实实现和体现现了产品和和过程的集集成。面向向下游的设设计技术（DDEF）中中，有许多多是过程导导向的设计计技术，如如为制造而而设计、为为装配而设设计、为检检测而设计计等，其核核心思想也也是推进设设计和制造造的有机结结合和整体体优化。成成组生产布布局，能够够将产品技技术和过程程技术最好好地结合起起来，在相相对独立的的工作单元元中，作到到最大限度度的灵活、快快捷、高效效率，是今今后现代工工厂布局的的主要发展展方向。并行工程、DDEF和成成组技术，都都是运用产产品与过程程集成理念念的最基本本的解决方方案，也是是进一步迈迈向虚拟制制造、快速速原型制造造、全系统统精益生产产、敏捷制制造等的基基础，而这这些已经取取得一定效效果的先进进制造模式式也都以系系统解决的的特征融合合了各种先先进制造技技术、组织织和方法，使使产品和过过程的集成成得到更完完善的体现现。7 结论面向二十一一世纪，传传统制造业业正在经历历一次脱胎胎换骨的根根本性大调调整，并由由此实现整整个产业由由粗放转向向集约、由由适应短缺缺型经济时时代的计划划管理模式式转向适应应知识经济济时代的产产品个性化化、管理特特色化的新新型知识型型制造业。这这样一种具具有划时代代意义的产产业转化和和提升，将将在很大程程度上得益益于集成理理念的贯彻彻和发扬。这这对于充分分运用信息息技术提高高产品和服服务的技术术水平和知知识含量，对对于快速响响应和适时时满足用户户的高层次次个性化需需求，对于于合理组织织开发、生生产和营销销、实现低低代价高效效益满足客客户，都是是必不可少少的有效措措施和重要要途径。参考文献1 Doorothhy Leeonarrd-Baartonn. “Coore CCapabbilitties and Coree Riggiditties: A PParaddox iin Maanagiing Neew Prroducct Deeveloopmennt”. Straategiic Maanageementt Jouurnall, Vool.133, 19992.2 Muuniaggurriia, MM. E. andd Sinngh, N. Forreignn tecchnollogy, spiillovver, and R&D poolicyy. Inteernattionaal Econnomicc revview, No.2, 119973 Saakakiibaraa, Maarikoo. Hetteroggeneiity oof fiirm ccapabbilitties and coopperattive reseearchh andd devveloppmentt: Ann emppiriccal eexamiinatiion oof mootivees. Strrateggic MManaggemennt Joournaal, VVol.118, 11997.4 Jooe Tiidd, Johnn Besssantt, Keeith Paviitt. Manaagingg Innnovattion: Inttegraatingg Tecchnollogiccal. Marrket and Orgaanizaationnal CChangge. NNew YYork, 19997,9.5 Miichell, Grrabissch. Fuzzzy iinteggral in mmidtiicritteriaa deccisioon maakingg. Fuzzzy SSets and Systtems, 19996(666): 2279-22986 B. Claark aand FFujimmiotoo. Prooductt Devveloppmentt Perrformmancee. Bosston: Harrvardd Bussinesss Scchooll Preess, 19911.The PProceess MManaggemennt off Prooducttion Deveelopmment (PMPPD)Baased on IIDPTXu Yuue Hoong (Posstgraaduatte Innstittute of NNatioonal Scieence Insttitutte,10000399)Xie FFei (Manaagemeent SSchoool off Tiaanjinn Uniiverssity ,3000072)Abstrract Byy commpariing tthe oold mmanaggemennt moold oof PMMPD wwith PMPDD Bassed oon IDDPT, The authhor ssummaarizeed thhe immprovvemennt too thee mannufaccturee of PMPDD Bassed oon IDDPT. So eelaboorateed thhe meethodd theeory of PProceess MManaggemennt. DDescrribedd thee appplicaationn of IDPTT minnd inn PMPPD brrieflly. AAs a resuult, the prommotioon off traaditiionall mannufaccturee shoould reliied oon thhe caarryiing oout aand sspreaadingg of inteegrattion mindd. Keywoords IDPPT The PProceess MManaggemennt off Prooducttion Deveelopmment (PMPPD) TThe PProceess MManaggemennt off Prooducttion Deveelopmment (PMPPD) mannufaccturee987