探讨家具产品开发的并行工程模式_翘首明月,足踩脚踏车,奋力追太阳_ ...

  随着家具市场竞争的日益激烈,开发适销对路的产品已成为一个企业是否具有竞争力的关键,而抓好产品开发设计的过程和组织管理就是其中一项不可忽略的工作。产品开发过程是一个复杂的过程,从市场需求调研到{zh1}产品定型投入批量生产的各个环节,涉及到设计、物料、工艺、生产、财务和人事等各个部门。只有抓好产品开发模式及其过程管理,才能快速开发出高质量的新产品,才能降低产品开发的成本,从而使开发出的产品具有较强的市场竞争力,进而使企业在激烈的市场竞争中立于不败之地。

  并行工程(Concurrent Engineering,CE)是近年来国际制造业中兴起的一种新型企业产品开发的组织管理理论,旨在提高产品质量,降低产品成本和缩短开发周期。本文在分析我国家具企业产品开发过程组织管理现状的基础上,旨在将并行工程思想应用于家具企业的产品开发生产实际,形成适用于我国家具制造企业实用的、先进的产品开发过程及其管理模式,以期对我国家具企业有所帮助。

  一、我国家具企业产品开发过程现状

  产品开发过程是指产品从需求分析到产品最终定型的全过程,包括产品的初步设计、评测、设计修改、制造和装配等阶段。长期以来,我国家具产品开发设计大都沿用传统的“串行工程”,即顺序工作模式,遵循市场需求从“概念设计→造型设计→样品试制→结构设计→工艺设计→生产制造→装配”,历经各环节的评审与反馈,到{zh1}定型产品的批量生产销售要经历一系列反反复复的大循环(如图1)。这种传统的串行产品开发过程方式周期长,效益低,特别是在企业有几个不同要求的新产品同时进行开发生产时,常常会使企业的产品开发组织管理工作出现混乱。

  经过对我国家具制造业的产品开发过程及其管理现状进行分析,可以概括地发现问题主要表现在以下几个方面:

  (1) 许多企业的开发过程仍然采用传统串行工作模式,设计的早期不能很好地考虑下游的可制造性、可装配性和质量保证等多种因素,开发过程往往陷入设计、试制、修改设计和再试制的大反馈,致使开发周期延长,成本提高,开发出的产品失去市场竞争力,难以满足市场竞争的需要。

  (2) 设计工作虽然已经甩掉了图板,但由于不少家具企业基础技术仍然十分落后,如经验数据缺乏积累、规范尚无系统总结和标准不够完善齐备等,致使开发过程中仍存在大量的手工作业和重复性劳动。

  (3) 设计与工艺、制造和质量等部门没有信息集成。目前,虽然许多家具企业在产品开发设计及生产制造过程的局部采用了一些高新技术,如CAD、CAM、ERP和PDM等,但由于整个开发过程设计数据分散于各个开发阶段,缺乏统一有效的管理,数据没有严格的标准规范保持一致,信息共享不足,难以形成集成制造系统的整体优势和效果。

  (4) 试制过程计划不周、管理不善,致使试制过程中出现各种更改,加剧了试制过程的混乱状态。有些试制过程中临时进行的更改,没有及时进行整理,试制过程结束后无法迅速进入批量生产,甚至试制完后不知当初是如何生产出来的。

  (5) 开发过程工作流程不清,工作活动没有明确的定义,职责不明,甚至有些工作无人问津,互相推诿扯皮,影响进度。

  (6) 由于长期粗放经营,致使管理不善,开发工程往往是损耗大、成本高。

  以上这些问题严重地制约了我国家具制造企业开发新产品的能力和时间效应,影响了企业在激烈的市场竞争中的地位。特别是家具市场竞争的加剧,消费者对产品需求的多元化和个性化,大大增加了新产品开发的难度,也使竞争的焦点变为企业对市场的响应速度和能力,即企业如何能在最短的时间内开发出高质量、低成本的产品来投放市场。因此,为适应市场竞争的需要,企业就必须不断想办法,采取措施来提高企业的效率及效益。如今,制造业将提高竞争能力的要素总结为TQCS,即短时间(Time)、高质量(Quality)、低成本(Cost)和好服务(Service)。其中,在全球经济发展趋势中,降低产品成本的主要手段已不再是廉价的原材料和劳动力,而是快速、准确的信息来源和高技术含量。市场竞争的不断加剧,谁能在最短的时间内,把高质量低成本的产品推向市场,又能提供良好的服务保证,谁将是竞争的胜利者。由此,TQCS成了企业追求的目标。为了这个目标,企业必须不断更新自己的技术和手段,采用新技术、新思想、新方法来改进自己的产品开发模式,力图使企业及其产品具有较强的竞争力和生命力。

  为了改善这些问题,结合并行工程思想,提出改进的家具企业产品开发过程及其管理模式如下,以供业界共同讨论与参考。

  二、基于并行工程的家具产品开发模式

  并行工程是相对于传统的“串行工程”而言的,它是指产品的设计和制造及其相关过程的多项任务交叉进行,在设计阶段协同地实现设计与产品生产周期有关的过程,要求产品开发者在设计阶段就考虑到包括设计、工艺、制造、装配、维护、成本、质量及可靠性等在内的产品生命周期的所有因素。并行工程与传统的串行方式之间的本质区别在于并行工程把产品开发的各个活动看成是一个集成的系统化过程,它从全局优化的角度出发,对集成过程进行管理和控制,同时对已有的产品开发过程进行不断的改进和提高,以克服传统串行产品开发过程大反馈造成的长周期和高成本等缺点,增强企业产品的竞争能力。从组织管理角度考虑,并行工程意味着产品开发过程重组,以便并行地组织作业。实行并行工程的目的主要是:

  (1)缩短产品从开发到投入市场的时间;

  (2)提高产品质量;

  (3)减少开发费用,降低成本;

  (4)确保用户满意。

  根据并行工程的思想,结合家具制造业的特征,借助先进的技术手段,现提出家具产品开发并行工程模式(如图2)。从这个模式中可见,从宏观上来说虽然它还是串行的方式,但家具产品根据市场需求分析进行设计时,就全局地考虑了涉及设计各方面的因素,如工艺、制造、装配、成本、质量等,使信息共享和及时交流交换,开发设计工作并行协同地进行。这样,可以在开发过程早期发现不同部门间人员组织、产品功能、可制造性和可装配性等因素之间的冲突关系,{zd0}程度地避免设计错误,减少设计的更改和重复次数,而且在设计一开始就考虑到影响产品质量的有关因素,这也有利于避免错误,加强设计和生产管理,最终达到提高质量,降低成本,使产品开发和制造周期缩短的目标。

  为了这个开发模式的顺利进行和展开工作,需要有良好的设计组织。这个并行设计组织应是一个包括设计、制造、装配、质量保证和销售等各方面专业人员在内的多功能设计组,其设计手段是一套具有CAD、CAM和虚拟仿真等功能的计算机系统,既能实现信息集成,又能实现功能集成,即可在计算机及其网络系统上建立一个统一的模型来实现以上功能。另外,有了这个系统,并行开发时也能与用户保持密切的对话,充分满足用户要求。因此,只要运作好,就可缩短产品投放市场的周期,实现{zy}化的产品质量、成本和可靠性。

  三、并行工程的支撑环境

  从上面的探讨我们已经知道家具产品开发并行工程模式是一种新的开发工作模式,在这个模式中,协同工作是并行工程的首要问题。为了更好地协同工作,家具企业必须建立具备一定的“软硬件”系统的环境条件,这样,协同工作组成员在空间上不一定要集中在一起,他们可分散在企业不同的部门,不同车间,甚至在不同地点的厂区,但彼此能协同工作。为此,家具开发并行工程的支撑环境包括如下所述的“硬件”和“软件”环境两方面。

  (1)并行工程的“硬件”环境

  并行工程的“硬件”支持环境包括各种计算机设备(微机、工作站等)、网络设备、接口设备、多媒体交互设备、数据库以及能够操作这些设备的人员等。环境的核心是分散式计算机网络,提供协同的基础条件。这些网络及其功能包括:

  a) 快速产品设计和开发网络。将不同部门的产品设计的各种工具和经验,如实体建模、虚拟现实效果、结构设计、加工和制造虚拟仿真等加以集成,采用协同工作方式,快速设计和开发产品。

  b) 制造资源信息网络。在这个网络上提供企业的制造资源和专有技术,以便择优组合,建立动态联盟,快速设计、开发和制造产品。同时,还可以利用它建立可靠的供应链或进行高效率的营销活动。

  c) 制造网络。该网络以独立制造中心(加工中心)为核心,充分利用各种先进设备。

  (2)并行工程的“软件”环境

  并行工程的“软件”环境包括适应协同工作的企业业务组织与管理模式以及计算机相关的技术,如CIMS(计算机集成制造系统)、CAD (计算机辅助设计)、 CAPP(计算机辅助工艺设计)、CAM(计算机辅助制造)、虚拟现实、仿真技术、ERP(企业资源计划)、PDM(产品数据管理)等。其中比较重要的几个方面如下:  a)企业的业务组织与管理模式。并行工程基于全面质量管理理论,是一种自上而下、全面铺开的管理方法,其工作方式以多功能协同工作小组形式为主,为适应这种新的工作方式,企业的业务组织与管理形式应作相应改变,组织机构从层次式变为平面式:既注重企业内部的集成,又重视企业与外部供应商、经销商、客户等在产品全生命周期中的集成。这种新的模式需要企业上下业务重组,转变观念,简化各种过程,强调人的作用,注重团队精神,讲究整体效益。

  b)产品数据管理技术与企业资源计划。PDM(产品数据管理)技术是当前制造业的热点之一。PDM可以在信息建立、修改、检查、批准和存档的同时组织、跟踪和控制信息的存取,它可在不同层次、不同部门、以及不同类型软硬件接口环境下运行,并且让项目管理人员很好地管理整个设计过程,以此来促进面向协同工作小组的产品开发研究。通过PDM与ERP系统的集成,可以把产品的制造加工、工艺设计、生产调度、库存管理以及成本核算和零部件采购等生产活动的信息显示在计算机屏幕上,以便全面确定产品设计和开发过程的合理性以及生产制造的可行性、企业资源的有效利用。现在的CAD/CAE/CAM软件都开始支持数据管理系统,而ERP也需要PDM更好地提供基础数据,这些信息化的进程都为家具产品开发并行工程的运作提供了良好的前提条件。

  c)产品建模技术。统一的产品建模技术是实现并行工程集成的关键。统一的产品模型是一个几乎包括产品任何方面信息的核心数据库,即图2中的集成工程数据库。在多应用的工作环境中,产品模型专门为授权用户和所有过程提供数据资源,如特征尺寸、材料性能、零件之间的配合关系、约束和设计规则、工艺工装信息、质量保证数据、市场有关信息等。这个统一的产品模型,利用CAD/CAM建立三维实体模型进行设计开发,可以减少各部门之间对产品定义的编差和混乱,还可以将三维模型向平面信息转化,方便地计算或推导出实现制造、分析、文档编制所需要的信息。这样使得设计数据数值少,设计、制造部门数据共有化,缩短了制造流程所用的时间;而且模型修改容易,同时三维实体的数据可直接用于数控加工,提高了精度和效率。为达到良好的预期,家具企业应当从目前的计算机二维绘图为主的状态逐步提升到三维设计。

  d) 虚拟设计与制造技术。虚拟技术的核心是利用高技术组织仿真和虚拟现实。家具产品在开发设计阶段,借助于建模与仿真技术及时地、并行地模拟出产品的未来的制造过程乃至产品全生命周期的各种活动对产品设计的影响,并预测、检验、评价产品性能和产品的可制造性(是否满足数控机床对加工范围的要求,如{zd0}加尺寸或最小加工半径等)。从而更加有效地、经济地、柔性地、即时地组织生产,增强决策与控制水平。家具产品通过在计算机中进行虚拟设计和制造加工(CAM),能够及时修正设计错误,有效地降低由于设计前期给后期制造带来的回溯更改生产,达到开发周期短、成本低,实现设计与生产的精良化和敏捷化,最终将走向数字化的目的。

  家具企业面对当今技术进步日新月异、产品需求日益多变、市场竞争日益激烈的环境,应用先进的技术改善传统的产品开发与生产制造方式以及落后的经营管理模式,提升对市场的快速响应能力,是当代中国家具制造业发展的必经之路。借鉴并行工程的思想,借助现代科技的力量,采用新技术、新思想、新方法,探讨适合于我国家具制造业的产品开发及其过程管理模式,以开发周期短(Time)、产品质量高(Quality)、开发成本低(Cost)、用户满意(Service)为目标,旨在改变以前家具设计部门设计图纸、制造部门生产加工的串行方式,使家具产品在早期开发设计阶段就能对产品生命周期中的所有因素加以考虑,确保家具产品开发并行协调地进行,促进家具企业建立反应敏捷的企业机制,增强企业及其产品的市场竞争力和生命力。



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