现代制造技术和现代制造模式简介（四）

3．3并行工程（CE）

在产品设计中采用DFM和DFA后，由于减少了工程更改，可以避免不必要的生产时间损失，从而能更快地将新产品推向市场。但是，过去企业习惯于沿用顺序工作的模式进行生产技术准备，即：大体上，上一个部门的工作完成后，下一个部门才接着开始工作。这种顺序的生产技术准备工作模式，显然会使生产技术准备的周期拉得很长。这样必然不利于新产品的迅速推向市场。如果能有一种新的生产技术准备工作模式，使得各个有关生产技术准备部门能够并行工作，那么必将大大缩短新产品的生产技术准备周期。当然，这里所说的并行，绝非指各个部门同时开始、齐头并进。实际上，彼此间在时间上是有某种相位差的。生产技术准备工作的顺序模式与并行模式，如图8所示。这种新的生产技术准备模式，也就是当前先进制造技术领域中脍炙人口的“并行工程”（CE：Concurrent Engineering）或“同步工程”（SE：Simultaneous Engineering）。

由此可见，CE的首要目的，是通过各生产技术准备部门的并行工作，而使产品的生产技术准备时间可以显著缩短。其次，由于各部门的工作同步进行，因此，各种相关问题在生产准备阶段便能得到及时沟通和解决，不至于将问题拖到日后正式投产时才暴露；若那时去解决，便有可能对生产造成极大的损失。从这一意义上说，CE还有保证并提高产品质量的功效。再者，CE既能缩短生产准备时间，又能防止日后发生生产质量问题，故而它也必将有利于降低成本。正因为CE有着这样的优点，所以在当今竞争日益激烈的环境下，便成为企业要想取得竞争优势的一项重要技术。

事物的发展有其一定的规律。从各种计算机辅助技术到面向制造和面向装配的设计到并行工程或同步工程，都是循序渐进的。往往前者为后者的产生和发展，奠定了必要的基础。正是这样，所以CE中的关键技术便离不开原有的那些计算机辅助技术。除了上面所说的DFMA（或DFM和DFA）与QFD外，还有价值功能分析（VFA：Value Function Analysis）、失效模式和后果分析（FMEA：Failure Modeand Effect Analysis）等方法，都属于CE不可或缺的实用方法。

3．4价值的功能分析（VFA）

VFA并非什么新的方法。早在70年代便已有了价值工程（VE：ValueEngineering），因此VFA只不过是VE换一个叫法而已。在运用VFA时，首先要识别功能，然后要评价功能，最后则是寻找具有更高价值的替代原有功能的办法。这三个步骤可以归纳为下列5个简单问题：

----所分析的是什么产品？

----它值多少钱？

----它是作什么用的？

----还有什么其它办法可以实现同样的功能？

----采用变通的替代方案需要多少钱？

如果把VFA和DFMA结合在一起应用，那就可以使零件数最少，并且成本又最低。

3．5失效模式和后果分析（FMEA）

FMEA旨在防止或消灭产品可能发生的故障。将它用于产品开发和设计中，也就是为了提高产品的可靠性。当然，FMEA也是一种分析方法。我们可以将它的实质也归结为下述5个问题：

----这种产品会发生何种故障？

----产生这些故障的原因是什么？

----倘若发生这些故障，其后果将会怎样？

----如何改进产品，才能消除产生这些故障的可能性？

----假如无法消除这些故障，则如何才能使其后果所造成的影响为最小？

显然，只要在产品的开发与设计阶段能妥善解决以上问题，那就会大大提高产品的可靠性。从而使产品的质量具有极大的竞争优势。因为产品的质量是企业生存之所系。

3．6计算机网络技术

现代企业通过集团形式，往往使其机构趋于分散。这种分散性，可以是分散在全国各地，例如：设计部门在甲地，制造部门在乙地，销售部门则分布更广；或者分散在一个城市的几个区；或者分散在一个厂区内的不同建筑物。反正不论机构如何分散，为了贯彻CE，使各个部门仍然能够协调而并行地进行工作，这时便迫切需要建立计算机通信网络。因此，计算机网络也是CE的一个重要工具。借助计算机网络，不同部门的人员可以及时沟通和交流信息，以便问题立刻得到解决，防止因延误而造成不必要的返工，以及人力、物力、财力和时间上的更大损失。

贯彻CE不仅要采取必要的技术措施，引进新的技术和方法，同时还需要采取相应的组织揩施。在顺序工程环境下，生产准备工作是按专业职能部门为单位，依次顺序进行的。如今改为并行工程环境，便不能沿用顺序工程那种专业分工的组织形式。为了提高工作效率，便于贯彻并行工程，在尚未应用或开通计算机网络以前，必须按工程项目，从各个专业职能部门抽调人员，组织成有形的所谓的协同工作小组（TeamWork）。这种工作小组是由各个方面的专业人员所组成，因此在讨论和研究问题时，可以听取从各种不同专业角度提出来的有益意见，以达到集思广益的目的。这样既可避免片面性，又可防止发生重大差错。采用这种组织形式，显然有利于提高工作效率和工作质量。如上所述，协同工作小组是按项目组织的，所以它将随项目的存在而存在，随项目的结束而解散。解散以后的人员将仍然回到各自的专业职能部门。为了向生产部门移交项目、培训人员、处理和解决日后生产中可能产生的问题，项目的主管人员仍需建立一个留守小组。由于CE通过并行工作方式，使大部分可能发生的问题，完全可以在生产技术准备阶段予以解决，因而留守小组只需要少数人员组成即可。在已经建立和应用计算机网络的情况下，则可以组织无形的协同工作小组。这时，协同工作小组的成员不必集中，可以各自留在自己的部门。小组的日常活动，则是通过联网的多媒体计算机进行。虽然人员不集中，但是在联网的多媒体计算机上工作，犹如上述有形的协同工作小组面对面地工作完全一样、毫无二致。

CE是一项尚在发展中的技术，因此还有待于人们通过实际应用，不断加以充实、完善和提高。

3．7快速原型技术（RPT：Rapid Prototyping Technology）

快速原型技术是80年代末才出现的一种新技术。它完全是顺应快速开发产品的客观需要而产生的。最初这一技术被称为：激光实体平版印刷术（LSL：LaserStereoLithography）。这一名称比较形象地从其工作原理上刻划出它的实质。目前这一技术发展十分迅速，应用也极其广泛。就其工作原理而言，已从过去由激光的层析扫描，使液态热固性塑料固化成实体样件，而发展到今天直接由丝状成型材料经层析融积成实体样件。如今RP所用的成型材料，也已由过去的液态热固性塑料，进而采用粉末状、丝状、片状的塑料、树脂、铸造用蜡以及纸等。在应用方面，目前已经广泛应用于汽车、机械、家电、电子、通讯、医学、玩具、航空与航天等领域。

RP的最大优点，就在于它无需模具或任何加工，仅凭CAD的三维实体造型的层析数据，便能通过快速成型设备而迅速制取与上述三维实体完全一致的实体样件。这对于新产品的开发与设计显得特别重要，因为在设计人员头脑中所设想的实体，与在计算机显示屏上所看到的三维造型，有时候井非完全一致。尤其是在设计结构十分复杂的零件时，设计人员往往把握不住。这时最好能马上看到所设计的零件的实体样件，以便对结构和尺寸进行实地校核和考查，从而避免发生重大差错。有时候涉及产品的外观造型，特别是家电或轻工产品，往往会有若干个方案，很难决定取舍。这时也最好能看到所设计的几个方案的实样。通过实际接触实样，进行观感和手感等比较，就能令人信服地作出正确的取舍。这些是RP最基本和最原始的应用。

随着RP技术的发展，由RP所获取的实体样件，也可以用作铸造的模型、或注塑模的样件模型、或电加工的电极模型等。这样便使上述模具或模型的制造大为简化。由此可见，RP不仅能显著缩短模具或模型的制造周期，同时还能大大降低模具或模型的制造成本。

为了对RP的基本工作原理有所了解，此处仅以激光实体平版印刷术为例来说明。图9所示为该方法的工作原理图，图10则是该方法的控制系统框图。

由图10可知，设计人员通过CAD系统，将所设计的零件的三维实体造型数据，经过以太网，传送给控制设备用的计算机。这台控制计算机能将送来的三维实体图形，像如今的层析式X光的原理一样，沿Z轴切出一系列极薄的横截面层；同时它还控制着万向反射镜，使紫外激光射线束经万向反射镜而能按薄层横截面的形状，在一槽中盛有光敏树脂溶液的表面进行扫描。凡溶液表面经紫外激光射线束扫描照射过的地方便立即固化，从而生成与该横截面层形状相一致的固化薄片。一般是从三维实体最底部的横截面层作起。这时生成的是第一个固化薄片，它是固化在支撑构件上。接着升降台便下降一个薄片厚度，使第一个固化薄片立即被光敏树脂溶液所淹没。然后重复上述紫外激光射线束扫描和固化的过程。如此逐层重复进行，直至获得一层又一层、彼此牢固粘结的固化薄片所构成的实体样件为止。这时样件还沉浸在溶液液面下。为要取出样件，必须将升降台向上升起，使样件完全脱离液面。取下样件后，首先应将样件表面粘附的溶液冲洗干净，再将样件放入紫外线烘干设备中进行最后的烘干和固化。经过如此处理后的样件才称为成品。

目前，这项技术还只能用于尺寸较小的样件，而且所用的成型材料中，有的在成型过程中还会产生有毒气体。因此，尽管RP有着许多卓越的优点，但是它也存在着如上所述的缺点，这就说明它仍然需要改进、发展和提高。

本文摘自于《工业工程与管理》