基于集成设计和过程技术（IDPT）的产品开发过程管理研究¶ 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院10000399)谢飞（天津大学学管理学学院30000772）摘要 本本文在将将传统的的开发过过程管理理模式与与基于IIDPTT的产品品开发过过程管理理思想进进行比较较后, 总结了了基于IIDPTT的产品品开发过过程管理理新模式式对制造造业发展展的推动动.进而而阐述了了基于IIDPTT的过程程管理方方法论,,概括了了IDPPT理念念在现有有的产品品开发过过程管理理中的应应用.最最后得出出传统制制造业的的提升,,必须依依靠集成成理念的的贯彻和和发扬的的结论..关键词 集集成设计计和过程程技术((IDPPT) 产品开开发的过过程管理理 制制造业1 引言言当今在世界界范围内内制造业业正在经经历巨大大的变革革和分化化，层出出不穷的的制造模模式和理理论成为为医治传传统制造造业痼疾疾、孕育育制造企企业新生生的一张张张处方方在这这种情况况下，剖剖析理念念、透视视本质，就就成为判判别理论论是否可可信、是是否可取取的重要要标准。
任任何忽略略产品与与过程的的结合、融融合及互互补；违违背系统统集成理理念的；；突出单单一侧面面的理论论和模式式，或是是深奥的的纯技术术解决方方案都不不可能取取得成功功必须须把握先先进制造造模式的的核心理理念，以以集成的的思路处处理现代代制造业业创新开开发中的的基本问问题产产品的开开发过程程管理包包括硬件件技术和和软件技技术两大大范畴硬硬件技术术包括从从设计、运运行到控控制的各各环节的的技术；；软件技技术则是是指经营营、管理理、购销销等方面面的问题题2 传统的的开发过过程管理理模式 传统的的开发过过程管理理模式中中的硬件件技术和和软件技技术的设设计和策策划都是是分散的的、相互互孤立的的，各环环节间存存在衔接接障碍，主主要表现现为：（1） 只只从物流流角度考考虑，缺缺乏能量量综合优优化（特特别在大大系统范范围内）；；（2） 只只考虑（原原料、产产品等）给给定条件件，缺乏乏柔性考考虑（适适应各种种变化条条件下的的操作）；； （3） 对对环保要要求考虑虑治理多多，考虑虑减少污污染物生生成少；；（4）只考考虑给定定条件下下的常规规运行和和控制，缺缺乏设计计、操作作、控制制总体优优化的考考虑；（5）只考考虑现实实技术经经济条件件，不考考虑未来来发展变变化的压压力例如，迄今今在流程程工业新新产品开开发过程程中，在在扩大生生产能力力、调整整生产流流程和产产品方案案、节能能改造、磨磨损或腐腐蚀设备备的更新新、污染染的治理理和控制制、安全全等方面面的投资资决策，仍仍然是分分别地、各各个孤立立地考虑虑、安排排和进行行，并且且是由不不同的上上级部门门主管；；不同的的职能部部门建议议、计划划、组织织和实施施的，这这必然造造成资金金及各种种企业资资源的浪浪费和经经济效益益的减少少①。
过去的格局局，特别别形象地地强调了了“扔过墙墙”的概念念及明显显的按顺顺序进行行和各环环节相互互隔离的的特征在在这种格格局下，设设计人员员仍处于于传统意意识-----只只有在自自己的设设计方案案完全“成熟”后，才才愿意交交给下游游部门这这造成由由于工艺艺人员事事先未参参与，因因此需花花很长时时间去理理解和消消化设计计图纸，因因而导致致时间的的无谓损损失和交交接上的的曲解3 基于IDPPT的新新产品开开发过程程管理思思想3.1 什什么是IIDPTT？集成设计和和过程技技术是指指将硬件件技术和和软件技技术的设设计、规规划和实实施本身身相互衔衔接、统统筹考虑虑并集成成为一个个过程对于离散的的生产行行业，TT.C..Tinng在《在在敏捷制制造环境境中的产产品设计计和进化化》一文文中阐述述了面向向对象的的设计和和制造包包括面向向对象的的数据库库-----面向向对象的的方法数数据库和和动态的的、面向向对象的的产品数数据库通通过对每每个零部部件的结结构、功功能及其其演化的的分析和和归纳，使使设计者者可灵活活地借用用不同组组合使产产品满足足用户的的不同要要求，从从而使设设计逐渐渐科学化化②与此此同时，制制造业的的生产和和人员的的管理；；原材料料的采购购、运输输、供应应；产品品的储存存、销售售及市场场动态的的监测等等整个过过程，都都借助于于计算机机的应用用而逐步步实现科科学的集集成。
以以求用最最小的基基础设施施投资、最最小的运运行费用用，生产产出最适适合市场场需要、最最有竞争争力的产产品3.2 基基于IDDPT的的新产品品开发的的过程管管理新模模式基于IDPPT的新新产品开开发的过过程管理理新模式式不仅在在硬件技技术范围围内从设设计到操操作和控控制、从从物料流流到能量量流和信信息流的的集成考考虑，而而且在软软件技术术中考虑虑人流、资资金流和和备件流流的集成成这包包括从技技术、规规划、计计划、调调度、质质量、能能源、环环保、设设备到组组织、人人事、财财务、供供应、运运输、销销售、市市场预测测等方面面的管理理措施③③如柔柔性设计计就是要要在设计计时便充充分考虑虑和保证证为适应应市场情情况千变变万化而而能采取取各种软软件技术术措施，并并且在实实际运行行中始终终进行优优化的综综合集成成4 基于IDPPT的产产品开发发过程管管理新模模式对制制造业发发展的推推动IDPT在在产品开开发过程程管理中中带来制制造理念念上的更更新，即即：协调调配合、缩缩短周期期和互补补提升推推进产品品与过程程集成理理念的最最大目标标在于为为制造业业各技术术领域或或先进制制造模式式增加更更具科学学性和规规律性的的理性概概括和描描述，使使其运用用传播工工作更具具有战略略层次的的高度自自觉性。
伴伴随着这这些理念念上的更更新，对对制造业业发展的的推动体体现在以以下方面面：·协调配合合-----相互互沟通，减减少矛盾盾、减少少差错和和返工；；·缩短周期期-----早期期介入、强强化反馈馈、及早早准备、加加快完成成；·互补提升升-----各部部门互相相补充和和加强了了解，并并充分发发挥自身身及对方方的长处处和优势势有资料表明明，美国国的一个个知名公公司，通通过采用用设计、制制造和质质量管理理的集成成，降低低测量费费用500%，设设备调整整费用440%，返返工费用用90%%④为更充分地地发挥集集成的优优势，从从集成设设计方面面看，应应具备的的能力：：一是对对过程友友好的解解决方案案，如可可制造性性；二是是无差错错设计；；三是快快速解决决问题的的能力而而从过程程技术方方面看，应应具备的的能力：：一是根根据设计计意图进进行预见见的能力力；二是是驾驭适适度风险险的能力力；三是是处置意意外变化化的能力力有了了这些能能力和相相互关系系，集成成设计和和过程技技术自然然就不再再是一加加一的简简单叠加加，而是是蕴含着着系统优优化的能能力倍加加，也就就是质的的升级5 基于IDPPT的过过程管理理方法论论集成设计和和过程技技术是对对传统工工程学和和传统管管理科学学的挑战战。
它的的目标是是将产品品开发中中的硬件件技术和和软件技技术的集集成优化化由依靠靠经验和和技巧走走向科学学和技术术为实实现这一一目标，在在方法论论上应借借助各学学科基础础的支持持体现在在以下三三点： （1）各各学科和和领域（包包括所有有硬件技技术和软软件技术术）、所所有单元元和局部部的创新新和改进进，无疑疑使整个个系统内内涵的所所有方面面和人们们对系统统实质的的认识和和描述能能力，都都远远超超过任何何时候，而而且还在在不断改改进提高高对对对象本身身的深刻刻理解和和描述，为为建立起起全面而而正确的的模型提提供了可可能 （2）信信息科学学的飞速速发展，包包括硬件件和软件件技术的的不断创创新，尤尤其是面面向对象象（Obbjecct OOrieenteed）概概念或技技术的创创立，提提供了强强大的技技术支持持；人工工智能（AArtiificciall Inntellliggencce）的的开发和和应用，在在处理模模糊的、离离散的和和其它用用经典的的数学方方法不能能处理和和描述的的对象和和问题上上发挥了了强大的的作用 （3）系系统工程程与应用用数学，包包括各种种最优化化技术、数数学规划划、遗传传算法、模模糊逻辑辑等，在在处理庞庞大、复复杂的对对象系统统的集成成优化问问题上，是是可充分分运用和和借鉴的的工具。
在上述各学学科基础础上进行行的集成成设计和和过程技技术的研研究开发发，极其其强调多多学科的的交叉协协同（IInteerdiisciipliinarry SSymbbiossis）这这种交叉叉协同决决不是各各种方法法的简单单移植或或套用，而而是密切切结合深深入研究究对象系系统本身身来探索索过程科科学与工工程的共共性科学学规律，从从中创立立和发展展出新的的交叉学学科或在在原有的的学科中中建立新新的分支支领域例例如，在在制造业业的集成成设计和和过程技技术研究究中，针针对产品品和工件件的离散散性特点点，就需需运用面面向对象象思想，研研究和开开发离散散动力系系统、离离散数据据系统技技术；在在过程系系统能量量综合（集集成）研研究中，需需基于热热力学和和经济学学研究，开开发建立立沿能量量流的线线索描述述的系统统结构模模型等6 IDPT理理念在现现有的产产品开发发过程管管理中的的应用6.1 基基于资源源模型的的CAPPP/PPPS集集成在产品开发发中，工工艺准备备活动（如如夹具的的准备、刀刀具的组组装与调调整等）需需要一定定的时间间，按资资源实时时状态生生成的工工艺将因因此而无无法立即即实施，而而应基于于预计的的资源能能力选择择资源才才具有实实际意义义。
为此此，CAAPP中中与时间间因素无无关的零零件工艺艺分析等等活动可可较早完完成，这这也是CCE环境境下CAAD与CCAPPP实现功功能集成成及DFFM（面面向制造造的设计计）的要要求；资资源状况况随时间间变化，应应在满足足生产准准备时间间要求的的前提下下，尽可可能把资资源决策策靠后，即即缩短资资源决策策与工艺艺实施间间的时间间，使得得PPSS（产品品计划和和顺序）有有更大的的柔性，易易于获得得全局优优化这这种分布布式的工工艺设计计方法是是CE（并并行工程程）环境境下CAAPP的的一个重重要发展展方向资资源模型型在产生生可选工工艺方案案的工艺艺匹配及及资源决决策中发发挥作用用，见图图1 图1 资源源模型在在CAPPP/PPPS中中的作用用6.2 CCAPPP与CIIMS各各子系统统的信息息集成CAPP是是连接CCAD和和CAMM的桥梁梁，它起起着从CCAD中中提取几几何信息息和工艺艺信息、经经过工艺艺决策，生生成供NNC编程程用的接接口文件件，向CCAM提提供信息息的作用用⑤CAAPP与与CIMMS各子子系统的的信息集集成关系系如图22所示 图图2 CAAPP与与CIMMS各子子系统的的信息流流图6.3 产产品全寿寿命周期期工程设设计产品全寿命命周期工工程设计计是一种种在设计计阶段就就考虑整整个产品品寿命周周期内价价值的设设计方法法。
这些些价值不不仅包括括产品所所需的功功能，还还包括产产品的可可生产性性、可装装配性、可可测试性性、可维维修性、可可运输性性、可循循环利用用性和环环境友好好性传传统设计计主要考考虑以成成品为终终点的产产品的性性能和价价格全全寿命周周期设计计为设计计带来了了一个新新的概念念-----设计计对象是是一个时时变系统统传统统设计是是把产品品当成是是时不变变系统面面向制造造的设计计只保证证加工质质量，即即制造出出来得新新产品符符合质量量检验标标准，而而不考虑虑使用以以后性能能随时间间变化的的规律⑥⑥设计计时变系系统，不不仅设计计工程师师要知道道设计对对象的时时变规律律，而且且还要让让用户随随时知道道产品使使用中当当前的状状况因因此，对对于重大大产品，具具有状态态监测和和故障诊诊断子功功能是设设计时必必须考虑虑的同同时，对对于要求求状态稳稳定的产产品，状状态补偿偿和控制制子系统统也将在在未来的的产品中中得到广广泛应用用6.4 并并行工程程、DEEF和成成组技术术并行工程最最出色地地实现和和体现了了产品和和过程的的集成面面向下游游的设计计技术（DDEF）中中，有许许多是过过程导向向的设计计技术，如如为制造造而设计计、为装装配而设设计、为为检测而而设计等等，其核核心思想想也是推推进设计计和制造造的有机机结合和和整体优优化。
成成组生产产布局，能能够将产产品技术术和过程程技术最最好地结结合起来来，在相相对独立立的工作作单元中中，作到到最大限限度的灵灵活、快快捷、高高效率，是是今后现现代工厂厂布局的的主要发发展方向向并行工程、DDEF和和成组技技术，都都是运用用产品与与过程集集成理念念的最基基本的解解决方案案，也是是进一步步迈向虚虚拟制造造、快速速原型制制造、全全系统精精益生产产、敏捷捷制造等等的基础础，而这这些已经经取得一一定效果果的先进进制造模模式也都都以系统统解决的的特征融融合了各各种先进进制造技技术、组组织和方方法，使使产品和和过程的的集成得得到更完完善的体体现7 结论面向二十一一世纪，传传统制造造业正在在经历一一次脱胎胎换骨的的根本性性大调整整，并由由此实现现整个产产业由粗粗放转向向集约、由由适应短短缺型经经济时代代的计划划管理模模式转向向适应知知识经济济时代的的产品个个性化、管管理特色色化的新新型知识识型制造造业这这样一种种具有划划时代意意义的产产业转化化和提升升，将在在很大程程度上得得益于集集成理念念的贯彻彻和发扬扬这对对于充分分运用信信息技术术提高产产品和服服务的技技术水平平和知识识含量，对对于快速速响应和和适时满满足用户户的高层层次个性性化需求求，对于于合理组组织开发发、生产产和营销销、实现现低代价价高效益益满足客客户，都都是必不不可少的的有效措措施和重重要途径径。
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