1 并行工程的一般概念模式
并行工程CE(Concurrent Engineer—ing)亦称同步工程(Simultaneous Engin—eering)或生命周期工程(Life—cycle Engineering)，是目前国际机械工程领域中重要的研究方向，也是制造企业CIMS研究和应用的热点。它是一种系统化方法，它在设计产品的同时，同步地设计与产品生命周期有关的过程，力求使产品开发者在设计阶段就考虑到从概念设计到投放市场的整个产品生命周期中的所有因素，包括设计、分析、制造、装配、检验、维护、可靠性、成本和质量等，以达到提高质量、降低成本、缩短开发周期的目的。并行工程有两个显著特点：一是要求设计和制造过程的多项计划并行交叉进行；二是在设计阶段就考虑到所开发产品的所有因素。CE不同于CIM，却能为CIMS提供良好的运行环境。
传统的机械工程方法是“串行”的过程，如图1，其表现为从时间上和功能上把各部门的专职人员彼此孤立开来，信息不通，难以交流。存在的问题是设计未能及时考虑到产品的制造、装配等要求，难以对产品开发过程中的各种可选方案进行充分的评价的筛选，加长了设计周期，提高了产品成本，使设计过程多次反复；又由于各个设计阶段设计人员知识和经验的局限性，加之设计过程的复杂性，设备、材料、工艺和实现技术的多样性，难以确定以最低成本制造出高质量产品方案；且串行设计过程时间紧迫，使设计师只能把可选方案局限在最方便的方案上，而不是最佳的设计方案。上述这些问题使得产品开发持续时间长，反复次数多，研制费用高，已不能适应快速变化的市场需求。
而并行工程采用的工作过程是一个并行的过程，其关键是对产品及其过程实行集成的并行设计。它的出发点就在于将产品生命周期中出现的问题转变为在一开始就给予避免或预防的工作方式，在每一阶段都能从全面优化的角度考虑问题，则产品的开发过程就大大改进，避免多次反复，甚至造成“遗憾工程”。其实施过程是并行地设计产品及其相关的各种过程，即在设计阶段，就集中有关产品研制周期的各部门的工程技术人员，设计产品的有关过程，并对产品和有关过程进行计算机仿真(产生“软样件”——softprototype)，用于分析和计算，从而改进设计，获得最优的结果。这样设计出的产品不仅性能良好、易于制造、装配、检验和维护，且研制周期短、成本低。
2 并行工程的扩展概念模式
并行工程的一般概念模式(图2)采用企业内部产品开发协同工作组(TeamWork)方式进行，协同工作组成员来自企业内部各职能部门：采购、工程、生产、质量管理、销售和售后服务等，他们依据具有的所代表领域的专门知识和经验在产品开发的各个阶段都对产品的各种问题进行综合考虑，从而得到正确的优化的产品设计。这是一种面向产品的工作方式，工作重点是企业内部的信息集成。
随着先进制造技术的发展，各种新理论、新技术不断涌现，如精益生产(Lean Production)、敏捷制造(Agile Manufac—turlng)、虚拟制造(Virtual Manufact—uring)等，他们与并行工程的一般概念相比，有如下几个新的特点：
(1)从以技术为中心向以人为中心转变，面向用户——人，以尽善尽美地迅速满足用户需求为出发点，使技术的发展更加符合人类社会发展的需要；
(2)从以技术信息集成为主向以人的集成为主转变，计算机不仅要支持数据处理和信息传递，更重要的是用来支持人与人之间的协同工作：
(3)从传统的企业内部按部门不同组织的相对固定的协同工作组形式，向不受地域限制的、动态的、自主管理的协同工作组形式转变。
由于以上特点，并行工程概念的内涵和外延都得到很大扩展，其扩展内容可概括为：根据市场变化和用户需求，在全球范围内，以动态的协同工作形式迅速组织生产，从而对市场变化作出快速反应。为实现上述策略，必须建立相应的实施环境，并开发相应的支持技术。
3 并行工程扩展概念模式的实施环境
并行工程扩展概念模式是一种崭新的工作模式，它的实施必须在一定的环境中才能进行，即要具备一定的软硬件系统。nextpage
3.1 并行工程的硬件环境
协同工作是并行工程的首要问题。在并行工程的扩展概念模式中，协同工作组成员的工作方式在空间上不一定集中在一起，常常是分散在一个城市的不同角落，或在不问城市，甚至在不同国家，为此，必须建立协同工作支持环境。协同工作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、多媒体交互设备等。环境的核心是分散式计算机网络，它提供协同的基础条件。包括：
(1)制造资源信息网络。在这个网络上提供集团成员的制造资源和专有技术，以便相互选择伙伴，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。
(2)快速产品设计和开发网络。将不同单位的产品设计的各种工具和经验，如实体建模、有限元分析、应力分析、快速原型、虚拟现实、加工和制造仿真等加以集成，采用协同工作方式，快速设计和开发产品。
(3)制造网络。该网络以独立制造岛为中心，充分利用各种先进设备。
3.2 并行工程的软环境
并行工程的软环境包括适应协同工作的企业组织形式和通信管理两个方面：
(1)企业组织形式。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、多学科协同工作小组形式为主，为适应这种新的工作方式，企业组织形式应作相应改变，组织机构从层次式变为平面式：既注重企业内部的集成机构，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机构；转变观念，简化各种过程，强调人的作用，注重整体效益。
(2)通信管理。通信管理是并行工程的核心，它包括集体通信、数据通信、变更通信三个要素，使使用不同的软硬件设备的多学科小组协同工作。集体通信用于支持并行工程环境中小组成员之间的通信，使得不同小组之间能及时交流信息；数据通信指产品数据的集成和通信，国际上倾向于以产品数据交换标准(STEP)为标准的数据通信形式；变更通信用于支持任何形式的设计更新或变型，及时将变型信息通知到各个小组，同时存储起来以备后用。
4 并行工程扩展概念模式支持技术
并行工程是面向21世纪的新的工作模式，实现并行工程需用到很多现代设计技术与方法，主要的有：
(1)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。该模型包括有关产品要求的所有几何与非几何信息，如实体造型的几何与拓扑信息、特征尺寸和属性、公差信息、材料性能、零件之间的关系、约束和设计规则、工艺工装信息、刀具轨迹信息、质量保证数据、市场有关信息等。
(2)产品数据管理。未来的CAD/CAE/CAM软件都支持数据管理系统，这个系统控制着文档及设计的建立、修改、检查和批准。当前热点之一的PDM(产品数据管理)系统可以满足上述要求，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。．
(3)产品数据交换。STEP(Standard for the Exchangeof Product Model Data)是一种正在发展中的ISO产品数据交换标准，用以描述各类产品在其生命周期中的所有数据。在并行工程中，除以公共数据库为基础的、建立在公共数据库基础之上的各个功能模块之间的信息交换外，也有与外界其它系统之间的信息交流。因此，应采用STEP的格式，以避免与外界进行信息交流时的相互转换。另一方面，STEP规定的产品数据格式，也可以作为公共数据库的数据格式。基于STEP的各种信息的表示方法和交换方法正在研究和发展中。
(4)并行工程应用工具。无论是通过人与人直接交互还是通过计算机网络，基于数据库之上，并行工程包含了多功能、多学科的合作，实现并行协同工作。已有一些支持这种工作方式的方法和工具得到应用，而更多的、特别是面向企业的新的设计技术还有待进一步研究。如：
QFD(Quality Function Deploy—ment)质量功能配置。它是一种质量保证系统，用于帮助协同工作的产品开发人员明确用户对产品的要求，并把要求转化为产品应具有的特性。QFD方法可作为一个工具用于新产品在设计之前的产品规划、定义过程，也可用于诊断已有产品的状况。
DFM(Design For Manufacturing)面向制造的设计。其基本思想是在产品零件的几何、结构设计及分析中，全面地、系统化地考虑制造工艺要求，从而得到具有良好加工性能的产品设计。
DFA(Design For Assembly)面向装配的设计、DFR(Design For Reliab—ility)面向可靠性的设计、DFS(Design For Safety)面向安全的设计等，与DFM思想类似，都是通过协同工作的组织形式和相应的计算机上实现的工具，更好地用于产品的设计过程。
此外，还有公差设计Taguchi法、TQC(Total Qtlality Contr01)全面质量管理。
上述工具都己用于实际生产，并取得良好的技术经济效益。在并行工程扩展概念模式中，应将上述工具有机融合在一起。
(5)与CIM有关内各项技术。如CAD(Computer Aided Design)计算机辅助设计、CAPP(Computer Aided Process Plann—ing)计算机辅助工艺设计、CAAPP(Compu—ter Aided Assembly Process Planning)计算机辅助装配工艺设计、CATP(Computer Aided Test Planning)计算机辅助检验工艺设计、C观(Computer Aided Manufacturing)计算机辅助制造、GT(Group Technology)成组技术、快速原型、虚拟现实、仿真技术、价值工程等，都是帮助产品设计师寻求最佳设计的方法。
5 结束语
并行工程的工作模式能明显地提高企业的产品质量、降低成本、缩短产品的上市时间。全球网络化的计算机系统环境，加上各种面向并行工程的支持技术，企业开发人员就可以在集成的基于知识的应用软件基础上，通过对产品开发数据的存取，把他们的设计思想统一在一个完整的产品开发过程中，实现并行工程省时(T—Time)、优质(Q—Quality)、低耗(C—Cost)的目标。
