并行工程(Concurrent Engineenng，CE)是一種工程方法論，是隨著并行設(shè)計(jì)的發(fā)展而出現(xiàn)的一個(gè)概念，并行工程是一種以集成方式[并行地]設(shè)計(jì)產(chǎn)品以及制造和支持等相關(guān)過程的系統(tǒng)化方法。
一、串行設(shè)計(jì)與并行設(shè)計(jì)
傳統(tǒng)串行的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開發(fā)過程，以順序的任務(wù)方式進(jìn)行的，整個(gè)過程被分割成串行的若干階段，下游階段的啟動(dòng)需以上一個(gè)階段的結(jié)束作為前提，階段與階段之間具有較為明顯的停頓和交接，整個(gè)過程中信息及各領(lǐng)域產(chǎn)品開發(fā)人員間的意見交流僅限于毗鄰的兩個(gè)階段，無法完成信息的及時(shí)反饋與交流。這種方法必然導(dǎo)致產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造之間存在嚴(yán)重的隔閡，因此與傳統(tǒng)的串行設(shè)計(jì)相比，并行工程是對產(chǎn)品及其相關(guān)過程（包括制造和支持過程）進(jìn)行集成、并行設(shè)計(jì)的一種系統(tǒng)性工作模式。這種工作模式力圖使開發(fā)者從一開始就考慮到產(chǎn)品全生命周期（從概念形成到產(chǎn)品報(bào)廢處理）中的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度及用戶需求，在產(chǎn)品開發(fā)過程中的各個(gè)階段的工作交叉進(jìn)行，以使設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品能達(dá)到一次性成功。
二、并行設(shè)計(jì)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法中，由于設(shè)計(jì)者自身的能力有限，不可能在短時(shí)間內(nèi)僅憑借自己對產(chǎn)品的使用要求的理解就能把產(chǎn)品各方面的問題都考慮的很周全。而串行的設(shè)計(jì)系統(tǒng)很難與機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)師、市場銷售人員等相關(guān)部門做到高效的交流互動(dòng)，因此造成了設(shè)計(jì)效率低下，延長設(shè)計(jì)周期，甚至錯(cuò)過市場機(jī)遇。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中引入并行工程實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品并行設(shè)計(jì)系統(tǒng)，可以使產(chǎn)品開發(fā)在早期階段能全面考慮產(chǎn)品開發(fā)過程中的各種因素，從而縮短產(chǎn)品卡發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本。
并行工程應(yīng)用至產(chǎn)品開發(fā)過程中就是打破傳統(tǒng)的組織機(jī)構(gòu)帶來部門分割封閉的觀念，強(qiáng)調(diào)各部門協(xié)同工作的效應(yīng)，重建產(chǎn)品開發(fā)過程并運(yùn)用先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法學(xué)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的早期階段就考慮其后期發(fā)展的所有因素，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造的一次成功率。并行設(shè)計(jì)的核心是過程集成，更側(cè)重時(shí)間上的協(xié)同，這是一種集成地、平行地處理產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造及其相關(guān)過程的方法。下面是兩個(gè)關(guān)于并行設(shè)計(jì)方法的描述性模型。
(1)環(huán)節(jié)重疊和壓縮模型：大多數(shù)關(guān)于并行設(shè)計(jì)的論述把并行設(shè)計(jì)的過程描述成一個(gè)活動(dòng)環(huán)節(jié)重疊、壓縮的過程。這樣在產(chǎn)品開發(fā)的每個(gè)環(huán)節(jié)執(zhí)行過程中均與上一環(huán)節(jié)的相關(guān)人員進(jìn)行交流，充分考慮下一環(huán)節(jié)可能遇到的問題，相互并提出設(shè)計(jì)意見，從而提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的效率。
(2)圓桌模型：因?yàn)橛绊懏a(chǎn)品設(shè)計(jì)效率及設(shè)計(jì)成功率的因素有很多，每一環(huán)節(jié)出了問題都可能導(dǎo)致其它環(huán)節(jié)的癱瘓，因此在并行設(shè)計(jì)中采用如圓桌會(huì)議的方式能夠使產(chǎn)品設(shè)計(jì)的各部門如坐在一張圓桌上一樣進(jìn)行交流 研究 ，共同參與產(chǎn)品設(shè)計(jì)的每一環(huán)節(jié)。
并行設(shè)計(jì)的方法主要有以上兩種，其目的在于在于設(shè)計(jì)過程的集成化、系統(tǒng)化，產(chǎn)品開發(fā)的所有部門共同參與產(chǎn)品開發(fā)的每一環(huán)節(jié)。而實(shí)現(xiàn)并行設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于各部門之間的信息交流和知識共享，而傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)信息交流方式主要靠面談或通過電話等通訊工具討論加以解決。但這些方式很難做到及時(shí)、充分的協(xié)商和討論。因此一項(xiàng)大的設(shè)計(jì)任務(wù)接口問題難免出現(xiàn)差錯(cuò)，這正是設(shè)計(jì)過程不斷反復(fù)修改的主要原因。雖然在現(xiàn)代設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，造型設(shè)計(jì)師與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師都是利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)繪出效果圖和工程圖，通過網(wǎng)絡(luò)共享設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)等信息資源，米同步考慮產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的上下游問題，從而實(shí)現(xiàn)并行設(shè)計(jì)，但仍然存在著一定的障礙。如在造型設(shè)計(jì)階段，產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)師通過繪制效果圖來表達(dá)自己的創(chuàng)意，在交流的過程中其它部門的人員通過效果圖來理解設(shè)計(jì)方案，由于效果圖是一種理想狀態(tài)下的平面圈，很容易引起視覺偏差，導(dǎo)致效果圖漂亮而實(shí)際制作出來并不盡人意的情況。另外效果圖能否充分表達(dá)設(shè)計(jì)創(chuàng)意、能夠表達(dá)出設(shè)計(jì)的每一個(gè)細(xì)節(jié)也值得懷疑。
三、快速成型體現(xiàn)的優(yōu)勢
在產(chǎn)品機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，結(jié)構(gòu)工程師設(shè)計(jì)表達(dá)一般利用兩種方法，一種是利用CAD繪制平面工程圖，另一種是利用三維工程軟件(CATIA、NX、Pro/E等)繪制三維模型。在與其他部門交流的過程中只能靠平面圖紙或帶電腦當(dāng)場演示，由于其它部門人員缺乏工程相關(guān)知識，根本看不懂圖紙，因此無法交流，三維數(shù)字模型雖然有很強(qiáng)的直觀性，在三維軟件中可進(jìn)行結(jié)構(gòu)、性能 分析 、也可以進(jìn)行模擬裝配，可以進(jìn)行外觀造型的渲染，甚至可以在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下進(jìn)行操作和使用，但也無法取代三雛實(shí)體模型，因?yàn)槿S數(shù)字模型存在一些致命的缺陷如：數(shù)字模型無法提供產(chǎn)品的全部信息（如手感）；數(shù)字模型只能模擬已知的環(huán)境條件；三維空間中的實(shí)體模型比二維屏幕上的數(shù)字模型更具有真實(shí)感和可觸模型等，因此只是憑視覺判斷，對于復(fù)雜設(shè)計(jì)很容易忽略或遺漏一些重要信息。而利用模型或樣機(jī)能夠更加形象、直觀、準(zhǔn)確的表達(dá)設(shè)計(jì)思想，實(shí)現(xiàn)真正的無障礙交流。傳統(tǒng)制造實(shí)物模型和樣機(jī)的方法是手工制作或采用機(jī)加工的方法制作時(shí)間長、成本高、制作精度也不夠，特別是遇到形狀復(fù)雜的設(shè)計(jì)時(shí)模型的誤差更大，周期長，從而影響了設(shè)計(jì)的表達(dá)，不能達(dá)到交流的目的，延長設(shè)計(jì)周期。采用快速成型技術(shù)，設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)的最初階段就能拿到實(shí)在的模型或樣品，并且可在不同的階段快速地修改重做，根據(jù)精確模型或樣機(jī)讓各部門人員判斷設(shè)計(jì)方案的各種問題，提出建設(shè)性意見，實(shí)現(xiàn)無障礙交流，從而為產(chǎn)品開發(fā)創(chuàng)造一個(gè)良好的設(shè)計(jì)環(huán)境，盡快得到優(yōu)化結(jié)果。因此，快速成型技術(shù)是真正實(shí)現(xiàn)并行設(shè)計(jì)的強(qiáng)有力手段。
并行設(shè)計(jì)在美國、德國和日本一些西方發(fā)達(dá)國家已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，其領(lǐng)域包括汽車飛機(jī)、計(jì)算機(jī)、機(jī)械和電子等 行業(yè) ，并且把并行工程作為提高效率、降低成本的重要手段。美國渡音(Boeing)公司在1994年向全世界宣布，波音777-飛機(jī)采用并行工程的方法，大量使用CAO/CAM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了無紙化生產(chǎn)，試飛一次成功，并行工程的應(yīng)用及其設(shè)計(jì)制造信息化的應(yīng)用使波音公司把777的研制周期從757和767的9-10年時(shí)間縮短為4年多，創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和市場競爭能力：德國人基于并行設(shè)計(jì)的理念，設(shè)計(jì)了易于制造的ME-109型戰(zhàn)斗機(jī)，全部設(shè)計(jì)制造時(shí)間只有4000小時(shí)，而與之相當(dāng)?shù)挠鴩娀鹗?Spitfire)戰(zhàn)斗機(jī)的設(shè)計(jì)制造時(shí)間是13000小時(shí)。日本的豐田公司采用經(jīng)理負(fù)責(zé)的并行工程方法，使各個(gè)階段同步或交叉進(jìn)行，大大提高了產(chǎn)品開發(fā)的效率。
綜上所述，并行設(shè)計(jì)的優(yōu)勢是傳統(tǒng)串行設(shè)計(jì)無法比擬的，并行設(shè)計(jì)可使產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造之間的信息共享，使整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)從設(shè)計(jì)的一開始就全部參與進(jìn)來，盡早地發(fā)現(xiàn)問題并解決之，避免沒有必要的返工，從而縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，更快反應(yīng)市場，降低企業(yè)開發(fā)成本，增強(qiáng)企業(yè)的核心競爭力，從并行設(shè)計(jì)的本質(zhì)可以看出實(shí)現(xiàn)并行設(shè)計(jì)的核心問題就是信息溝通與知識共享，而只有通過設(shè)計(jì)模型或樣機(jī)才能實(shí)現(xiàn)無障礙溝通，快速成型技術(shù)能夠快速、精確地制作出設(shè)計(jì)模型或樣機(jī)，因此快速成型技術(shù)能夠?yàn)椴⑿性O(shè)計(jì)的實(shí)施提供一個(gè)無障礙交流的平臺(tái)，是實(shí)現(xiàn)并行設(shè)計(jì)強(qiáng)有力的技術(shù)支持，利用快速成型技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)并行設(shè)計(jì)系統(tǒng)的良好運(yùn)轉(zhuǎn)。
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