案例分析：鐵路貨車產(chǎn)品開發(fā)并行工程

“鐵路貨車產(chǎn)品開發(fā)并行工程”是國家863/CIMS主題并行工程攻關(guān)成果民口應(yīng)用工程項目。齊齊哈爾鐵路車輛（集團）有限責任公司（以下簡稱齊車公司）的規(guī)模和能力居亞洲之首，連續(xù)7年被評為國家最大工業(yè)企業(yè)和全國500家最佳經(jīng)濟效益企業(yè)。然而，從產(chǎn)品水平和開發(fā)手段來看，齊車公司與世界先進水平相比還存在較大差距，一些問題一直制約著齊車公司鐵路貨車產(chǎn)品的開發(fā)周期和水平。主要表現(xiàn)在： 
    ● 齊車公司現(xiàn)行產(chǎn)品開發(fā)采用部門制和串行開發(fā)模式； 
    ● 缺乏數(shù)字化產(chǎn)品主模型； 
    ● 缺乏產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)； 
    ● 計算機輔助產(chǎn)品開發(fā)需要從CAx上升到CAx與DFx的結(jié)合； 
    ● 鐵路貨車的結(jié)構(gòu)強度分析、剛度分析及動力學性能分析不盡如人意； 
    ● 沖壓模具設(shè)計與制造周期長； 
    ● 鑄鋼件生產(chǎn)準備周期長、試制費用高、成品率低。 
    體系結(jié)構(gòu)及內(nèi)容 
    “齊車公司鐵路貨車產(chǎn)品開發(fā)并行工程”的總體結(jié)構(gòu)如右下圖所示，它包括三個分系統(tǒng)：

 

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    圖 總體結(jié)構(gòu)圖 

    1．產(chǎn)品開發(fā)管理分系統(tǒng) 
    管理分系統(tǒng)包含產(chǎn)品開發(fā)過程建模與改進、團隊運作管理、工作流程管理和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理4個功能模塊。這些功能覆蓋了產(chǎn)品并行開發(fā)過程中的過程建模、分析、改進與監(jiān)控，實現(xiàn)了產(chǎn)品開發(fā)工作流程的管理和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理。此外，組建了產(chǎn)品開發(fā)團隊，其中，澳大利亞糧食漏斗車開發(fā)團隊就是根據(jù)項目的實際需求，在產(chǎn)品開發(fā)過程分析、建模與改進的基礎(chǔ)上建立的。 
    2．工程設(shè)計分系統(tǒng) 
    工程設(shè)計分系統(tǒng)由與產(chǎn)品開發(fā)相關(guān)的一些關(guān)鍵技術(shù)功能模塊組成。該分系統(tǒng)包括產(chǎn)品二維和三維設(shè)計系統(tǒng)、沖壓與鑄造模具設(shè)計系統(tǒng)、產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計協(xié)調(diào)與沖突仲裁、數(shù)字化產(chǎn)品建模與CAD/CAM信息集成、工裝模具制造仿真系統(tǒng)、計算機輔助工程分析（CAE）等功能模塊。以信息集成和CAD/CAM為基礎(chǔ)，擴展面向成本的設(shè)計(DFC)和CAE功能;基于STEP標準實現(xiàn)了產(chǎn)品信息集成。 
    3．支撐環(huán)境分系統(tǒng) 
    該分系統(tǒng)包括產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)兩個子系統(tǒng)。齊車公司產(chǎn)品開發(fā)的各環(huán)節(jié)在產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（PDM）的支持下，實現(xiàn)了產(chǎn)品開發(fā)過程和數(shù)據(jù)的集成。PDM子系統(tǒng)一部分功能直接由商用Windchill PDM系統(tǒng)提供，另一部分功能需在Windchill PDM平臺上進行二次開發(fā)。PDM子系統(tǒng)需包含文檔管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)配置管理、零件庫管理、數(shù)據(jù)流程管理和變更過程管理、應(yīng)用系統(tǒng)集成等功能。 
網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫是并行工程的支持平臺。齊車公司的技術(shù)中心、冷工藝部、熱工藝部、工裝模具分廠、公司辦等在網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的支持下聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、分布式處理和信息集成，建立了Client/Server結(jié)構(gòu)的計算機系統(tǒng)和廣域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，使異地分布的產(chǎn)品開發(fā)隊伍能夠通過PDM和群組協(xié)同工作系統(tǒng)進行產(chǎn)品開發(fā)。 
    經(jīng)濟效益和社會效益 
    并行工程的實施不僅可以給齊車公司帶來可觀的直接和間接的經(jīng)濟效益，而且可以給齊車公司帶來巨大的社會效益。 
    實施并行工程的直接經(jīng)濟效益是非常顯著的。它提高了產(chǎn)品開發(fā)隊伍的運作效率，改進了產(chǎn)品開發(fā)過程，降低了鐵路貨車產(chǎn)品設(shè)計、工裝設(shè)計、工藝方案的返工次數(shù)，減少靜強度和動力學試驗1～2次，快速報價時間縮短50%，沖壓件試制次數(shù)減少3～4次，鑄鋼件制造等較大的工藝調(diào)整可以避免，局部工藝調(diào)整可以降低50%，從而使每個鑄鋼件可縮短試制周期50天，總的產(chǎn)品開發(fā)周期縮短30%～40%，取得總的經(jīng)濟效益4169萬元。產(chǎn)品試制費用每年將節(jié)省645萬元，即在減少產(chǎn)品試驗方面，每年節(jié)約試驗費用可達325萬元，在減少沖壓件試制次數(shù)和縮短鑄鋼件試制周期方面，每年減少試制費用320萬元。 
    實施并行工程的社會效益也是十分可觀的，不僅大大提高了齊車公司鐵路貨車產(chǎn)品的質(zhì)量與水平，增加了產(chǎn)值、利潤和利稅，而且能夠提高我國鐵路貨車的總體水平，促進我國鐵路貨運行業(yè)的發(fā)展。雖然本項目是針對鐵路貨車產(chǎn)品開發(fā)的，但是本項目的經(jīng)驗成果對其他制造業(yè)有著同等重要的價值，對我國整個制造業(yè)的發(fā)展具有重要的參考價值，為我國國企信息化的發(fā)展提供了一條極有價值的思路。 
    該項目的成功實施主要在以下方面取得了成績： 
    (1) 建立了高水平的并行化鐵路貨車產(chǎn)品開發(fā)體系。實現(xiàn)了并行化產(chǎn)品開發(fā)，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期30%～40%；降低了產(chǎn)品開發(fā)成本，提高了齊車公司的鐵路貨車產(chǎn)品的質(zhì)量，取得了顯著的應(yīng)用效果。當年節(jié)約產(chǎn)品開發(fā)費用500多萬元，贏得出口額約3000萬元。 
    (2) 對鐵路貨車產(chǎn)品開發(fā)過程進行了建模、分析與改進。組建了產(chǎn)品開發(fā)中心，實現(xiàn)了產(chǎn)品開發(fā)的團隊化。 
    (3)基于Windchill軟件建立了支持鐵路貨車產(chǎn)品開發(fā)的并行工程集成框架等，實現(xiàn)了鐵路貨車產(chǎn)品開發(fā)的信息集成、過程集成和應(yīng)用軟件集成。 
    (4) 實現(xiàn)了用三維軟件Pro/E進行鐵路貨車產(chǎn)品設(shè)計、沖壓和鑄造模具設(shè)計，采用特征技術(shù)建立了數(shù)字化產(chǎn)品模型，實現(xiàn)了基于STEP的鈑金CAD/CAPP的產(chǎn)品信息集成。提出了產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計的協(xié)調(diào)模型，開發(fā)了協(xié)調(diào)和沖突化解軟件，在鐵路貨車關(guān)鍵部件轉(zhuǎn)向架設(shè)計中發(fā)揮了十分重要的作用。 
    (5) 利用商用軟件實現(xiàn)了鐵路貨車的結(jié)構(gòu)強度、剛度、沖壓成型、鑄造過程及動力學性能分析,縮短了設(shè)計周期，提高了設(shè)計質(zhì)量,并開發(fā)了產(chǎn)品報價系統(tǒng)，在產(chǎn)品方案設(shè)計階段即可進行產(chǎn)品成本評估與產(chǎn)品價格估算，實現(xiàn)了快速準確的報價。 
    “鐵路貨車產(chǎn)品開發(fā)并行工程”項目首次在國內(nèi)鐵路貨車制造領(lǐng)域系統(tǒng)地、全面地研究與應(yīng)用了并行工程的理論和方法，解決了許多關(guān)鍵技術(shù)，充分體現(xiàn)了并行工程的特色，并通過在多個產(chǎn)品開發(fā)中的應(yīng)用，取得了明顯的經(jīng)濟效益與社會效益。該項目在過程管理、協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、CAE應(yīng)用、產(chǎn)品報價系統(tǒng)等方面有創(chuàng)新，達到了同行業(yè)20世紀90年代國際先進水平。