1 引言

　　面向“X"設(shè)計(Design For " X"，DFX)是一種設(shè)計哲理，隱于產(chǎn)品及其工藝的設(shè)計過程中。這里的"X”可以是制造、裝配、檢測性、可靠性、服務(wù)、再利用性等，則DFX即是面向制造的設(shè)計、面向裝配的設(shè)計等等，表達(dá)了設(shè)計是為了“X”制造、裝配、檢測性、可靠性、服務(wù)、再利用性等)的意圖。DFX的哲理表現(xiàn)了在產(chǎn)品的設(shè)計階段就盡量的考慮與產(chǎn)品相關(guān)的“X”的因素的約束。在設(shè)計初期即做到針對性的優(yōu)化，從而使產(chǎn)品的開發(fā)周期縮短、成本下降。

　　在各種DFX技術(shù)中，面向裝配的設(shè)計是最為廣泛使用，且已取得最好成效的技術(shù)。香港大學(xué)的G.Q.Huang與K.LMak對此作了廣泛的研究。

　　并行工程(Concurrent Engineering CE)被視為一種支持技術(shù)，是一種動態(tài)優(yōu)化處理問題的系統(tǒng)工程方法。它使與產(chǎn)品相關(guān)的因素從一開始即被考慮，使多個工作過程可并行進(jìn)行。利用并行上程的哲理，可使設(shè)計周期縮短。將并行工程與面向“X"設(shè)計的結(jié)合是本文要探討的主題。

　　2 DFX技術(shù)簡介

　　DFX代表了當(dāng)代的一種產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)，它能有效的運用于產(chǎn)品開發(fā)去實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的提高、成本的下降和縮短設(shè)計周期。DFX具體包含有面向裝配的設(shè)計、面向制造的設(shè)計、面向服務(wù)的設(shè)計、面向可靠性的設(shè)計和面向檢測的設(shè)計。

　　DFA：面向裝配的設(shè)計。目的是對在設(shè)計時通過對零部件的控制來降低裝配時的復(fù)雜性。也就是通過消除或合并零部件的方式實現(xiàn)，使制造商達(dá)到減少裝配時間和裝配成本。對每一個零部件都考慮是否有必要單獨設(shè)計或是與其余零部件融合在一起以減少裝配數(shù)，以此指導(dǎo)下產(chǎn)生了產(chǎn)品設(shè)計的系統(tǒng)化的簡化。

　　DFM：面向制造的設(shè)計。是注重制造過程中每一零部件的成本估算，成本受制造的繁簡、工藝要求、工序多少影響。需要設(shè)計師在過程和裝配成本以及零部件優(yōu)化設(shè)計中做出平衡決策。同時，也要求設(shè)計師在資源庫中編輯出合適的上裝、機(jī)床及材料的使用分配。另外，要在一定的約束下考慮，如精度要求，能源限制。

　　DFS:面向服務(wù)的設(shè)計。為產(chǎn)品高效的維護(hù)和維修而提供的一種產(chǎn)品設(shè)計方法，它為具體的每一款服務(wù)建立了一套操作順序。區(qū)分出維護(hù)時哪一部分零部件是需廢棄或是可替代，其根據(jù)是對具體部分的維護(hù)方式的難易評價而定，并且考慮維護(hù)、維修操作中的拆卸順序的規(guī)范和時間消耗，以及拆卸后的再裝配順序和時間消耗。

　　使用DFX技術(shù)，可利用一些成品的DFX工具軟件，如Boothrogd - Dewhurst出品的DFA、DFM軟件，Lucas的DFA工具軟件，本文是要強(qiáng)調(diào)在利用一些DFX軟件支持下進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)的模式研究。

　　3 DFX的CE環(huán)境

　　3.1 CE下DFX的模式

　　并行工程環(huán)境是DFX技術(shù)得以發(fā)揮的重要技術(shù)支持環(huán)境。面向“X"的設(shè)計在設(shè)計初，即注重不僅是其最終結(jié)果產(chǎn)品輸出，同時注意“X”的約束，故而CE對DFX的影響是深刻的。圖1所示的是并行工程模式下的DFX基本模式。在并行工程環(huán)境下，對設(shè)計要求是同時進(jìn)行上游的產(chǎn)品設(shè)計和下游的過程設(shè)計。

　　圖1 CE下的DFX基本模式

　　3.2 CE環(huán)境分析

　　對于產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計流程可引入并行工程的理念。引入并行上程有兩個方面的轉(zhuǎn)變。

　　(1)分布時的組織結(jié)構(gòu)，將組織機(jī)構(gòu)從層次式轉(zhuǎn)變?yōu)槠矫媸?/P>

　　在并行工程下的基本組織結(jié)構(gòu)是產(chǎn)品開發(fā)組。開發(fā)組內(nèi)有市場部、銷售部、產(chǎn)品開發(fā)項目組、工程設(shè)計部、生產(chǎn)部、采購部、品質(zhì)管理部和后勤部等。各工作組的管理模式不再是傳統(tǒng)的多層次遞階管理模式，原有模式中信息的傳遞是層層遞進(jìn)的。信息流通速度慢，反饋信息滯后，新模式是適應(yīng)并行工程的分布式管理模式。分布平行的組織結(jié)構(gòu)有助于產(chǎn)品開發(fā)中各職能部門、組、人員的相互合作與共享信息，盡早考慮設(shè)計中與“X”相關(guān)的所有因素。

　　(2)集成化的產(chǎn)品設(shè)計、制造、經(jīng)銷過程

　　注重企業(yè)內(nèi)部的機(jī)構(gòu)集成同時重視企業(yè)與外部供應(yīng)商、用戶、經(jīng)銷商等的集成，并行工程下工作的原則是在進(jìn)行上游環(huán)節(jié)工作的同時，盡可能早的考慮下游環(huán)節(jié)的工作。集成和并行的進(jìn)行產(chǎn)品及其有關(guān)過程的設(shè)計，特別是注意產(chǎn)品概念設(shè)計階段的并行協(xié)調(diào)，注意持續(xù)的、盡早的交換，協(xié)調(diào)和完善關(guān)于產(chǎn)品制造和支持等各種過程的約定和定義。

　　4 DFX的流程

　　典型的DFX設(shè)計流程，其產(chǎn)品的開發(fā)以產(chǎn)品需求分析為第一步，以此順序展開，再到概念設(shè)計及初步設(shè)計方案，到方案評價，到詳細(xì)設(shè)計，到優(yōu)化設(shè)計及評價，直至最終設(shè)計成果輸出。其主要的設(shè)計流程依然是個順序設(shè)計過程。筆者在結(jié)合并行工程對產(chǎn)品設(shè)計過程進(jìn)行適當(dāng)重組，另外在此基礎(chǔ)上加入了智能設(shè)計的成果，即方案評價與優(yōu)化設(shè)計這兩步，提出如圖2所示的設(shè)計流程模型。

　　傳統(tǒng)設(shè)計流程順序型的，即是串型的。其越是在設(shè)計末期發(fā)現(xiàn)的缺陷(如優(yōu)化設(shè)計時發(fā)現(xiàn)的缺陷)，其修改周期比概念設(shè)計時發(fā)現(xiàn)的缺陷的修改周期要長。因為其反饋的修改結(jié)果依然是依原來的執(zhí)行路線順序執(zhí)行下來。所以最終造成的修改成本、總設(shè)計成本升高。重要的是直接影響產(chǎn)品開發(fā)周期，推遲上市時間。而筆者提出DFX設(shè)計流程模型充分體現(xiàn)了并行工程的哲理，更大的縮短設(shè)計周期以及更為全過程的考慮“X”的約束。

　　圖2 DFX流程模型

　　在圖2的DFX模型中，一方面以并行工程的哲理對DFX的設(shè)計流程進(jìn)行的重組，另一方而，DFX的實施須建立在一個設(shè)計知識庫的支持基礎(chǔ)上的，而這個設(shè)計知識庫可利用現(xiàn)有的DFX上具軟件實現(xiàn)。其他的概念設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計都須在DFX設(shè)計知識庫的支持下進(jìn)行。這樣，才能保證整個開發(fā)設(shè)計過程是在“X"的約束下操作，全面的考慮“X”的因素，實現(xiàn)全局優(yōu)化。避免傳統(tǒng)設(shè)計方面中，對設(shè)計過程以外的其他過程因素考慮較少的缺點。

　　圖2中提到了DFX設(shè)計技術(shù)知識庫。DFX設(shè)計技術(shù)知識庫應(yīng)包含如主要部分：

　　(1)產(chǎn)品分析組件。這部分的功能是為獲取產(chǎn)品數(shù)據(jù)，評價設(shè)計方案，分析產(chǎn)品關(guān)鍵特性提供支持。

　　(2)工藝分析組件。DFX涉及一特定業(yè)務(wù)流程及產(chǎn)品生命周期路線(從市場調(diào)研到方案提供、確定，再到設(shè)計、制造直至產(chǎn)品的廢棄后處理為止為產(chǎn)品生命周期)，工藝分析組件正是用來為設(shè)計師提供對此流程去捕獲相關(guān)數(shù)據(jù)和分析作用的。

　　(3)產(chǎn)品零部件與工藝特性的并行考慮、評析組件。DFX流程在并行工程的環(huán)境下操作，故不可避免的將產(chǎn)品零部件設(shè)計與上藝設(shè)計結(jié)合考慮。提供這方面的支持是必不可少的。

　　(4)設(shè)計知識庫。為整個設(shè)計流程提供系統(tǒng)的設(shè)計支持。

　　5 CE下的DFX設(shè)計注意點

　　在并行上程環(huán)境下設(shè)計，應(yīng)注意如下幾點:

　　(1)以產(chǎn)品和過程為中心

　　要以產(chǎn)品和過程為研究重點，以產(chǎn)品為總體出發(fā)點進(jìn)行設(shè)計，目的使產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)合理、制造簡單、裝配性好，以過程為重點是因為從開發(fā)過程中可以提取出反復(fù)出現(xiàn)的活動并與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的某些部分相對應(yīng)的子過程，通過準(zhǔn)備以及使用這些集成的模塊，可使產(chǎn)品開發(fā)過程的規(guī)劃與實施得到簡化。

　　(2)以集成為紐帶

　　DFX系統(tǒng)的運行，應(yīng)遵循集成的指導(dǎo)方針，重要且基礎(chǔ)的一點是信息的集成，面向CE的DFX是以產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)過程中各種信息交換共享為條件，以滿足“X"(制造、裝配、檢測性、可靠性、服務(wù)、再利用性)的約束，同時實現(xiàn)產(chǎn)品的功能、用戶要求為目的。另外應(yīng)建立DFX專有知識庫和產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(PDM)。

　　(3)并行工程的要求

　　同時進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計和下游的過程設(shè)計，而不是同時和交義進(jìn)行設(shè)計和制造，并行工程強(qiáng)調(diào)在產(chǎn)品正式生產(chǎn)開始以前就完成所有的設(shè)計工作。并行的概念是宏觀上的，在微觀上仍有串行的。如設(shè)計和工藝幾乎是同時開始和結(jié)束的，但是具體到一個細(xì)節(jié)時，仍然是順序作業(yè)的，先考慮產(chǎn)品功能后再考慮工藝要求。

　　6 總結(jié)

　　本文對并行工程下的DFX技術(shù)進(jìn)行了一番探討，目的是為了能提出一種新的更實用設(shè)計流程模型。DFX是一種新的設(shè)計方法，是可根據(jù)設(shè)計要求和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計的同時，充分考慮“X”的約束，實現(xiàn)設(shè)計目的。應(yīng)用并行工程的哲理，對DFX流程進(jìn)行重組，是為了能有效的縮短產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)周期、實現(xiàn)設(shè)計目的，最終是服務(wù)于企業(yè)。本文的思想已運用于國家863/華翔CIMS示范工程。