1并行工程的应用
采用并行工程能对产品设计的周期和质量进行优化[3]。
1.1PDM数据交换与管理
客车新产品的设计开发一般是在原车型的基础上变更相关配置，以达到用户要求和法规规定[5-6]。一般来说，这种变更配置式的设计，底盘、车身的结构都不变，发动机的变化不明显，其它变化（如座椅等）不影响整车性能。这样各部门就可以根据总布置图，自行调用以前的图纸进行修改。而PDM的作用是产品数据管理，即对整个产品设计的流程进行管理，如图纸录入系统、图纸调用、系统内部签名等。中小型客车企业在设计时，采用PDM可以实现以下功能。1）数据的安放、存取与使用。产品设计时，先建立产品数据结构，如与发动机有关的设计全部建立在发动机的结构下，然后自行建立子任务进行设计。图2所示的某车型是早已进入系统的车型，现更换发动机等配置，其它配置如车架及车身结构等直接从以前的车型调用。2）生命周期管理，也称为工作流管理。PDM产品提供了生成、监视、管理和控制企业的业务流程的能力，用户能创建并行式的工作流，从而促进并行式的工程设计，便于进行方案的优化和决策规划；而瀑布式发放和修改管理是最常用的两个流程。瀑布式发放让具体参与设计的工程师建立起一个图纸签名评审的任务。如图2所示，在设计完成后提交任务即在“设计”一栏签名；系统自动将任务送到PDM系统中校对人员处，如校对通过提交任务，则会在“校对”一栏签字；系统继续发放到下一道审核直至任务结束。如任何一人不同意，则返回到最初的设计者。3）产品结构管理。该功能是在产品的整个生命周期建立和管理产品的定义和结构。在进行设计时，设计工程师首先画出结构草图，了解了基本尺寸后，从PDM系统中调出该大类零件进行比对：由于客车产品具有结构传承性，一般新车型是对老车型的配置和结构进行更改；新开发车型在发动机参数变化不大的情况下，其发动机舱类的附件如水箱、油箱等大件结构不需要改变。只需稍微变换一下安装位置即可。如无法借用则重新设计。而不变的那一部分结构可以直接从系统调用。在老图纸的基础上进行新配置和新结构的设计。
1.2并行工程在客车设计各阶段的应用
中小型客车企业由于在软硬件配备上都不是很理想，如何在设计过程中减少设计错误、减少设计总时间，是提升企业核心竞争力的重要手段。如何在各设计阶段应用并行工程，是整个设计中使用并行工程的关键[6]。如何从传统的串行模式过渡到并行模式，必须考虑如何将产品开发过程各个环节无反馈的顺序运转改变为有反馈的协同运作[7]。首先要建立并行设计的模型，再具体应用到各阶段的设计中（并行工程的产品模型如图4所示）。设计工作最终是以信息模型来体现的[8]，所以研究并行设计必须考虑设计的数据模型的表达和处理方式。1）在产品配置阶段的应用。产品配置一般由公司领导来决定，决定配置时应考虑配置是否能为企业带来经济效益；配置是否具有先进性、可行性、经济性、环保性等优点；配置是否具有潜在市场；竞争对手是否采用同样配置，若配置相同时是否有价格差异；配置是否符合国内外法律法规和专利要求等方面的可行性。同时还应考虑配置跟原来相比是否有明显的结构、价格差异。这时应把产品配置的需求发送到各设计部门，如设计部门无意见，即可实施；如有更好的建议，应及时更改配置。2）在总体布置阶段的应用。在此阶段进行总布置的工程师需要根据新车型的原基础型进行改进，如零线变更、整车长度改变、更换发动机等。这时需要与其它所有的设计部门进行协商，以便及时修改总布置图。如新车型需要，则从各设计部门抽调人员组成临时小组，共同进行总布置设计。完成之后，下发总布置图。各部门在具体设计出现需要改动整车参数的情况时，直接与总布置工程师进行沟通修改。3）在底盘设计阶段的应用[9]。底盘的各部件与车身、电器等设备相连。车架的长度、宽度、轴距等尺寸必须与车身的框架相匹配。由于中小型客车企业在底盘和车身的生产线都不是脱壳生产，自动化程度低，更需要保证配合尺寸。如尺寸偏差过多，会导致各种零件的干涉影响整车性能。所以在设计初期就需要将图纸导入PDM系统，将所有的设计任务都在PDM的网络系统中进行，这样全任务周期的参与者都可以及时了解底盘的变化，及时作出相应调整。4）在车身设计阶段的应用。车身设计一般包含五大片（前后围、两侧围、顶篷的骨架及蒙皮）以及各类门、舱的设计。五大片结构是全车的框架，一般不改。但门、舱的结构经常会与其它部件干涉。考虑封板设计时，一定要考虑成本和装配的方便性。这时可以直接在PDM系统中调入车身设计的图纸，在原有的基础上进行修改。5）在装饰电器设计阶段的应用[10]。装饰主要以内饰、座椅为主。座椅直接固定在底盘的座椅梁上，所以在座椅布置时，就需要从PDM系统中调入车架大梁的布置，确定座椅位置后及时通知车架设计修改位置；而电器的设计主要是电器零件的放置以及控制线路的布置。这时同样调入底盘的总布置图，将发动机等主要部件位置引入电器设计图中，则可以准确地布置电路系统。
1.3并行工程的应用效果
1）周期改善情况。传统串行设计的周期：产品配置确定2个工作日、总布置2个工作日、底盘设计5个工作日、车身设计5个工作日、装饰电器设计5个工作日，总和为19个工作日。如遇到偏差需重新修改时，还需额外的时间。采用并行设计后，所有的流程生命周期都可以看作是并行着进行。以笔者的经验来说，下级流程开始的时间在上级流程的中期偏前时，设计的准确率最高。即产品配置开始1日后进行总体布置，总体布置1日后进行底盘设计；而车身设计和装饰设计分别在其上级流程开始2天以后进行。总时间流程如图6所示。整个设计的生命周期大约为10个工作日，比传统的串行设计所需时间减少9个工作日，效率提高（19-10）/10×100%=90%。2）产品质量改善情况。中小型客车企业在设计时出现的错误往往在样车试制时才发现。采用并行工程之后，存在级联关系的部门可随时分享数据信息进行并行设计，避免了各系统之间产生干涉的情况，使得产品不再需要现场返工，保证了产品的质量。
2结束语
本文叙述了用并行工程在中小型客车企业进行客车设计的方法。通过采用并行设计，产品设计的周期大大加快，同时保证了设计产品的质量。这使得中小型客车企业在新车型开发时，能尽早地推出高质量的新产品，从而抢占市场，提高效益。
作者：赵祈颀 单位：桂林理工大学 机械与控制工程学院
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