Параллельное проектирование
 | В этой статье есть несколько проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалять эти шаблонные сообщения )
|
Параллельное проектирование ( CE ) или параллельное проектирование и производство — это методология работы, в которой особое внимание уделяется распараллеливанию задач (т. е. одновременному выполнению задач), которую иногда называют одновременным проектированием или интегрированной разработкой продукта ( IPD ) с использованием подхода интегрированной группы продуктов . Это относится к подходу, используемому при разработке продукта , при котором функции проектирования, производства и другие функции объединяются, чтобы сократить время, необходимое для вывода нового продукта на рынок. [1]
За счет одновременного завершения этапов проектирования и производства продукция производится за меньшее время и при этом снижается стоимость. Хотя одновременное проектирование и производство требуют обширного взаимодействия и координации между дисциплинами, эти преимущества могут увеличить прибыль бизнеса и создать устойчивую среду для разработки продуктов. Одновременное проектирование и производство может привести к конкурентному преимуществу перед другими предприятиями, поскольку продукт можно производить и продавать за меньшее время. [2] Однако плохо реализованное параллельное проектирование может привести к проблемам. [3] [4]
Введение
[ редактировать ]Успех одновременного проектирования и производства заключается в одновременном выполнении процессов с участием всех дисциплин. Поскольку с течением времени разработка продукта стала более эффективной с точки зрения затрат и времени, в подходах к разработке продуктов стали присутствовать элементы параллельного проектирования. Элементами параллельного проектирования были задействованы межфункциональные группы, а также быстрый вывод продукта на рынок и учет производственных процессов при проектировании. [5] Благодаря вовлечению нескольких дисциплин в процесс принятия решений и планирования, параллельное проектирование сделало разработку продукта более эффективной с точки зрения затрат и времени. Тот факт, что параллельное проектирование может привести к сокращению времени выхода на рынок, уже является важным преимуществом с точки зрения конкурентного преимущества перед другими производителями. Параллельное проектирование обеспечило структуру и концепцию разработки продукта, которые можно реализовать для достижения успеха в будущем.
В публикации 2008 года параллельное проектирование описывается как новая система управления проектированием, которая за последние годы превратилась в четко определенный системный подход к оптимизации циклов проектирования и проектирования. [6] Параллельное проектирование реализовано в ряде компаний, организаций и университетов, особенно в аэрокосмической отрасли. Начиная с начала 1990-х годов, CE был также адаптирован для использования в области автоматизации информации и контента, обеспечивая основу для организации и управления проектами за пределами сектора разработки физических продуктов, для которого он изначально был разработан. Такие организации, как Европейского космического агентства, используют Центр параллельного проектирования параллельное проектирование для выполнения технико-экономических обоснований будущих миссий.
Основная предпосылка параллельного проектирования вращается вокруг двух концепций. Во-первых, это идея о том, что все элементы жизненного цикла продукта — от функциональности, производства, сборки, испытаний, обслуживания, воздействия на окружающую среду и, наконец, утилизации и переработки — должны быть тщательно продуманы на ранних этапах проектирования. [7]
Вторая концепция заключается в том, что вся деятельность по проектированию должна происходить одновременно, т. е. одновременно. Идея состоит в том, что одновременность этих действий значительно повышает производительность и качество продукции. [8] Таким образом, ошибки и изменения в дизайне можно обнаружить на ранних этапах процесса проектирования, когда проект еще гибок. Обнаружив и устранив эти проблемы на ранней стадии, команда разработчиков может избежать ошибок, которые часто становятся дорогостоящими, когда проект переходит к более сложным вычислительным моделям и, в конечном итоге, к фактическому производству оборудования. [9]
Как упоминалось выше, частью процесса проектирования является обеспечение учета всего жизненного цикла продукта. Это включает в себя установление требований пользователей, распространение ранних концептуальных проектов, запуск вычислительных моделей, создание физических прототипов и, в конечном итоге, производство продукта. В этот процесс включен полный учет финансирования, возможностей рабочей силы и требований времени. Исследование 2006 года показало, что правильная реализация процесса параллельного проектирования может сэкономить значительную сумму денег, и по этой причине организации переходят на параллельное проектирование. [8] Он также хорошо совместим с системным мышлением и «зеленой» инженерией .
Параллельное проектирование заменяет более традиционный последовательный процесс проектирования, или «водопадную модель». [10] [11] Вместо этого в параллельном проектировании используется итеративный или интегрированный метод разработки. [12] Метод «Водопад» движется линейно, начиная с требований пользователя и последовательно переходя к проектированию и реализации, пока вы не получите готовый продукт. В этой системе проектирования команда дизайнеров не будет быстро оглядываться назад или вперед от этапа, на котором она находится, чтобы исправить или предвидеть проблемы. В случае, если что-то пойдет не так, проект обычно приходится выбрасывать или серьезно изменять. Параллельный или итеративный процесс проектирования способствует быстрому изменению тактики, так что все аспекты жизненного цикла продукта принимаются во внимание, что позволяет использовать более эволюционный подход к проектированию. [13] Разницу между двумя процессами проектирования можно увидеть графически на рисунке 1.
Значительная часть метода параллельного проектирования заключается в том, что отдельному инженеру предоставляется гораздо больше права голоса в общем процессе проектирования из-за совместного характера параллельного проектирования. Утверждается, что передача права собственности дизайнеру повышает производительность сотрудника и качество продукта, основываясь на предположении, что люди, которые испытывают чувство удовлетворения и ответственности за свою работу, склонны работать усерднее и разрабатывать более надежный продукт, а не сотруднику, которому поручена задача, не имеющая особого влияния на общий процесс. [9]
Проблемы, связанные с параллельным проектированием
[ редактировать ]Параллельное проектирование сопряжено с рядом проблем, таких как проведение ранних проверок проекта, зависимость от эффективного взаимодействия между инженерами и командами, совместимость программного обеспечения и открытость процесса проектирования. [14] Этот процесс проектирования обычно требует эффективного обмена компьютерными моделями ( компьютерное проектирование , анализ методом конечных элементов ), что на практике может оказаться затруднительным. Если такие проблемы не решены должным образом, параллельное проектирование может работать неэффективно. [15] Важно отметить, что, хотя характер некоторых видов деятельности по проекту требует определенной степени линейности (например, завершение написания программного кода, разработка и тестирование прототипа), организация проектных групп и управление ими для облегчения параллельного проектирования все же может принести значительные выгоды, возникающие за счет улучшенный обмен информацией.
Существуют поставщики услуг, которые специализируются в этой области, не только обучая людей эффективному параллельному проектированию, но и предоставляя инструменты для улучшения взаимодействия между членами команды.
Элементы
[ редактировать ]Межфункциональные команды
[ редактировать ]Межфункциональные команды включают людей из разных областей на рабочем месте, которые все вовлечены в определенный процесс, включая производство, разработку аппаратного и программного обеспечения, маркетинг и т. д.
Параллельная реализация продукта
[ редактировать ]Выполнение нескольких задач одновременно, например одновременное проектирование различных подсистем, имеет решающее значение для сокращения времени проектирования и лежит в основе параллельного проектирования.
Дополнительный обмен информацией
[ редактировать ]Поэтапный обмен информацией помогает свести к минимуму вероятность того, что одновременная реализация продукта приведет к неожиданностям. «Инкрементальный» означает, что как только новая информация становится доступной, она распространяется и интегрируется в проект. Межфункциональные команды важны для эффективного и своевременного обмена информацией.
Комплексное управление проектами
[ редактировать ]Интегрированное управление проектом гарантирует, что кто-то несет ответственность за весь проект, и эта ответственность не передается после завершения одного аспекта работы.
Определение
[ редактировать ]Используется несколько определений параллельного проектирования.
Первый используется Concurrent Design Facility ( ESA ):
Параллельное проектирование (CE) — это систематический подход к комплексной разработке продуктов, в котором особое внимание уделяется реагированию на ожидания клиентов. Он воплощает командные ценности сотрудничества, доверия и обмена таким образом, что решения принимаются на основе консенсуса, одновременно учитывая все точки зрения, с самого начала жизненного цикла продукта .
Второе принадлежит Виннеру и др., 1988 г.:
Параллельное проектирование — это системный подход к интегрированному, параллельному проектированию продуктов и связанных с ними процессов, включая производство и поддержку. Этот подход призван побудить разработчиков с самого начала учитывать все элементы жизненного цикла продукта, от концепции до утилизации, включая качество, стоимость, график и требования пользователей. [16]
Параллельное и последовательное проектирование
[ редактировать ]Параллельное и последовательное проектирование охватывают одни и те же этапы проектирования и производства, однако эти два подхода сильно различаются с точки зрения производительности, стоимости, разработки и эффективности. На рисунке «Последовательное проектирование против параллельного проектирования и производства» показано последовательное проектирование слева и параллельное проектирование и производство справа. Как видно на рисунке, последовательное проектирование начинается с требований заказчика, а затем переходит к проектированию, внедрению, проверке и обслуживанию. Подход к последовательному проектированию приводит к тому, что на разработку продукта уходит много времени. Из-за большого количества времени, затрачиваемого на все этапы разработки продукта, последовательное проектирование связано с высокими затратами и менее эффективно, поскольку продукты не могут быть изготовлены быстро. С другой стороны, параллельное проектирование позволяет выполнять все этапы разработки продукта практически одновременно. Как видно на рисунке «Последовательное проектирование против параллельного проектирования и производства», первоначальное планирование является единственным требованием перед началом процесса, включая планирование проектирования, внедрения, тестирования и оценки. Параллельный подход к проектированию и производству позволяет сократить время разработки продукта, повысить эффективность разработки и производства деталей на более ранних этапах и снизить производственные затраты.
Параллельное и последовательное проектирование также можно сравнить, используя аналогию с эстафетой. [17] Последовательное проектирование сравнивают со стандартным подходом к проведению эстафеты, где каждый бегун должен пробежать заданную дистанцию, а затем передать эстафету следующему бегуну и так далее, пока забег не завершится. Параллельное проектирование сравнивают с эстафетой, в которой два бегуна бегут одновременно в определенные моменты забега. По аналогии, каждый бегун преодолеет ту же заданную дистанцию, что и при последовательном подходе, но время на завершение забега при использовании параллельного подхода будет значительно меньше. Если рассматривать различных участников эстафеты как этапы разработки продукта, то корреляция между двумя подходами в эстафете и одними и теми же подходами в разработке очень схожа. Хотя в разработке продукта участвуют более сложные и многочисленные процессы, концепции, которую предлагает аналогия, достаточно, чтобы понять преимущества одновременного проектирования и производства.
Преимущества для бизнеса
[ редактировать ]Используя параллельное проектирование, компании могут сократить время, необходимое на пути от идеи к продукту. Экономия времени достигается за счет того, что при проектировании учитываются все этапы процесса и исключаются любые потенциальные изменения, которые необходимо внести в конструкцию после того, как деталь прошла путь до производства, прежде чем осознается, что ее трудно или невозможно обработать. Сокращение или исключение этих дополнительных шагов означает, что продукт будет завершен раньше и с меньшими потерями материала в процессе. В процессе проектирования и прототипирования потенциальные проблемы в конструкции можно исправить на более ранних стадиях разработки продукта, чтобы еще больше сократить сроки производства.
Преимущества одновременного проектирования и производства можно разделить на краткосрочные и долгосрочные.
Краткосрочные выгоды
[ редактировать ]- Конкурентное преимущество за счет быстрого внедрения детали на рынок
- Производство больших объемов одной и той же детали за более короткое время
- Позволяет досрочно исправить деталь.
- Меньше отходов материала
- Меньше времени затрачивается на несколько итераций одной и той же детали.
Долгосрочные преимущества
[ редактировать ]- Более экономичный вариант при изготовлении нескольких деталей в течение нескольких лет.
- Производство большого количества различных деталей за более короткое время.
- Улучшение взаимодействия между дисциплинами в компании
- Умение работать в команде и принимать взвешенные решения [17]
Использование CE
[ редактировать ]В настоящее время CE используют несколько компаний, агентств и университетов. Среди них можно упомянуть:
- Средство параллельного проектирования [18] - Европейское космическое агентство
- NASA Team X — Лаборатория реактивного движения
- Центр интегрированного проектирования НАСА (IDC), Лаборатория проектирования миссий (MDL) и Лаборатория проектирования приборов (IDL) - Центр космических полетов Годдарда
- Команда НАСА Компас [19] - Исследовательский центр Гленна
- КНЕС [20] – Французское космическое агентство
- ASI – Итальянское космическое агентство
- Боинг
- EADS Astrium – Конструкторское бюро спутников
- Талес Аления Спейс
- аэрокосмической корпорации Центр концептуального дизайна
- СТВ Инкорпорейтед
- Немецкого аэрокосмического центра Параллельный инженерный комплекс
- Космический центр EPFL
- Шлюмберже
- Харлей Дэвидсон
- АСМЛ
- Файбертри
- Тойота
См. также
[ редактировать ]- ЕКА проектирования Центр параллельного
- Итеративный дизайн
- Разработка нового продукта
- Открыть сервер параллельного проектирования
- Жизненный цикл продукта
- Управление жизненным циклом продукта
- Традиционное проектирование
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Принципы комплексной разработки продуктов» . Решения NPD . ДРМ Ассошиэйтс. 2016 . Проверено 7 мая 2017 г.
- ^ Партнер, параллельное проектирование | ПТК. «Что такое параллельное проектирование?» . www.concurrent-engineering.co.uk . Проверено 16 февраля 2016 г.
- ^ Окпала, Чарльз Чиквенду; Дара, Джуд Э. (август 2017 г.). «Преимущества и препятствия для успешной реализации одновременного проектирования» (PDF) .
- ^ Матиасен, Джон Банг; Матиасен, Расмус Мунксгард (23–25 сентября 2016 г.). «Параллельное проектирование: недостатки применения универсального подхода» (PDF) .
- ^ Лох, Тервиш (1998). «Разработка продукта и сопутствующее проектирование» . ИНСЕАД . Проверено 8 марта 2016 г.
- ^ Ма, Ю., Чен, Г. и Тимм, Г.; «Смена парадигмы: унифицированное и ассоциативное параллельное проектирование на основе функций и совместное проектирование», Журнал интеллектуального производства , дои : 10.1007/s10845-008-0128-y
- ^ Кусяк, Эндрю; Параллельное проектирование: автоматизация, инструменты и методы
- ^ Jump up to: а б Цюань, В. и Цзяньмин, Х., Исследование механизма совместной разработки продуктов в распределенном параллельном проектировании, IEEE 2006. DOI: 10.1109/CAIDCD.2006.329445.
- ^ Jump up to: а б Кусяк, Эндрю, Параллельное проектирование: автоматизация, инструменты и методы.
- ^ «Стандартная водопадная модель для разработки систем», веб-страница НАСА , 14 ноября 2008 г.
- ^ Кок, Н. и Носек, Дж., « Расширение границ электронного сотрудничества », IEEE Transactions on Professional Communication , Vol 48 No 1, март 2005 г.
- ^ Ма, Ю., Чен, Г., Тимм, Г., «Смена парадигмы: унифицированное и ассоциативное параллельное проектирование на основе функций и совместное проектирование», Журнал интеллектуального производства , дои : 10.1007/s10845-008-0128-y
- ^ Ройс, Уинстон, « Управление разработкой больших программных систем », Труды IEEE WESCON 26 (август 1970 г.): 1-9.
- ^ Кусяк, Эндрю, «Параллельное проектирование: автоматизация, инструменты и методы»
- ^ Розенблатт, А. и Уотсон, Г. (1991). «Параллельная разработка», IEEE Spectrum , июль, стр. 22–37.
- ^ Победитель, Роберт И., Пеннелл, Джеймс П., Бертран, Гарольд Э. и Слюсарчук, Марко М.Г. (1991). « Роль параллельного проектирования в приобретении систем вооружения », Отчет Института оборонного анализа R-338 , декабрь 1988 г., стр. v.
- ^ Jump up to: а б Прасад, Бирен (1995). «Последовательное и параллельное проектирование — аналогия» . Параллельное проектирование . 3 (4): 250–255. дои : 10.1177/1063293X9500300401 . S2CID 110354984 . Проверено 4 марта 2016 г.
- ^ «Комплекс параллельного проектирования» . www.esa.int . Проверено 30 ноября 2021 г.
- ^ «Лаборатория Компаса» . Исследовательский центр Гленна | НАСА . Проверено 7 октября 2021 г.
- ^ Буске, П.В.; Бенуа, Дж.; Гонсалес, о.; Гиллен, доктор философии; Пилле, Н.; Сир, Ж.-П.; Виджант, Ф. (2005), «Параллельная инженерия в CNES» , 56-й Международный астронавтический конгресс Международной астронавтической федерации, Международной академии астронавтики и Международного института космического права , Американский институт аэронавтики и астронавтики, doi : 10.2514/ 6.iac-05-d1.3.06 , получено 30 ноября 2021 г.