一、引言
并行工程以CIMS信息集成为基础，通过一系列的方法和技术支持产品开发人员在设计一开始就考虑产品生命周期中的各种因素，实现产品开发过程集成，其主要目标是缩短产品开发周期、提高质量、降低成本。其中，对产品开发过程的监控和管理是系统化工作模式的集中体现。
在传统的产品开发过程中，产品开发工作是按顺序一步步完成的，上游的工作全部完成后再进行下一步工作。产品开发过程只是一个静态的、顺序的和互相分离的流程。由于开发工作分别由不同的专业部门完成，因此，开发过程是串行过程。在这种串行路径中， 除了在设计后期和制造阶段发现问题能提出工程修改外，设计和上下游工序之间不存在经常性的信息交换。这种情况就好像在产品开发的各阶段(部门)之间存在着一堵堵墙，开发人员按要求完成本职工作后将成果抛向下游，出现问题后则抛回上游。
然而，随着产品复杂性的不断提高，在产品开发周期的早期做出的设计决策对制造、质量和产品费用等都会产生重大影响。为解决这一问题，设计人员往往也应用一些朴素的并行思想，如协商解决冲突，提前发布信息等。但毕竟在产品开发过程中，串行开发只能从宏观描述开发活动的时序关系，不符合实际开发过程中串、并行同时存在的实际情况；另一方面，并行只存在于设计人员的潜在意识中，且具有很大的随意性，造成对产品开发过程的管理松散，最终导致开发周期的拖延。
生产制造前的产品设计阶段是产品开发的关键阶段。研究表明，产品的早期设计阶段对产品成本将起决定作用，并且在此阶段进行修改的风险最小。所以，在产品开发过程中，应依照并行工程的思想对产品开发过程进行规划、监控和管理，在产品设计的早期就全面考虑产品生命周期中的各种因素，尽可能地减少修改和反复，扭转产品开发过程中的被动局面，实现产品的高质量、低价格和短时间，使企业赢得市场竞争。
并行工程将传统的产品开发过程转换为并行产品开发过程。在满足用户需求的前提下，产品开发过程通过在产品开发的早期阶段考虑整个产品生命周期的所有因素来提高开发活动的并行度，从而实现时间、质量和费用的指标要求。
并行工程与传统生产方式之间的本质区别在于它把产品开发过程中的各个活动视为统一的整体，从全局优化的角度出发，对该过程整体进行管理和控制。并行工程产品开发过程具有以下几个特点：
·过程的实施由多学科开发工作组负责组织和完成。
·过程的建立以待开发产品的结构信息为基础。
·过程之间存在着相互支持和约束及资源冲突。
·过程受企业自身条件和产品性质的约束。
·过程的建立是一个动态的非确定性的过程。
产品开发过程的重组和并行化是实施并行工程的关键。可以说产品过程是并行工程实施的引擎，对产品开发过程的规划、调度和管理是对并行工程实施的有效驱动。
二、产品开发过程
过程是指一系列活动和活动方法，通常包括一定数量的步骤或操作。并行工程发展至今对产品开 发过程的描述和定义很多，概括起来主要有以下几点：
·并行工程中的产品开发过程是建立在计算机软硬件支持的信息共享基础上的。产品开发过程涉及从产品概念的形成开始，直到整个产品全生命周期内与产品(增值)相关的技术、活动以及对应的数据和信息。
·产品开发过程源于Teamwork团队式工作模式的工作和组织方式，即多学科综合产品开发队伍的组织和实施。
·产品开发过程在反映产品信息结构的同时，也反映了产品开发活动中信息的流动和增值关系，反映了信息的动态变化。
·产品开发过程在实施过程中要满足企业的各种组织、资源和逻辑制约关系，并反映它们之间的相互作用。
可见，在并行工程中，产品开发过程是指以产品开发工作组为执行实体，以产品信息结构为操作对象，以企业资源为物质基础，以过程间逻辑和时序关系约束为执行纽带的产品开发活动。
1.信息共享
信息共享包括以下三方面内容：
(1)支持并行设计的数据集成
支持结构分析以及后续的工艺设计和工装设计的集成，把结构分析、工艺设计和工装设计所要求的修改迅速反映到结构设计中，确保设计的质量。
(2)支持群组工作的集成框架系统
该系统用于计算机网络中各类设计人员协调和修改设计，传递设计信息和电子函件等，将信息在正确的时间送到正确的人手中，以便作出有效的群体决策，尽早发现小组间的矛盾，并加以解决。
(3)支持产品数据管理
产品数据管理(Product Data Management，PDM)对于支持多功能队伍共同完成产品及相关过程的设计，控制产品整个生命周期中的活动起着至关重要的作用。在结构设计过程中，设计版本的管理、管理和权限的变更、产品结构管理、工作进程管理、数据的传输与转换等方面都需要PDM的参与和支持。
2.多学科综合产品开发队伍
产品开发过程的一个重要特征就是将方案设立成一个组织单元。项目的成功依赖于全体参与者的协同工作。Teamwork是一种合作的方式，它由一组人员组成产品开发群组(Product Development Team)。根据产品的规模和复杂程度对设计人员进行分组，这些Team成员分别负责任务的执行、小组成员任务的分配、问题的解决和与其它组织单元的联络。
3.产品信息及其变化
产品开发过程和描述产品状态的信息是不可分割的。如果把企业的全过程分解成物料流和信息流来考察，那么，产品信息始终贯穿于信息流的全过程。产品信息是过程操作的对象，过程的执行对应着产品数据的变化，产品信息结构的不同划分决定了产品开发工作组的建立和划分。可以说，过程如果脱离了产品信息也就成了无源之水、无本之木。
产品信息不仅应包括描述设计和制造的产品数据，也应包括产品开发过程中所产生的信息以及用于产品整个生命周期的企业知识(产品开发过程中逻辑约束推理和判断)。过程只有基于这种广义的产品信息模型，才能支持过程间的信息共享，才能获取产品状态的变换，了解当前产品开发过程的含义，进而改变已有过程，创造更有效的过程流。例如，并行过程和串行过程的比较，从根本上讲是主模型(Master Model，MM)的建立问题。主模型一般是产品的全参数化三维模型，在产品开发活动中，还应表现为产品的各种技术文档，包括与生产技术管理有关的资料。这需要把过程与产品的状态文件和状态变换放在一起考虑。主模型的建立需要在产品开发过程中不断对产品数据进行协调。过程模型与产品信息融为一体，主要表现为三个方面：nextpage
(1)信息访问能力
指对当前、历史和相关设计信息的存取能力。
(2)属性选择能力
指对所有监控的设计属性选择和对进一步信息分析路径的选择。
(3)对所收集的设计信息的理解能力。
4.企业的组织、资源和逻辑制约关系
企业组织形式包括企业内部门的划分、部门间的合作方式、部门与产品开发工作组的关系、产品开发人员的角色归属以及项目、部门、工作组和开发人员之间的关系等方面问题。企业的组织形式通过建立产品开发成员间的关系和约束来影响过程活动，与产品的信息结构一起决定产品开发过程的行为框架。
企业资源配置和分配影响着产品开发过程的执行、产品的质量和整个产品开发的完成时间。企业依照资源的各种特性，按照成本计算和资源效率的平衡法则来进行资源的配置和分配。
为使产品开发过程尽量并行而有效地执行，就需要及时、妥善地解决产品开发过程中出现的各种矛盾和问题。工作组层次的划分、异常处理策略都直接影响到产品开发过程中的审批决策和失败返工等过程行为方式，对产品开发过程的效果产生影响。产品开发过程要尽量并行地执行。并行执行过程之间的通信主要是以预发布的形式来实现，其时间的确定依赖于过程的复杂程度。
三、产品开发过程的实施战略
对产品开发过程进行有效的组织和管理是并行工程实施中的主要问题。在这一过程中， 对产品开发过程的建模和监控、管理是我们研究的重点。并且，我们以产品开发周期(T)、产品的质量(Q)和开发成本(C)作为衡量产品开发过程执行效果的最终指标。
1.产品开发过程建模
建模的目的是针对产品开发过程进行仿真分析，实现企业生产的全局管理和协调。在并行工程中，对产品开发过程建模可以解释为对企业中产品开发过程的描述、抽象和提炼，并以此为基础完成对产品开发过程的规划、仿真和分析，产生适合并行工程要求的产品开发过程的组织方案。这一方案是对产品开发过程进行监控和管理的基础。
目前，现有的并行工程产品开发过程(CEPDP)的各种建模方法只能从某个侧面反映CEPDP ，而缺乏对过程全面的信息描述及对CEPDP中产品信息的管理和分析，不能表达过程内部和过程之间错综复杂的关系，无法反映其动态特性，缺乏对并行工程组织结构的定义，缺乏支持CE PDP监控和调度的机制。
清华大学CIMS-CERC并行工程课题组根据并行工程中产品开发过程的特点研究出了一套多视图建模方法和软件工具，从而避免了单一建模方法所无法解决的信息缺乏，排除了复杂系统中难以处理的不一致性，并且具有动态特性，可以满足对CEPDP进行实时管理、监控和调度的需求。
2.产品开发过程监控和调度产品开发过程在实施中还要解决两个问题，其一是如何全面地监视开发过程的实际执行情况，及时发现错误和矛盾；其二为如何采用有效方法解决这些错误和矛盾。具体表现为：
(1)产品开发过程中许多相互依赖关系需要处理
采用并行产品开发及组建多功能开发小组的必然结果是：开发人员在开发过程中要处理大量相互依赖和制约的关系。这些关系称为约束(Constraint)。如何全面正确的形式化描述约束、如何判断约束各方的相互影响情况、如何减少违约次数以及如何及时通报违约信息， 是设计人员非常关心的问题。
(2)产品开发工作流程需要管理
这里，产品开发工作流程的管理指对确认后的产品开发过程模型进行调度和监控。产品开发工作流程的管理本身并不是一个新概念，习惯上可通过项目管理技术来解决。但是，在并行工程开发方式下，由于网络上多功能小组的工作方式和DFX的使用， 产品开发阶段任务的规划、交叠、冲突情况将十分频繁， 如何既妥善处理好这些情况又保证缩短开发时间，是需要解决的问题。
3.过程建模与过程监控和管理的关系
协调与管理同过程建模、仿真和优化模块集成在一起，组成闭环系统，可实现开发过程的动态建模和调度。
协调与管理继承了产品开发过程建模、仿真和优化的结果。产品开发过程建模生成的开发人员的任务列表为项目组工作人员提供工作指令；产品开发过程模型为约束管理提供组建约束网络需要的过程时间关系信息，为过程监控提供监控信息；另外，产品开发过程模型还为约束管理提供了约束网络中变量的状态信息。
协调与管理从两个方面辅助动态建模。首先，过程管理人员制定出的模型需在工作流管理得到设计人员的认可后才能确认，否则，模型要根据设计人员反馈回来的信息做相应的修改 ；其次，由于实际情况发生变化和冲突，确认后的模型在执行过程中有可能与实际执行状况发生偏差，此时模型已失去其应有的价值，必须对其进行修正。被调度的过程模型实际上是一个不断变化着的动态模型，对动态模型的调度应该称为动态调度。
实际上，产品开发过程是在制定过程模型、执行过程模型、提出过程模型修改建议、修改制定新的过程模型的循环中完成的。
四、结论
目前有一种看法认为，产品开发过程的实施可以立即开始，并且在短时间内就可以收到显著的效果。其实，要摸索出产品开发过程的规律，必须进行大量的经验积累，这就是不能指望产品开发过程具有一蹴而就效果的原因。另外，在并行工程实施中，对产品开发过程还有一些误解，如：
"产品开发过程的描述形式就是工作流。"
工作流模型(Workflow Model)重点描述事务的时序关系、逻辑关系。其建立过程和使用过程一般不受其中涉及的信息和资源的影响，描述是确定性的。并行工程产品开发过程中充满了各种信息和资源的影响。因此，工作流模型不能全面描述产品开发过程。
"建立产品开发过程的过程是一次性的，而且并行工程产品开发过程具有通用性，一个产品开发过程可以用于不同的产品开发过程。"由于产品开发过程在针对不同产品开发时有较大的不同，甚至对同一产品在不同批次的开发中也不相同。同时，产品开发不可预料的随机因素较多，因此，产品开发过程的本质是动态模型，不可能一次性建立完整的过程。在这里只有随机应变，没有以不变应万变。
"产品开发过程可以大量减少目前串行过程的工序。"
并行工程的实施并不能减少串行过程包含的工序，而只是通过过程中合理的信息流向和资源配置，提高并行度，减少反馈次数和时间，从而使产品开发过程总体最优。
任何对产品开发过程的误解都可能导致并行工程实施的困难和失败。并行工程虽然在形式上只涉及产品开发，但是为了实现其整体优化，必须在产品开发的早期对产品开发过程有充分的预见，而产品开发过程的研究是这种预见最重要的手段。国家863/CIMS主题对这项研究给予了极大的重视，目前已有阶段性成果，可以基本满足企业实施并行工程的要求。
