Charles Kuehmann,SpaceX 和 Tesla Motors 材料工程副总裁 下一代太空和可持续能源解决方案的并行工程框架中的材料 摘要 在追求行星际定居和向地球上的可持续能源过渡的过程中,材料挑战比比皆是。在极端太空条件下长期可靠运行的轻质结构、可在高效火箭发动机中可靠重复使用的高温材料、用于车身结构的先进材料以及可以高效批量生产的先进储能材料,这些只是材料创新推动这些雄心勃勃的目标的一小部分机会。这些材料不仅需要具有高性能,还需要具有成本效益和可扩展的批量生产能力。向可持续电动汽车的过渡将涉及尽快更换数亿辆石油燃料汽车。此外,已安装的可再生电力生产也必须以类似的方式扩大规模,以确保这些车辆由最清洁的能源驱动。技术成就还表明,我们可以到达并探索地球以外的范围。需要采用和完善许多新技术,以便在其他世界和太空的恶劣条件下生活。实现这些目标的新材料和制造方法需要在能力和时间框架上实现前所未有的飞跃。幸运的是,材料工程在过去十年中也取得了长足进步,将计算方法和先进的系统设计整合到一个我们现在称为“集成计算材料工程”的框架中。该框架为系统的并行工程奠定了基础,将材料作为整体设计和制造行业和优化的一部分。一旦完全实现,这将比逐步改进材料,然后采用和集成到新设计和系统中具有显著优势。
本文全面介绍了并行工程在产品和流程集成开发中的当前趋势和发展,目标是在更短的时间内、更低的总体成本和更少的产品发布后的工程设计变更中完成整个周期。首先讨论了并行工程的演变和定义。最后简要回顾了并行工程产品开发方法的以下要素:概念开发:前端流程。确定客户需求和质量功能部署。建立产品规范。概念选择。产品架构。面向制造的设计。有效的快速原型制作。和产品开发的经济学。本文提供了作者和其他研究生开发的计算机教程大纲,该教程由 NASA 开发(可通过万维网访问): .,1 包括对成功并行工程的团队合作的初步讨论。概述了北美和欧洲公司并行工程实施的案例,并引用了 Menon 教授和其他作者编写的教科书。本文包含有关并行工程的全面概述。