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。
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。
假设以 MBSE 为中心的设计成为新的现实,在此基础上,考虑到人工智能 (AI) 领域的成就,用基于 AI 的助手支持早期系统设计似乎是下一个合乎逻辑的步骤。并行工程人工智能 (AI4CE) 研究项目提供了独特的可能性,将并行工程 (CE)、基于模型的系统工程 (MBSE) 和创新系统创建的形式结合起来。它通过一个交互式过程实现了知识库和本体的使用,设计团队定义系统需求并从生成的设计中受益。AI4CE 补充了专用于 MBSE 的概念系统设计过程,并利用了这种共生带来的优势:从模型中获取信息和约束,根据这些信息生成系统设计并将其直接引入同一模型。使用深度强化学习 (DRL),该 AI 系统根据数据库中的可用组件构建概念设计。 AI 从该数据库中选择哪些确切组件的决定取决于给定的系统要求和 AI 的训练策略 - 即设计经验。首次测试可以证明这种方法的可行性,未来的研究重点是扩展其功能并将其集成到 CE 流程中。
当今的一大趋势是尽可能全面地整合制造的所有要素,包括维护、可靠性、可支持性、竞争环境和其他领域。这种全面整合的趋势被称为并行工程。由于信息处理技术在其中发挥的核心作用,计算机也被视为一个核心和最重要的问题。这些问题是本书的核心内容。这套书由七卷标题明确、整合良好的卷组成,涉及计算机辅助设计、工程和制造这一具有广泛意义的主题:系统技术和应用。值得一提的是,这七卷中的每一卷都可以单独使用。无论如何,该领域的广泛性无疑表明需要七卷标题明确、整合良好的卷才能进行充分全面的处理。七卷书的标题是:
核心选修课-1 核心选修课-2 1. 增材制造 2. 高级机械振动 3. 高级固体力学 4. 高级焊接技术 5. 雾化和喷雾 6. 生物质转化系统 7. 制造 CAD 8. 燃烧 9. 并行工程:工具、技术与应用 10. 旋转机械状态监测与故障诊断 11. 反应系统设计 12. 电动汽车与高级内燃机 13. 电化学工程存储 14. 环境污染与控制 15. 工业摩擦学 16. 测量与数据分析 17. 制造冶金学 18. 材料特性与测试 19. 金属切削与工具设计 20. 非线性动力学与混沌 21. 发电厂工程 22. 产品设计与开发 23. 塑性理论
Joseph Mauro 出生于马萨诸塞州波士顿。他在塔夫茨大学主修计算机工程,以优异成绩毕业。Joseph 曾担任 Sun Microsystems 计算机硬件技术人员,在位于马萨诸塞州切姆斯福德和马萨诸塞州伯灵顿的专用集成电路 (ASIC) 设计团队担任过多个职位。为了寻求新的挑战和扩大产品运营经验的机会,他接受了 Sun 位于中国香港特别行政区新开设的亚洲运营办事处的国际任务。在香港工作期间,Joseph 亲眼目睹了 Sun 供应基地的多个层次。他向亚洲供应商推出了许多新产品,开发了 Sun 的亚洲供应基地并开发了并行工程实践。
主要供应商的选择基于设计/建造能力,期望供应商具备尽可能多的三个子系统的专业知识,包括:自动紧固设备、工具和材料处理。设计/建造管理是减少这个大型项目的许多挑战以及最大限度地缩短开发时间并最大限度地缩短实施时间的关键。拥有多个学科的供应商可以更自然地执行并行工程。在整个项目中将团队集中到同一个物理空间大大减少了与独立供应商的典型沟通问题。系统接口的审查频率更高,变化的监控也更加密切。有时,通过对其他领域进行较小的调整,可以克服项目领域中某个领域的挑战。这些决策基于优化潜在的成本或进度影响。