1 引言

　　面向“X"設計(Design For " X"，DFX)是一種設計哲理，隱于產品及其工藝的設計過程中。這里的"X”可以是制造、裝配、檢測性、可靠性、服務、再利用性等，則DFX即是面向制造的設計、面向裝配的設計等等，表達了設計是為了“X”制造、裝配、檢測性、可靠性、服務、再利用性等)的意圖。DFX的哲理表現了在產品的設計階段就盡量的考慮與產品相關的“X”的因素的約束。在設計初期即做到針對性的優化，從而使產品的開發周期縮短、成本下降。

　　在各種DFX技術中，面向裝配的設計是最為廣泛使用，且已取得最好成效的技術。香港大學的G.Q.Huang與K.LMak對此作了廣泛的研究。

　　并行工程(Concurrent Engineering CE)被視為一種支持技術，是一種動態優化處理問題的系統工程方法。它使與產品相關的因素從一開始即被考慮，使多個工作過程可并行進行。利用并行上程的哲理，可使設計周期縮短。將并行工程與面向“X"設計的結合是本文要探討的主題。

　　2 DFX技術簡介

　　DFX代表了當代的一種產品開發技術，它能有效的運用于產品開發去實現產品質量的提高、成本的下降和縮短設計周期。DFX具體包含有面向裝配的設計、面向制造的設計、面向服務的設計、面向可靠性的設計和面向檢測的設計。

　　DFA：面向裝配的設計。目的是對在設計時通過對零部件的控制來降低裝配時的復雜性。也就是通過消除或合并零部件的方式實現，使制造商達到減少裝配時間和裝配成本。對每一個零部件都考慮是否有必要單獨設計或是與其余零部件融合在一起以減少裝配數，以此指導下產生了產品設計的系統化的簡化。

　　DFM：面向制造的設計。是注重制造過程中每一零部件的成本估算，成本受制造的繁簡、工藝要求、工序多少影響。需要設計師在過程和裝配成本以及零部件優化設計中做出平衡決策。同時，也要求設計師在資源庫中編輯出合適的上裝、機床及材料的使用分配。另外，要在一定的約束下考慮，如精度要求，能源限制。

　　DFS:面向服務的設計。為產品高效的維護和維修而提供的一種產品設計方法，它為具體的每一款服務建立了一套操作順序。區分出維護時哪一部分零部件是需廢棄或是可替代，其根據是對具體部分的維護方式的難易評價而定，并且考慮維護、維修操作中的拆卸順序的規范和時間消耗，以及拆卸后的再裝配順序和時間消耗。

　　使用DFX技術，可利用一些成品的DFX工具軟件，如Boothrogd - Dewhurst出品的DFA、DFM軟件，Lucas的DFA工具軟件，本文是要強調在利用一些DFX軟件支持下進行產品開發的模式研究。

　　3 DFX的CE環境

　　3.1 CE下DFX的模式

　　并行工程環境是DFX技術得以發揮的重要技術支持環境。面向“X"的設計在設計初，即注重不僅是其最終結果產品輸出，同時注意“X”的約束，故而CE對DFX的影響是深刻的。圖1所示的是并行工程模式下的DFX基本模式。在并行工程環境下，對設計要求是同時進行上游的產品設計和下游的過程設計。

　　圖1 CE下的DFX基本模式

　　3.2 CE環境分析

　　對于產品開發設計流程可引入并行工程的理念。引入并行上程有兩個方面的轉變。

　　(1)分布時的組織結構，將組織機構從層次式轉變為平面式

　　在并行工程下的基本組織結構是產品開發組。開發組內有市場部、銷售部、產品開發項目組、工程設計部、生產部、采購部、品質管理部和后勤部等。各工作組的管理模式不再是傳統的多層次遞階管理模式，原有模式中信息的傳遞是層層遞進的。信息流通速度慢，反饋信息滯后，新模式是適應并行工程的分布式管理模式。分布平行的組織結構有助于產品開發中各職能部門、組、人員的相互合作與共享信息，盡早考慮設計中與“X”相關的所有因素。

　　(2)集成化的產品設計、制造、經銷過程

　　注重企業內部的機構集成同時重視企業與外部供應商、用戶、經銷商等的集成，并行工程下工作的原則是在進行上游環節工作的同時，盡可能早的考慮下游環節的工作。集成和并行的進行產品及其有關過程的設計，特別是注意產品概念設計階段的并行協調，注意持續的、盡早的交換，協調和完善關于產品制造和支持等各種過程的約定和定義。

　　4 DFX的流程

　　典型的DFX設計流程，其產品的開發以產品需求分析為第一步，以此順序展開，再到概念設計及初步設計方案，到方案評價，到詳細設計，到優化設計及評價，直至最終設計成果輸出。其主要的設計流程依然是個順序設計過程。筆者在結合并行工程對產品設計過程進行適當重組，另外在此基礎上加入了智能設計的成果，即方案評價與優化設計這兩步，提出如圖2所示的設計流程模型。

　　傳統設計流程順序型的，即是串型的。其越是在設計末期發現的缺陷(如優化設計時發現的缺陷)，其修改周期比概念設計時發現的缺陷的修改周期要長。因為其反饋的修改結果依然是依原來的執行路線順序執行下來。所以最終造成的修改成本、總設計成本升高。重要的是直接影響產品開發周期，推遲上市時間。而筆者提出DFX設計流程模型充分體現了并行工程的哲理，更大的縮短設計周期以及更為全過程的考慮“X”的約束。

　　圖2 DFX流程模型

　　在圖2的DFX模型中，一方面以并行工程的哲理對DFX的設計流程進行的重組，另一方而，DFX的實施須建立在一個設計知識庫的支持基礎上的，而這個設計知識庫可利用現有的DFX上具軟件實現。其他的概念設計、詳細設計都須在DFX設計知識庫的支持下進行。這樣，才能保證整個開發設計過程是在“X"的約束下操作，全面的考慮“X”的因素，實現全局優化。避免傳統設計方面中，對設計過程以外的其他過程因素考慮較少的缺點。

　　圖2中提到了DFX設計技術知識庫。DFX設計技術知識庫應包含如主要部分：

　　(1)產品分析組件。這部分的功能是為獲取產品數據，評價設計方案，分析產品關鍵特性提供支持。

　　(2)工藝分析組件。DFX涉及一特定業務流程及產品生命周期路線(從市場調研到方案提供、確定，再到設計、制造直至產品的廢棄后處理為止為產品生命周期)，工藝分析組件正是用來為設計師提供對此流程去捕獲相關數據和分析作用的。

　　(3)產品零部件與工藝特性的并行考慮、評析組件。DFX流程在并行工程的環境下操作，故不可避免的將產品零部件設計與上藝設計結合考慮。提供這方面的支持是必不可少的。

　　(4)設計知識庫。為整個設計流程提供系統的設計支持。

　　5 CE下的DFX設計注意點

　　在并行上程環境下設計，應注意如下幾點:

　　(1)以產品和過程為中心

　　要以產品和過程為研究重點，以產品為總體出發點進行設計，目的使產品的結構合理、制造簡單、裝配性好，以過程為重點是因為從開發過程中可以提取出反復出現的活動并與產品結構的某些部分相對應的子過程，通過準備以及使用這些集成的模塊，可使產品開發過程的規劃與實施得到簡化。

　　(2)以集成為紐帶

　　DFX系統的運行，應遵循集成的指導方針，重要且基礎的一點是信息的集成，面向CE的DFX是以產品設計開發過程中各種信息交換共享為條件，以滿足“X"(制造、裝配、檢測性、可靠性、服務、再利用性)的約束，同時實現產品的功能、用戶要求為目的。另外應建立DFX專有知識庫和產品數據庫(PDM)。

　　(3)并行工程的要求

　　同時進行產品設計和下游的過程設計，而不是同時和交義進行設計和制造，并行工程強調在產品正式生產開始以前就完成所有的設計工作。并行的概念是宏觀上的，在微觀上仍有串行的。如設計和工藝幾乎是同時開始和結束的，但是具體到一個細節時，仍然是順序作業的，先考慮產品功能后再考慮工藝要求。

　　6 總結

　　本文對并行工程下的DFX技術進行了一番探討，目的是為了能提出一種新的更實用設計流程模型。DFX是一種新的設計方法，是可根據設計要求和產品結構特點進行產品開發設計的同時，充分考慮“X”的約束，實現設計目的。應用并行工程的哲理，對DFX流程進行重組，是為了能有效的縮短產品設計開發周期、實現設計目的，最終是服務于企業。本文的思想已運用于國家863/華翔CIMS示范工程。