计算机集成产品工程CIPE(一)
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计算机集成产品工程CIPE
计算机集成产品工程是我们近几年来在德国合理化工程(Ratio-Engineering, RE)和快速产品开发方法(Rapid Product Developing Method, RPDM)的基础上提出的一种新的设想，并已开始在一些企业中得到应用。CIPE从业务过程重组、产品结构重组和信息技术重组出发，以传统制造企业在现代信息社会中的生存和发展为背景，通过充分利用企业中已有的零部件资源，最大限度地提高产品开发设计的工作效率、提高产品质量、降低产品成本，最终满足现代企业在交货期、质量、成本、服务方面的需要〔1〕。
1 CIPE 产生的背景
CIPE是针对制造企业产品开发设计过程中存在的诸多问题而提出的一种解决方案。长期以来，制造企业产品开发与设计过程中存在着许多问题，现剖析如下。
(1)CAD系统缺乏设计方法学的支持，仅仅被作为绘图工具 国内的企业通常只将CAD系统作为替代图板的绘图工具，而非设计工具，没有将CAD系统与设计方法学有效地结合起来，因此无法充分利用CAD系统所提供的各种功能，还停留在低水平的应用阶段。
(2)在各种应用系统中重复输入相同数据 由于CAD、MRPII等应用系统起初是为了不同的目标而分别开发的，没有将这些系统有机地集成起来，因而不可避免地导致了相同数据在这些系统间的重复输入。由于这些系统间的分离和大量重复数据的存在，严重限制了设计人员的视野和工作效率的提高。
(3)缺乏有效的分类系统和完善的编码系统，不能充分利用已有的零部件资源 由于缺少有效的分类系统和完善的编码系统，面对企业中已有的大量产品数据和文档资源，设计人员、工艺人员或生产管理人员无法及时、准确地寻找到重复件或相似件以支持当前的设计工作，因而无法充分利用企业中已有的零部件资源。于是，“新”零部件不断地被设计出来，导致零件数量的无限制增长。据德国工程师协会（VDI）的调查，每一个新零件的年平均费用达500～1000德国马克。由此可见，通过有效的产品标准化和规范化工作减少零部件种类，既可以降低生产成本，又便于进行生产管理，大大缩短了产品的设计开发周期。
(4)缺少可变型的产品模型 变型设计是在原有零部件或产品的基础上，通过对某些参数和尺寸关系的改变，最终形成与原零部件或产品相似的零部件或产品的设计方法。企业中的许多设计任务可以通过变型设计，而非全新设计来实现。由于没有可变型的产品模型的支持，大部分设计人员只能用常规的设计新零部件的方法设计可以由变型设计方法实现的零部件，从而大大增加了产品的开发设计周期，增加了开发设计的成本。
(5)缺乏完善的数据管理和过程管理系统 由于CAD、CAM等CAx工具的广泛使用，使得各种电子信息量（如图纸文件）急剧增加，甚至发生信息爆炸和信息系统瘫痪的情况。计算机硬软件平台、产生的信息格式及其存放介质的不同，严重阻碍了工作人员间的信息交流，所以迫切需要一种良好的工程数据管理系统来支持制造系统中各种信息的集成和工作过程的协调。
上述原因造成了设计人员始终处于极为被动的状态：没有足够的时间和精力考虑产品的系列化、标准化和长远发展规划，无法检索到可以通用或可以作为变型设计参考资料的技术文件（如图纸或BOM等）。于是，新的零部件不断地被“设计”出来，源源不断地流入生产过程，造成零件和文档数量过度增长、制造过程难以控制、工装数量增加、生产成本提高、交货周期延长等严重后果。
CIPE正是在上述背景下产生的。
2 CIPE的定位
CIPE与CIM、LP和AM等哲理不同，它没有将解决问题的范围扩大到整个企业，而只是将注意力集中在产品的开发设计阶段，重点解决缩短产品的开发设计周期，提高产品开发设计质量问题。将CIPE定位在这样一个范围的理由，除了上述的诸多实际问题以外，主要还有以下2方面的原因。
（1）产品的开发设计周期占整个生产周期的比重较大 据统计，由于合同生产型企业的产品必须按顾客的特殊要求进行开发设计，所以开发设计的周期很长，有些企业甚至超过整个产品交货期的60%。开发设计周期过长造成了两个严重的后果：一是产品交货期过长，企业将失去很多定单；二是如果一定要保证产品的短交货周期，只能压缩产品的制造时间，从而影响了产品的质量。
（2）开发设计阶段是降低产品成本的重要环节 为了了解产品的开发设计、生产准备与加工、原材料与外购件的采购、管理和销售的工时成本对产品总成本的影响，VDI曾经对一些企业作过调查(VDI 2235)，由调查结果知，虽然产品的开发设计所需的成本只占6%，但对产品总成本的影响却占了70%。这是由于产品的开发设计阶段决定了产品的工作原理、零部件的数量、结构尺寸和材料选用等对加工方法和产品使用有重大影响的因素，因而对产品的总成本造成了很大的影响。需要强调的是，CIPE虽将其重点定位在缩短合同生产型企业产品的开发设计周期，提高产品开发设计质量方面，但这并不意味着它不考虑生产过程中的其它阶段。恰恰相反，正因为CIPE进行了业务过程的重组、产品结构的重组和信息技术的重组，才为生产过程下游各阶段的正常运行打下了良好的基础。