مهندسی همزمان، چرایی و چگونگی

مهندسی همزمان نوعی روش طراحی، توسعه و پیشبرد فرآیند طراحی و ساخت محصولات مهندسی هست که محاسبات، فرآیند‌ها، پردازش‌ها و عملکرد‌های کلی سیستم به صورت همزمان و موازی با یکدیگر، در قالب فعالیت‌های چند دپارتمان و گروه مجزا و مرتبط با هم و در چند مرحله پیش می‌روند.با توجه به همزمانی این نوع فرآیند‌ها و درهم‌تنیدگی بالای فرآیند‌های طراحی در تولید این نوع محصولات، که از روش مهندسی همزمان استفاده می‌کنند، کار گروهی و هم‌فکری و هماهنگی اعضای گروه طراحی و توسعه محصول بیش از پیش اهمیت پیدا می‌کند و نسبت به دیگر روش‌ها و انواع دیگر طراحی، انرژی بیشتری برای هماهنگی و تنظیم روابط میان‌فردی، میان گروهی و میان سازمانی و همینطور هماهنگی کامل میان محاسبات و داده‌ها و اطلاعات پروژه نیاز است.در این روش با استفاده درست از گروه‌های چند تخصصی و فعال در چند زمینه متفاوت، می‌توان تفکر مفهومی، طراحی محصول و برنامه‌ریزی تولید و فرآیند‌های زیرمجموعه هر یک را به صورت همزمان و موازی انجام داد.هدف این روش و روش‌های دیگری که از این ساختار انشعاب پیدا می‌کنند، ملزم کردن افراد درگیر در پروژه، برای در نظر گرفتن تمام عوامل چرخه عمر محصول و طراحی آن،‌ شامل نیاز‌های مشتری و تامین‌کنندگان از همان ابتدای کار است، فعالیت‌هایی نظیر:عملکرد درست محصولکیفیت مناسب و تناسب آن با نیاز مشتریحداقل هزینه ممکن با بیشترین بهره‌وریبرنامه اجرایی صحیح و متعادلتعمیر و نگهداریتعاریف ابتدایی مهندسی همزمانبه طور کلی تعاریف متعددی از این روش شده‌است که همگی یک مفهوم مشترک را منتقل می‌کنند. ابتدایی ترین تعریف مربوط به سال ۱۹۸۸ است که توسط سازمان تحلیل دفاعی آمریکا ارائه شد. در این تعریف از مهندسی همزمان به عنوان مهندسی موازی و توسعه هماهنگ محصول نیز نام برده شده‌است. در این تعریف مهندسی همزمان به عنوان یک روش هماهنگ کننده میان گروه‌های چند تخصصی در طراحی و پشتیبانی محصولات مهندسی است که با استفاده از ابزار‌های محاسباتی کامپیوتری-مهندسی (مانند CAD/CAE/CAM) برای تسریع فرآیند یکپارچه‌سازی محصول، از پایگاه داده‌های مشترک و یکپارچه‌ای استفاده می‌کنند.در تعریف دیگری هم از شرکتی با عنوان “کانکارنت اینجینرینگ” که در کشور انگلستان فعالیت می‌کند، این طور بیان شده‌است: مهندسی همزمان یک مفهوم بلند مدت تجاری است که پیاده‌سازی آن همواره چالش برانگیز بوده اما در بلند مدت در اکثر زمینه‌های تولید محصول مهندسی به ما کمک می‌کند. این روش نیاز به بازطراحی‌ها و رفت و برگشت‌های بی‌مورد را در فرآیند طراحی و تولید کاهش داده و با تعریف مراحل مناسب و هماهنگی‌های همزمان و یکپارچه در طول فرآیند طراحی و تولید، فعالیت‌ها و کارهای محول به گروه‌ها را منسجم کرده و به صورت موازی آنها را مدیریت می‌کند.اثرات پیاده‌سازی مهندسی همزماندر تحقیقاتی که وزارت دفاع آمریکا در سطح گسترده بر روی شرکت‌‌های فنی مهندسی که این روش را استفاده کرده بودند، انجام داده‌است، نتایج ارزیابی‌ها در همان سال (۱۹۸۸) به شرح زیر است:· کیفیت طراحی و ساخت محصولاتی که از این روش پیروی کردند، به شدت افزایش یافته و این امر سبب کاهش شدید رفت و برگشت‌های درون گروهی و بین گروهی مهندسان در مراحل اولیه تولید شده‌است.(تقریباً ۵۰ درصد کاهش مشاهده شده‌است.)چرخه توسعه محصول نسبت به فرآیند مشابه تولید همان محصول به صورت ترتیبی، حدود ۴۰ تا ۶۰ درصد زمان کمتری برده‌است.هزینه تولید و متناسب سازی محصول با صنایع مشتری آن، حدود ۳۰ تا ۴۰ درصد کاهش یافته است.حجم فرآیند‌های بازیافت و بازتولید محصولات معیوب یا نامناسب تقریباً ۷۵ درصد کاهش یافته‌است.در یک جمع‌بندی کلی متوجه می‌شویم که استفاده از این روش در تولید محصولات مهندسی سبب کاهش هزینه‌ها و زمان و سبب افزایش کیفیت و کمیت تولید و نیز بهبود عملکرد گروه‌ها و افراد حاضر در فرآیند تولید می‌شود.مبانی مهندسی همزمانپایه اصلی مبانی فکری مهندسی همزمان، بر این اصل است که نیاز مشتری مبنای اولویت‌بندی فعالیت‌ها است و کیفیت نتیجه اصلاح فرآیند‌ها است، اصلاحی که هیچوقت متوقف نشده و چرخه بازگشتی اصلاح و بررسی مداوم بین ایده، طراحی، توسعه و تولید، ارزیابی و تحلیل، عرضه و بازخورد برقرار بوده و یک فرآیند به طور کامل همزمان و بازگشتی است.پیش از معرفی مفاهیم مهندسی همزمان، مفاهیم مشابهی چون مهندسی سامانه، مهندسی موازی و مهندسی تولیدپذیر مطرح بودند اما همگی یک اصل مطرح در مهندسی همزمان را رعایت نمی‌کردند:دگرگونی های اساسی، پیچیده و گسترده‌ای که به طور مداوم در سرتاسر فرآیند تولید رخ می‌دهد را در نظر نمی‌گرفتند.در واقع اگر فرآیند‌های تولید با استفاده از روش‌های مهندسی همزمان بازتعریف شوند از یک طرف نیاز به بازطراحی و بازتولید را کاهش می‌دهد و فرآیند تولید را روان و منظم می‌کند، اما از طرف دیگر فرآیند طراحی را پیچیده می‌کند چرا که نیاز است تا حین و پیش از طراحی، وابستگی‌های تمامی بخش‌های موجود در فرآیند طراحی ارزیابی و بررسی شوند. این امر قطعا در پروژه‌های خیلی بزرگ فرآیند طراحی را نسبت به گذشته پیچیده‌تر می‌کند.دیدگاه سنتی فرآیند‌های ترتیبیدر این نوع فرآیند‌ها داده و اطلاعات باید در یک جهت در طول فرآیند جابجا شود. در این روش سرعت تولید و طراحی بسیار کند است چرا که قدرت انجام فعالیت‌‌ها به صورت موازی و چرخه‌ای وجود ندارد، از طرف دیگری اگر در طول فرآیند مشخص شود خطایی رخ داده‌است و ایده یا طراحی (در مرحله تولید و توسعه) یا تولید و توسعه (در مرحله عرضه و فروش) دچار مشکل است، کل فرآیند رد شده و تمامی فعالیت‌‌های انجام شده تا آن نقطه دچار دگرگونی شده و نیاز به طی شدن دوباره تمامی مراحل فرآیند است.در این روش بخش تحقیقات بازار یا اصطلاحا بازاریابی، نیاز‌های مشتری یا مصرف‌کننده را تعیین می‌کند و خروجی نهایی مورد نیاز را برای گروه تحقیق و توسعه و نیز گروه طراحی و تولید ترسیم می‌کند. در بخش طراحی محصول، مهندسان و متخصصان الزامات فنی برای توسعه و تولید محصول را مشخص کرده و آن را نمونه‌سازی می‌کنند، در نهایت در قالب نقشه طراحی،‌ آن را برای گروه مهندسی تولید و توسعه، ترسیم می‌کنند.اگر مشخص شود که طرح ارائه شده توسط گروه طراحی در هنگام تولید نامناسب است یا خط تولید دچار کمبود قطعه و تجهیزات شود، فرآیند تولید به طور کلی متوقف شده یا گاهی عدم تناسب طرح با واقعیات تولید سبب انجام کار اضافه، اتلاف زمان و تولید ضایعات می‌شود. این امر هم هزینه و هم زمان تولید را افزایش داده و کیفیت تولید و توسعه محصول را پایین آورده، در عین حال خطرپذیری فرآیند را بالا می‌برد.دیدگاه نوین فرآیند‌های همزماندر این نوع دیدگاه، مهم‌ترین اصل قابلیت اجرای کار گروهی است. این روش مشخص می‌کند که چه فرآیند‌هایی مستقل از دیگر فرآیند‌ها و کدام یک به دیگران وابسته است. به این ترتیب می‌تواند به درستی تصمیم بگیرد که کدام فرآیند‌ها باید اول انجام شده و کدام فرآیند‌ها با دیگر فرآیند‌ها می‌توانند موازی انجام شوند و کدام یک پیش از انجام وابسته به انجام شدن دیگر فرآیند‌ها هستند.مهندسی همزمان هدفش در ابتدا حل همین دو موضوع است. همانطور که در شکل ۲-۲ قابل مشاهده است، داده و اطلاعات در این نوع فرآیند‌هایی که از روش مهندسی همزمان پیروی می‌کنند، به صورت رفت‌و‌برگشتی میان بخش‌‌های مختلف صورت گرفته و همه یا اکثر فرآیند‌ها به صورت موازی با بقیه پیش می‌روند. البته تاکنون اکثر مطالعاتی که در حوزه مهندسی همزمان صورت گرفته‌است روی مرحله طراحی محصول و مشکلات مربوط به آن بوده و تحقیقات کمی در زمینه پیاده‌سازی این روش در مرحله تولید و عملیات صورت گرفته‌است. به طور مثال در تحقیقاتی که توسط بوپانا و چون هات انجام شده است، حتی با پیاده‌سازی این روش در مرحله طراحی محصولات صنعتی، ۳۰ تا ۶۰ درصد از زمان عرضه به بازار کاسته شده‌است و بین ۵۵ تا ۹۵ درصد در تعداد درخواست‌های تغییر در محصول و طول فرآیند تولید آن کاسته شده‌است. همچنین بین ۱۵ تا ۵۰ درصد در هزینه کلی تولید محصول صرفه‌جویی شده‌است.منبع مورد استفاده:Moeini, T. (2022). Develop concurrent engineering project management system based on DSM modeling [BE Thesis]. Iran University of Science and Technology.