引言

    航空航天系統(tǒng)、高速列車、大型船只、大型武器裝備、大型通訊系統(tǒng)、電力網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)等復(fù)雜度高、規(guī)模大、技術(shù)含量豐富，需要單件或小批量定制化生產(chǎn)的工業(yè)系統(tǒng)被稱為復(fù)雜產(chǎn)品。復(fù)雜產(chǎn)品是現(xiàn)代工業(yè)的產(chǎn)物，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)家安全的重要基礎(chǔ)。Hobday等提出復(fù)雜產(chǎn)品的概念。目前，我國(guó)在復(fù)雜產(chǎn)品及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)方面仍處于相對(duì)落后的地位，但其在企業(yè)、產(chǎn)業(yè)乃至國(guó)家的經(jīng)濟(jì)生活中扮演著越來(lái)越重要的角色。復(fù)雜產(chǎn)品是指結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)密集、制造要求和成本高、過(guò)程管理復(fù)雜、客戶需求多變的一類產(chǎn)品(如飛機(jī)、艦船、工業(yè)汽輪機(jī)等)。它具有涉及多學(xué)科 、時(shí)間覆蓋產(chǎn)品全生命周期、空間強(qiáng)調(diào)異地協(xié)同等特點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于復(fù)雜產(chǎn)品的研究主要集中在虛擬樣機(jī)、協(xié)同設(shè)計(jì)和仿真技術(shù)。

    知名咨詢機(jī)構(gòu)CIMdata把PLM定義為：通過(guò)應(yīng)用一整套統(tǒng)一的業(yè)務(wù)解決方案，來(lái)支持協(xié)同創(chuàng)建、協(xié)同管理、傳播和使用產(chǎn)品定義信息，以支持包括客戶、設(shè)計(jì)伙伴、供應(yīng)商伙伴等等的企業(yè)的擴(kuò)展，跨越產(chǎn)品或設(shè)備從概念階段到報(bào)廢的全部生命期，將人員、流程、企業(yè)系統(tǒng)和信息整合在一起的一種戰(zhàn)略性商業(yè)途徑。產(chǎn)品的生命周期是指從對(duì)產(chǎn)品的需求開始，到產(chǎn)品淘汰報(bào)廢的全部生命歷程，是一種先進(jìn)的企業(yè)信息化思想。PLM的定義涵蓋產(chǎn)品或設(shè)備全生命周期的產(chǎn)品定義信息及流程，包含三個(gè)核心要素：通用、安全、可管理和使用。

    復(fù)雜產(chǎn)品需要高效的、多層次化的協(xié)同管理解決方案來(lái)解決復(fù)雜產(chǎn)品的眾多產(chǎn)業(yè)鏈間的多層次的協(xié)同問(wèn)題。對(duì)于不同層次的協(xié)調(diào)問(wèn)題采取不同的處理方法，例如針對(duì)復(fù)雜產(chǎn)品的特殊性，定制化產(chǎn)品需求，實(shí)現(xiàn)需求協(xié)同；在不同企業(yè)間進(jìn)行數(shù)據(jù)無(wú)縫連接和業(yè)務(wù)流程重組，實(shí)現(xiàn)企業(yè)協(xié)同；根據(jù)項(xiàng)目分解，協(xié)調(diào)子項(xiàng)目組間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目協(xié)同。最終達(dá)到提高系統(tǒng)集成度，得出一個(gè)完整的、一致的、定制化的產(chǎn)品全生命周期信息管理的解決方案。為了有效地管理復(fù)雜產(chǎn)品的服役質(zhì)量，我們引入PLM，全面整合復(fù)雜產(chǎn)品涉及的相關(guān)資源，建立復(fù)雜產(chǎn)品全生命周期服務(wù)支持系統(tǒng)，并通過(guò)復(fù)雜產(chǎn)品全生命周期管理推動(dòng)企業(yè)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化。為了使該系統(tǒng)更有效地服務(wù)于復(fù)雜產(chǎn)品服役質(zhì)量管理，特從數(shù)據(jù)管理、協(xié)同設(shè)計(jì)、服役質(zhì)量監(jiān)控三個(gè)方面進(jìn)行需求分析。

1 數(shù)據(jù)管理需求分析

    根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)，復(fù)雜產(chǎn)品具有不同屬性的生命周期，從而產(chǎn)生海量的多生命周期產(chǎn)品數(shù)據(jù)。例如，根據(jù)業(yè)務(wù)流程，會(huì)生成產(chǎn)品需求信息、設(shè)計(jì)文檔、工藝圖紙、制造工藝文檔、售后支持信息等相關(guān)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)；根據(jù)文檔的屬性分類，會(huì)產(chǎn)生產(chǎn)品制造期間文檔、產(chǎn)品審批文檔、歸檔文檔等文檔信息。這些數(shù)據(jù)都從不同層面反映了復(fù)雜產(chǎn)品在某個(gè)階段的質(zhì)量信息，是產(chǎn)品服役質(zhì)量的某類投影。只用將這些多周期的海量產(chǎn)品數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，綜合分析，才能全面地反映復(fù)雜產(chǎn)品在整個(gè)產(chǎn)品生命周期的質(zhì)量。因此，多周期的數(shù)據(jù)管理是PLM系統(tǒng)發(fā)展應(yīng)用的趨勢(shì)。但是，目前主流PLM廠商所提出的產(chǎn)品解決方案沒(méi)有涉及多周期產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理。

    實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置和復(fù)雜產(chǎn)品的高速生產(chǎn)，必須建立全球復(fù)雜產(chǎn)品零部件商務(wù)平臺(tái)。復(fù)雜產(chǎn)品是由分布在全球不同國(guó)家和地區(qū)廠商提供零部件，協(xié)同合作，共同制造的。統(tǒng)一數(shù)據(jù)源，研究制定復(fù)雜產(chǎn)品PLM+ERP的整體解決方案，實(shí)現(xiàn)研發(fā)、生產(chǎn)、倉(cāng)儲(chǔ)、供應(yīng)鏈以及財(cái)務(wù)等業(yè)務(wù)的無(wú)縫集成，建立全球復(fù)雜產(chǎn)品零部件商務(wù)平臺(tái)可以使得復(fù)雜產(chǎn)品的零部件生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)全球協(xié)同生產(chǎn)，極大的提高了生產(chǎn)效率。其核心共享：通過(guò)信息共享來(lái)提高整體運(yùn)作能力；通過(guò)知識(shí)共享和重用做到快速?gòu)?fù)制。知識(shí)的共享和復(fù)制包括生產(chǎn)復(fù)制，模式復(fù)制等。

    在考慮到信息安全的前提下如何實(shí)現(xiàn)信息共享和互操作。涉及信息安全，企業(yè)間信息融合，標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)等一系列問(wèn)題。復(fù)雜產(chǎn)品在整個(gè)產(chǎn)品服役期間產(chǎn)生的隔離數(shù)據(jù)大都以電子文件形式存儲(chǔ)在網(wǎng)絡(luò)上，對(duì)于數(shù)據(jù)的安全．1生有迫切的需求。數(shù)據(jù)的安全性要求對(duì)企業(yè)的員工進(jìn)行權(quán)限分級(jí)，對(duì)于不同級(jí)別的企業(yè)員工，根據(jù)其所承擔(dān)的職責(zé)，必須賦予不同的數(shù)據(jù)訪問(wèn)權(quán)限，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)員工權(quán)限管理。

    復(fù)雜產(chǎn)品管理信息系統(tǒng)的建立。涉及如何建立復(fù)雜系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型，如何確定模型間關(guān)系，如何建立數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，數(shù)據(jù)挖掘機(jī)制，整合包括產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(Product Data Management—PDM)，協(xié)作，可視化， 企業(yè)應(yīng)用集成(EntERPrise Application Integration—EAI)， 模塊供應(yīng)管理(Component Supplier Management—CSM)以及供應(yīng)鏈管理在內(nèi)的管理信息系統(tǒng)，統(tǒng)一在復(fù)雜產(chǎn)品全生命周期監(jiān)控管理平臺(tái)之中。

2 協(xié)同設(shè)計(jì)需求分析

    復(fù)雜產(chǎn)品的協(xié)同設(shè)計(jì)：準(zhǔn)確傳遞產(chǎn)品需求信息，在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段協(xié)調(diào)眾多生產(chǎn)企業(yè)間的關(guān)系，防止產(chǎn)生設(shè)計(jì)偏差，導(dǎo)致生產(chǎn)出的產(chǎn)品無(wú)法滿足要求。設(shè)計(jì)文檔的保管方法，文檔的版本管理方法，設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的整理和繼承，各種不同文件格式，不同信息模型的數(shù)據(jù)的融合，保證數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)更改的準(zhǔn)確性、完整性和一致性。生產(chǎn)決策和產(chǎn)品變更決策的管理。

    一個(gè)復(fù)雜度比較高的產(chǎn)品按照傳統(tǒng)的生產(chǎn)流程需要較長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)開發(fā)研制，同時(shí)在產(chǎn)品形成和測(cè)試過(guò)程中還需要耗費(fèi)大量的人力和物力進(jìn)行驗(yàn)證。而且產(chǎn)品測(cè)試往往不是一次性成功，從而耗費(fèi)了大量的企業(yè)成本。航空航天、汽車和電子等大型制造行業(yè)已經(jīng)反復(fù)驗(yàn)證了這個(gè)規(guī)律。而通過(guò)在計(jì)算機(jī)上對(duì)復(fù)雜產(chǎn)品進(jìn)行大量的測(cè)試和驗(yàn)證工作，可以大大節(jié)省了成本和時(shí)間。

    因此，全生命周期的虛擬樣機(jī)制造逐漸成為為復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計(jì)的主要方式。有就可以通過(guò)，對(duì)于擁有多廠商，需要全球化生產(chǎn)及裝配的復(fù)雜產(chǎn)品，如工業(yè)汽輪機(jī)、飛機(jī)、傳播等，有了虛擬樣機(jī)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)異地協(xié)同生產(chǎn)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)整個(gè)產(chǎn)品生命周期中的信息一致性問(wèn)題。對(duì)復(fù)雜產(chǎn)品的每一個(gè)零部件都實(shí)行監(jiān)控，保存相關(guān)產(chǎn)品信息，從而保證復(fù)雜產(chǎn)品的產(chǎn)品質(zhì)量。

3 服役質(zhì)量監(jiān)控需求分析

    復(fù)雜產(chǎn)品售后的服務(wù)跟蹤問(wèn)題。復(fù)雜產(chǎn)品是由多家廠商共同生產(chǎn)的，因此如何確定復(fù)雜產(chǎn)品的使用狀態(tài)，故障定位及溯源，責(zé)任定位，以及如何維護(hù)維修問(wèn)題都需要解決。為此，必須建立復(fù)雜產(chǎn)品全生命周期管理方針軟件。為了避免傳統(tǒng)的做法中因管理正調(diào)整業(yè)務(wù)規(guī)則，重構(gòu)業(yè)務(wù)流程所需要的相關(guān)人員問(wèn)的適應(yīng)和磨合期，降低企業(yè)成本，我們引入了PLM數(shù)字化仿真技術(shù)。通過(guò)對(duì)對(duì)業(yè)務(wù)規(guī)則的制定和執(zhí)行過(guò)程進(jìn)行仿真，管理者發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，改進(jìn)流程，并進(jìn)行成果驗(yàn)證，從而節(jié)省了企業(yè)的人力成本，并減少了項(xiàng)目完成所需的時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)管理過(guò)程的可控制性，真正做到了以人為本，提高了企業(yè)的管理水平。

    復(fù)雜產(chǎn)品全生命周期管理能夠改善企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新體系，進(jìn)一步提高利潤(rùn)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品價(jià)值最大化。因此，從復(fù)雜產(chǎn)品全生命周期管理的角度研究如何建立一個(gè)管理產(chǎn)品生命周期中各種數(shù)據(jù)、過(guò)程和應(yīng)用的協(xié)同平臺(tái)，從而提高企業(yè)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品創(chuàng)新效能，最大化產(chǎn)品價(jià)值。

4 系統(tǒng)總體架構(gòu)

    對(duì)于復(fù)雜產(chǎn)品而言，企業(yè)在付出合理代價(jià)的前提下，響應(yīng)產(chǎn)品需求的速度越快，則系統(tǒng)成功實(shí)施并且不斷改進(jìn)的可能性就越大。因此，復(fù)雜產(chǎn)品生命全周期管理定制化解決方案是復(fù)雜產(chǎn)品生命全周期管理，其關(guān)鍵取決于企業(yè)對(duì)復(fù)雜產(chǎn)品的的需求響應(yīng)速度和代價(jià)。

    產(chǎn)品數(shù)據(jù)復(fù)雜產(chǎn)品生命全周期管理需要提供一個(gè)使企業(yè)可以快速、安全、穩(wěn)定并且低成本的部署，讓用戶來(lái)最終決定符合具體需求的可定制的解決方案。應(yīng)用產(chǎn)品全生命周期理論對(duì)復(fù)雜產(chǎn)品服役質(zhì)量管理的需求分析，可以得到復(fù)雜產(chǎn)品全生命周期服務(wù)支持系統(tǒng)架構(gòu)如下圖1所示。

 
圖1 復(fù)雜產(chǎn)品全生命周期服務(wù)支持系統(tǒng)架構(gòu)

5 結(jié)語(yǔ)

    復(fù)雜產(chǎn)品(如工業(yè)汽輪機(jī)、飛機(jī)、艦船等)全生命周期管理就是涵蓋客戶需求多變、制造要求和成本高、技術(shù)密集、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、過(guò)程管理復(fù)雜的一類產(chǎn)品。產(chǎn)品的全生命周期理論對(duì)產(chǎn)品整個(gè)服役周期的可管理性、可使用性、安全f生以及通用性方面都進(jìn)行了全面地定義，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)在多個(gè)企業(yè)和系統(tǒng)間無(wú)縫的傳播、交流和使用，并為數(shù)據(jù)提供了統(tǒng)一的管理平臺(tái)。因此，利用產(chǎn)品的全生命周期管理論針對(duì)不同的復(fù)雜產(chǎn)品量身打造其對(duì)應(yīng)的管理平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜產(chǎn)品在整個(gè)服役期的信息完整性，從而提高復(fù)雜產(chǎn)品的服役質(zhì)量，并為產(chǎn)品的維護(hù)維修奠定基礎(chǔ)。

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