0 引言

    任何產(chǎn)品從市場預(yù)測、戰(zhàn)略規(guī)劃、概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、工藝/工裝設(shè)計(jì)、樣機(jī)試制、設(shè)計(jì)定型、市場測試、投產(chǎn)準(zhǔn)備、批量生產(chǎn)、市場銷售、售后服務(wù)到產(chǎn)品報(bào)廢回收，都會經(jīng)歷這樣一個(gè)生命周期。在產(chǎn)品生命周期中，隨著各階段和過程的推延，產(chǎn)品在功能、性能、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、幾何形態(tài)、材料、工藝、制造資源及采購、供應(yīng)、銷售等社會資源方面發(fā)生著一系列的變化，會產(chǎn)生大量復(fù)雜的技術(shù)和商務(wù)信息。

    隨著全球化市場競爭的加劇，產(chǎn)品生命周期明顯縮短，新產(chǎn)品更新?lián)Q代更快，只有快速而正確地管理、使用這些信息，才能保證產(chǎn)品的競爭力。在此背景下，如何來管理和有效控制/使用產(chǎn)品生命周期中產(chǎn)生的技術(shù)和商務(wù)信息，來應(yīng)對日益激烈的市場競爭環(huán)境，是當(dāng)前全球制造業(yè)所共同面對的問題。

1 PLM的內(nèi)涵、特征和應(yīng)用范圍

    產(chǎn)品生命周期管理(product lifecycle management，PLM)是為滿足制造業(yè)對產(chǎn)品生命周期信息管理的需求而產(chǎn)生的一種新的管理模式。它是在PDM的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。PLM指一類軟件和服務(wù)，它使用Internet技術(shù)，使每個(gè)相關(guān)人員在產(chǎn)品的全部生命周期內(nèi)互相協(xié)同地對產(chǎn)品開發(fā)、制造、銷售進(jìn)行管理，而不管這些人員在產(chǎn)品開發(fā)和商務(wù)過程中擔(dān)任什么角色、使用什么計(jì)算機(jī)工具、身處的地理位置或在供應(yīng)鏈的什么環(huán)節(jié)。例如，利用PLM的瀏覽器，身處異地的各種角色人員，都能授權(quán)看到顧客需求、新產(chǎn)品開發(fā)計(jì)劃、產(chǎn)品三維模型、BOM配置、供應(yīng)商、庫存、質(zhì)量狀況、生產(chǎn)制造及售后服務(wù)等信息。

    PLM主要特征是通過一致的數(shù)據(jù)訪問模型將不同商務(wù)和工程應(yīng)用數(shù)據(jù)集成，使PLM用戶得以協(xié)同地工作。PLM的體系結(jié)構(gòu)支持產(chǎn)品整個(gè)生命周期所有活動的協(xié)同，協(xié)同的數(shù)據(jù)處理使商務(wù)應(yīng)用和資源的相關(guān)信息前后貫穿，消除產(chǎn)品活動中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)形成信息“孤島”。例如，利用PLM的思想從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)中將所使用的材料信息提取到需要該信息的其他應(yīng)用系統(tǒng)，如產(chǎn)品成本核算、產(chǎn)品裝配、包裝、原材料采購等。PLM的協(xié)同產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫可以提供產(chǎn)品生命周期內(nèi)的所有信息——知識庫，這個(gè)知識庫被與產(chǎn)品生命周期活動相關(guān)的人員在任何時(shí)間、任何地方通過Internet授權(quán)訪問。

    PLM的基礎(chǔ)是目前的CAD、CAE、CAM、PDM、ERP、供應(yīng)鏈管理(SCM)、客戶關(guān)系管理(CRM)和知識庫等信息平臺，它將成為下一代企業(yè)聯(lián)盟的產(chǎn)品開發(fā)與管理協(xié)同信息集成平臺。PLM的作用是使富有經(jīng)驗(yàn)、知識淵博、富有商業(yè)頭腦的企業(yè)經(jīng)理們把握產(chǎn)品的全局信息，把主要精力集中到產(chǎn)品生命中的整個(gè)過程，而不只是關(guān)注產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程。它有助于企業(yè)經(jīng)理們掌握產(chǎn)品競爭的核心，及時(shí)進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新。PLM的內(nèi)涵和應(yīng)用范疇見圖1。

圖1 支持產(chǎn)品生命周期的PLM內(nèi)涵和應(yīng)用范圍

    PLM要解決的基本問題是為高級經(jīng)理們提供急需的可視化工具，提高他們在產(chǎn)品開發(fā)和管理產(chǎn)品生命周期的商業(yè)活動中的積極作用。具體說來就是利用Internet和先進(jìn)的數(shù)據(jù)管理技術(shù)使經(jīng)理們直接可視化地總覽企業(yè)的產(chǎn)品信息，不管產(chǎn)品所處的狀態(tài)如何，不管這些信息來自哪個(gè)地方。

    PLM的管理思想是從新產(chǎn)品的戰(zhàn)略策劃開始，就將與產(chǎn)品有關(guān)的功能、性能、外觀特征、質(zhì)量、成本、顧客群、銷售價(jià)格、生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品投放時(shí)機(jī)、市場占有量維護(hù)、差異化競爭優(yōu)勢的保持等一系列問題進(jìn)行統(tǒng)一考慮，詳細(xì)計(jì)劃、分階段控制實(shí)施，使各種有限資源發(fā)揮出最大效益。

2 PLM在產(chǎn)品生命周期中的功能分布

    在產(chǎn)品生命周期的各階段中，產(chǎn)品的技術(shù)和商務(wù)形態(tài)是不一樣的。在產(chǎn)品的市場預(yù)測與戰(zhàn)略策劃階段，人們關(guān)注的是市場空白點(diǎn)和目標(biāo)客戶群、產(chǎn)品的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、商務(wù)、制造資源的戰(zhàn)略定義和總體策劃。當(dāng)新產(chǎn)品的戰(zhàn)略定義完成后，在概念設(shè)計(jì)階段關(guān)注的核心是采用什么技術(shù)經(jīng)濟(jì)方案來實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品的概念，如整機(jī)總布置、工業(yè)設(shè)計(jì)、人機(jī)工程分析、技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)、項(xiàng)目計(jì)劃制定、可行性分析等。產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)完成并通過評審，則進(jìn)入詳細(xì)設(shè)計(jì)（或工程化設(shè)計(jì)）階段。在此階段中，將重點(diǎn)解決整機(jī)與零部件的數(shù)字化設(shè)計(jì)、仿真分析和產(chǎn)品設(shè)計(jì)定型等工作，在這一過程中必須選擇合適的供應(yīng)商來協(xié)同參與零部件設(shè)計(jì)。在新產(chǎn)品試制、試驗(yàn)與定型過程中，涉及整機(jī)及零部件樣機(jī)/樣件的試制與試驗(yàn)，通過幾次迭代優(yōu)化，完成新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)定型。在生產(chǎn)準(zhǔn)備過程中，將重點(diǎn)考慮工藝/工裝的設(shè)計(jì)/制造、生產(chǎn)線改造、供應(yīng)商零部件認(rèn)證、采購準(zhǔn)備、試銷和新產(chǎn)品的市場測試等工作。當(dāng)新產(chǎn)品投入批量生產(chǎn)和銷售后，PLM關(guān)注的問題是供應(yīng)鏈管理、客戶關(guān)系管理中的技術(shù)和商務(wù)協(xié)同支持。因此，PLM系統(tǒng)的功能分布是隨產(chǎn)品生命周期的過程與階段特征而不同的，但它們之間通過信息的邏輯關(guān)聯(lián)和知識庫的支持而成為一個(gè)有機(jī)整體，為企業(yè)的管理者、工程人員對產(chǎn)品生命周期中各階段產(chǎn)品的屬性和狀態(tài)的流轉(zhuǎn)、變更、引用、關(guān)聯(lián)、受控、發(fā)放、協(xié)同等提供有效的管理工具。

    按照產(chǎn)品生命周期各階段信息管理特征的不同，PLM有如下主要功能：①需求管理；②項(xiàng)目管理；③產(chǎn)品配置管理；④質(zhì)量過程管理；⑤文檔管理；⑥與資源管理集成；⑦變更管理；⑧價(jià)值鏈管理；⑨可視化協(xié)同與集成；⑩安全保密管理等。這些功能可根據(jù)不同行業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生命周期特點(diǎn)，進(jìn)行靈活地配置與伸縮，并根據(jù)實(shí)際需要分別配置在PLM的各階段，見圖2。

圖2 按產(chǎn)品生命周期各階段特征與管理需求分布的PLM系統(tǒng)功能

3 PLM的關(guān)鍵技術(shù)

    實(shí)現(xiàn)PLM功能的關(guān)鍵技術(shù)包括以下兩個(gè)方面：一是產(chǎn)品生命周期各階段核心業(yè)務(wù)管理模型與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的總體解決方案；二是實(shí)現(xiàn)這些核心業(yè)務(wù)管理模型與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的算法和軟件架構(gòu)。

    從第一方面看，PLM系統(tǒng)的管理功能覆蓋整個(gè)產(chǎn)品生命周期的各階段業(yè)務(wù)管理，信息種類繁多且隨流程有動態(tài)的狀態(tài)變化，同時(shí)要管理來自各階段的顧客需求、戰(zhàn)略策劃、概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、試制、試驗(yàn)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、供應(yīng)鏈、售后客戶技術(shù)支持等各種信息，要集成各種應(yīng)用工具，如CAD/CAE/CAM/ERP/OA等，它是制造業(yè)兩大信息集成平臺之一。為實(shí)現(xiàn)PLM功能，集成上述各工程應(yīng)用系統(tǒng)，PLM提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理核心和基于用戶角色的權(quán)限管理體系，為不同的使用者提供合適的數(shù)據(jù)視圖。每一個(gè)用戶的工作都是產(chǎn)品生命周期活動的一部分。各使用人員協(xié)同工作的結(jié)果是使產(chǎn)品的規(guī)劃、開發(fā)、生產(chǎn)、營銷、維護(hù)等都能有序、高效地進(jìn)行。PLM與產(chǎn)品生命周期中各階段應(yīng)用工具的集成關(guān)系見圖3。

圖3 PLM與產(chǎn)品生命周期中各種應(yīng)用工具的集成過程

    PLM系統(tǒng)提供一套充分開發(fā)互聯(lián)網(wǎng)能力的總體解決方案，該方案中提供了市場開拓、產(chǎn)品開發(fā)、零部件管理、供應(yīng)商管理、制造過程規(guī)劃、生產(chǎn)管理、銷售與分銷、維護(hù)和服務(wù)等各方面的解決方案。各階段解決方案在PLM的整體思想集成下，形成了一套完整的功能體系結(jié)構(gòu)，見圖4。

圖4 PLM的功能體系結(jié)構(gòu)與集成應(yīng)用平臺

    從第二方面看，要實(shí)現(xiàn)PLM的跨時(shí)間階段、異地空間和支持各種異構(gòu)操作系統(tǒng)的應(yīng)用工具集成，采用傳統(tǒng)的C/S結(jié)構(gòu)或基于ASP、第一代Java技術(shù)的兩層B/S結(jié)構(gòu)，已難以滿足制造業(yè)對PLM信息集成平臺的要求。隨著J2EE技術(shù)架構(gòu)的出現(xiàn)，使得當(dāng)今的PLM管理需求能夠得以實(shí)現(xiàn)。

    為了適應(yīng)大型復(fù)雜企業(yè)級應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)和開發(fā)，Java2企業(yè)版(J2EE)平臺提供了一個(gè)基于組件的方法來設(shè)計(jì)、開發(fā)、裝配及部署企業(yè)應(yīng)用程序。J2EE平臺提供了多層的分布式應(yīng)用模塊、組件再用、一致化的安全模型以及靈活的事務(wù)控制，不僅可以用比以前更快的速度推出創(chuàng)造性的客戶解決方案，而且搭建的軟件平臺與任何一個(gè)廠商的硬件產(chǎn)品和API都無關(guān)。

    EntERPrise JavaBean(EJB)組件技術(shù)是J2EE結(jié)構(gòu)的一部分。J2EE體系結(jié)構(gòu)支持分布式環(huán)境中的程序開發(fā)、配置和執(zhí)行。它主要提供事務(wù)管理、安全、客戶端連接和數(shù)據(jù)庫訪問之類的企業(yè)級服務(wù)。使用J2EE技術(shù)架構(gòu)是把應(yīng)用程序的事務(wù)處理放在中間應(yīng)用服務(wù)器上運(yùn)行，并創(chuàng)建為能被客戶端瀏覽訪問的可重用組件。

    基于J2EE三層架構(gòu)體系的PLM系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器和客戶端，見圖5。它的主要特征是將過去在客戶端上處理的邏輯事務(wù)放在中間層應(yīng)用服務(wù)器上，以客戶端零配置的Web方式實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品全生命周期管理的核心功能，可充分利用互聯(lián)網(wǎng)提供的協(xié)同商務(wù)功能。

圖5 基于J2EE的PLM系統(tǒng)三層體系結(jié)構(gòu)

4 結(jié)論

    在對PLM的現(xiàn)狀、企業(yè)需求、核心功能與分布及J2EE的技術(shù)架構(gòu)進(jìn)行了深入研究后，筆者提出了一套基于J2EE三層技術(shù)架構(gòu)的PDM/PLM軟件系統(tǒng)，其后很快在長安汽車集團(tuán)公司等四家大型制造企業(yè)得到推廣應(yīng)用。

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本文標(biāo)題：產(chǎn)品生命周期管理的內(nèi)涵和技術(shù)架構(gòu)

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