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)絡控制系統(tǒng)等復雜度高、規(guī)模大、技術含量豐富，需要單件或小批量定制化生產(chǎn)的工業(yè)系統(tǒng)被稱為復雜產(chǎn)品。復雜產(chǎn)品是現(xiàn)代工業(yè)的產(chǎn)物，是國民經(jīng)濟和國家安全的重要基礎。Hobday等提出復雜產(chǎn)品的概念。目前，我國在復雜產(chǎn)品及其相關產(chǎn)業(yè)方面仍處于相對落后的地位，但其在企業(yè)、產(chǎn)業(yè)乃至國家的經(jīng)濟生活中扮演著越來越重要的角色。復雜產(chǎn)品是指結(jié)構(gòu)復雜、技術密集、制造要求和成本高、過程管理復雜、客戶需求多變的一類產(chǎn)品(如飛機、艦船、工業(yè)汽輪機等)。它具有涉及多學科 、時間覆蓋產(chǎn)品全生命周期、空間強調(diào)異地協(xié)同等特點。目前國內(nèi)外學者對于復雜產(chǎn)品的研究主要集中在虛擬樣機、協(xié)同設計和仿真技術。

    知名咨詢機構(gòu)CIMdata把PLM定義為：通過應用一整套統(tǒng)一的業(yè)務解決方案，來支持協(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、設計伙伴、供應商伙伴等等的企業(yè)的擴展，跨越產(chǎn)品或設備從概念階段到報廢的全部生命期，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產(chǎn)品的需求開始，到產(chǎn)品淘汰報廢的全部生命歷程，是一種先進的企業(yè)信息化思想。PLM的定義涵蓋產(chǎn)品或設備全生命周期的產(chǎn)品定義信息及流程，包含三個核心要素：通用、安全、可管理和使用。

    復雜產(chǎn)品需要高效的、多層次化的協(xié)同管理解決方案來解決復雜產(chǎn)品的眾多產(chǎn)業(yè)鏈間的多層次的協(xié)同問題。對于不同層次的協(xié)調(diào)問題采取不同的處理方法，例如針對復雜產(chǎn)品的特殊性，定制化產(chǎn)品需求，實現(xiàn)需求協(xié)同；在不同企業(yè)間進行數(shù)據(jù)無縫連接和業(yè)務流程重組，實現(xiàn)企業(yè)協(xié)同；根據(jù)項目分解，協(xié)調(diào)子項目組間的關系，實現(xiàn)項目協(xié)同。最終達到提高系統(tǒng)集成度，得出一個完整的、一致的、定制化的產(chǎn)品全生命周期信息管理的解決方案。為了有效地管理復雜產(chǎn)品的服役質(zhì)量，我們引入PLM，全面整合復雜產(chǎn)品涉及的相關資源，建立復雜產(chǎn)品全生命周期服務支持系統(tǒng)，并通過復雜產(chǎn)品全生命周期管理推動企業(yè)的產(chǎn)品標準化。為了使該系統(tǒng)更有效地服務于復雜產(chǎn)品服役質(zhì)量管理，特從數(shù)據(jù)管理、協(xié)同設計、服役質(zhì)量監(jiān)控三個方面進行需求分析。

1 數(shù)據(jù)管理需求分析

    根據(jù)不同的標準，復雜產(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)務流程，會生成產(chǎn)品需求信息、設計文檔、工藝圖紙、制造工藝文檔、售后支持信息等相關的業(yè)務數(shù)據(jù)；根據(jù)文檔的屬性分類，會產(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雜產(chǎn)品在某個階段的質(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，才能全面地反映復雜產(chǎn)品在整個產(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)展應用的趨勢。但是，目前主流PLM廠商所提出的產(chǎn)品解決方案沒有涉及多周期產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理。

    實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置和復雜產(chǎn)品的高速生產(chǎn)，必須建立全球復雜產(chǎn)品零部件商務平臺。復雜產(chǎn)品是由分布在全球不同國家和地區(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，研究制定復雜產(chǎn)品PLM+ERP的整體解決方案，實現(xiàn)研發(fā)、生產(chǎn)、倉儲、供應鏈以及財務等業(yè)務的無縫集成，建立全球復雜產(chǎn)品零部件商務平臺可以使得復雜產(chǎn)品的零部件生產(chǎn)實現(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：通過信息共享來提高整體運作能力；通過知識共享和重用做到快速復制。知識的共享和復制包括生產(chǎn)復制，模式復制等。

    在考慮到信息安全的前提下如何實現(xiàn)信息共享和互操作。涉及信息安全，企業(yè)間信息融合，標準化生產(chǎn)等一系列問題。復雜產(chǎn)品在整個產(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在網(wǎng)絡上，對于數(shù)據(jù)的安全．1生有迫切的需求。數(shù)據(jù)的安全性要求對企業(yè)的員工進行權限分級，對于不同級別的企業(yè)員工，根據(jù)其所承擔的職責，必須賦予不同的數(shù)據(jù)訪問權限，從而實現(xiàn)企業(yè)員工權限管理。

    復雜產(chǎn)品管理信息系統(tǒng)的建立。涉及如何建立復雜系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型，如何確定模型間關系，如何建立數(shù)據(jù)倉庫，數(shù)據(jù)挖掘機制，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)應用集成(EntERPrise Application Integration—EAI)， 模塊供應管理(Component Supplier Management—CSM)以及供應鏈管理在內(nèi)的管理信息系統(tǒng)，統(tǒng)一在復雜產(chǎn)品全生命周期監(jiān)控管理平臺之中。

2 協(xié)同設計需求分析

    復雜產(chǎn)品的協(xié)同設計：準確傳遞產(chǎn)品需求信息，在產(chǎn)品的設計階段協(xié)調(diào)眾多生產(chǎn)企業(yè)間的關系，防止產(chǎn)生設計偏差，導致生產(chǎn)出的產(chǎn)品無法滿足要求。設計文檔的保管方法，文檔的版本管理方法，設計經(jīng)驗與設計數(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。

    一個復雜度比較高的產(chǎn)品按照傳統(tǒng)的生產(chǎn)流程需要較長的時間來開發(fā)研制，同時在產(chǎn)品形成和測試過程中還需要耗費大量的人力和物力進行驗證。而且產(chǎn)品測試往往不是一次性成功，從而耗費了大量的企業(yè)成本。航空航天、汽車和電子等大型制造行業(yè)已經(jīng)反復驗證了這個規(guī)律。而通過在計算機上對復雜產(chǎn)品進行大量的測試和驗證工作，可以大大節(jié)省了成本和時間。

    因此，全生命周期的虛擬樣機制造逐漸成為為復雜產(chǎn)品設計的主要方式。有就可以通過，對于擁有多廠商，需要全球化生產(chǎn)及裝配的復雜產(chǎn)品，如工業(yè)汽輪機、飛機、傳播等，有了虛擬樣機技術，可以實現(xiàn)異地協(xié)同生產(chǎn)監(jiān)控，實現(xiàn)整個產(chǎn)品生命周期中的信息一致性問題。對復雜產(chǎn)品的每一個零部件都實行監(jiān)控，保存相關產(chǎn)品信息，從而保證復雜產(chǎn)品的產(chǎn)品質(zhì)量。

3 服役質(zhì)量監(jiān)控需求分析

    復雜產(chǎn)品售后的服務跟蹤問題。復雜產(chǎn)品是由多家廠商共同生產(chǎn)的，因此如何確定復雜產(chǎn)品的使用狀態(tài)，故障定位及溯源，責任定位，以及如何維護維修問題都需要解決。為此，必須建立復雜產(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)務規(guī)則，重構(gòu)業(yè)務流程所需要的相關人員問的適應和磨合期，降低企業(yè)成本，我們引入了PLM數(shù)字化仿真技術。通過對對業(yè)務規(guī)則的制定和執(zhí)行過程進行仿真，管理者發(fā)現(xiàn)問題，改進流程，并進行成果驗證，從而節(jié)省了企業(yè)的人力成本，并減少了項目完成所需的時間，從而實現(xiàn)管理過程的可控制性，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，進一步提高利潤，實現(xiàn)產(chǎn)品價值最大化。因此，從復雜產(chǎn)品全生命周期管理的角度研究如何建立一個管理產(chǎn)品生命周期中各種數(shù)據(jù)、過程和應用的協(xié)同平臺，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)品價值。

4 系統(tǒng)總體架構(gòu)

    對于復雜產(chǎn)品而言，企業(yè)在付出合理代價的前提下，響應產(chǎn)品需求的速度越快，則系統(tǒng)成功實施并且不斷改進的可能性就越大。因此，復雜產(chǎn)品生命全周期管理定制化解決方案是復雜產(chǎn)品生命全周期管理，其關鍵取決于企業(yè)對復雜產(chǎn)品的的需求響應速度和代價。

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

 
圖1 復雜產(chǎn)品全生命周期服務支持系統(tǒng)架構(gòu)

5 結(jié)語

    復雜產(chǎn)品(如工業(yè)汽輪機、飛機、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、技術密集、結(jié)構(gòu)復雜、過程管理復雜的一類產(chǎn)品。產(chǎn)品的全生命周期理論對產(chǎn)品整個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行了全面地定義，可以實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)在多個企業(yè)和系統(tǒng)間無縫的傳播、交流和使用，并為數(shù)據(jù)提供了統(tǒng)一的管理平臺。因此，利用產(chǎn)品的全生命周期管理論針對不同的復雜產(chǎn)品量身打造其對應的管理平臺，可以實現(xiàn)復雜產(chǎn)品在整個服役期的信息完整性，從而提高復雜產(chǎn)品的服役質(zhì)量，并為產(chǎn)品的維護維修奠定基礎。

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本文標題：復雜產(chǎn)品全生命周期服務支持系統(tǒng)需求分析

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