任務(wù)1.1 初識(shí)PLM

1.1.1 PLM技術(shù)的起源與發(fā)展

PLM技術(shù)的出現(xiàn)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)方式的變革息息相關(guān)。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法以經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)為主，利用繪圖板、丁字尺等手繪工具，通過手工繪圖的方式對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行表達(dá)，利用手工計(jì)算對(duì)設(shè)計(jì)合理性進(jìn)行演算驗(yàn)證。產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工作方式往往是串行式設(shè)計(jì)過程（從需求分析、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)直到加工制造和裝配一步步在各部門內(nèi)部順序進(jìn)行），工程師間的工作相對(duì)獨(dú)立，各部門依據(jù)各自的職能串行作業(yè)，部門間的工作關(guān)聯(lián)性與配合度較低，缺少必要的信息交流。設(shè)計(jì)圖檔、文檔的存在形式以紙質(zhì)為主，對(duì)于設(shè)計(jì)圖檔和文檔的管理以人工歸檔紙質(zhì)文件的方式為主。由于缺乏虛擬仿真驗(yàn)證的手段，對(duì)于設(shè)計(jì)的仿真驗(yàn)證只能依靠物理樣機(jī)。由于過早進(jìn)入了物理樣機(jī)階段，缺少詳實(shí)的設(shè)計(jì)方案驗(yàn)證，設(shè)計(jì)問題只能在物理樣機(jī)階段暴露出來之后再返回到設(shè)計(jì)階段對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修正。由于在設(shè)計(jì)完成后，其他部門才依次介入，后面各個(gè)環(huán)節(jié)再提出整改意見，設(shè)計(jì)部門再修改設(shè)計(jì)，從設(shè)計(jì)到物理樣機(jī)階段的反復(fù)迭代過程會(huì)相當(dāng)漫長(zhǎng)，且修正設(shè)計(jì)的依據(jù)主要依靠個(gè)人經(jīng)驗(yàn)與手工計(jì)算，容易產(chǎn)生設(shè)計(jì)誤差，從而導(dǎo)致設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、成本高等問題。傳統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)過程如圖1-1所示。

圖1-1 傳統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)過程

隨著CAX技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品設(shè)計(jì)與仿真驗(yàn)證的手段及精細(xì)化程度得到了很大提升，這一變化促進(jìn)了對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式在數(shù)字樣機(jī)驗(yàn)證方面的變革。但串行式設(shè)計(jì)方法對(duì)于企業(yè)業(yè)務(wù)而言具有的局限性問題依然沒有解決。具體體現(xiàn)在：需求分析、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、加工制造等階段是順序開展的，前一階段結(jié)束才能開始下一階段，設(shè)計(jì)周期較長(zhǎng)，無法快速滿足市場(chǎng)的需求；并且由于在上述各個(gè)階段中所使用的設(shè)計(jì)、仿真等軟件的系統(tǒng)各不相同，相互之間各自封閉，使得系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換較為困難。

20世紀(jì)80年代，一種新的產(chǎn)品生命周期管理方法—并行工程（Concurrent Engineering, CE）產(chǎn)生。并行工程以縮短產(chǎn)品上市時(shí)間為目標(biāo)，從產(chǎn)品需求分析階段開始就考慮產(chǎn)品全生命周期中的質(zhì)量、成本、進(jìn)度、用戶需求等要素。這里所說的產(chǎn)品生命周期的概念，是指產(chǎn)品從需求分析、概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、投入使用、維護(hù)和后期服務(wù)直到產(chǎn)品退出市場(chǎng)并消亡的完整生命周期，一般可分為產(chǎn)品定義、產(chǎn)品生產(chǎn)和產(chǎn)品運(yùn)作支持三個(gè)主要階段。基于這種管理理念，并行設(shè)計(jì)的模式也應(yīng)運(yùn)而生。并行設(shè)計(jì)是指在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)階段考慮產(chǎn)品生命周期中的工藝規(guī)劃、制造、測(cè)試維護(hù)等后端環(huán)節(jié)的影響，通過各個(gè)環(huán)節(jié)的并行推進(jìn)與集成，縮短開發(fā)周期、降低產(chǎn)品成本并提高產(chǎn)品質(zhì)量。也就是說，并行設(shè)計(jì)模式下，各部門能夠盡早參加到設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)并實(shí)現(xiàn)專業(yè)信息的反饋、數(shù)據(jù)審核與共享，同時(shí)把串行設(shè)計(jì)模式下針對(duì)產(chǎn)品整體的“設(shè)計(jì)-評(píng)價(jià)-再設(shè)計(jì)”大循環(huán)，轉(zhuǎn)變成很多輪次的針對(duì)產(chǎn)品局部的“設(shè)計(jì)-評(píng)價(jià)-再設(shè)計(jì)”小循環(huán)，從而提升設(shè)計(jì)效率。在此過程中，分屬生命周期不同環(huán)節(jié)的人員可以從不同的角度出發(fā)，對(duì)設(shè)計(jì)的合理性、可行性、經(jīng)濟(jì)性等因素加以控制，以便快速匹配滿足產(chǎn)品性能的技術(shù)方案、滿足目標(biāo)成本的采購(gòu)方案、合理可行的生產(chǎn)工藝等，從而及早發(fā)現(xiàn)和改正設(shè)計(jì)問題。并行產(chǎn)品開發(fā)過程如圖1-2所示。

圖1-2 并行產(chǎn)品開發(fā)過程

并行設(shè)計(jì)的過程需要諸多支撐技術(shù)，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（Product Data Management, PDM）技術(shù)是其中之一。信息共享是實(shí)現(xiàn)并行設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)的目標(biāo)是對(duì)并行設(shè)計(jì)中共享的數(shù)據(jù)與過程進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范管理，保證全局?jǐn)?shù)據(jù)的一致性、安全性，并提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)操作界面，使并行設(shè)計(jì)人員無論使用何種CAX工具，工作的物理位置如何，都能在統(tǒng)一的操作環(huán)境下工作。在此背景下，PDM系統(tǒng)作為產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的工具與手段出現(xiàn)，隨著并行設(shè)計(jì)的要求逐步迭代，功能也隨之日漸完善。美國(guó)Gartner管理咨詢公司對(duì)于PDM的定義：產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理是管理所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息和過程的技術(shù)；與產(chǎn)品相關(guān)的信息，即描述產(chǎn)品的各種信息，包括零部件信息、結(jié)構(gòu)配置、文件、CAD檔案、審批信息等；與產(chǎn)品相關(guān)的所有過程，即對(duì)這些過程的定義與管理，包括信息的審批和發(fā)放。

PLM系統(tǒng)是在PDM系統(tǒng)的基礎(chǔ)上對(duì)其內(nèi)涵和范圍進(jìn)行擴(kuò)展和延伸而發(fā)展起來的。PDM出現(xiàn)于20世紀(jì)80年代，初始階段是為了解決大量圖樣文檔的計(jì)算機(jī)化管理問題，后來擴(kuò)展到三個(gè)主要領(lǐng)域：設(shè)計(jì)圖樣和電子文檔的管理；材料報(bào)表與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的管理；工程變更的跟蹤與管理。20世紀(jì)90年代以后，工業(yè)的發(fā)展需要更復(fù)雜、先進(jìn)的功能來解決變更管理和配置管理等問題，同時(shí)出現(xiàn)了諸如產(chǎn)品三維圖形可視化技術(shù)、企業(yè)應(yīng)用集成技術(shù)等應(yīng)用，大大增強(qiáng)了PDM的功能與應(yīng)用價(jià)值。PDM開始逐步支持計(jì)算機(jī)輔助工具的信息集成及產(chǎn)品配置、產(chǎn)品設(shè)計(jì)變更等管理，支持過程集成與虛擬產(chǎn)品開發(fā)，直至演變成支持企業(yè)間網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同工作和涵蓋了產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、售后服務(wù)等方面的產(chǎn)品生命周期管理工具，逐步形成了PLM的概念，如圖1-3所示。

圖1-3 PDM到PLM的演變過程

PLM技術(shù)使產(chǎn)品數(shù)據(jù)在其整個(gè)生命周期內(nèi)具有唯一準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)源，確保已有的產(chǎn)品信息能夠?yàn)槠髽I(yè)中的所有用戶共享使用，并且能有效管理業(yè)務(wù)流程與數(shù)據(jù)流向，確保及時(shí)可靠地把正確的數(shù)據(jù)，以正確的形式傳遞給正確的用戶，完成正確的任務(wù)，提高工作效率，從而提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。