第四章工業(yè)產(chǎn)品的全生命周期管理

第四章工業(yè)產(chǎn)品的全生命周期管理產(chǎn)品全生命周期及全生命周期管理廣義的產(chǎn)品全生命周期是指產(chǎn)品從市場(chǎng)需求分析、工程設(shè)計(jì)、制造裝配、包裝運(yùn)輸、營(yíng)銷、使用到報(bào)廢的整個(gè)生命過程，是從產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)質(zhì)量及可靠性、價(jià)值鏈等角度出發(fā)提出的。產(chǎn)品全生命周期管理（ProductLifecycleManagement，PLM）是在WEB環(huán)境下，從市場(chǎng)的角度且以整個(gè)生命周期內(nèi)產(chǎn)品數(shù)據(jù)集成為基礎(chǔ)，研究產(chǎn)品在其生命周期內(nèi)從產(chǎn)品規(guī)劃、設(shè)計(jì)、制造到銷售等過程的管理與協(xié)同，旨在盡量縮短產(chǎn)品上市時(shí)間、降低費(fèi)用，盡量滿足用戶的個(gè)性化需求。它為企業(yè)提供支持產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)和制造優(yōu)化的集成化產(chǎn)品協(xié)同與制造系統(tǒng)，是一種戰(zhàn)略性的思想方法。產(chǎn)品全生命周期的設(shè)計(jì)全生命周期設(shè)計(jì)實(shí)際上是面向全生命周期所有環(huán)節(jié)、所有方面的設(shè)計(jì)。產(chǎn)品的全生命周期包括產(chǎn)品的孕育期（產(chǎn)品市場(chǎng)需求的形成、產(chǎn)品規(guī)劃、設(shè)計(jì)）、生產(chǎn)期（材料選擇制備、產(chǎn)品制造、裝配）、儲(chǔ)運(yùn)銷售期（存儲(chǔ)、包裝、運(yùn)輸、銷售、安裝調(diào)試）、服役期（產(chǎn)品運(yùn)行、檢修、待工）和轉(zhuǎn)化再生期（產(chǎn)品報(bào)廢、零部件再用、廢件的再生制造、原材料回收再利用、廢料降解處理等）的整個(gè)閉環(huán)周期?，F(xiàn)代制造企業(yè)環(huán)境的變化大市場(chǎng)和大競(jìng)爭(zhēng)；產(chǎn)品生命周期縮短；交貨期成為主要競(jìng)爭(zhēng)因素；用戶需求個(gè)性化,多品種小批量生產(chǎn)比例增大。90年代國(guó)際水平的占30%80年代國(guó)際水平的占40%2000多種主導(dǎo)產(chǎn)品的平均生命周期為年是美國(guó)產(chǎn)品倍美國(guó)新產(chǎn)品貢獻(xiàn)率已達(dá)到生產(chǎn)總值的52%我國(guó)僅為5.9%

我國(guó)的技術(shù)來(lái)源主要依賴國(guó)外技術(shù)，企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力低下我國(guó)制造業(yè)的嚴(yán)峻形勢(shì)我國(guó)機(jī)械工業(yè)主導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計(jì)在整個(gè)生產(chǎn)周期中所占的比重設(shè)計(jì)開發(fā)制造時(shí)間百分比（%)開發(fā)設(shè)計(jì)工作的重要性開發(fā)設(shè)計(jì)生產(chǎn)準(zhǔn)備與加工原材料與外購(gòu)件的采購(gòu)管理和銷售010203040506070開發(fā)設(shè)計(jì)生產(chǎn)準(zhǔn)備與加工原材料與外購(gòu)件的采購(gòu)管理和銷售對(duì)成本的影響所需的工時(shí)成本將核心工作放在本企業(yè)

兩頭在內(nèi)，中間在外開發(fā)設(shè)計(jì)市場(chǎng)銷售制造成功企業(yè)的關(guān)鍵因素上市時(shí)間 T

質(zhì)量 Q

產(chǎn)品成本 C

服務(wù) S

靈活性Ｆ環(huán)境Ｅ由于產(chǎn)品開發(fā)時(shí)，產(chǎn)品的性能及相關(guān)過程都要確定，為避免和減少返工，在產(chǎn)品開發(fā)階段必須全面考慮產(chǎn)品生命周期各階段的要求，為此出現(xiàn)了DFX技術(shù)，包括面向性能設(shè)計(jì)DFP（DesignforPerformance）、面向制造和裝配的設(shè)計(jì)DMFA(Designformanufacturingabilityandassembly)、面向測(cè)試設(shè)計(jì)（DFT）、面向環(huán)境的設(shè)計(jì)DFE(DesignforEnvironment)、面向質(zhì)量設(shè)計(jì)DFQ（DesignforQulity）、面向成本設(shè)計(jì)DFC（DesignforCost）、面向服務(wù)和維修設(shè)計(jì)DFS（Designforservice）等。4.2.1面向功能的設(shè)計(jì)功能設(shè)計(jì)有兩種方式：一是對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品功能系統(tǒng)與用戶需要和產(chǎn)品定位之間的差異進(jìn)行研究，即找出不足功能、不必要的功能、過剩功能和必要但原有產(chǎn)品中缺乏的功能，對(duì)原有功能系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，這是價(jià)值工程的傳統(tǒng)方式，可稱為改進(jìn)方式。二是按產(chǎn)品定位重新設(shè)計(jì)出新產(chǎn)品的完整的、理想的功能系統(tǒng)，它是較新發(fā)展起來(lái)、應(yīng)用前景更好的方式，可稱為創(chuàng)新方式，在產(chǎn)品重大改進(jìn)、新產(chǎn)品開發(fā)、新技術(shù)應(yīng)用中十分重要。面向制造與裝配的設(shè)計(jì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)應(yīng)充分與各種制造工藝和制造技術(shù)相協(xié)調(diào)，才能發(fā)揮各種制造技術(shù)的長(zhǎng)處，方便制造并提高工效。方便裝配是全生命周期設(shè)計(jì)必須考慮的又一重要因素，就是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中從產(chǎn)品的全生命周期考慮其制造、裝配和維護(hù)的工藝性問題，利用各種技術(shù)手段，充分考慮產(chǎn)品裝配環(huán)節(jié)及其相關(guān)的各種因素的影響，通過分析、評(píng)價(jià)、規(guī)劃、仿真等手段，在滿足產(chǎn)品性能與功能的條件下改進(jìn)產(chǎn)品裝配結(jié)構(gòu)。面向環(huán)境的設(shè)計(jì)面向環(huán)境的設(shè)計(jì)(DFE)也可以叫做綠色設(shè)計(jì)(GreenDesign)，這是一種在產(chǎn)品的整個(gè)設(shè)計(jì)過程中全面考慮環(huán)境影響的技術(shù)。面向環(huán)境的設(shè)計(jì)的核心是指在產(chǎn)品的整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)材料的提取、制造、加工、運(yùn)輸、使用到最終廢棄的各個(gè)步驟中對(duì)環(huán)境(包括自然生態(tài)環(huán)境、社會(huì)系統(tǒng)和人類健康等因素)產(chǎn)生或者造成的一定的影響。一、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是后續(xù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣，對(duì)綠色制造有深刻的影響。具體通過以下一些方面進(jìn)行優(yōu)化：(1)簡(jiǎn)化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，盡量避免可有可無(wú)的零件；(2)采用功能多樣化與復(fù)合化的零件以及簡(jiǎn)單的連接的方法，使整體裝置的零件數(shù)減少，減少資源消耗；(3)合理地設(shè)計(jì)產(chǎn)品中零件、支撐、載荷的布置，確定適當(dāng)?shù)恼w尺寸，提高材料利用率；(4)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)符合工藝性與加工性，減少加工過程中的材料損耗與能量消耗；(5)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)便于回收，實(shí)現(xiàn)資源的重復(fù)利用；(6)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)便于維修，延長(zhǎng)產(chǎn)品使用壽命。二、面向拆卸的設(shè)計(jì)(DFD)面向拆卸的設(shè)計(jì)要求在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段除了滿足傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求以外，將產(chǎn)品的可拆卸性作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)目標(biāo)，使產(chǎn)品的連接結(jié)構(gòu)易于拆卸，維護(hù)方便，制造工藝好，并在產(chǎn)品廢棄后實(shí)現(xiàn)零件或材料的再利用，達(dá)到節(jié)約資源、能源和保護(hù)環(huán)境的目的。綠色設(shè)計(jì)中的拆卸被定義為從產(chǎn)品或部件上有規(guī)律地拆卸下可用零部件的過程，同時(shí)保證不因拆卸而造成該零部件的損傷。面向拆卸的設(shè)計(jì)就是使產(chǎn)品易于實(shí)現(xiàn)上述拆卸過程的設(shè)計(jì)方法。三、面向回收的設(shè)計(jì)(DFR)產(chǎn)品報(bào)廢與回收是產(chǎn)品生命周期中的重要階段，產(chǎn)品回收性能的好壞對(duì)于環(huán)境保護(hù)和資源再利用具有重大影響。合理的產(chǎn)品回收會(huì)產(chǎn)生巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，然而目前報(bào)廢產(chǎn)品的回收重用率并不理想，其中一個(gè)主要的原因就是產(chǎn)品設(shè)計(jì)沒有考慮其廢棄后的回收和重用，如果能夠在設(shè)計(jì)時(shí)將回收和重用作為設(shè)計(jì)因素，那么就可大大提高報(bào)廢產(chǎn)品的回收率，由此產(chǎn)生了面向回收的設(shè)計(jì)思想。將可回收設(shè)計(jì)定義為：一種在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中充分考慮產(chǎn)品零部件及材料回收的可能性、回收價(jià)值的大小、回收處理方法、回收處理結(jié)構(gòu)工藝性等與回收有關(guān)的一系列問題，以達(dá)到零部件及材料資源和能源的充分高效利用、環(huán)境污染最小的目標(biāo)的設(shè)計(jì)思想和方法。四、面向材料的設(shè)計(jì)選擇綠色材料是實(shí)現(xiàn)機(jī)電產(chǎn)品綠色制造的前提和關(guān)鍵因素之一。在全生命周期設(shè)計(jì)中，材料的選擇應(yīng)考慮的因素如下：（1）材料的產(chǎn)品性能（2）材料的環(huán)保性能（3）材料的加工性能（4）材料的價(jià)格性能比安全性設(shè)計(jì)產(chǎn)品的安全性設(shè)計(jì)從策劃階段就應(yīng)開始，通常包含符合產(chǎn)品安全設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。產(chǎn)品安全設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)包括以下內(nèi)容：產(chǎn)品的安全標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品的環(huán)境要求、產(chǎn)品的包裝/標(biāo)簽的要求、產(chǎn)品的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求等。定義了產(chǎn)品的安全標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，還要結(jié)合產(chǎn)品的實(shí)際情況(對(duì)環(huán)境的影響、使用人群的定位等)，重視產(chǎn)品的各方面因素，并對(duì)產(chǎn)品的各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容進(jìn)行分解，對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行分解，才能確保產(chǎn)品的使用安全性。需要指出的是，安全是相對(duì)的，沒有絕對(duì)的安全，不同情況下產(chǎn)品的安全性會(huì)發(fā)生改變。因此產(chǎn)品的安全性設(shè)計(jì)是盡最大可能提高產(chǎn)品的使用安全性而不是保證產(chǎn)品的絕對(duì)安全?！翱祠~”吃“慢魚”現(xiàn)代制造系統(tǒng)的模式和哲理

成組技術(shù)(相似性)CIM(集成)

并行工程(同步)JIT(準(zhǔn)確)

智能制造系統(tǒng)(智能)

敏捷制造

(靈活)

精益生產(chǎn)(簡(jiǎn)化)

合理化工程(重組、標(biāo)準(zhǔn)化)

業(yè)務(wù)過程重組BPR(重組)TQCSFE現(xiàn)代集成制造技術(shù)

J.Harringtong博士

ComputerIntegratedManufacturing

計(jì)算機(jī)集成制造CIM

基本思想企業(yè)的各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)是不可分割的，應(yīng)該加以統(tǒng)一處理；整個(gè)生產(chǎn)過程實(shí)質(zhì)上也是對(duì)信息的采集、傳遞和加工處理的過程，在企業(yè)中主要存在信息流和物流這兩種運(yùn)動(dòng)過程，而物流又是受信息流控制的。“自動(dòng)化孤島”1+1=2?

將“自動(dòng)化孤島”集成在一起將“自動(dòng)化孤島”集成在一起產(chǎn)品形成過程昨天-今天-明天

產(chǎn)品規(guī)劃概念設(shè)計(jì)生產(chǎn)準(zhǔn)備詳細(xì)設(shè)計(jì)昨天過程序列產(chǎn)品規(guī)劃概念設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)生產(chǎn)準(zhǔn)備PDM數(shù)字模型過程管理明天過程流產(chǎn)品規(guī)劃概念設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)生產(chǎn)準(zhǔn)備PDM今天過程鏈CIM是一種組織、管理與運(yùn)行企業(yè)的哲理。它將傳統(tǒng)的制造技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)、管理技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)等有機(jī)結(jié)合，借助計(jì)算機(jī)（硬、軟件），使企業(yè)產(chǎn)品全生命周期——市場(chǎng)需求分析、產(chǎn)品定義、研究開發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、支持（包括質(zhì)量、銷售、采購(gòu)、發(fā)送、服務(wù)）以及產(chǎn)品最后報(bào)廢、環(huán)境處理等各階段活動(dòng)中有關(guān)人/組織、經(jīng)營(yíng)管理和技術(shù)三要素及其信息流、物流和價(jià)值流有機(jī)集成并優(yōu)化運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)企業(yè)制造活動(dòng)的計(jì)算機(jī)化、信息化、智能化、集成優(yōu)化，以達(dá)到產(chǎn)品上市快、高質(zhì)、低耗、服務(wù)好、環(huán)境清潔，進(jìn)而提高企業(yè)的柔性、健壯性、敏捷性，使企業(yè)贏得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。CIMS是一種基于CIM哲理構(gòu)成的計(jì)算機(jī)化、信息化、智能化、集成優(yōu)化的制造系統(tǒng)。CIM和CIMS的定義CIM是一種組織、管理與運(yùn)行企業(yè)的哲理。其目的是使企業(yè)達(dá)到產(chǎn)品上市快、高質(zhì)、低耗、服務(wù)好、環(huán)境清潔，進(jìn)而提高企業(yè)的柔性、健壯性、敏捷性，使企業(yè)贏得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。因此，CIM/CIMS不是企業(yè)的目標(biāo)，而是達(dá)到企業(yè)目標(biāo)的手段之一；企業(yè)生產(chǎn)過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)是一個(gè)不可分的整體，要以系統(tǒng)的觀點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化。此處的優(yōu)化是指對(duì)企業(yè)生產(chǎn)過程各階段活動(dòng)中有關(guān)人/組織、經(jīng)營(yíng)管理和技術(shù)三要素及其信息流、物流和價(jià)值流有機(jī)集成并優(yōu)化；CIM技術(shù)是傳統(tǒng)的制造技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)、管理技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)等的有機(jī)結(jié)合，其包括總體技術(shù)、支撐技術(shù)、設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)、制造自動(dòng)化技術(shù)和管理自動(dòng)化技術(shù)；CIMS的主要特點(diǎn)是計(jì)算機(jī)化、信息化、智能化、集成優(yōu)化，CIM哲理和相關(guān)技術(shù)既可用于離散型制造業(yè)，也可用于流程和混合型制造業(yè)；CIM是生產(chǎn)力發(fā)展的必然結(jié)果；CIM不是排他的，如CIM與LP。對(duì)CIM和CIMS的進(jìn)一步說明CIMS的集成集成的內(nèi)容

功能集成組織集成信息集成過程集成集成的范圍

功能集成組織集成銷售部門制造部門技術(shù)部門傳統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)面向功能的組織結(jié)構(gòu)現(xiàn)代的組織結(jié)構(gòu)面向過程的組織結(jié)構(gòu)TeamworkCIMS的發(fā)展信息集成過程集成企業(yè)間集成離散制造業(yè)CIMS的關(guān)鍵技術(shù)并行工程產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM項(xiàng)目管理快速原型技術(shù)擬實(shí)制造大規(guī)模定制生產(chǎn)并行工程

(ConcurrentEngineering，CE)并行工程是集成地、并行地設(shè)計(jì)產(chǎn)品及其相關(guān)的各種過程（包括制造過程和支持過程）的系統(tǒng)方法。這種方法要求產(chǎn)品開發(fā)人員在設(shè)計(jì)一開始就考慮產(chǎn)品整個(gè)生命周期中從概念形成到產(chǎn)品報(bào)廢處理的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度計(jì)劃和用戶要求。豐田汽車公司的并行工程系統(tǒng)規(guī)劃車型設(shè)計(jì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)準(zhǔn)備生產(chǎn)財(cái)務(wù).會(huì)計(jì)Finance/Accounting開發(fā)期LengthofDevelopmentTime規(guī)劃Planning

車形設(shè)計(jì)

Stylingdesign

Engineering產(chǎn)品設(shè)計(jì)DesignPrototypeFabrication&Testing試制評(píng)價(jià)

Productionengineering生產(chǎn)準(zhǔn)備生產(chǎn)

Production零部件廠家Partssuppliers

ProductionengineeringProduction規(guī)劃Planning車形設(shè)計(jì)Stylingdesign產(chǎn)品設(shè)計(jì)EngineeringDesign試制.評(píng)價(jià)PrototypeFabrication&Testing生產(chǎn)準(zhǔn)備生產(chǎn)試制評(píng)價(jià)在開發(fā)和設(shè)計(jì)的工作中，正確的文檔應(yīng)該在正確的時(shí)候送到正確的地方需求功能圖計(jì)算資料產(chǎn)品目錄標(biāo)準(zhǔn)圖紙零件表準(zhǔn)則規(guī)格說明書材料表工具單DINISO

重要工作查找通知檢查歸檔分類設(shè)計(jì)計(jì)算繪圖建立零件表修改利用PDM可以大大簡(jiǎn)化開發(fā)和設(shè)計(jì)工作圖紙管理文檔管理