0 引言

    任何產品從市場預測、戰略規劃、概念設計、詳細設計、工藝/工裝設計、樣機試制、設計定型、市場測試、投產準備、批量生產、市場銷售、售后服務到產品報廢回收，都會經歷這樣一個生命周期。在產品生命周期中，隨著各階段和過程的推延，產品在功能、性能、技術經濟指標、幾何形態、材料、工藝、制造資源及采購、供應、銷售等社會資源方面發生著一系列的變化，會產生大量復雜的技術和商務信息。

    隨著全球化市場競爭的加劇，產品生命周期明顯縮短，新產品更新換代更快，只有快速而正確地管理、使用這些信息，才能保證產品的競爭力。在此背景下，如何來管理和有效控制/使用產品生命周期中產生的技術和商務信息，來應對日益激烈的市場競爭環境，是當前全球制造業所共同面對的問題。

1 PLM的內涵、特征和應用范圍

    產品生命周期管理(product lifecycle management，PLM)是為滿足制造業對產品生命周期信息管理的需求而產生的一種新的管理模式。它是在PDM的基礎上發展起來的。PLM指一類軟件和服務，它使用Internet技術，使每個相關人員在產品的全部生命周期內互相協同地對產品開發、制造、銷售進行管理，而不管這些人員在產品開發和商務過程中擔任什么角色、使用什么計算機工具、身處的地理位置或在供應鏈的什么環節。例如，利用PLM的瀏覽器，身處異地的各種角色人員，都能授權看到顧客需求、新產品開發計劃、產品三維模型、BOM配置、供應商、庫存、質量狀況、生產制造及售后服務等信息。

    PLM主要特征是通過一致的數據訪問模型將不同商務和工程應用數據集成，使PLM用戶得以協同地工作。PLM的體系結構支持產品整個生命周期所有活動的協同，協同的數據處理使商務應用和資源的相關信息前后貫穿，消除產品活動中產生的各種數據形成信息“孤島”。例如，利用PLM的思想從產品的設計應用系統中將所使用的材料信息提取到需要該信息的其他應用系統，如產品成本核算、產品裝配、包裝、原材料采購等。PLM的協同產品數據庫可以提供產品生命周期內的所有信息——知識庫，這個知識庫被與產品生命周期活動相關的人員在任何時間、任何地方通過Internet授權訪問。

    PLM的基礎是目前的CAD、CAE、CAM、PDM、ERP、供應鏈管理(SCM)、客戶關系管理(CRM)和知識庫等信息平臺，它將成為下一代企業聯盟的產品開發與管理協同信息集成平臺。PLM的作用是使富有經驗、知識淵博、富有商業頭腦的企業經理們把握產品的全局信息，把主要精力集中到產品生命中的整個過程，而不只是關注產品的設計過程。它有助于企業經理們掌握產品競爭的核心，及時進行產品創新。PLM的內涵和應用范疇見圖1。

圖1 支持產品生命周期的PLM內涵和應用范圍

    PLM要解決的基本問題是為高級經理們提供急需的可視化工具，提高他們在產品開發和管理產品生命周期的商業活動中的積極作用。具體說來就是利用Internet和先進的數據管理技術使經理們直接可視化地總覽企業的產品信息，不管產品所處的狀態如何，不管這些信息來自哪個地方。

    PLM的管理思想是從新產品的戰略策劃開始，就將與產品有關的功能、性能、外觀特征、質量、成本、顧客群、銷售價格、生產規模、產品投放時機、市場占有量維護、差異化競爭優勢的保持等一系列問題進行統一考慮，詳細計劃、分階段控制實施，使各種有限資源發揮出最大效益。

2 PLM在產品生命周期中的功能分布

    在產品生命周期的各階段中，產品的技術和商務形態是不一樣的。在產品的市場預測與戰略策劃階段，人們關注的是市場空白點和目標客戶群、產品的技術、經濟、商務、制造資源的戰略定義和總體策劃。當新產品的戰略定義完成后，在概念設計階段關注的核心是采用什么技術經濟方案來實現新產品的概念，如整機總布置、工業設計、人機工程分析、技術經濟評價、項目計劃制定、可行性分析等。產品概念設計完成并通過評審，則進入詳細設計（或工程化設計）階段。在此階段中，將重點解決整機與零部件的數字化設計、仿真分析和產品設計定型等工作，在這一過程中必須選擇合適的供應商來協同參與零部件設計。在新產品試制、試驗與定型過程中，涉及整機及零部件樣機/樣件的試制與試驗，通過幾次迭代優化，完成新產品的設計定型。在生產準備過程中，將重點考慮工藝/工裝的設計/制造、生產線改造、供應商零部件認證、采購準備、試銷和新產品的市場測試等工作。當新產品投入批量生產和銷售后，PLM關注的問題是供應鏈管理、客戶關系管理中的技術和商務協同支持。因此，PLM系統的功能分布是隨產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聯和知識庫的支持而成為一個有機整體，為企業的管理者、工程人員對產品生命周期中各階段產品的屬性和狀態的流轉、變更、引用、關聯、受控、發放、協同等提供有效的管理工具。

    按照產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項目管理；③產品配置管理；④質量過程管理；⑤文檔管理；⑥與資源管理集成；⑦變更管理；⑧價值鏈管理；⑨可視化協同與集成；⑩安全保密管理等。這些功能可根據不同行業的產品結構和生命周期特點，進行靈活地配置與伸縮，并根據實際需要分別配置在PLM的各階段，見圖2。

圖2 按產品生命周期各階段特征與管理需求分布的PLM系統功能

3 PLM的關鍵技術

    實現PLM功能的關鍵技術包括以下兩個方面：一是產品生命周期各階段核心業務管理模型與數據結構的總體解決方案；二是實現這些核心業務管理模型與數據結構的算法和軟件架構。

    從第一方面看，PLM系統的管理功能覆蓋整個產品生命周期的各階段業務管理，信息種類繁多且隨流程有動態的狀態變化，同時要管理來自各階段的顧客需求、戰略策劃、概念設計、詳細設計、工藝設計、試制、試驗、生產準備、供應鏈、售后客戶技術支持等各種信息，要集成各種應用工具，如CAD/CAE/CAM/ERP/OA等，它是制造業兩大信息集成平臺之一。為實現PLM功能，集成上述各工程應用系統，PLM提供統一的數據管理核心和基于用戶角色的權限管理體系，為不同的使用者提供合適的數據視圖。每一個用戶的工作都是產品生命周期活動的一部分。各使用人員協同工作的結果是使產品的規劃、開發、生產、營銷、維護等都能有序、高效地進行。PLM與產品生命周期中各階段應用工具的集成關系見圖3。

圖3 PLM與產品生命周期中各種應用工具的集成過程

    PLM系統提供一套充分開發互聯網能力的總體解決方案，該方案中提供了市場開拓、產品開發、零部件管理、供應商管理、制造過程規劃、生產管理、銷售與分銷、維護和服務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構，見圖4。

圖4 PLM的功能體系結構與集成應用平臺

    從第二方面看，要實現PLM的跨時間階段、異地空間和支持各種異構操作系統的應用工具集成，采用傳統的C/S結構或基于ASP、第一代Java技術的兩層B/S結構，已難以滿足制造業對PLM信息集成平臺的要求。隨著J2EE技術架構的出現，使得當今的PLM管理需求能夠得以實現。

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

    EntERPrise JavaBean(EJB)組件技術是J2EE結構的一部分。J2EE體系結構支持分布式環境中的程序開發、配置和執行。它主要提供事務管理、安全、客戶端連接和數據庫訪問之類的企業級服務。使用J2EE技術架構是把應用程序的事務處理放在中間應用服務器上運行，并創建為能被客戶端瀏覽訪問的可重用組件。

    基于J2EE三層架構體系的PLM系統包括數據庫服務器、應用服務器和客戶端，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放在中間層應用服務器上，以客戶端零配置的Web方式實現了產品全生命周期管理的核心功能，可充分利用互聯網提供的協同商務功能。

圖5 基于J2EE的PLM系統三層體系結構

4 結論

    在對PLM的現狀、企業需求、核心功能與分布及J2EE的技術架構進行了深入研究后，筆者提出了一套基于J2EE三層技術架構的PDM/PLM軟件系統，其后很快在長安汽車集團公司等四家大型制造企業得到推廣應用。

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本文標題：產品生命周期管理的內涵和技術架構

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