引言
航空航天系統、高速列車、大型船只、大型武器裝備、大型通訊系統、電力網絡控制系統等復雜度高、規模大、技術含量豐富，需要單件或小批量定制化生產的工業系統被稱為復雜產品。復雜產品是現代工業的產物，是國民經濟和國家安全的重要基礎。Hobday等提出復雜產品的概念。目前，我國在復雜產品及其相關產業方面仍處于相對落后的地位，但其在企業、產業乃至國家的經濟生活中扮演著越來越重要的角色。復雜產品是指結構復雜、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品(如飛機、艦船、工業汽輪機等)。它具有涉及多學科 、時間覆蓋產品全生命周期、空間強調異地協同等特點。目前國內外學者對于復雜產品的研究主要集中在虛擬樣機、協同設計和仿真技術。
知名咨詢機構CIMdata把PLM定義為：通過應用一整套統一的業務解決方案，來支持協同創建、協同管理、傳播和使用產品定義信息，以支持包括客戶、設計伙伴、供應商伙伴等等的企業的擴展，跨越產品或設備從概念階段到報廢的全部生命期，將人員、流程、企業系統和信息整合在一起的一種戰略性商業途徑。產品的生命周期是指從對產品的需求開始，到產品淘汰報廢的全部生命歷程，是一種先進的企業信息化思想。PLM的定義涵蓋產品或設備全生命周期的產品定義信息及流程，包含三個核心要素：通用、安全、可管理和使用。
復雜產品需要高效的、多層次化的協同管理解決方案來解決復雜產品的眾多產業鏈間的多層次的協同問題。對于不同層次的協調問題采取不同的處理方法，例如針對復雜產品的特殊性，定制化產品需求，實現需求協同；在不同企業間進行數據無縫連接和業務流程重組，實現企業協同；根據項目分解，協調子項目組間的關系，實現項目協同。最終達到提高系統集成度，得出一個完整的、一致的、定制化的產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品的服役質量，我們引入PLM，全面整合復雜產品涉及的相關資源，建立復雜產品全生命周期服務支持系統，并通過復雜產品全生命周期管理推動企業的產品標準化。為了使該系統更有效地服務于復雜產品服役質量管理，特從數據管理、協同設計、服役質量監控三個方面進行需求分析。
1 數據管理需求分析
根據不同的標準，復雜產品具有不同屬性的生命周期，從而產生海量的多生命周期產品數據。例如，根據業務流程，會生成產品需求信息、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務數據；根據文檔的屬性分類，會產生產品制造期間文檔、產品審批文檔、歸檔文檔等文檔信息。這些數據都從不同層面反映了復雜產品在某個階段的質量信息，是產品服役質量的某類投影。只用將這些多周期的海量產品數據統一管理，綜合分析，才能全面地反映復雜產品在整個產品生命周期的質量。因此，多周期的數據管理是PLM系統發展應用的趨勢。但是，目前主流PLM廠商所提出的產品解決方案沒有涉及多周期產品數據管理。
實現資源的優化配置和復雜產品的高速生產，必須建立全球復雜產品零部件商務平臺。復雜產品是由分布在全球不同國家和地區廠商提供零部件，協同合作，共同制造的。統一數據源，研究制定復雜產品PLM+ERP的整體解決方案，實現研發、生產、倉儲、供應鏈以及財務等業務的無縫集成，建立全球復雜產品零部件商務平臺可以使得復雜產品的零部件生產實現全球協同生產，極大的提高了生產效率。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復制，模式復制等。
在考慮到信息安全的前提下如何實現信息共享和互操作。涉及信息安全，企業間信息融合，標準化生產等一系列問題。復雜產品在整個產品服役期間產生的隔離數據大都以電子文件形式存儲在網絡上，對于數據的安全．1生有迫切的需求。數據的安全性要求對企業的員工進行權限分級，對于不同級別的企業員工，根據其所承擔的職責，必須賦予不同的數據訪問權限，從而實現企業員工權限管理。
復雜產品管理信息系統的建立。涉及如何建立復雜系統的數據模型，如何確定模型間關系，如何建立數據倉庫，數據挖掘機制，整合包括產品數據管理(Product Data Management—PDM)，協作，可視化， 企業應用集成(EntERPrise Application Integration—EAI)， 模塊供應管理(Component Supplier Management—CSM)以及供應鏈管理在內的管理信息系統，統一在復雜產品全生命周期監控管理平臺之中。
2 協同設計需求分析
復雜產品的協同設計：準確傳遞產品需求信息，在產品的設計階段協調眾多生產企業間的關系，防止產生設計偏差，導致生產出的產品無法滿足要求。設計文檔的保管方法，文檔的版本管理方法，設計經驗與設計數據的整理和繼承，各種不同文件格式，不同信息模型的數據的融合，保證數據和數據更改的準確性、完整性和一致性。生產決策和產品變更決策的管理。
一個復雜度比較高的產品按照傳統的生產流程需要較長的時間來開發研制，同時在產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。而且產品測試往往不是一次性成功，從而耗費了大量的企業成本。航空航天、汽車和電子等大型制造行業已經反復驗證了這個規律。而通過在計算機上對復雜產品進行大量的測試和驗證工作，可以大大節省了成本和時間。
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，需要全球化生產及裝配的復雜產品，如工業汽輪機、飛機、傳播等，有了虛擬樣機技術，可以實現異地協同生產監控，實現整個產品生命周期中的信息一致性問題。對復雜產品的每一個零部件都實行監控，保存相關產品信息，從而保證復雜產品的產品質量。
3 服役質量監控需求分析
復雜產品售后的服務跟蹤問題。復雜產品是由多家廠商共同生產的，因此如何確定復雜產品的使用狀態，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，必須建立復雜產品全生命周期管理方針軟件。為了避免傳統的做法中因管理正調整業務規則，重構業務流程所需要的相關人員問的適應和磨合期，降低企業成本，我們引入了PLM數字化仿真技術。通過對對業務規則的制定和執行過程進行仿真，管理者發現問題，改進流程，并進行成果驗證，從而節省了企業的人力成本，并減少了項目完成所需的時間，從而實現管理過程的可控制性，真正做到了以人為本，提高了企業的管理水平。
復雜產品全生命周期管理能夠改善企業產品創新體系，進一步提高利潤，實現產品價值最大化。因此，從復雜產品全生命周期管理的角度研究如何建立一個管理產品生命周期中各種數據、過程和應用的協同平臺，從而提高企業生產效率和產品創新效能，最大化產品價值。
4 系統總體架構
對于復雜產品而言，企業在付出合理代價的前提下，響應產品需求的速度越快，則系統成功實施并且不斷改進的可能性就越大。因此，復雜產品生命全周期管理定制化解決方案是復雜產品生命全周期管理，其關鍵取決于企業對復雜產品的的需求響應速度和代價。
產品數據復雜產品生命全周期管理需要提供一個使企業可以快速、安全、穩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。應用產品全生命周期理論對復雜產品服役質量管理的需求分析，可以得到復雜產品全生命周期服務支持系統架構如下圖1所示。
圖1 復雜產品全生命周期服務支持系統架構
5 結語
復雜產品(如工業汽輪機、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、結構復雜、過程管理復雜的一類產品。產品的全生命周期理論對產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，可以實現產品數據在多個企業和系統間無縫的傳播、交流和使用，并為數據提供了統一的管理平臺。因此，利用產品的全生命周期管理論針對不同的復雜產品量身打造其對應的管理平臺，可以實現復雜產品在整個服役期的信息完整性，從而提高復雜產品的服役質量，并為產品的維護維修奠定基礎。
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本文標題：復雜產品全生命周期服務支持系統需求分析
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