产品生命周期管理研究综述.

第10卷第1期计算机集成制造系统CIMSVol.10No.12004年1月ComputerIntegratedManufacturingSystemsJan.2004文章编号:1006-5911(200401-0001-09产品生命周期管理研究综述黄双喜,范玉顺收稿日期:2003-01-02;修订日期:2003-05-29。基金项目:国家863/CIMS主题资助项目(2001AA411010。作者简介:黄双喜(1972-,男,四川人,清华大学自动化系讲师,博士后,主要从事企业集成平台、企业建模、工作流管理、分布式产品设计等研究。E-mail:[e-mail]。(清华大学自动化系国家CIMS工程技术研究中心,北京100084摘要:作为企业一项重要的信息化战略,产品生命周期管理在近几年有了迅速的发展。然而,对产品全生命周期管理的概念、作用和内容等方面仍存在一些混淆。本文对国内外主要的产品生命周期管理进行了调研和分析,介绍了它的发展和研究状况。对于什么是产品全生命周期管理,其发展和产生背景如何,它在企业信息环境中处于什么样的角色和地位,包括哪些功能和关键技术,以及今后的发展趋势等进行了分析。关键词:产品生命周期;产品生命周期管理;产品定义;企业信息化战略中图分类号:TH166文献标识码:A1产品生命周期的产生与演化产品生命周期的概念最早出现在经济管理领域,是由Dean[1]和Levirt[2]提出的,提出的目的是研究产品的市场战略。当时,对产品生命周期的划分也是按照产品在市场中的演化过程,分为推广、成长、成熟和衰亡阶段[3]。经过50多年的发展,产品生命周期的概念和内涵也在不断发展变化。其中,最大一次变化发生在20世纪80年代。并行工程的提出,首次将产品生命周期的概念从经济管理领域扩展到了工程领域,将产品生命周期的范围从市场阶段扩展到了研制阶段,真正提出了覆盖从产品需求分析、概念设计、详细设计、制造、销售、售后服务,直到产品报废回收全过程的产品生命周期的概念[4]。尽管产品生命周期的概念已经存在几十年,但产品全生命周期管理(ProductLifecycleManagement,PLM则是近20年市场竞争和技术演化的结果。20世纪80年代以前,产品生命周期概念主要作为一种策略和经验模型来指导产品的市场分析和计划,不涉及对产品资源和信息的实际管理。而在80年代后,随着自动化、信息、计算机和网络技术的广泛应用,企业制造能力和水平都有了飞速的发展,企业在追求产量的同时,也越来越重视新产品开发的上市时间(T、质量(Q、成本(C、服务(S、产品创新(K和环境(E等指标。企业迫切需要将信息技术、现代管理技术和制造技术相结合,并应用于企业产品全生命周期(从市场需求分析到最终报废处理的各个阶段,对产品全生命周期信息、过程和资源进行管理,实现物流、信息流、价值流的集成和优化运行,以提高企业的市场应变能力和竞争能力。PLM正是基于企业的这种需求而产生并发展起来的。在PLM出现初期,它是作为一个术语用来描述创建、管理和使用产品全生命周期相关信息和智力资本的一套业务方法。随着企业信息化进程、先进信息和管理技术的迅猛发展,PLM的定义、内涵也在不断地演化和成熟。80年代,企业对产品生命周期的管理集中在设计工程活动,支撑工具主要是围绕着以工程设计活动为对象的专用应用。在该阶段,产生了大量的面向专用需求的应用工具,如CAD、CAE、CAM、虚拟制造、产品数据管理、可视化、业务流程管理和供应管理等。它们为PLM的进一步发展积累了大量的宝贵经验。90年代,由于并行工程、计算机集成制造系统、敏捷制造等制造模式的发展和成熟,企业PLM的重点逐渐转向支持生命周期中不同应用领域和生命周期阶段的集成和协作。因此,出现了一些综合业务系统,如支持设计、分析和制造的CAD/CAM系统、支持企业知识管理的知识工程系统、支持虚拟产品开发的PDMII系统、面向扩展企业的供应链管理系统、支持企业应用集成的EAI系统,以及支持虚拟企业协作的B2B系统。90年代后期,随着Internet技术的迅猛发展,各种新名词、新理念层出不穷,从供应链管理到客户关系管理、大规模制造到大规模定制、电子商务到协同商务,Internet以它前所未有的速度在冲击着我们的生活。综观该阶段PLM的发展特点,可以将其归纳为以Internet为基础的协作。其中,典型的应用包括面向产品商务协同的CPC(CollaborativeProductCommerce平台、面向产品协同模型定义的cPDM(collaborativeProductDefinitionManagement平台和面向产品协同设计制造的CPD(CollaborativeProductDevelopment平台等。以上这些工具、系统和平台,虽然在一定程度上解决了PLM中的一些问题,但它们的应用范围和提供的功能只覆盖了PLM中的一部分内容,因此,它们只能算是一种局部的PLM解决方案。进入21世纪,人们开始考虑建立一个能够满足产品生命周期过程中不同领域和开发阶段信息管理与协调的整体解决方案,使产品设计、开发、制造、销售及售后服务等信息能快速流动,并能有效地协同和管理,实现真正意义上的产品生命周期管理。图1从工具和技术方面概括了PLM的发展和演化过程[5]。从图1可以看到,PLM经历了从工具时代、综合应用时代、协同平台时代和PLM时代的演化过程。在此过程中,组成PLM的各项技术和工具也随着企业业务模式和管理模式的变迁而不断发展和整合,最终形成了面向整体解决方案的PLM的概念。近两年,PLM发展十分迅速,已成为全球制造业关注的焦点。许多国际知名的企业、软件供应商和研究机构为此纷纷采取行动。其中,许多研究和应用项目都取得了很大的成功。他们的经验与成果,对于我们如何理解PLM技术定位、体系结构、关键技术及其发展方向都是很有意义的。2PLM的定义、内涵及其在企业信息化中的地位和作用21PLM的定义到目前为止,PLM仍没有完全统一的定义。近年来,伴随着PLM概念的产生,还出现了许多其他术语,如CPC概念、cPDM概念[7]以及PDC(ProductDefinitionandCommercialisation、PIM(ProductInformationManagement等[8]。这些概念在许多方面和PLM非常相似。因此,给人们在理解和应用上造成了一定的迷惑和混淆。这里,我们列举了一些有代表性的PLM定义,它们分别从不同的角度对PLM概念进行了描述,可以帮助我们理解PLM的一些基本特征及其功能和作用。(1PLM是一种战略性的商业方法CIMData给PLM下了一个比较完整的定义:PLM是一种战略性的商业方法,它应用一组一致的业务解决方案,来支持企业创建、管理、分发和使用可覆盖产品从概念到消亡整个生命周期的定义信息。它集成了人、过程和信息,形成了企业的产品信息管理的主干[9]。(2企业级的信息基础框架Portella认为,PLM是一个企业级的信息基础框架,它提供了一个单一的产品信息源和一致的产品信息管理机制,保证正确的人、在正确的时间,以正确的格式访问到正确的信息[10]。(3建立和管理产品定义供应链的有效工具PLM作为一个信息桥梁,将OEM(OriginalEquip2计算机集成制造系统CIMS第10卷mentManufacturer、伙伴、子承包商、供应商和用户连接起来,为扩展企业提供一个一致的产品相关信息视图,实现了产品数据的共享,使扩展企业中不同部门、不同地域的人和组织可以方便地进行协同[11]。(4软件和服务的集合它使用Internet技术,使用户可以在产品生命周期过程中协同地开发、建造和管理产品[12],而不用考虑他在产品生命周期中的角色、所使用的计算机工具、地理位置、供应链中的地位等等。(5PLM是提高产品开发效率的必要的企业基础结构四家资深的工业分析公司(AMRResearch,Gartner,Giga和YankeeGroup给PLM下的定义是:PLM是提高产品开发效率的必要的企业基础结构,它描述了一个复杂的技术和服务框架,允许制造公司及其合作伙伴和客户,可以贯穿整个生命周期对产品进行分析、设计、制造和管理[13]。(6一种商业哲理该哲理认为,产品数据应该可以被管理、销售、市场、维护、装配和购买等不同领域的人员共同使用。而PLM系统是工作流和相关支撑软件的集合,允许对产品生命周期进行管理,包括协调产品的计划、制造和发布过程[14]。(7一组已有技术的集合MSCSoftware[15]的定义是:PLM是采用一种全新的方法和视角连接起来的一组已有技术的集合,使产品信息可以被组织中任何需要的人员获取和使用。(8产品信息行为模型Collier,Wayne给PLM下的定义是:PLM是一个跨越产品开发全阶段的产品信息行为模型,用来定义和管理用户对这些信息进行什么操作、如何操作,以及这些信息如何演化为最终的产品定义[16]。(9所有产品相关数据的协同环境产品生命周期管理联盟(PLCS给PLM下的定义是:PLM是一个概念,用来描述一个支持用户管理、跟踪和控制产品全生命周期中所有的产品相关数据的协同环境[17]。以上这些定义分别反映了PLM在定位、内容、功能和实施等方面的一些看法和认识。虽然其侧重点各有不同,但从这些定义中,我们可以抽取出PLM所具备的以下关键特性:(1一项企业信息化战略它需要从企业战略层角度来规划PLM系统,包括其体系、工具和实施方法等。(2PLM的范围其范围跨越企业或扩展企业,从产品概念产生到产品消亡和回收的所有产品阶段。(3PLM的管理对象是产品信息这些信息不但包括产品生命周期的定义数据,同时,也描述了产品是如何被设计、制造和服务的。(4PLM的目的都是通过信息技术来实现产品生命周期过程中协同的产品定义、制造和管理。(5PLM的实现途径都需要一批工具和技术支持,并需要企业建立起一个信息基础框架来支持其实施和运行。(6PLM的功能是对产品信息的管理负责由CAD、CAM、CRM等应用工具所产生的产品信息进行获取、处理、传递和存储。综上所述,我们可以给出如下定义:PLM是一项企业信息化战略,它描述和规定了产品生命周期过程中产品信息的创建、管理、分发和使用的过程与方法,给出了一个信息基础框架,来集成和管理相关的技术与应用系统,使用户可以在产品生命周期过程中协同地开发、制造和管理产品。22PLM的内涵产品生命周期是PLM的主线。通过对产品生命周期的分析,可以了解到PLM都需要管理哪些阶段、哪些内容,以及需要提供哪些功能。CIMData认为,任何工业企业的产品生命周期都是由产品定义、产品生产和运作支持这三个基本的紧密交织在一起的生命周期组成。(1产品定义生命周期该阶段开始于最初的客户需求和产品概念,结束于产品报废和现场服务支持,产品定义作为企业知识财富,定义产品是如何设计、制造、操作和服务等信息的。(2产品生产生命周期该阶段主要是发布产品,包括与生产和销售产品相关的活动。ERP系统是企业在该阶段的主要应用。该周期包括如何生产、制造、管理库存和运输,其管理对象是物理意义上的产品。(3运作支持生命周期该阶段主要是对企业运作所需的基础设施、人力、财务和(制造资源等进行统一监控和调配。上述每一个生命周期都包括相关的过程、信息、业务系统和人来实现相关的商业功能。而PLM系统的目的就是对这些过程、信息、系统和人进行协调和管理,实现这三个阶段的紧密协作和通讯,将企业3第1期黄双喜等:产品生命周期管理研究综述知识财富(产品定义通过企业生产与运作支持转变为企业的物理资本(产品。PTC公司从产品的演化过程来理解产品生命周期[18]。它将这一过程分为概念产生、设计、采购、生产、销售和服务等几个阶段。每个阶段都有其特定的活动、产生相应的信息、涉及到相关的人员和部门,而PLM在每个阶段也起着不同的作用。(1概念产生阶段该阶段基于市场信息,获得新产品或产品设计改进的概念。PLM系统在该阶段主要对产品的市场预测、产品创意、商业前景预测、客户需求和投