零部件的(PLM)產(chǎn)品生命周期管理過程淺析

PLM已經(jīng)是一個廣為接受的概念。從字面意思可以看出，PLM系統(tǒng)的核心任務(wù)是進(jìn)行“產(chǎn)品生命周期管理”。在PLM系統(tǒng)中，零部件也有生命周期，反映零部件的階段和狀態(tài)。而企業(yè)實施PLM系統(tǒng)過程中的一個主要任務(wù)，就是定義零部件的生命周期構(gòu)成及演進(jìn)規(guī)則。

二、過短的零部件生命周期

PLM系統(tǒng)對于零部件的“生命周期”管理應(yīng)用，很容易被實施得過于簡單，其“生命周期”過程往往是指零部件的“設(shè)計周期”管理過程，零部件的發(fā)放實際指的是“設(shè)計完成”，而非投入生產(chǎn)。

圖1 過短的生命周期過程管理

如上圖是某公司PLM系統(tǒng)中定義的零部件生命周期過程管理圖。當(dāng)零部件創(chuàng)建出來時即處于“擬制”狀態(tài)，這時研發(fā)工程師對零部件進(jìn)行各方面的詳細(xì)設(shè)計。設(shè)計完成之后，研發(fā)工程師將啟動一個審批流程，提交流程后，審批流程進(jìn)入到“審核”環(huán)節(jié)，零部件的生命周期狀態(tài)處于“流程中”；如果審核人員發(fā)現(xiàn)設(shè)計有誤，則駁回給研發(fā)工程師，研發(fā)工程師根據(jù)審核意見進(jìn)行修改，然后再提交，如此往復(fù)。

如果審核通過，則將進(jìn)入到“批準(zhǔn)”環(huán)節(jié)，“批準(zhǔn)”環(huán)節(jié)的簽審過程與“審核”一樣，只是簽審人員不同。如果批準(zhǔn)通過，則將進(jìn)入放到“發(fā)放”環(huán)節(jié)，此時，零部件的生命周期提升到“歸檔”，零部件被凍結(jié)；批準(zhǔn)后的“發(fā)放”環(huán)節(jié)主要是將零部件圖紙及技術(shù)資料發(fā)放給生產(chǎn)制造部門，過程提交通過之后，審批流程完成。

上述整個過程都發(fā)生在研發(fā)部門內(nèi)部，工藝和制造部門則不參與。當(dāng)零部件被發(fā)布后，工藝和制造部門才在此基礎(chǔ)上展開工作。如果工藝或制造部門在后面發(fā)現(xiàn)了問題，他們會通知研發(fā)部門，于是研發(fā)工程師將零部件修訂一個新版本（申請變更或申請取消歸檔），然后根據(jù)下游或現(xiàn)場反饋的情況在新版本上進(jìn)行修改，修改完成后再次進(jìn)行上述的審批流程，然后發(fā)放一個新版本，完成變更。

按照這個模式，零部件的一個生命周期實際上指的是零部件在研發(fā)部門的一段生命期，如果零部件通過了研發(fā)部門的審核，即代表生命周期走到了終點(diǎn)。當(dāng)下游部門提出零部件有缺陷時，零部件需要“重生”一次（修訂一個新版本），然后經(jīng)歷一個新的生命周期。我們來看一下一個零部件的一般開發(fā)過程。一個零部件從概念階段到批量生產(chǎn)，一般要經(jīng)歷如下階段：

圖2 零部件設(shè)計開發(fā)基本過程

可以看出，零部件設(shè)計階段只占全部生命周期的一半，后面還有大量的驗證工作需要進(jìn)行。而研究表明，產(chǎn)品80%的修改是在制造階段以后完成的。從這個角度看，設(shè)計階段的完成實際連整個生命期的一半都不到。這個時候宣布零部件“發(fā)布”實際上不合適，就如同一個大學(xué)生剛完成本科學(xué)業(yè)就宣布他已經(jīng)成才一樣。

這種情況的發(fā)生并非偶然�，F(xiàn)在很多制造企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)仍然是行政式的，研發(fā)部門負(fù)責(zé)產(chǎn)品研發(fā)，制造部門負(fù)責(zé)試制生產(chǎn)；工作流程也一般是串行的，研發(fā)部門將設(shè)計簽審后的圖紙交到下游部門試制生產(chǎn)，出現(xiàn)問題再向上游反饋，而在零部件設(shè)計階段他們參與得很少。

而PLM系統(tǒng)的實施則往往從研發(fā)部門開始，然后再延伸到制造部門，有的甚至只局限在研發(fā)部門內(nèi)部。這樣在系統(tǒng)部署之初，對零部件的生命周期的定義就只定義到設(shè)計階段，而一般不會從整個過程的角度去定義。同時，一些企業(yè)“甩過墻”式的設(shè)計習(xí)慣也加強(qiáng)了這種情況。所謂“甩過墻”的設(shè)計是指“我這個部門完成我的工作后就把結(jié)果甩給隔壁的部門，然后沒我的事情了”。

三、零部件生命周期過短的影響

無論這種情況是如何產(chǎn)生的，帶來的影響卻是相同的——零部件實際上沒有完整的生命周期。零部件在設(shè)計階段被“歸檔”后，下游部門提交的變更只能在新版本上進(jìn)行，這就扭曲了版本本身的作用。

在PLM系統(tǒng)中，版本信息一般由版本和版次構(gòu)成。版次標(biāo)記一次修改，版本標(biāo)記一次發(fā)放。這里的發(fā)放是指零部件已經(jīng)“歸檔”，即：完成設(shè)計驗證并投入生產(chǎn)。從標(biāo)記修改的角度看，版本可理解為：版次標(biāo)記投入生產(chǎn)之前的修改，版本標(biāo)記投入生產(chǎn)之后的修改。由于生產(chǎn)前的驗證和準(zhǔn)備投入了大量的時間和成本，因此對零部件在生產(chǎn)之前和生產(chǎn)之后的變更處理是不同的。

在零部件投入生產(chǎn)之前，模具尚未開模，采購訂單尚未下發(fā)，大量成本尚未發(fā)生。這時零部件處于設(shè)計或驗證階段，目標(biāo)之一就是盡可能地發(fā)現(xiàn)和消除零部件的缺陷，使零部件具備高質(zhì)量，因此這時發(fā)生的修改應(yīng)該是即時生效的。

而零部件一旦投入生產(chǎn)，則大量成本已經(jīng)發(fā)生，對修改的處理變得謹(jǐn)慎。并且投入生產(chǎn)的零部件一般是經(jīng)過驗證的，這時發(fā)現(xiàn)的問題往往是改進(jìn)性質(zhì)的，因此修改一般不會即時生效，而是有可能等到下一款產(chǎn)品才實現(xiàn)，或等現(xiàn)有供貨耗完后才使用新設(shè)計。當(dāng)然，也不排除一些致命缺陷需要及時修復(fù)，而這在投入生產(chǎn)后一般要少得多。因此，二者處理的主要問題一個是糾錯型，一個是改進(jìn)型。直接的不同就是修改是否要即時生效。

在一般的PLM系統(tǒng)中，零部件在未歸檔之前的修改只增加版次，并且新的版次會即時生效，即部件會馬上自動引用新版次，而版本的增加一般不會即時生效。一般是當(dāng)部件未歸檔時，新版本的零件歸檔后部件會自動引用新版本零件。當(dāng)然，如果部件也已歸檔時，則新版本的零件歸檔后部件不會自動引用新版本零件，如果要引用，則需要將部件修訂一個版本，然后再一起歸檔。這與產(chǎn)品投放生產(chǎn)后的改進(jìn)是一致的。不過，當(dāng)零部件的生命周期僅代表其設(shè)計周期時，就打破了上面的規(guī)則。

試想，當(dāng)某一部件設(shè)計完成，研發(fā)部門將其一起“歸檔”。而后下游部門發(fā)現(xiàn)部件或零件存在問題，并提交給研發(fā)部門修改。這時研發(fā)工程師需要將部件修訂一個新版本然后進(jìn)行修改，這意味著之前“發(fā)放”的版本實際并未進(jìn)行生產(chǎn)，這就扭曲了“發(fā)放”的本意。

不僅如此，若需要修改的是部件下的零件（實際上大部分情況都是修改零件），那么新版本的零件發(fā)放后該部件不會自動引用新版本，這樣就必須修訂該部件。如果部件有父級，則需要依次往上修訂，這樣一次修改就會產(chǎn)生大量的修訂，勢必使變更效率變慢。如果不想層層往上修訂，則必須把系統(tǒng)開發(fā)成“即使父項處于發(fā)放狀態(tài)，子項修訂新版本后，父項也會自動引用新版本子項”。這樣做產(chǎn)生的問題是：部件永遠(yuǎn)處在新狀態(tài)下，這樣失去了對歷史狀態(tài)的追溯功能。

因此，無論從那個角度考慮，一旦零部件走出了設(shè)計階段，這個生命周期過程圖就無法再準(zhǔn)確描述其生命周期階段和狀態(tài)。

四、零部件生命周期管理的一般性建議

上述問題的產(chǎn)生，是由于零部件的生命周期圖只描述到設(shè)計階段完成，而零部件后面的演進(jìn)則超出了這個階段，即：用較短的生命周期圖描述較長的生命期。要解決這個問題，需要將產(chǎn)品的生命周期管理延伸到設(shè)計驗證和制造階段。產(chǎn)品設(shè)計階段的完成只能定義為“設(shè)計凍結(jié)”，而不能定為“發(fā)放”。真正的“發(fā)放”定義在產(chǎn)品驗證完成后，批量生產(chǎn)之前。如下圖：

圖3 零部件長生命周期過程管理

上圖中，在“設(shè)計凍結(jié)”之前，零部件處于設(shè)計階段，研發(fā)工程師可以對零部件進(jìn)行修改，所有的修改完成后，便可提交審核，并進(jìn)入“設(shè)計凍結(jié)”環(huán)節(jié)。零部件審批流程進(jìn)入到“設(shè)計凍結(jié)”環(huán)節(jié)，在此該階段，研發(fā)工程師無權(quán)再進(jìn)行修改。

    “設(shè)計凍結(jié)”環(huán)節(jié)表示零部件設(shè)計階段的完成，但尚未“歸檔”。當(dāng)下游部門發(fā)現(xiàn)問題時，便提交給研發(fā)部門。研發(fā)工程師接到修改意見后，可將回退流程到“創(chuàng)建”環(huán)節(jié)進(jìn)行修改，修改完成后零部件增加一個版次，其父級也自動引用新版次子項。提交審批流程經(jīng)簽審人員批準(zhǔn)通過后，零部件審批流程再次進(jìn)入到“設(shè)計凍結(jié)”環(huán)節(jié)。所有對反饋問題的處理都遵循這個模式。當(dāng)驗證階段反饋的所有問題都被妥善處理并經(jīng)過項目組評審?fù)ㄟ^后，產(chǎn)品數(shù)據(jù)（包含零部件及關(guān)聯(lián)圖紙）便可以提交“歸檔”。

一旦產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)入“歸檔”階段，系統(tǒng)便將其凍結(jié)，作為歷史查詢記錄。用戶若要修改，則需要將提交變更審批流程，將其修訂新的版本，然后在新的版本上進(jìn)行修改操作。

對于一些特殊情況，即在生產(chǎn)階段發(fā)現(xiàn)的一些嚴(yán)重缺陷因而不得不進(jìn)行的修改。這時需要提出變更申請（ECR）審批流程，經(jīng)由相關(guān)部門會簽通過后方可進(jìn)行修改與下發(fā)（ECN）。這種情況必須嚴(yán)格控制，因為生產(chǎn)之后的修改必然伴隨這高昂的成本。

表面上看，圖3相比與圖1中的生命周期管理過程只增加了兩個生命周期階段，但實際上卻有很大的不同。在圖1的生命周期中，設(shè)計完成即表示產(chǎn)品“歸檔”，產(chǎn)品驗證和批量生產(chǎn)前的階段被排除在零部件生命周期之外；而這個長生命周期過程圖則將產(chǎn)品設(shè)計完成后批量生產(chǎn)前的階段也囊括到產(chǎn)品生命周期內(nèi)，產(chǎn)品只有等全部數(shù)據(jù)驗證通過后才能夠“歸檔”并“發(fā)布”。

現(xiàn)在，咨詢機(jī)構(gòu)和廠商更愿意把PLM管理的生命周期延伸到銷售、生產(chǎn)和售后階段，從這個角度看，要實現(xiàn)零部件的全生命周期管理依然任重道遠(yuǎn)！這里面不僅僅只是增加若干個生命周期階段的問題，而是這些階段之間是如何演進(jìn)及需要遵循哪些基本規(guī)則。

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