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零部件的(PLM)產(chǎn)品生命周期管理過程淺析

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2023-06-14     來源:中國工控網(wǎng)     瀏覽次數(shù):189
 一、前言

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)的核心任務是進行“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,就是定義零部件的生命周期構成及演進規(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“設計周期”管理過程,零部件的發(fā)放實際指的是“設計完成”,而非投入生產(chǎn)。

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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)工程師對零部件進行各方面的詳細設計。設計完成之后,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)審核意見進行修改,然后再提交,如此往復。

如果審核通過,則將進入到“批準”環(huán)節(jié),“批準”環(huán)節(jié)的簽審過程與“審核”一樣,只是簽審人員不同。如果批準通過,則將進入放到“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;批準后的“發(fā)放”環(huán)節(jié)主要是將零部件圖紙及技術資料發(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。當零部件被發(fā)布后,工藝和制造部門才在此基礎上展開工作。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行修改,修改完成后再次進行上述的審批流程,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。當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:

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圖2 零部件設計開發(fā)基本過程

可以看出,零部件設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,就如同一個大學生剛完成本科學業(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)的組織結構仍然是行政式的,研發(fā)部門負責產(chǎn)品研發(fā),制造部門負責試制生產(chǎn);工作流程也一般是串行的,研發(fā)部門將設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”式的設計習慣也加強了這種情況。所謂“甩過墻”的設計是指“我這個部門完成我的工作后就把結果甩給隔壁的部門,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。零部件在設計階段被“歸檔”后,下游部門提交的變更只能在新版本上進行,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成。版次標記一次修改,版本標記一次發(fā)放。這里的發(fā)放是指零部件已經(jīng)“歸檔”,即:完成設計驗證并投入生產(chǎn)。從標記修改的角度看,版本可理解為:版次標記投入生產(chǎn)之前的修改,版本標記投入生產(chǎn)之后的修改。由于生產(chǎn)前的驗證和準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。這時零部件處于設計或驗證階段,目標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計。當然,也不排除一些致命缺陷需要及時修復,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)后的改進是一致的。不過,當零部件的生命周期僅代表其設計周期時,就打破了上面的規(guī)則。

試想,當某一部件設計完成,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行修改,這意味著之前“發(fā)放”的版本實際并未進行生產(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計階段,這個生命周期過程圖就無法再準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計階段完成,而零部件后面的演進則超出了這個階段,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計驗證和制造階段。產(chǎn)品設計階段的完成只能定義為“設計凍結”,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:

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圖3 零部件長生命周期過程管理

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

    “設計凍結”環(huán)節(jié)表示零部件設計階段的完成,但尚未“歸檔”。當下游部門發(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)簽審人員批準通過后,零部件審批流程再次進入到“設計凍結”環(huán)節(jié)。所有對反饋問題的處理都遵循這個模式。當驗證階段反饋的所有問題都被妥善處理并經(jīng)過項目組評審通過后,產(chǎn)品數(shù)據(jù)(包含零部件及關聯(lián)圖紙)便可以提交“歸檔”。

一旦產(chǎn)品數(shù)據(jù)進入“歸檔”階段,系統(tǒng)便將其凍結,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)的一些嚴重缺陷因而不得不進行的修改。這時需要提出變更申請(ECR)審批流程,經(jīng)由相關部門會簽通過后方可進行修改與下發(fā)(ECN)。這種情況必須嚴格控制,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,咨詢機構和廠商更愿意把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!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及需要遵循哪些基本規(guī)則。

 

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