產(chǎn)品全壽命周期管理模塊化研究

中車成都機車車輛有限公司□李 冀 李 憲 蒲婷婷

1 全壽命周期體系的研究與初步框架

（1）產(chǎn)品全壽命周期各階段影響因素分析

產(chǎn)品全壽命周期管理 （PLM）著眼于優(yōu)化產(chǎn)品從設(shè)計到報廢之間的生命周期 （見圖1），生產(chǎn)具有綜合競爭力的產(chǎn)品。

產(chǎn)品綜合競爭力體現(xiàn)在許多方面：產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性及可靠性 （是產(chǎn)品在規(guī)定的條件下運行時，在規(guī)定的時間內(nèi)保持規(guī)定功能的能力）、產(chǎn)品價格、安全性 （是指產(chǎn)品不發(fā)生系統(tǒng)危險，也即事故的能力）、可用性 （是產(chǎn)品在任意一個隨機時刻處于可用狀態(tài)的能力）、維修性 （是產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，按規(guī)定的程序方法進行維修時，保持或恢復(fù)到其規(guī)定狀態(tài)的能力）、環(huán)境影響性及其服務(wù)質(zhì)量等，其中安全性設(shè)計是最重要階段。軌道交通是復(fù)雜的機電產(chǎn)品，在設(shè)計中，如果不能用安全性設(shè)計理念和方法去控制和預(yù)防，那么無論怎樣去精心制造、嚴格管理、合理運用，也難以確保安全性。安全性設(shè)計是近代質(zhì)量的一種體現(xiàn)，在近代質(zhì)量中，80%質(zhì)量保證工作在研發(fā)階段。因此，明確產(chǎn)品全壽命周期，把控好各個階段的影響因素，是提升產(chǎn)品綜合競爭力的關(guān)鍵。產(chǎn)品全壽命周期各個階段的影響因素見表1。

圖1 產(chǎn)品一般的全壽命周期階段

表1 產(chǎn)品全壽命周期各個階段影響因素

（2）產(chǎn)品全壽命周期管理理論研究

產(chǎn)品全壽命周期管理 （PLM）主要應(yīng)針對表1所列的影響因素，在充分利用先進的信息技術(shù)手段的基礎(chǔ)上提出相應(yīng)的協(xié)同解決方案，而貫穿于產(chǎn)品全壽命周期各個階段的管理單元有：質(zhì)量管理、項目管理、數(shù)據(jù)管理、價值鏈管理。

產(chǎn)品的整個生命周期或者某個可以獨立出來的階段都可以作為一個項目來管理，比如產(chǎn)品的研發(fā)過程 （車輛加裝改造）就可以采用項目管理的手段以保證產(chǎn)品開發(fā)高質(zhì)量按時完成。

通過研究公司各項標準和制度，對照過程控制框架，將散落在各文件內(nèi)的技術(shù)文件名稱進行摘錄、歸類和階段劃分，并根據(jù)文件中的 “職責”要求，確定 “責任單位”，最終以可交付成果的方式體現(xiàn)模塊化管理。

（3） 初步框架

產(chǎn)品生命周期分成已定義時段的若干階段，從屬于階段的活動聚合在一起，例如：產(chǎn)品概念、設(shè)計、產(chǎn)品制造等階段的開始和結(jié)束要有明確的結(jié)果。

根據(jù)GB/T 19097—2003《技術(shù)產(chǎn)品文件生命周期模型及文檔分配》將公司產(chǎn)品生命周期劃分為以下11個技術(shù)階段：

——項目計劃與確定（可行性研究階段）；

——立項；

——初步設(shè)計；

——方案設(shè)計；

——技術(shù)設(shè)計（技術(shù)準備）；

——工作圖設(shè)計（外來圖樣準備）；

——工藝準備；

——試制階段；

——現(xiàn)場工藝管理；

——售后；

——結(jié)題。

2 策劃組織

（1）確定總體思路

結(jié)合產(chǎn)品全壽命周期體系建設(shè)和項目管理推進，分析不同產(chǎn)品的全壽命過程，找到共性和特殊性，找出公司對產(chǎn)品各階段或同期對產(chǎn)品管理的技術(shù)要求，最后根據(jù)收集的資料建立產(chǎn)品壽命周期的技術(shù)文件管理需求模型。

（2）建立機構(gòu)，形成機制

設(shè)立由技術(shù)、工藝、采購、生產(chǎn)、營銷、售后等部門的管理、技術(shù)人員組成實施小組，根據(jù)職能職責明確分工、收集資料，定期組織相關(guān)人員進行討論、解決推進過程中存在的問題，確定下階段工作安排，協(xié)調(diào)、推動各項工作的開展。

3 分析公司產(chǎn)品特點

公司產(chǎn)品有客車修理 （包括加裝改造）、動車檢修、城軌新造，從公司產(chǎn)品的壽命周期來看，有設(shè)計產(chǎn)品、技術(shù)平移產(chǎn)品、修理產(chǎn)品，其壽命周期完全不同；從產(chǎn)品種類來看，有客車產(chǎn)品、城軌產(chǎn)品等。自然對產(chǎn)品壽命周期的管理要求就很高，且技術(shù)復(fù)雜，如果沒有建立很好的管理模型，無法將各種各類產(chǎn)品納入統(tǒng)一的管理和控制模式。

對于全新設(shè)計產(chǎn)品 （采用新技術(shù)原理、新設(shè)計構(gòu)思研制的新產(chǎn)品，即顯著提高了產(chǎn)品效能的產(chǎn)品）而言，大致將產(chǎn)品全壽命周期分為以下幾個階段：首先是事業(yè)部對市場需求進行調(diào)查，收集相關(guān)資料進行整理，并形成技術(shù)可行性研究報告，產(chǎn)生一個全新產(chǎn)品的概念；二是技術(shù)部通過產(chǎn)品方案設(shè)計、初步設(shè)計、產(chǎn)品圖設(shè)計及評審；三是工藝人員通過工藝規(guī)劃、工藝方案、工藝文件 （作業(yè)指導書、檢驗文件），透過產(chǎn)品的研發(fā)活動，全新產(chǎn)品逐漸成型；四是進行生產(chǎn)技術(shù)準備，由采購部從供應(yīng)商處購買物料、組件；五是進行小批量試生產(chǎn)；六是經(jīng)市場信息回饋后投入批量生產(chǎn)；七是生產(chǎn)出的產(chǎn)品投入運營；八是等到產(chǎn)品完成使用壽命后，由相關(guān)單位進行回收處理、再利用（見圖2）。但根據(jù)公司產(chǎn)品及運營性質(zhì)，無法對產(chǎn)品的報廢和回收進行處理，對過程進行剪裁，這里所構(gòu)架出的產(chǎn)品全壽命周期管理不包括圖2最后兩個過程。

圖2 新產(chǎn)品的生命循環(huán)

對于重大改造產(chǎn)品 （在結(jié)構(gòu)、原材料、材質(zhì)、工藝等任一方面比老產(chǎn)品有重大改進，能夠公開銷售的有市場前景的改進型產(chǎn)品，如工程車改造）而言，大致將產(chǎn)品全壽命周期分為九個階段：首先是事業(yè)部對市場需求進行調(diào)查，收集相關(guān)資料進行整理，并形成技術(shù)可行性研究報告，產(chǎn)生一個改造產(chǎn)品的概念；技術(shù)部通過產(chǎn)品方案設(shè)計、初步設(shè)計、產(chǎn)品圖設(shè)計及評審；工藝人員通過工藝規(guī)劃、工藝方案、工藝文件 （作業(yè)指導書、檢驗文件），透過產(chǎn)品的研發(fā)活動，改造產(chǎn)品逐漸成型；進行生產(chǎn)技術(shù)準備，由采購部從供應(yīng)商處購買物料、組件；產(chǎn)品試制；經(jīng)市場信息回饋和技術(shù)升級改造后投入批量生產(chǎn)；生產(chǎn)出的產(chǎn)品投入運營；等到產(chǎn)品完成使用壽命后，由相關(guān)單位進行報廢處理和再利用 （回收） （見圖2）。但根據(jù)公司產(chǎn)品及運營性質(zhì)，無法對產(chǎn)品的報廢和回收進行處理。

對于技術(shù)平移產(chǎn)品和修理產(chǎn)品而言，大致將產(chǎn)品全壽命周期分為以下幾個階段：首先是事業(yè)部對市場需求進行調(diào)查，收集相關(guān)資料進行整理，并形成技術(shù)可行性研究報告；二是技術(shù)部通過產(chǎn)品工藝規(guī)劃、工藝方案、工藝文件 （作業(yè)指導書、檢驗文件），透過產(chǎn)品的工藝活動，產(chǎn)品逐漸成型；三是進行生產(chǎn)技術(shù)準備，由采購部從供應(yīng)商處購買物料、組件；四是產(chǎn)品試制；五是經(jīng)市場信息回饋和技術(shù)升級改造后投入批量生產(chǎn)；六是生產(chǎn)出的產(chǎn)品投入運營；七是等到產(chǎn)品完成使用壽命。

對于技術(shù)平移產(chǎn)品和修理產(chǎn)品而言，其本身的全壽命周期與新產(chǎn)品相比有所不同：技術(shù)平移產(chǎn)品為從單一的生產(chǎn)制造階段入手，修理產(chǎn)品則屬從技術(shù)準備階段開始的全壽命周期。但三者其實也有交疊、相同之處，都是從相同的產(chǎn)品全壽命周期的不同時期切入而形成了獨特壽命周期。這便提出利用 “信息重用”理念，建立能包含公司全部產(chǎn)品壽命周期的生長樹，見圖3所示。

圖3 產(chǎn)品全壽命周期管理

4 引入 “信息重用”技術(shù)

根據(jù)國外Data Tech的研究調(diào)查，產(chǎn)品設(shè)計過程中，研發(fā)人員大約有50%～60%的工作時間浪費在尋找資料上，只有40%左右的時間在真正從事開發(fā)設(shè)計工作。此外，大型制造業(yè)有85%的新零件或設(shè)計工作，是研發(fā)人員因為不知道已經(jīng)有其他人員設(shè)計過，而重復(fù)執(zhí)行的工作，這導致研發(fā)人力資源的嚴重浪費。

然而，流程中最重要的便是資源的集成過程?？芍赜觅Y源集成通過剪裁和修正將現(xiàn)有資源集成以支持新資源的創(chuàng)建過程，正是本項目成果輸出的根本目的，見圖4。

圖4 可重用系統(tǒng)流程圖

5 梳理技術(shù)文件清單

與產(chǎn)品有關(guān)的技術(shù)文件主要分為：技術(shù)管理基礎(chǔ)文件、技術(shù)標準、設(shè)計開發(fā)文件、工藝文件、產(chǎn)品實現(xiàn)文件等。

收集整理各階段管理要求、技術(shù)要求及相關(guān)工作記錄要求，將散落在各種文件、標準和制度中的技術(shù)要求、管理要求逐條整理出來，將管理過程中所需要形成的各種記錄表格抽取出來，分析整理，找到共性和個性；對產(chǎn)品全壽命周期內(nèi)應(yīng)使用的技術(shù)文件名稱進行摘錄、歸類和階段劃分，編制出 《常用設(shè)計文件清單》和 《常用工藝文件清單》。最后，結(jié)合公司新的組織架構(gòu)，對各種要求進行分類整理歸納，梳理到生長樹的各個生長階段，固化于產(chǎn)品全壽命周期管理框架之中。

6 搭建產(chǎn)品全壽命周期管理框架

以產(chǎn)品過程為中心軸，通過實際過程推演，把產(chǎn)品過程進行層層分解，運用精益管理的思想，建立過程分解并行理清 “先后”及 “輸入-輸出”關(guān)系，以此建立過程控制框架，以準時化為原則，把技術(shù)文件和記錄表單分配到框架中。

通過評審確定產(chǎn)品開發(fā)各階段所需要的技術(shù)文件和記錄表單，對梳理出來的相關(guān)技術(shù)文件和記錄表單作為各個對應(yīng)過程的輸入，采用分級管理思路，按照產(chǎn)品等級定義文件為必須、可選、不必須進行實施，建立管理制度、規(guī)范和標準等。

7 運用項目管理工具完成產(chǎn)品全壽命周期管理

定標準：明確界限、標準規(guī)定。制修訂企業(yè)技術(shù)標準，明確新產(chǎn)品開發(fā)的階段劃分。

研討分析：通過分析現(xiàn)有文檔，如公司各項標準和制度，識別與需求相關(guān)的信息，搭建適合于公司特點的產(chǎn)品全壽命周期的過程控制框架。

結(jié)構(gòu)式資料收集：對照過程控制框架，按提前設(shè)計的特定結(jié)構(gòu)對現(xiàn)有文檔進行重組整合，將散落在公司各項標準和制度中的技術(shù)文件和記錄表單名稱進行篩檢、歸類和摘錄。

專家判斷：用專業(yè)知識來處理項目實施過程中出現(xiàn)的技術(shù)和管理問題。不定期召開專家研討會，結(jié)合實際運用中存在的問題對現(xiàn)有框架進行調(diào)整。

群體決策技術(shù)：為最終達到規(guī)范產(chǎn)品全壽命周期管理的期望結(jié)果，對方案及交付成果進行評估，以實現(xiàn)統(tǒng)一。

8 良好作用

全壽命周期管理模式在新造企業(yè)已實施，但在修理企業(yè)沒有模式可循，結(jié)合客車修理 （包括加裝改造）及城軌產(chǎn)品平移特點，在全壽命周期管理體系進行必要的裁剪，建立適合修理及平移產(chǎn)品的全壽命周期管理模板。

（1）技術(shù)管理標準化

研發(fā)/制造流程規(guī)范化：明確定義產(chǎn)品研發(fā)/制造流程，各階段工作明確。管理技術(shù)領(lǐng)先：過程層層分解，進行打包管理，輸入-輸出明確，有助于產(chǎn)品標準化、模塊化，提高產(chǎn)品品質(zhì)。管理體系持續(xù)改善：全壽命周期管理可以消除原有的管理壁壘，在實施中按照 “動態(tài)微調(diào)-固化-動態(tài)微調(diào)-固化-……”的思路，不斷改善體系的科學性。

（2）產(chǎn)品開發(fā)流程化

推行產(chǎn)品全壽命周期管理理念，樹立產(chǎn)品開發(fā)模式，理清 “先后”及 “輸入-輸出”關(guān)系，使產(chǎn)品開發(fā)過程規(guī)范化、程序化、模塊化、表單化。流程中最重要的便是資源的集成過程，可重用資源集成通過剪裁和修正將現(xiàn)有資源集成新資源的創(chuàng)建過程，節(jié)約人力資源，提升工作效率。理順全新產(chǎn)品和重大改造產(chǎn)品開發(fā)流程。

（3）縮短開發(fā)周期

對公司產(chǎn)品生命周期各階段內(nèi)常用技術(shù)文件及記錄表單構(gòu)成、技術(shù)階段劃分、技術(shù)文件形成完整性資料，對明確流程起到指導性作用，避免過程和資料的遺漏，縮短產(chǎn)品開發(fā)的周期，加快產(chǎn)品開發(fā)速度。

（4）規(guī)范技術(shù)平移產(chǎn)品和修理產(chǎn)品開發(fā)過程

對于技術(shù)平移產(chǎn)品和修理產(chǎn)品開發(fā)過程基本接近，產(chǎn)品全壽命周期分為八個階段：市場調(diào)研、工藝設(shè)計、生產(chǎn)技術(shù)準備、產(chǎn)品試制、批量生產(chǎn)、投入運營、產(chǎn)品報廢、產(chǎn)品回收。例如成都地鐵7號線新造，利用全壽命周期中工藝設(shè)計階段的PFMEA過程故障模式與影響分析，建立了車體車頂組焊、車體總組裝等17項故障模式與影響分析。

（5）利于人才快速成長

推行產(chǎn)品全壽命周期理念，以產(chǎn)品項目開發(fā)平臺為契機，使年輕技術(shù)人員在較短時間內(nèi)掌握產(chǎn)品開發(fā)流程，鍛煉培育新人，為企業(yè)發(fā)展奠定人才基礎(chǔ)。