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1、第第4章章 工业产品的全生命周期管理工业产品的全生命周期管理 4.1产品全生命周期及全生命周期管理 4.2产品全生命周期的设计 4.3产品全生命周期各个阶段的管理 2024/7/224.1产品全生命周期及全生命周期管理产品全生命周期及全生命周期管理广义的产品全生命周期是指产品从市场需求分析、工程设计、制造装配、包装运输、营销、使用到报废的整个生命过程，是从产品整个生命周期内质量及可靠性、价值链等角度出发提出的。产品全生命周期管理（Product Lifecycle Management，PLM）是在WEB环境下，从市场的角度且以整个生命周期内产品数据集成为基础，研究产品在其生命周期内从产品规划
2、、设计、制造到销售等过程的管理与协同，旨在尽量缩短产品上市时间、降低费用，尽量满足用户的个性化需求。它为企业提供支持产品快速设计和制造优化的集成化产品协同与制造系统，是一种战略性的思想方法。2024/7/224.2产品全生命周期的设计产品全生命周期的设计全生命周期设计实际上是面向全生命周期所有环节、所有方面的设计。产品的全生命周期包括产品的孕育期（产品市场需求的形成、产品规划、设计）、生产期（材料选择制备、产品制造、装配）、储运销售期（存储、包装、运输、销售、安装调试）、服役期（产品运行、检修、待工）和转化再生期（产品报废、零部件再用、废件的再生制造、原材料回收再利用、废料降解处理等）的整个闭
3、环周期。2024/7/22现代制造企业环境的变化n大市场和大竞争；大市场和大竞争；n产品生命周期缩短；产品生命周期缩短；n交货期成为主要竞争因素；交货期成为主要竞争因素；n用户需求个性化用户需求个性化, 多品种小批量生产多品种小批量生产 比例增大。比例增大。2024/7/2290年代国际水平的占30% 80年代国际水平的占40%2000多种主导产品的平均生命周期为10.5年是美国产品3.5倍美国新产品贡献率已达到生产总值的52%我国仅为5.9%我国的技术来源主要依赖国外技术，企业技术创新能力低下我国制造业的严峻形势我国机械工业主导产品设计在整个生产周期中所占的比重设计开发设计开发制造制造时间百
4、分比（%)开发设计工作的重要性开发设计生产准备与加工原材料与外购件的采购管理和销售010203040506070开发设计生产准备与加工原材料与外购件的采购管理和销售对成本的影响所需的工时成本将核心工作放在本企业两头在内，中间在外两头在内，中间在外开发设计开发设计市场销售市场销售制造制造成功企业的关键因素 上市时间上市时间 T 质量质量 Q 产品成本产品成本 C 服务服务 S 灵活性灵活性 环境环境 由于产品开发时，产品的性能及相关过程都要确定，为避免和减少返工，在产品开发阶段必须全面考虑产品生命周期各阶段的要求，为此出现了DFX技术，包括面向性能设计DFP（Design for Perform
5、ance）、面向制造和装配的设计DMFA(Design for manufacturing ability and assembly)、面向测试设计（DFT）、面向环境的设计DFE (Design for Environment)、面向质量设计DFQ（Design for Qulity）、面向成本设计DFC（Design for Cost）、面向服务和维修设计DFS（Design for service）等。2024/7/224.2.1 面向功能的设计功能设计有两种方式：一是对现有产品功能系统与用户需要和产品定位之间的差异进行研究，即找出不足功能、不必要的功能、过剩功能和必要但原有产品中缺乏的
6、功能，对原有功能系统进行改进，这是价值工程的传统方式，可称为改进方式。二是按产品定位重新设计出新产品的完整的、理想的功能系统，它是较新发展起来、应用前景更好的方式，可称为创新方式，在产品重大改进、新产品开发、新技术应用中十分重要。2024/7/22面向制造与装配的设计产品的设计应充分与各种制造工艺和制造技术相协调，才能发挥各种制造技术的长处，方便制造并提高工效。方便装配是全生命周期设计必须考虑的又一重要因素，就是在产品设计过程中从产品的全生命周期考虑其制造、装配和维护的工艺性问题，利用各种技术手段，充分考虑产品装配环节及其相关的各种因素的影响，通过分析、评价、规划、仿真等手段，在满足产品性能与
7、功能的条件下改进产品装配结构。 2024/7/22面向环境的设计面向环境的设计(DFE)也可以叫做绿色设计(Green Design)，这是一种在产品的整个设计过程中全面考虑环境影响的技术。面向环境的设计的核心是指在产品的整个设计过程中，包括产品设计材料的提取、制造、加工、运输、使用到最终废弃的各个步骤中对环境(包括自然生态环境、社会系统和人类健康等因素)产生或者造成的一定的影响。2024/7/22一、产品结构设计产品的结构设计是后续设计的基础，结构设计的优劣，对绿色制造有深刻的影响。具体通过以下一些方面进行优化：(1) 简化产品的结构，尽量避免可有可无的零件；(2) 采用功能多样化与复合化的
8、零件以及简单的连接的方法，使整体装置的零件数减少，减少资源消耗；(3) 合理地设计产品中零件、支撑、载荷的布置，确定适当的整体尺寸，提高材料利用率；(4) 设计结构符合工艺性与加工性，减少加工过程中的材料损耗与能量消耗；(5) 设计结构便于回收，实现资源的重复利用；(6) 设计结构便于维修，延长产品使用寿命。2024/7/22二、面向拆卸的设计(DFD)面向拆卸的设计要求在产品设计阶段除了满足传统设计的要求以外，将产品的可拆卸性作为结构设计的一个目标，使产品的连接结构易于拆卸，维护方便，制造工艺好，并在产品废弃后实现零件或材料的再利用，达到节约资源、能源和保护环境的目的。绿色设计中的拆卸被定义
9、为从产品或部件上有规律地拆卸下可用零部件的过程，同时保证不因拆卸而造成该零部件的损伤。面向拆卸的设计就是使产品易于实现上述拆卸过程的设计方法。2024/7/22三、面向回收的设计(DFR)产品报废与回收是产品生命周期中的重要阶段，产品回收性能的好坏对于环境保护和资源再利用具有重大影响。合理的产品回收会产生巨大的社会和经济效益，然而目前报废产品的回收重用率并不理想，其中一个主要的原因就是产品设计没有考虑其废弃后的回收和重用，如果能够在设计时将回收和重用作为设计因素，那么就可大大提高报废产品的回收率，由此产生了面向回收的设计思想。将可回收设计定义为：一种在产品设计过程中充分考虑产品零部件及材料回收
10、的可能性、回收价值的大小、回收处理方法、回收处理结构工艺性等与回收有关的一系列问题，以达到零部件及材料资源和能源的充分高效利用、环境污染最小的目标的设计思想和方法。2024/7/22四、面向材料的设计选择绿色材料是实现机电产品绿色制造的前提和关键因素之一。在全生命周期设计中，材料的选择应考虑的因素如下：（1）材料的产品性能（2）材料的环保性能 （3）材料的加工性能 （4）材料的价格性能比 2024/7/22安全性设计产品的安全性设计从策划阶段就应开始，通常包含符合产品安全设计标准的要求。产品安全设计的标准包括以下内容：产品的安全标准、产品的环境要求、产品的包装/标签的要求、产品的专业标准的要求
11、等。定义了产品的安全标准的基础上，还要结合产品的实际情况(对环境的影响、使用人群的定位等)，重视产品的各方面因素，并对产品的各个标准的内容进行分解，对实际情况进行分解，才能确保产品的使用安全性。需要指出的是，安全是相对的，没有绝对的安全，不同情况下产品的安全性会发生改变。因此产品的安全性设计是尽最大可能提高产品的使用安全性而不是保证产品的绝对安全。2024/7/22“快鱼”吃“慢鱼”2024/7/22现代制造系统的模式和哲理 成组技术成组技术 (相似性相似性) CIM (集成集成) 并行工程并行工程 (同步同步) JIT (准确准确) 智能制造系统智能制造系统 (智能智能) 敏捷制造敏捷制造敏
12、捷制造敏捷制造 (灵活灵活) 精益生产精益生产 (简化简化) 合理化工程合理化工程 (重组、标准化重组、标准化) 业务过程重组业务过程重组BPR(重组重组)TQCSFE现代集成制造技术现代集成制造技术 J. Harringtong 博士 Computer Integrated Manufacturing 计算机集成制造 CIM 基本思想企业的各个生产环节是不可分割的，应该加以统一处理；整个生产过程实质上也是对信息的采集、传递和加工处理的过程，在企业中主要存在信息流和物流这两种运动过程，而物流又是受信息流控制的。2024/7/22“自动化孤岛自动化孤岛”2024/7/221 + 1 = 2 ?
13、2024/7/22将将“自动化孤岛自动化孤岛”集成在一起集成在一起2024/7/22将将“自动化孤岛自动化孤岛”集成在一起集成在一起2024/7/22产品形成过程 昨天-今天-明天 产品规划概念设计生产准备详细设计昨天昨天昨天昨天过程序列产品规划 概念设计 详细设计 生产准备PDM数字模型过程管理明天明天明天明天过程流产品规划概念设计详细设计生产准备PDM今天今天今天今天过程链CIMCIM是是是是一一一一种种种种组组组组织织织织、管管管管理理理理与与与与运运运运行行行行企企企企业业业业的的的的哲哲哲哲理理理理。它它它它将将将将传传传传统统统统的的的的制制制制造造造造技技技技术术术术与与与与现现
14、现现代代代代信信信信息息息息技技技技术术术术、管管管管理理理理技技技技术术术术、自自自自动动动动化化化化技技技技术术术术、系系系系统统统统工工工工程程程程技技技技术术术术等等等等有有有有机机机机结结结结合合合合，借借借借助助助助计计计计算算算算机机机机（硬硬硬硬、软软软软件件件件），使使使使企企企企业业业业产产产产品品品品全全全全生生生生命命命命周周周周期期期期市市市市场场场场需需需需求求求求分分分分析析析析、产产产产品品品品定定定定义义义义、研研研研究究究究开开开开发发发发、设设设设计计计计、制制制制造造造造、支支支支持持持持（包包包包括括括括质质质质量量量量、销销销销售售售售、采采采采购购
15、购购、发发发发送送送送、服服服服务务务务）以以以以及及及及产产产产品品品品最最最最后后后后报报报报废废废废、环环环环境境境境处处处处理理理理等等等等各各各各阶阶阶阶段段段段活活活活动动动动中中中中有有有有关关关关人人人人/ /组组组组织织织织、经经经经营营营营管管管管理理理理和和和和技技技技术术术术三三三三要要要要素素素素及及及及其其其其信信信信息息息息流流流流、物物物物流流流流和和和和价价价价值值值值流流流流有有有有机机机机集集集集成成成成并并并并优优优优化化化化运运运运行行行行，实实实实现现现现企企企企业业业业制制制制造造造造活活活活动动动动的的的的计计计计算算算算机机机机化化化化、信信信
16、信息息息息化化化化、智智智智能能能能化化化化、集集集集成成成成优优优优化化化化，以以以以达达达达到到到到产产产产品品品品上上上上市市市市快快快快、高高高高质质质质、低低低低耗耗耗耗、服服服服务务务务好好好好、环环环环境境境境清清清清洁洁洁洁，进进进进而而而而提提提提高高高高企企企企业的柔性、健壮性、敏捷性，使企业赢得市场竞争。业的柔性、健壮性、敏捷性，使企业赢得市场竞争。业的柔性、健壮性、敏捷性，使企业赢得市场竞争。业的柔性、健壮性、敏捷性，使企业赢得市场竞争。CIMSCIMS是是是是一一一一种种种种基基基基于于于于CIMCIM哲哲哲哲理理理理构构构构成成成成的的的的计计计计算算算算机机机机化
17、化化化、信信信信息息息息化化化化、智能化、集成优化的制造系统。智能化、集成优化的制造系统。智能化、集成优化的制造系统。智能化、集成优化的制造系统。CIM和和CIMS的定义的定义2024/7/22llCIMCIM是是是是一一一一种种种种组组组组织织织织、管管管管理理理理与与与与运运运运行行行行企企企企业业业业的的的的哲哲哲哲理理理理。其其其其目目目目的的的的是是是是使使使使企企企企业业业业达达达达到到到到产产产产品品品品上上上上市市市市快快快快、高高高高质质质质、低低低低耗耗耗耗、服服服服务务务务好好好好、环环环环境境境境清清清清洁洁洁洁，进进进进而而而而提提提提高高高高企企企企业业业业的的的的
18、柔柔柔柔性性性性、健健健健壮壮壮壮性性性性、敏敏敏敏捷捷捷捷性性性性，使使使使企企企企业业业业赢赢赢赢得得得得市市市市场场场场竞竞竞竞争争争争。因因因因此此此此，CIM/CIMSCIM/CIMS不不不不是是是是企业的目标，而是达到企业目标的手段之一；企业的目标，而是达到企业目标的手段之一；企业的目标，而是达到企业目标的手段之一；企业的目标，而是达到企业目标的手段之一；ll企企企企业业业业生生生生产产产产过过过过程程程程中中中中的的的的各各各各个个个个环环环环节节节节是是是是一一一一个个个个不不不不可可可可分分分分的的的的整整整整体体体体，要要要要以以以以系系系系统统统统的的的的观观观观点点点点
19、进进进进行行行行优优优优化化化化。此此此此处处处处的的的的优优优优化化化化是是是是指指指指对对对对企企企企业业业业生生生生产产产产过过过过程程程程各各各各阶阶阶阶段段段段活活活活动动动动中中中中有有有有关关关关人人人人/ /组组组组织织织织、经经经经营营营营管管管管理理理理和和和和技技技技术术术术三三三三要要要要素素素素及及及及其其其其信信信信息息息息流流流流、物物物物流流流流和和和和价价价价值值值值流流流流有有有有机机机机集集集集成成成成并优化；并优化；并优化；并优化；llCIMCIM技技技技术术术术是是是是传传传传统统统统的的的的制制制制造造造造技技技技术术术术与与与与现现现现代代代代信信
20、信信息息息息技技技技术术术术、管管管管理理理理技技技技术术术术、自自自自动动动动化化化化技技技技术术术术、系系系系统统统统工工工工程程程程技技技技术术术术等等等等的的的的有有有有机机机机结结结结合合合合，其其其其包包包包括括括括总总总总体体体体技技技技术术术术、支支支支撑撑撑撑技技技技术术术术、设设设设计自动化技术、制造自动化技术和管理自动化技术；计自动化技术、制造自动化技术和管理自动化技术；计自动化技术、制造自动化技术和管理自动化技术；计自动化技术、制造自动化技术和管理自动化技术；llCIMSCIMS的的的的主主主主要要要要特特特特点点点点是是是是计计计计算算算算机机机机化化化化、信信信信息
21、息息息化化化化、智智智智能能能能化化化化、集集集集成成成成优优优优化化化化，CIMCIM哲哲哲哲理理理理和和和和相相相相关关关关技技技技术术术术既既既既可可可可用用用用于于于于离离离离散散散散型型型型制制制制造造造造业业业业，也也也也可可可可用用用用于于于于流流流流程程程程和和和和混混混混合合合合型型型型制制制制造业；造业；造业；造业；llCIMCIM是生产力发展的必然结果；是生产力发展的必然结果；是生产力发展的必然结果；是生产力发展的必然结果；CIMCIM不是排他的，如不是排他的，如不是排他的，如不是排他的，如CIMCIM与与与与LPLP。对对CIM和和CIMS的进一步说明的进一步说明202
22、4/7/22CIMS的集成的集成集成的内容集成的内容集成的内容集成的内容p 功能集成功能集成p 组织集成组织集成p 信息集成信息集成p 过程集成过程集成集成的范围集成的范围集成的范围集成的范围p 功能集成功能集成p 组织集成组织集成2024/7/22销售部门销售部门制造部门制造部门技术部门技术部门传统的组织结构传统的组织结构 面向功能的组织结构面向功能的组织结构面向功能的组织结构面向功能的组织结构2024/7/22现代的组织结构现代的组织结构 面向过程的组织结构面向过程的组织结构面向过程的组织结构面向过程的组织结构Teamwork2024/7/22CIMS的发展信息集成过程集成企业间集成离散制
23、造业CIMS的关键技术n并行工程n产品数据管理 PDMn项目管理n快速原型技术n拟实制造n大规模定制生产并行工程(Concurrent Engineering，CE)并并行行工工程程是是集集成成地地、并并行行地地设设计计产产品品及及其其相相关关的的各各种种过过程程（包包括括制制造造过过程程和和支支持持过过程程）的的系系统统方方法法。这这种种方方法法要要求求产产品品开开发发人人员员在在设设计计一一开开始始就就考考虑虑产产品品整整个个生生命命周周期期中中从从概概念念形形成成到到产产品品报报废废处处理理的的所所有有因因素素，包包括括质质量量、成成本本、进进度度计计划划和和用用户户要求。要求。丰田汽车
24、公司的并行工程系统规划车型设计产品设计生产准备生产财务财务 . 会计会计Finance /Accounting开发期开发期Length of Development Time规划Planning 车形 设计 Styling design Engineering 产品设计DesignPrototypeFabrication & Testing 试制评价 Productionengineering 生产准备生产 Production零部件厂家零部件厂家Parts suppliers Production engineeringProduction规划规划 Planning车形设计车形设计Styli
25、ng design产品设计产品设计Engineering Design试制试制 . 评价评价PrototypeFabrication& Testing生产准备生产准备 生产生产 试制评价2024/7/22在开发和设计的工作中，正确的文档应该在正确的时候送到正确的地方l需求需求功能图功能图计算资料计算资料产品目录产品目录标准标准图纸图纸零件表零件表准则准则规格说明书规格说明书材料表材料表工具单工具单DINISO 重要工作重要工作重要工作重要工作n n查找查找n n通知通知n n检查检查n n归档归档n n分类分类n n设计设计n n计算计算n n绘图绘图n n建立零件表建立零件表n n修改修改利
26、用PDM可以大大简化开发和设计工作图纸管理图纸管理文档管理文档管理零件分类零件分类产品结构管理产品结构管理BOM生成生成2D / 3D - CADFEMDTP文档保存文档保存基于基于PDM的系统解决方案的系统解决方案零件管理零件管理产品数据管理（PDM）的原理M-CADE-CADCAPPFEMDTPPDMClientPDMClientPDMClientMetadaten文件系统文件系统文档文档PDMServerDBServer数据库数据库利用 PDM实现异地设计PDMServerInternet / LAN / WANClientLocalFilesFilesDBFilesDBFilesDBPDM系统中工作流管理CIMS推广应用总方针推广应用总方针。效益驱动，总体规划，分步实施，。效益驱动，总体规划，分步实施， 重点突破，推广应用重点突破，推广应用。浙江省推广应用。浙江省推广应用CIMS现状：现状： 7家企业，家企业，14家企业家企业2024/7/22
