产品全寿命周期管理模块化研究

中车成都机车车辆有限公司□李 冀 李 宪 蒲婷婷

1 全寿命周期体系的研究与初步框架

（1）产品全寿命周期各阶段影响因素分析

产品全寿命周期管理 （PLM）着眼于优化产品从设计到报废之间的生命周期 （见图1），生产具有综合竞争力的产品。

产品综合竞争力体现在许多方面：产品质量稳定性及可靠性 （是产品在规定的条件下运行时，在规定的时间内保持规定功能的能力）、产品价格、安全性 （是指产品不发生系统危险，也即事故的能力）、可用性 （是产品在任意一个随机时刻处于可用状态的能力）、维修性 （是产品在规定的条件下和规定的时间内，按规定的程序方法进行维修时，保持或恢复到其规定状态的能力）、环境影响性及其服务质量等，其中安全性设计是最重要阶段。轨道交通是复杂的机电产品，在设计中，如果不能用安全性设计理念和方法去控制和预防，那么无论怎样去精心制造、严格管理、合理运用，也难以确保安全性。安全性设计是近代质量的一种体现，在近代质量中，80%质量保证工作在研发阶段。因此，明确产品全寿命周期，把控好各个阶段的影响因素，是提升产品综合竞争力的关键。产品全寿命周期各个阶段的影响因素见表1。

图1 产品一般的全寿命周期阶段

表1 产品全寿命周期各个阶段影响因素

（2）产品全寿命周期管理理论研究

产品全寿命周期管理 （PLM）主要应针对表1所列的影响因素，在充分利用先进的信息技术手段的基础上提出相应的协同解决方案，而贯穿于产品全寿命周期各个阶段的管理单元有：质量管理、项目管理、数据管理、价值链管理。

产品的整个生命周期或者某个可以独立出来的阶段都可以作为一个项目来管理，比如产品的研发过程 （车辆加装改造）就可以采用项目管理的手段以保证产品开发高质量按时完成。

通过研究公司各项标准和制度，对照过程控制框架，将散落在各文件内的技术文件名称进行摘录、归类和阶段划分，并根据文件中的 “职责”要求，确定 “责任单位”，最终以可交付成果的方式体现模块化管理。

（3） 初步框架

产品生命周期分成已定义时段的若干阶段，从属于阶段的活动聚合在一起，例如：产品概念、设计、产品制造等阶段的开始和结束要有明确的结果。

根据GB/T 19097—2003《技术产品文件生命周期模型及文档分配》将公司产品生命周期划分为以下11个技术阶段：

——项目计划与确定（可行性研究阶段）；

——立项；

——初步设计；

——方案设计；

——技术设计（技术准备）；

——工作图设计（外来图样准备）；

——工艺准备；

——试制阶段；

——现场工艺管理；

——售后；

——结题。

2 策划组织

（1）确定总体思路

结合产品全寿命周期体系建设和项目管理推进，分析不同产品的全寿命过程，找到共性和特殊性，找出公司对产品各阶段或同期对产品管理的技术要求，最后根据收集的资料建立产品寿命周期的技术文件管理需求模型。

（2）建立机构，形成机制

设立由技术、工艺、采购、生产、营销、售后等部门的管理、技术人员组成实施小组，根据职能职责明确分工、收集资料，定期组织相关人员进行讨论、解决推进过程中存在的问题，确定下阶段工作安排，协调、推动各项工作的开展。

3 分析公司产品特点

公司产品有客车修理 （包括加装改造）、动车检修、城轨新造，从公司产品的寿命周期来看，有设计产品、技术平移产品、修理产品，其寿命周期完全不同；从产品种类来看，有客车产品、城轨产品等。自然对产品寿命周期的管理要求就很高，且技术复杂，如果没有建立很好的管理模型，无法将各种各类产品纳入统一的管理和控制模式。

对于全新设计产品 （采用新技术原理、新设计构思研制的新产品，即显著提高了产品效能的产品）而言，大致将产品全寿命周期分为以下几个阶段：首先是事业部对市场需求进行调查，收集相关资料进行整理，并形成技术可行性研究报告，产生一个全新产品的概念；二是技术部通过产品方案设计、初步设计、产品图设计及评审；三是工艺人员通过工艺规划、工艺方案、工艺文件 （作业指导书、检验文件），透过产品的研发活动，全新产品逐渐成型；四是进行生产技术准备，由采购部从供应商处购买物料、组件；五是进行小批量试生产；六是经市场信息回馈后投入批量生产；七是生产出的产品投入运营；八是等到产品完成使用寿命后，由相关单位进行回收处理、再利用（见图2）。但根据公司产品及运营性质，无法对产品的报废和回收进行处理，对过程进行剪裁，这里所构架出的产品全寿命周期管理不包括图2最后两个过程。

图2 新产品的生命循环

对于重大改造产品 （在结构、原材料、材质、工艺等任一方面比老产品有重大改进，能够公开销售的有市场前景的改进型产品，如工程车改造）而言，大致将产品全寿命周期分为九个阶段：首先是事业部对市场需求进行调查，收集相关资料进行整理，并形成技术可行性研究报告，产生一个改造产品的概念；技术部通过产品方案设计、初步设计、产品图设计及评审；工艺人员通过工艺规划、工艺方案、工艺文件 （作业指导书、检验文件），透过产品的研发活动，改造产品逐渐成型；进行生产技术准备，由采购部从供应商处购买物料、组件；产品试制；经市场信息回馈和技术升级改造后投入批量生产；生产出的产品投入运营；等到产品完成使用寿命后，由相关单位进行报废处理和再利用 （回收） （见图2）。但根据公司产品及运营性质，无法对产品的报废和回收进行处理。

对于技术平移产品和修理产品而言，大致将产品全寿命周期分为以下几个阶段：首先是事业部对市场需求进行调查，收集相关资料进行整理，并形成技术可行性研究报告；二是技术部通过产品工艺规划、工艺方案、工艺文件 （作业指导书、检验文件），透过产品的工艺活动，产品逐渐成型；三是进行生产技术准备，由采购部从供应商处购买物料、组件；四是产品试制；五是经市场信息回馈和技术升级改造后投入批量生产；六是生产出的产品投入运营；七是等到产品完成使用寿命。

对于技术平移产品和修理产品而言，其本身的全寿命周期与新产品相比有所不同：技术平移产品为从单一的生产制造阶段入手，修理产品则属从技术准备阶段开始的全寿命周期。但三者其实也有交叠、相同之处，都是从相同的产品全寿命周期的不同时期切入而形成了独特寿命周期。这便提出利用 “信息重用”理念，建立能包含公司全部产品寿命周期的生长树，见图3所示。

图3 产品全寿命周期管理

4 引入 “信息重用”技术

根据国外Data Tech的研究调查，产品设计过程中，研发人员大约有50%～60%的工作时间浪费在寻找资料上，只有40%左右的时间在真正从事开发设计工作。此外，大型制造业有85%的新零件或设计工作，是研发人员因为不知道已经有其他人员设计过，而重复执行的工作，这导致研发人力资源的严重浪费。

然而，流程中最重要的便是资源的集成过程。可重用资源集成通过剪裁和修正将现有资源集成以支持新资源的创建过程，正是本项目成果输出的根本目的，见图4。

图4 可重用系统流程图

5 梳理技术文件清单

与产品有关的技术文件主要分为：技术管理基础文件、技术标准、设计开发文件、工艺文件、产品实现文件等。

收集整理各阶段管理要求、技术要求及相关工作记录要求，将散落在各种文件、标准和制度中的技术要求、管理要求逐条整理出来，将管理过程中所需要形成的各种记录表格抽取出来，分析整理，找到共性和个性；对产品全寿命周期内应使用的技术文件名称进行摘录、归类和阶段划分，编制出 《常用设计文件清单》和 《常用工艺文件清单》。最后，结合公司新的组织架构，对各种要求进行分类整理归纳，梳理到生长树的各个生长阶段，固化于产品全寿命周期管理框架之中。

6 搭建产品全寿命周期管理框架

以产品过程为中心轴，通过实际过程推演，把产品过程进行层层分解，运用精益管理的思想，建立过程分解并行理清 “先后”及 “输入-输出”关系，以此建立过程控制框架，以准时化为原则，把技术文件和记录表单分配到框架中。

通过评审确定产品开发各阶段所需要的技术文件和记录表单，对梳理出来的相关技术文件和记录表单作为各个对应过程的输入，采用分级管理思路，按照产品等级定义文件为必须、可选、不必须进行实施，建立管理制度、规范和标准等。

7 运用项目管理工具完成产品全寿命周期管理

定标准：明确界限、标准规定。制修订企业技术标准，明确新产品开发的阶段划分。

研讨分析：通过分析现有文档，如公司各项标准和制度，识别与需求相关的信息，搭建适合于公司特点的产品全寿命周期的过程控制框架。

结构式资料收集：对照过程控制框架，按提前设计的特定结构对现有文档进行重组整合，将散落在公司各项标准和制度中的技术文件和记录表单名称进行筛检、归类和摘录。

专家判断：用专业知识来处理项目实施过程中出现的技术和管理问题。不定期召开专家研讨会，结合实际运用中存在的问题对现有框架进行调整。

群体决策技术：为最终达到规范产品全寿命周期管理的期望结果，对方案及交付成果进行评估，以实现统一。

8 良好作用

全寿命周期管理模式在新造企业已实施，但在修理企业没有模式可循，结合客车修理 （包括加装改造）及城轨产品平移特点，在全寿命周期管理体系进行必要的裁剪，建立适合修理及平移产品的全寿命周期管理模板。

（1）技术管理标准化

研发/制造流程规范化：明确定义产品研发/制造流程，各阶段工作明确。管理技术领先：过程层层分解，进行打包管理，输入-输出明确，有助于产品标准化、模块化，提高产品品质。管理体系持续改善：全寿命周期管理可以消除原有的管理壁垒，在实施中按照 “动态微调-固化-动态微调-固化-……”的思路，不断改善体系的科学性。

（2）产品开发流程化

推行产品全寿命周期管理理念，树立产品开发模式，理清 “先后”及 “输入-输出”关系，使产品开发过程规范化、程序化、模块化、表单化。流程中最重要的便是资源的集成过程，可重用资源集成通过剪裁和修正将现有资源集成新资源的创建过程，节约人力资源，提升工作效率。理顺全新产品和重大改造产品开发流程。

（3）缩短开发周期

对公司产品生命周期各阶段内常用技术文件及记录表单构成、技术阶段划分、技术文件形成完整性资料，对明确流程起到指导性作用，避免过程和资料的遗漏，缩短产品开发的周期，加快产品开发速度。

（4）规范技术平移产品和修理产品开发过程

对于技术平移产品和修理产品开发过程基本接近，产品全寿命周期分为八个阶段：市场调研、工艺设计、生产技术准备、产品试制、批量生产、投入运营、产品报废、产品回收。例如成都地铁7号线新造，利用全寿命周期中工艺设计阶段的PFMEA过程故障模式与影响分析，建立了车体车顶组焊、车体总组装等17项故障模式与影响分析。

（5）利于人才快速成长

推行产品全寿命周期理念，以产品项目开发平台为契机，使年轻技术人员在较短时间内掌握产品开发流程，锻炼培育新人，为企业发展奠定人才基础。