智能制造系統(tǒng)設(shè)計(jì) 課件4.3 PLM

產(chǎn)品生命周期管理（PLM）目錄1.背景2.PLM介紹3.分析工具4.PLM與智能制造的關(guān)系1背景—PLM的發(fā)展歷史20世紀(jì)60年代（起源階段）2000年以后（系統(tǒng)集成階段）現(xiàn)代（數(shù)字轉(zhuǎn)型階段）20世紀(jì)80年代（初期階段）1990年代初期（產(chǎn)品中心階段）1990年代末期（擴(kuò)展功能階段）1.1智能制造背景下PLM得益于技術(shù)的不斷進(jìn)步、企業(yè)對提高生產(chǎn)效率和降低成本的持續(xù)需求，以及各國政府對工業(yè)4.0發(fā)展的政策支持，目前，工業(yè)4.0正在穩(wěn)步推進(jìn)，并持續(xù)對全球工業(yè)發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

PLM系統(tǒng)作為連接產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開發(fā)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)的全鏈條管理平臺，對智能制造轉(zhuǎn)型以及工業(yè)4.0發(fā)展能夠起到顯著的助力作用。1.2智能制造背景下PLM智能制造背景下，PLM發(fā)展成為了關(guān)鍵的戰(zhàn)略工具和技術(shù)平臺。PLM系統(tǒng)是一種集成的信息管理系統(tǒng)，旨在幫助企業(yè)在產(chǎn)品生命周期的每一個階段管理和控制產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、銷售和服務(wù)。數(shù)字化轉(zhuǎn)型推動智能化和自動化需求數(shù)據(jù)驅(qū)動決策跨平臺集成和云服務(wù)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)1.3產(chǎn)品跨生命周期管理面臨的挑戰(zhàn)2008年美國投資銀行LehmanBrothers因?yàn)槠涓唢L(fēng)險(xiǎn)的金融交易和過度杠桿的資產(chǎn)負(fù)債表而破產(chǎn)。2008年中國最大的乳品公司之一三鹿集團(tuán)被曝光其生產(chǎn)的奶粉中含有有毒化學(xué)物質(zhì)三聚氰胺，導(dǎo)致數(shù)千名嬰兒患上腎結(jié)石等健康問題。2011年Netflix宣布將取消DVD租賃服務(wù)，并將其分開成一個獨(dú)立的品牌稱為Qwikster,并且提高了Netflix的訂閱價(jià)格。這個突如其來的決定導(dǎo)致了用戶的抗議和流失，Netflix的股價(jià)暴跌，公司聲譽(yù)受損。2019年兩架波音737MAX客機(jī)在不到五個月的時(shí)間內(nèi)相繼發(fā)生墜機(jī)事故，造成346人死亡。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，其中一個主要問題是涉及MCAS（機(jī)動特性增強(qiáng)系統(tǒng)）的設(shè)計(jì)缺陷和認(rèn)證過程中的管理失控，導(dǎo)致了這兩起致命事故，給波音公司帶來了巨大的財(cái)務(wù)和聲譽(yù)損失。

產(chǎn)品跨生命周期管理面臨著技術(shù)、組織、流程等方面諸多挑戰(zhàn)：數(shù)據(jù)管理方面跨部門和跨組織協(xié)作方面變更管理和市場投資方面技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的整合方面數(shù)據(jù)安全和知識保護(hù)方面技術(shù)和人員培訓(xùn)方面

如果公司產(chǎn)品失控，結(jié)果可能非常嚴(yán)重，以下是一些公司產(chǎn)品管理失控的案例:2PLM介紹產(chǎn)品生命周期各個階段在產(chǎn)品的4個階段中，每一個階段都有著獨(dú)特的狀態(tài)。引入期：企業(yè)需要投入大量的資金用于推廣和市場教育，以引起消費(fèi)者的興趣和接受度。成長期：產(chǎn)品的市場接受度逐漸提高，銷售額迅速增長，企業(yè)需加強(qiáng)市場營銷和生產(chǎn)能力，以滿足需求。成熟期：產(chǎn)品已經(jīng)被廣泛接受，市場增長速度放緩。衰退期：市場需求減少，價(jià)格持續(xù)下滑，企業(yè)面臨著是否進(jìn)行產(chǎn)品改進(jìn)或退出市場的決策。2.1PLM的概念

產(chǎn)品生命周期管理(PLM)是企業(yè)在產(chǎn)品從概念階段到退市處理的整個生命周期中，以最有效的方式管理公司產(chǎn)品的活動。這不僅涉及單個產(chǎn)品的管理，還包括產(chǎn)品組合甚至整個公司的有產(chǎn)品。PLM不僅是一種管理方法，更是一種戰(zhàn)略選擇，是企業(yè)贏得市場和客戶信任的重要手段。PLM主要包括以下內(nèi)容：基礎(chǔ)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)信息創(chuàng)建和分析工具核心功能應(yīng)用功能面向業(yè)務(wù)/行業(yè)的解決方案和咨詢服務(wù)2.2PLM與PDM的區(qū)別PLM有效地包含了PDM的主要內(nèi)容，我們可以將PDM視為它的一個子集。產(chǎn)品規(guī)劃產(chǎn)品開發(fā)量產(chǎn)準(zhǔn)備進(jìn)行生產(chǎn)產(chǎn)品維護(hù)采購物流物流營銷售后PDMPLMPLM的范圍更廣，涵蓋了產(chǎn)品的整個生命周期PDM主要關(guān)注產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)階段，側(cè)重于管理和控制產(chǎn)品數(shù)據(jù)

在實(shí)際應(yīng)用中，企業(yè)往往會根據(jù)自身的需求和規(guī)模選擇適合的解決方案，或者將兩者結(jié)合起來以實(shí)現(xiàn)更好的管理效果。產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）是用于管理產(chǎn)品生命周期內(nèi)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和文檔的系統(tǒng)。2.3PLM的重要性PLM項(xiàng)目的重要性在于其廣泛的范圍，涵蓋產(chǎn)品整個生命周期“從搖籃到墳?zāi)埂钡乃惺聞?wù)，涉及產(chǎn)品、數(shù)據(jù)、應(yīng)用系統(tǒng)、流程、組織、人員、工作方法和設(shè)備等方面。

PLM系統(tǒng)不僅優(yōu)化了企業(yè)內(nèi)部流程，也提升了市場響應(yīng)速度和競爭力，顯著縮短了投資回收期。系統(tǒng)通過整合和自動化產(chǎn)品數(shù)據(jù)的管理，提高了設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的效率與質(zhì)量，并促進(jìn)跨部門協(xié)作，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，減少錯誤和返工，降低成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，加快產(chǎn)品上市時(shí)間。2.4PLM的發(fā)展趨勢

近年來，PLM系統(tǒng)在技術(shù)和應(yīng)用上都有了顯著的發(fā)展和變化：

在市場規(guī)模和結(jié)構(gòu)變化方面，全球PLM市場保持活躍狀態(tài)，市場規(guī)模持續(xù)增長。2021年數(shù)據(jù)顯示全球PLM市場規(guī)模達(dá)到595億美元，PLM系統(tǒng)在制造業(yè)、汽車行業(yè)、航空航天等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

在技術(shù)發(fā)展方面，PLM系統(tǒng)越來越多地向數(shù)字化轉(zhuǎn)型，采用云端架構(gòu)和服務(wù)（CloudPLM），AI技術(shù)在PLM中的應(yīng)用正在增加，包括機(jī)器學(xué)習(xí)、預(yù)測分析、自然語言處理等，用于優(yōu)化設(shè)計(jì)過程、預(yù)測市場需求、改善供應(yīng)鏈管理等。

目前，各主要PLM廠商重點(diǎn)關(guān)注產(chǎn)品生產(chǎn)制造的仿真研究，而管理過程的仿真研究相對發(fā)展不夠成熟，而這也是將來PLM發(fā)展應(yīng)用的熱點(diǎn)。3分析工具

分析工具在產(chǎn)品生命周期管理中扮演著多個關(guān)鍵角色，從市場分析到產(chǎn)品設(shè)計(jì)、供應(yīng)鏈管理、生產(chǎn)制造、銷售推廣、服務(wù)支持和環(huán)境管理，都能夠?yàn)槠髽I(yè)提供深入的數(shù)據(jù)洞察和決策支持。下面列舉幾種常用的分析工具：產(chǎn)品開發(fā)流程（P0-P6）SWOT分析決策分析甘特圖失效模式及影響分析（FMEA）3.1產(chǎn)品開發(fā)流程（P0-P6）產(chǎn)品開發(fā)流程（P0-P6）是一個全面覆蓋產(chǎn)品從創(chuàng)意到退市的整個生命周期的綜合流程。這個流程通常分為七個主要階段，每個階段都有其特定的目標(biāo)和任務(wù)。產(chǎn)品規(guī)劃階段產(chǎn)品開發(fā)與設(shè)計(jì)階段新品上市和老品退市階段P0P1-P3P4-P6P0階段:這是產(chǎn)品開發(fā)流程的起點(diǎn)，涉及市場研究、客戶需求分析、概念測試以及創(chuàng)意產(chǎn)生，包括確定產(chǎn)品的功能、性能指標(biāo)、目標(biāo)市場和價(jià)值主張。P1-P3階段:將產(chǎn)品概念具體化，通過創(chuàng)建原型來測試設(shè)計(jì)的可行性和市場接受度。P4-P6階段:新品上市和老品退市階段，經(jīng)過測試驗(yàn)證后，產(chǎn)品正式進(jìn)入市場。并安市場需求、新產(chǎn)品替代等。產(chǎn)品開發(fā)流程P0-P6產(chǎn)品數(shù)據(jù)會員數(shù)據(jù)售后數(shù)據(jù)商城數(shù)據(jù)用戶數(shù)據(jù)官網(wǎng)數(shù)據(jù)市場調(diào)查業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)客戶體驗(yàn)了解和認(rèn)知選擇和購買初次體驗(yàn)學(xué)習(xí)使用回購P0概念與定義P1立項(xiàng)與計(jì)劃P2設(shè)計(jì)與開發(fā)P3實(shí)驗(yàn)與測試P4上市與交付P5成熟運(yùn)營P6產(chǎn)品退市3.2

SWOT分析SWOT分析是一種廣泛應(yīng)用于市場競爭力的工具，旨在評估項(xiàng)目、企業(yè)或個人在優(yōu)勢、劣勢、機(jī)會和威脅四個維度的表現(xiàn)。3.3決策分析

決策分析貫穿產(chǎn)品生命周期管理的整個過程，它包括從眾多數(shù)據(jù)源和環(huán)節(jié)中搜集信息，并運(yùn)用多種分析技術(shù)以輔助決策過程。

企業(yè)可以利用決策分析模型優(yōu)化開發(fā)團(tuán)隊(duì)的人力資源、時(shí)間和預(yù)算，確保產(chǎn)品按時(shí)交付并符合預(yù)期要求。通過合理分配資源，企業(yè)可以提高開發(fā)效率，降低開發(fā)成本，并在競爭激烈的市場中保持競爭優(yōu)勢。1.創(chuàng)意產(chǎn)生:這是值得考慮的獨(dú)特構(gòu)思嗎?2.創(chuàng)意篩選:該產(chǎn)品創(chuàng)意與公司目標(biāo)、戰(zhàn)略和資源一致嗎?3.概念發(fā)展和測試:能否找到消費(fèi)者愿意試用的好的產(chǎn)品概念呢?4.營銷戰(zhàn)略:我們能否找到成本有效并有能力承擔(dān)的營銷戰(zhàn)略呢?5.商業(yè)分析:這種產(chǎn)品符合我們的盈利目標(biāo)嗎?7.市場試銷:產(chǎn)品銷售額已符合預(yù)期的要求嗎?8.商品化:產(chǎn)品銷售額符合預(yù)期的要求嗎?6.產(chǎn)品開發(fā):我們開發(fā)的產(chǎn)品在技術(shù)上和商業(yè)上行得通嗎?放棄制定未來計(jì)劃我們可以把創(chuàng)意反饋到產(chǎn)品開發(fā)嗎?能否改造我們的產(chǎn)品或營銷方案嗎?漏斗式產(chǎn)品開發(fā)決策過程在產(chǎn)品決策分析中，決策樹是一種有力的工具。能夠幫助企業(yè)評估不同的產(chǎn)品設(shè)計(jì)選擇、市場策略和生產(chǎn)決策，以優(yōu)化產(chǎn)品開發(fā)和市場推廣的效果。決策節(jié)點(diǎn)狀態(tài)節(jié)點(diǎn)方案枝概率值概率值收益值收益值狀態(tài)節(jié)點(diǎn)概率值概率值收益值收益值3.4甘特圖

在智能制造中，甘特圖用于制定和優(yōu)化生產(chǎn)計(jì)劃，通過甘特圖，生產(chǎn)管理者可以清晰地看到不同任務(wù)的時(shí)間安排和資源分配，幫助優(yōu)化生產(chǎn)流程，提高生產(chǎn)效率。在當(dāng)下企業(yè)智能制造管理中有以下方面應(yīng)用：資源管理方面供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)方面質(zhì)量控制和檢驗(yàn)方面持續(xù)改進(jìn)和創(chuàng)新方面

通過甘特圖，生產(chǎn)管理者可以清晰地看到不同任務(wù)的時(shí)間安排和資源分配，幫助優(yōu)化生產(chǎn)流程，提高生產(chǎn)效率。

作為項(xiàng)目管理領(lǐng)域的一項(xiàng)經(jīng)典工具，在智能制造領(lǐng)域扮演著至關(guān)重要的角色，它幫助企業(yè)優(yōu)化資源配置、提升工作效率、管理潛在風(fēng)險(xiǎn)，并促進(jìn)持續(xù)的改進(jìn)與創(chuàng)新。通過恰當(dāng)運(yùn)用甘特圖，智能制造企業(yè)能夠在競爭激烈的市場中保持其靈活性和高效性。3.5失效模式及影響分析（FMEA）FMEA是一種系統(tǒng)化的方法，用于識別和評估產(chǎn)品或過程中的潛在失效模式及其對系統(tǒng)的影響。其主要目的是提高產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性，降低風(fēng)險(xiǎn)。FMEA設(shè)計(jì)FMEA（DFMEA）過程FMEA（PFMEA）設(shè)計(jì)FMEA:指在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行的分析，用于確定產(chǎn)品在設(shè)計(jì)上的潛在失效模式、原因和效應(yīng)。過程FMEA:指在制造或裝配過程中進(jìn)行的分析，關(guān)注于制造或裝配過程中的潛在失效模式、原因和效應(yīng)。功能、特征或要求?會有什么問題?無功能部分功能功能過強(qiáng)功能降級功能間歇非預(yù)期功能后果是什么?有多糟糕?起因是什么?發(fā)生頻率如何?怎樣預(yù)防和探測?該方法在探測時(shí)的優(yōu)勢?能做些什么?設(shè)計(jì)更改過程更改特殊控制采用新程序或指南的更改功能要求潛在失效模式潛在失效后果嚴(yán)重度（S）級別潛在失效起因/后果頻度（O）現(xiàn)行控制預(yù)防探測探測度（D）風(fēng)險(xiǎn)順序數(shù)（R.P.N）建議措施目標(biāo)完成日期措施措施執(zhí)行結(jié)果嚴(yán)重度（S）頻度（O）探測度（D）風(fēng)險(xiǎn)順序數(shù)（R.P.N）FMEA的順序FMEA主要分為三個階段：①找出產(chǎn)品/過程中潛在的故障模式②根據(jù)相應(yīng)的評價(jià)體系對找出的潛在故障模式進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)量化評估③列出故障起因/機(jī)理，尋找預(yù)防或改進(jìn)措施

風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先級數(shù)（RPN）RPN越高，表示故障的風(fēng)險(xiǎn)越大，需要更緊急地處理。最后根據(jù)評估的結(jié)果，團(tuán)隊(duì)制定具體的改進(jìn)措施和對策，以減少高風(fēng)險(xiǎn)故障模式的發(fā)生或減輕其影響，并建立跟蹤機(jī)制以監(jiān)控其執(zhí)行和效果，確保改進(jìn)措施能夠有效減少故障發(fā)生和提升系統(tǒng)性能。4

PLM與智能制造的關(guān)系

PLM系統(tǒng)在智能制造領(lǐng)域的作用遠(yuǎn)不止于數(shù)據(jù)管理和技術(shù)工具的簡單集合；它實(shí)際上是一個關(guān)鍵平臺，支持從數(shù)據(jù)收集到智能決策制定，再到持續(xù)創(chuàng)新的