王 旭 李文川

重慶大學(xué),重慶,400030

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)全球化趨勢(shì)的進(jìn)一步擴(kuò)大,企業(yè)面臨著更加復(fù)雜的商業(yè)環(huán)境,傳統(tǒng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中關(guān)注的成本(C)、質(zhì)量(Q)、上市時(shí)間(T)等因素不再是獲取市場(chǎng)份額的唯一競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。如今市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)是創(chuàng)新和服務(wù),即產(chǎn)品不用增加成本、降低質(zhì)量、推遲上市時(shí)間就能滿足顧客的個(gè)性化需求、提供更好的服務(wù),并能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品增值。為適應(yīng)這種需求,企業(yè)必須以產(chǎn)品和客戶為中心,從整個(gè)生命周期角度來(lái)關(guān)注產(chǎn)品,通過(guò)獲取產(chǎn)品生命周期各階段的相關(guān)信息,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生命周期內(nèi)物流、信息流、資金流的集成、優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[1]。

1 產(chǎn)品生命周期管理及其局限

產(chǎn)品生命周期管理(product lifecycle management,PLM)的概念產(chǎn)生于20世紀(jì)90年代,是在企業(yè)信息化發(fā)展到一定階段,為解決“信息孤島”提高企業(yè)市場(chǎng)應(yīng)變能力和競(jìng)爭(zhēng)能力而形成的一種戰(zhàn)略思想[2]。PLM 作為PDM(product data mangement)系統(tǒng)的擴(kuò)展,貫穿了產(chǎn)品從市場(chǎng)預(yù)測(cè)到報(bào)廢回收整個(gè)過(guò)程,其目的是為企業(yè)提供更多的與產(chǎn)品生命周期相關(guān)的信息,并為企業(yè)產(chǎn)品相關(guān)知識(shí)的創(chuàng)造、組織和分發(fā)提供公共平臺(tái)[3]。

PLM充分利用企業(yè)水平化組織的優(yōu)勢(shì),通過(guò)對(duì)企業(yè)業(yè)務(wù)流程、管理信息系統(tǒng)、內(nèi)外部資源的集成優(yōu)化,有效地管理產(chǎn)品數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、制造、銷售等全生命周期的協(xié)同,促進(jìn)知識(shí)的共享并最終推動(dòng)企業(yè)的創(chuàng)新[4]。盡管PLM從戰(zhàn)略的高度提出了以產(chǎn)品為核心的企業(yè)價(jià)值鏈協(xié)同管理基礎(chǔ)框架[5],但國(guó)內(nèi)外PLM的研究和實(shí)施過(guò)程受現(xiàn)有商業(yè)模式和技術(shù)條件的制約,還存在以下局限：

(1)受傳統(tǒng)商業(yè)模式的影響,大多數(shù)企業(yè)PLM實(shí)施的關(guān)注點(diǎn)主要集中在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)階段,以期望獲取最直接的經(jīng)濟(jì)利益,其他階段由于長(zhǎng)期得不到關(guān)注而缺乏詳細(xì)的產(chǎn)品相關(guān)數(shù)據(jù)使得PLM的優(yōu)勢(shì)受限。其中,設(shè)計(jì)和生產(chǎn)階段得到了若干信息系統(tǒng)如 CAD/CAM、CAPP、MES等的支撐,能準(zhǔn)確獲取較為全面的產(chǎn)品信息;產(chǎn)品在消費(fèi)者使用乃至報(bào)廢回收過(guò)程中的信息由于缺乏相關(guān)信息系統(tǒng)支持而不能及時(shí)反饋給設(shè)計(jì)者和生產(chǎn)者使其作出相應(yīng)的決策,導(dǎo)致產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期較長(zhǎng)、效率較低,不能為顧客提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

(2)從產(chǎn)品市場(chǎng)預(yù)測(cè)到報(bào)廢回收的全過(guò)程,產(chǎn)生了各類海量數(shù)據(jù)如：圖紙、手冊(cè)、單據(jù)等,完善、管理和使用這些產(chǎn)品數(shù)據(jù)對(duì)于新產(chǎn)品的研發(fā)提供了豐富的知識(shí)庫(kù)。由于缺乏有效的數(shù)據(jù)采集手段和信息處理機(jī)制,故不能建立完備的產(chǎn)品信息庫(kù)。產(chǎn)品全生命周期產(chǎn)品信息的不精確、不完善導(dǎo)致各階段之間存在著信息差,無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)的無(wú)縫轉(zhuǎn)換,也不能實(shí)現(xiàn)新知識(shí)的快速獲取和舊知識(shí)的有效復(fù)用。

然而以無(wú)線通信技術(shù)、射頻識(shí)別(radio freguency identification,RFID)等為代表的信息技術(shù)的出現(xiàn)和推廣彌補(bǔ)了傳統(tǒng)PLM的不足,并逐步應(yīng)用于供應(yīng)鏈管理、庫(kù)存管理、生產(chǎn)線自動(dòng)化及過(guò)程控制、產(chǎn)品召回等領(lǐng)域,促進(jìn)了傳統(tǒng)PLM向閉環(huán)產(chǎn)品生命周期管理思想的演化[6]。

2 閉環(huán)PLM的內(nèi)涵、運(yùn)作機(jī)制及研究?jī)?nèi)容

2.1 閉環(huán)PLM的內(nèi)涵

近年來(lái),隨著 RFID、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、泛在信息融合與處理等技術(shù)在各領(lǐng)域的研究應(yīng)用,國(guó)外學(xué)者逐漸認(rèn)識(shí)到這些新技術(shù)必將對(duì)產(chǎn)品生命周期各個(gè)階段產(chǎn)生重要影響,并形成一些新的管理理念：Kova'cs等[7]在研究環(huán)境感知智能對(duì)PLM和服務(wù)工程影響的基礎(chǔ)上提出了AmI PLM的概念,認(rèn)為環(huán)境感知智能技術(shù)能更好地分享、獲取和管理產(chǎn)品相關(guān)數(shù)據(jù)。Cassina等[8]在PLM、擴(kuò)展產(chǎn)品、智能物件等理論和技術(shù)的基礎(chǔ)上提出了Ext-PLM的概念,認(rèn)為通過(guò)對(duì)產(chǎn)品生命周期各階段數(shù)據(jù)的集成能提高企業(yè)和顧客的交互能力,創(chuàng)造新的技術(shù)功能和服務(wù)。Lee等[9]提出了泛在PLM的概念,認(rèn)為通過(guò)泛在技術(shù)能獲取產(chǎn)品全生命周期的信息并能實(shí)現(xiàn)各階段的信息交互。Jun等[10]提出了閉環(huán)PLM(closed-loop product lifecycle management)的概念,認(rèn)為閉環(huán)PLM是一種利用智能物件、產(chǎn)品數(shù)據(jù)與知識(shí)管理系統(tǒng)(product data&knowledge management,PDKM)獲取產(chǎn)品數(shù)據(jù)、信息和知識(shí)以便有效管理產(chǎn)品全生命周期活動(dòng)的商業(yè)策略。

盡管不同的學(xué)者從不同角度提出了不同的概念,但都強(qiáng)調(diào)了對(duì)產(chǎn)品全生命周期內(nèi)產(chǎn)品相關(guān)數(shù)據(jù)的獲取及數(shù)據(jù)的閉環(huán)管理這一思想。因此,筆者認(rèn)為閉環(huán)PLM是一種有效管理產(chǎn)品生命周期活動(dòng)的信息化戰(zhàn)略,它利用 RFID、智能嵌入技術(shù)、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、泛在信息融合與處理技術(shù)等手段獲取全生命周期內(nèi)與產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù),并通過(guò)數(shù)據(jù)的集成、轉(zhuǎn)化和分享實(shí)現(xiàn)全生命周期內(nèi)跨組織間信息流的閉環(huán)管理,其最終目標(biāo)是綜合協(xié)調(diào)時(shí)間(T)、質(zhì)量(Q)、成本(C)、服務(wù)(S)、環(huán)境(E)、資源(R),滿足日益增長(zhǎng)的可持續(xù)發(fā)展需求。

閉環(huán)PLM是對(duì)傳統(tǒng)PLM相關(guān)理論、方法、技術(shù)的補(bǔ)充和完善,因此除了具備傳統(tǒng)PLM的特征外,還具有以下幾個(gè)方面的新特性：

(1)智能特性。從技術(shù)角度來(lái)講,智能物件相關(guān)技術(shù)能自動(dòng)識(shí)別、存儲(chǔ)產(chǎn)品生命周期相關(guān)產(chǎn)品信息,進(jìn)行信息的自我管理、分析決策,還能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與其他管理系統(tǒng)進(jìn)行信息的傳遞、交換,由于具備環(huán)境自適應(yīng)性,其決策過(guò)程無(wú)需外部干涉,體現(xiàn)了充分的智能化。

(2)閉環(huán)特性。從信息角度來(lái)講,閉環(huán)PLM實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品全生命周期所有參與主體及其活動(dòng)的可視化和閉環(huán)管理。閉環(huán)特性主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：首先,實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品全生命周期各階段的信息共享(橫向閉環(huán)),使得產(chǎn)品全生命周期過(guò)程的所有活動(dòng)參與者不受時(shí)間、地點(diǎn)的約束就能管理和控制產(chǎn)品信息;其次,產(chǎn)品生命周期各環(huán)節(jié)獲取的數(shù)據(jù)能實(shí)現(xiàn)向信息和知識(shí)的無(wú)縫轉(zhuǎn)化,而知識(shí)和信息又反過(guò)來(lái)作用于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程(縱向閉環(huán)),利用知識(shí)管理推動(dòng)業(yè)務(wù)過(guò)程的創(chuàng)新。

(3)社會(huì)特性。從商業(yè)角度來(lái)講,閉環(huán)PLM以可持續(xù)發(fā)展為核心,通過(guò)深入挖掘產(chǎn)品生命周期內(nèi)獲取的現(xiàn)場(chǎng)知識(shí),最大程度滿足用戶需求,提高用戶的舒適度和滿意度,在兼顧產(chǎn)品和服務(wù)的同時(shí)強(qiáng)調(diào)了企業(yè)的社會(huì)責(zé)任,引導(dǎo)企業(yè)改變只重產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的傳統(tǒng)經(jīng)營(yíng)理念。

2.2 閉環(huán)PLM的運(yùn)作機(jī)制

閉環(huán)PLM實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期的閉環(huán)管理取決于三個(gè)相互聯(lián)系又相互作用的機(jī)制：智能物件、PLM Agent和 PDKM 系統(tǒng)[11]。閉環(huán) PLM的運(yùn)作機(jī)制如圖1所示。

智能物件是指一類嵌入了RFID標(biāo)簽或傳感檢測(cè)等信息裝置的物體[12]。由于智能物件集成了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理及分析、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、通信、傳感檢測(cè)等模塊單元,因而它能夠?qū)崟r(shí)采集、存儲(chǔ)產(chǎn)品及相關(guān)環(huán)境信息并傳輸給PLM Agent,隨時(shí)接收從PLM Agent發(fā)送的數(shù)據(jù)并經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理存儲(chǔ)于自身,并且它伴隨著產(chǎn)品整個(gè)流通過(guò)程而更新。

每個(gè)讀寫(xiě)裝置(如個(gè)人數(shù)字助理、閱讀器)都可以看作一個(gè)PLM Agent。PLM Agent在各節(jié)點(diǎn)把獲取的產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單處理并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳遞給PDKM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品信息的集成和共享。

PDKM系統(tǒng)作為一種分布式知識(shí)庫(kù)和決策支持系統(tǒng),主要用于存儲(chǔ)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)以及流通使用過(guò)程中的所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息,并將信息轉(zhuǎn)化為可用的知識(shí)[13]。PDKM還需與其他業(yè)務(wù)層管理信息系統(tǒng)集成,隨時(shí)隨地把知識(shí)傳遞給相關(guān)部門(mén)或人員為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)全過(guò)程提供技術(shù)支持和服務(wù)。

圖1 閉環(huán)PLM的運(yùn)作機(jī)制

2.3 閉環(huán)PLM的研究?jī)?nèi)容

閉環(huán)PLM以產(chǎn)品生命周期為主線,通過(guò)對(duì)產(chǎn)品生命周期信息的閉環(huán)管理,實(shí)現(xiàn)過(guò)程、資源和組織的協(xié)調(diào)管理,并在適當(dāng)?shù)碾A段作出正確的決策。閉環(huán)PLM在產(chǎn)品全生命周期各個(gè)階段有著不同的關(guān)注點(diǎn)。

(1)BOL(beginning of life)階段。本階段主要包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造。產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程除涉及市場(chǎng)需求、用戶需求、競(jìng)爭(zhēng)者的同類產(chǎn)品外,還需綜合考慮成本、功能以及各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)如加工、裝配性能、可維護(hù)性、可拆卸性、可重用性、報(bào)廢零部件可能對(duì)環(huán)境的影響等。閉環(huán)PLM期望追蹤產(chǎn)品生產(chǎn)制造過(guò)程以及后兩階段所有與產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù),建立完備的產(chǎn)品生命周期數(shù)據(jù)庫(kù)為產(chǎn)品質(zhì)量的改善和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)提供豐富的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn),縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期,降低風(fēng)險(xiǎn),提升質(zhì)量,滿足顧客需求。在生產(chǎn)制造過(guò)程中,閉環(huán)PLM與精益制造這一先進(jìn)制造模式相融合,利用 RFID實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)(在制品、物料等狀態(tài)),快速響應(yīng)產(chǎn)品變動(dòng)過(guò)程以進(jìn)行生產(chǎn)計(jì)劃的實(shí)時(shí)調(diào)整和調(diào)度,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理的可視化、柔性化。

(2)MOL(middle of life)階段。本階段主要涉及到產(chǎn)品的包裝運(yùn)輸、銷售、使用和維護(hù)。閉環(huán)PLM在包裝運(yùn)輸過(guò)程中實(shí)時(shí)跟蹤車輛運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)庫(kù)存等情況,并以此為基礎(chǔ)制訂出合理的銷售策略;產(chǎn)品使用過(guò)程中利用智能物件技術(shù)為消費(fèi)者提供詳細(xì)的產(chǎn)品信息、精細(xì)化產(chǎn)品支持和服務(wù)、降低產(chǎn)品維護(hù)成本和響應(yīng)時(shí)間;維修服務(wù)人員根據(jù)產(chǎn)品使用情況進(jìn)行維修計(jì)劃的合理安排,監(jiān)控、分析和解決產(chǎn)品使用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題并及時(shí)反饋給相關(guān)人員如設(shè)計(jì)人員、生產(chǎn)人員以減小產(chǎn)品損失。

(3)EOL(end of life)階段。本階段包括產(chǎn)品的回收和報(bào)廢過(guò)程。閉環(huán)PLM在此階段關(guān)注的是為產(chǎn)品回收過(guò)程中的所有參與者提供產(chǎn)品(零部件、材料)的精確信息,有效估計(jì)零部件的回收價(jià)值和回收質(zhì)量并選擇適當(dāng)?shù)奶幚矸绞?提高產(chǎn)品回收效率、降低回收成本。

閉環(huán)PLM 中各階段(BOL、MOL、EOL)信息的聯(lián)系機(jī)制詳見(jiàn)圖2,其中,閉環(huán)PLM中的信息流向按產(chǎn)品生命周期方向視為正向信息流,反之為逆向信息流。

圖2 閉環(huán)PLM各階段信息聯(lián)系機(jī)制[11]

3 閉環(huán)PLM的技術(shù)體系

閉環(huán)PLM技術(shù)體系同傳統(tǒng)PLM一樣,包括關(guān)鍵技術(shù)、核心功能、典型應(yīng)用及系統(tǒng)解決方案等。

圖3 閉環(huán)PLM技術(shù)體系

3.1 關(guān)鍵技術(shù)

閉環(huán)PLM關(guān)鍵技術(shù)是實(shí)現(xiàn)閉環(huán)PLM核心功能的基礎(chǔ),主要包括智能物件及相關(guān)技術(shù)、中間件技術(shù)、PDKM 技術(shù)、決策支持(decision suppont,DS)技術(shù)等。

(1)智能物件及相關(guān)技術(shù)。對(duì)產(chǎn)品靜態(tài)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)及其環(huán)境參數(shù)進(jìn)行識(shí)別、采集、處理和傳輸?shù)囊幌盗屑夹g(shù)。主要包括：RFID電子標(biāo)簽、天線及閱讀器、智能嵌入技術(shù)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳感器技術(shù)、產(chǎn)品信息識(shí)別網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)安全技術(shù)等。在產(chǎn)品信息網(wǎng)絡(luò)識(shí)別技術(shù)方面,目前有三種典型的實(shí)現(xiàn)形式 ：EPC global、ID@URI和 WWAI[14]。

(2)中間件技術(shù)。中間件介于閱讀器與應(yīng)用程序之間,既要實(shí)現(xiàn)異構(gòu)設(shè)備(閱讀器、智能物件等)之間的通信,還要與后臺(tái)系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)等進(jìn)行通信。中間件一般具有設(shè)備管理、讀/寫(xiě)數(shù)據(jù)、事件管理、發(fā)現(xiàn)服務(wù)等功能,其處理流程大致為：設(shè)備管理模塊識(shí)別從閱讀器流入的數(shù)據(jù),經(jīng)事件過(guò)濾、事件聚合等事件處理環(huán)節(jié)提取出有用信息并轉(zhuǎn)化成應(yīng)用系統(tǒng)所需格式,保存于數(shù)據(jù)庫(kù)中為應(yīng)用層服務(wù)。

(3)PDKM技術(shù)。管理產(chǎn)品全生命周期內(nèi)所有與產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)。產(chǎn)品數(shù)據(jù)及知識(shí)管理的過(guò)程就是將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為信息以及知識(shí)的過(guò)程。一般來(lái)說(shuō),現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為信息或知識(shí)大致要經(jīng)歷如下環(huán)節(jié)：根據(jù)系統(tǒng)管理目標(biāo)明確所需現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù);確立數(shù)據(jù)采集方式;數(shù)據(jù)采集;對(duì)不同種類、不同來(lái)源的數(shù)據(jù)進(jìn)行集成;數(shù)據(jù)確認(rèn);數(shù)據(jù)處理、分析并轉(zhuǎn)化為可用信息;信息處理、合成并轉(zhuǎn)化為知識(shí)[15]。

(4)DS技術(shù)。利用數(shù)據(jù)挖掘、模式識(shí)別或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法對(duì)PDKM中的產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)、環(huán)境參數(shù)、狀態(tài)參數(shù)等數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,使得不同產(chǎn)品生命周期階段的參與者能根據(jù)實(shí)際情況作出相應(yīng)決策。

3.2 核心功能

除了傳統(tǒng)PLM所具備的文檔管理、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、配置管理、項(xiàng)目管理、變更管理等基本功能,閉環(huán)PLM還須具備以下核心功能：

(1)知識(shí)管理。集成和管理產(chǎn)品全生命周期內(nèi)所有與產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)化為可用信息及知識(shí),并能對(duì)單個(gè)產(chǎn)品及其結(jié)構(gòu)的所有數(shù)據(jù)(靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù))進(jìn)行集成、跟蹤、追蹤和動(dòng)態(tài)更新。

(2)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)管理。獲取和集成所需現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化,還能估計(jì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的價(jià)值,為決策提供支持。

(3)數(shù)據(jù)分析及決策。通過(guò)對(duì)產(chǎn)品相關(guān)的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行診斷和分析,完成生產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)度、產(chǎn)品質(zhì)量診斷、預(yù)防性維護(hù)、產(chǎn)品壽命估計(jì)等決策過(guò)程。

3.3 典型應(yīng)用

(1)DFX(design for X)。在產(chǎn)品生命周期的早期階段獲取更多關(guān)于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的信息來(lái)源,從而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)與顧客需求的協(xié)調(diào)。具體來(lái)說(shuō)就是利用產(chǎn)品生命周期后期階段的反饋信息以及產(chǎn)品知識(shí)庫(kù)中積累的可用知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行新產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)(可裝配性、可維護(hù)性、可拆卸性、可重用性、環(huán)境適應(yīng)性、質(zhì)量等)。

(2)實(shí)時(shí)生產(chǎn)調(diào)度。閉環(huán)PLM 極大程度上解決了企業(yè)生產(chǎn)流程管理中的信息差問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)了企業(yè)運(yùn)營(yíng)過(guò)程的可視化和透明化,提升了運(yùn)作的柔性。通過(guò)研究基于實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、完備信息等新條件下的自適應(yīng)算法及模型,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)線的實(shí)時(shí)調(diào)度和優(yōu)化,真正滿足精益制造。

(3)預(yù)防性維修。跟蹤和追蹤產(chǎn)品使用過(guò)程中的狀態(tài)信息及市場(chǎng)評(píng)價(jià)情況,利用基于互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)品維修服務(wù)平臺(tái)和相關(guān)工具進(jìn)行維修服務(wù)的統(tǒng)計(jì)分析、上報(bào)及預(yù)測(cè),實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的遠(yuǎn)程維護(hù)和預(yù)防性維護(hù)[16]。

(4)回收決策支持。產(chǎn)品回收過(guò)程經(jīng)歷收購(gòu)、登記、挑選分揀、鑒別分類、再制造等眾多環(huán)節(jié),受技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)環(huán)境等多個(gè)目標(biāo)制約。利用產(chǎn)品回收決策模型提升產(chǎn)品回收過(guò)程相關(guān)決策者的信息資源質(zhì)量,合理估計(jì)產(chǎn)品的剩余價(jià)值和使用壽命,協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)收益和社會(huì)效益,實(shí)現(xiàn)價(jià)值增值。

4 閉環(huán)PLM的研究應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)

4.1 國(guó)內(nèi)外研究應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著RFID、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、智能嵌入等技術(shù)的發(fā)展和逐步應(yīng)用,各國(guó)政府、企業(yè)、科研院校都相繼推出了相關(guān)項(xiàng)目和研究計(jì)劃以提高企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力,并為顧客提供更好產(chǎn)品和服務(wù)。這些項(xiàng)目和計(jì)劃在一定程度上推動(dòng)了閉環(huán)PLM思想的產(chǎn)生和發(fā)展。

劍橋Auto ID中心McFarlane等[17]利用自動(dòng)識(shí)別技術(shù)和Agent技術(shù)設(shè)計(jì)了一種分布式智能制造控制系統(tǒng),并在機(jī)器人裝配單元進(jìn)行了驗(yàn)證;Harrison等[18]提出利用網(wǎng)絡(luò)RFID對(duì)產(chǎn)品全生命周期信息進(jìn)行有效管理以便適時(shí)作出決策。Kühnle[19]等在 PADABIS'PROMISE項(xiàng)目的支持下設(shè)計(jì)了一種新的柔性制造系統(tǒng)并詳細(xì)描繪了其體系結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)模型。該系統(tǒng)面向訂單綜合考慮資源和產(chǎn)品,使得企業(yè)能更快響應(yīng)市場(chǎng)和加強(qiáng)企業(yè)內(nèi)部協(xié)作。

隨著歐盟研究計(jì)劃PROMISE(product lifecycle management and information tracking using smart embedded systems)的實(shí)施,閉環(huán)PLM概念被正式提出[20]。該計(jì)劃利用智能物件感知產(chǎn)品所處的環(huán)境信息實(shí)現(xiàn)整個(gè)產(chǎn)品生命周期內(nèi)信息流的閉環(huán)管理,具體研究?jī)?nèi)容包括：面向全生命周期的信息流模型、智能物件相關(guān)技術(shù)、數(shù)據(jù)管理和建模技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)體系等。其中,Jun等[21]利用RDF技術(shù)研究了產(chǎn)品生命周期元模型建模的方法,定義了RDF數(shù)據(jù)模型以及描述和管理產(chǎn)品生命周期元模型的機(jī)制;Xu等[22]從系統(tǒng)、過(guò)程、信息和數(shù)據(jù)三個(gè)層面描繪了閉環(huán) PLM系統(tǒng)模型;日本豐田汽車公司與東京大學(xué)、早稻田大學(xué)、中央大學(xué)協(xié)作研究了閉環(huán)PLM的原型系統(tǒng),以便在早期的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)階段考慮整個(gè)產(chǎn)品生命周期所有階段的問(wèn)題,其研究?jī)?nèi)容包括產(chǎn)品建模以有效估計(jì)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)、可靠性設(shè)計(jì)、維修計(jì)劃、運(yùn)作信息實(shí)時(shí)反饋機(jī)制、決策支持系統(tǒng)等[23];Parlikad等[24]研究了基于RFID的產(chǎn)品信息在回收決策中的作用,并建立了貝葉斯產(chǎn)品回收決策支持模型。

除以上研究成果外,歐盟第六框架(FP6)所資助的項(xiàng)目 BRIDGE(building radio frequency ID entification solutions for the global environment)研究在EPCglobal標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上建設(shè)適用于全球環(huán)境的射頻識(shí)別解決方案,構(gòu)建基于EPCglobal的產(chǎn)品信息網(wǎng)絡(luò)[25],其應(yīng)用領(lǐng)域涉及產(chǎn)品防偽、醫(yī)療保健、紡織、食品加工、零售、可復(fù)用資產(chǎn)管理、產(chǎn)品使用過(guò)程中的服務(wù)等方面。此外,歐盟框架計(jì)劃、AITPL cluster和CERP-IoT等機(jī)構(gòu)和組織還推出了一攬子計(jì)劃如X—CHANGE[26](flexible change management for the factory of the future)、TraSer(identitybased tracking and web-services for SMEs)、CASAGRAS[27](coordination and support action for global RFID-related activities and standardisation)等研究與產(chǎn)品、產(chǎn)品生命周期管理相關(guān)的一些理論、技術(shù)、方法、解決方案和標(biāo)準(zhǔn)體系等。

相對(duì)國(guó)外,我國(guó)的主要研究重點(diǎn)還集中于RFID技術(shù)攻關(guān)以及示范性應(yīng)用方面,并得到了國(guó)家相關(guān)部門(mén)、科研院校、企業(yè)的重視和大力支持。國(guó)家科技部“十一五”863高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃于2006年和2008年發(fā)布了兩批RFID專項(xiàng),對(duì)RFID共性基礎(chǔ)及前瞻性技術(shù)、產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)、應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)等方面進(jìn)行了研究,并取得了一定的成績(jī)[28]。典型的有：Auto-ID中國(guó)實(shí)驗(yàn)室依托復(fù)旦大學(xué)專用集成電路與系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了大量關(guān)于RFID的專用集成電路與系統(tǒng)方面核心技術(shù)的基礎(chǔ)研究,并在防碰撞算法、標(biāo)簽芯片電路等方面取得一定成果[29-30];中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所設(shè)立了專門(mén)的RFID測(cè)試實(shí)驗(yàn)室,利用面向物流應(yīng)用的RFID技術(shù)分析和模擬測(cè)試平臺(tái),確定了測(cè)試技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系框架[31],并著手制定具有一定自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試體系;RFID標(biāo)準(zhǔn)體系方面,郎為民等[32]、張有光等[33]研究了RFID標(biāo)準(zhǔn)體系,并對(duì)我國(guó) RFID標(biāo)準(zhǔn)體系框架的目標(biāo)、原則、內(nèi)容等提出了若干建議;應(yīng)用技術(shù)方面,國(guó)內(nèi)對(duì)RFID體系架構(gòu)、系統(tǒng)集成、中間件等方面進(jìn)行了研究并取得一定成果,如香港大學(xué) Huang等[34]將智能識(shí)別技術(shù)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與生產(chǎn)資源結(jié)合,提出了無(wú)線制造系統(tǒng)的概念,并研制出了多種無(wú)線制造原型系統(tǒng);清華大學(xué)臧傳真等[35]提出了基于智能物件的實(shí)時(shí)企業(yè),并描繪了其信息系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景和系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu);上海交通大學(xué)張樂(lè)等[36]研究了基于集群技術(shù)的可重構(gòu)RFID中間件技術(shù);重慶大學(xué)劉衛(wèi)寧等[37]在國(guó)家863計(jì)劃的支持下研究了基于射頻識(shí)別的離散制造業(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng)并在通用汽油機(jī)生產(chǎn)線上得到了驗(yàn)證。其他科研院所如中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所、合肥工業(yè)大學(xué)、廣東工業(yè)大學(xué)等在此領(lǐng)域也取得了一些突破。

4.2 發(fā)展趨勢(shì)

目前閉環(huán)PLM的研究多集中于技術(shù)和示范性應(yīng)用層面。技術(shù)方面形成了一套較為完備的技術(shù)體系框架,但各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)還需不斷成熟和完善;應(yīng)用方面針對(duì)不同行業(yè)不同產(chǎn)品生命周期階段或單一應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了示范性應(yīng)用,驗(yàn)證了理論及技術(shù)的可行性,但缺乏面向整個(gè)產(chǎn)品生命周期閉環(huán)管理的應(yīng)用案例。隨著各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的突破,標(biāo)準(zhǔn)體系、面向企業(yè)或行業(yè)應(yīng)用的解決方案等將會(huì)成為研究重點(diǎn)。同時(shí),由于閉環(huán)PLM實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的智能化識(shí)別和管理,其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒚嫦虍a(chǎn)品價(jià)值鏈構(gòu)建全球物聯(lián)網(wǎng),理論上可實(shí)現(xiàn)所有物品的閉環(huán)生命周期管理。

(1)標(biāo)準(zhǔn)體系。包括基礎(chǔ)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系兩部分。基礎(chǔ)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系研究RFID識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)、空中接口標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、性能標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn);應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系通過(guò)結(jié)合具體的行業(yè)特點(diǎn)為閉環(huán)PLM的應(yīng)用提供系統(tǒng)指導(dǎo)和規(guī)范,包括基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)(術(shù)語(yǔ)、符號(hào)、系統(tǒng)安全)、通用性標(biāo)準(zhǔn)(支撐環(huán)境、生產(chǎn)環(huán)境特性、應(yīng)用規(guī)范、編碼等)、物理層標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)采集層標(biāo)準(zhǔn)、集成層標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用層標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容。

(2)面向企業(yè)或行業(yè)應(yīng)用的解決方案。為企業(yè)或行業(yè)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)PLM提供指導(dǎo)思想、集成信息框架、支撐平臺(tái)、實(shí)施策略、評(píng)價(jià)體系等[38]。其中,集成信息框架是在統(tǒng)一閉環(huán)PLM數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上利用集成技術(shù)構(gòu)建一個(gè)開(kāi)放、靈活、統(tǒng)一的框架。既要實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有信息系統(tǒng)的集成,還需考慮普遍深入和可信賴的網(wǎng)絡(luò)以及基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)以便能對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的人、設(shè)備、基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和管理,支持智能感知環(huán)境下企業(yè)未來(lái)的信息化建設(shè)。其主要工作包括業(yè)務(wù)流程、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、應(yīng)用軟件、支撐平臺(tái)及技術(shù)、管理功能的定義和描述。實(shí)施策略方面,閉環(huán)PLM系統(tǒng)的建設(shè)是一個(gè)系統(tǒng)工程,其實(shí)施過(guò)程涉及技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和管理問(wèn)題,使得企業(yè)需要審視內(nèi)外部環(huán)境對(duì)原有流程進(jìn)行重組。閉環(huán)PLM 的實(shí)施應(yīng)遵循“總體規(guī)劃、分步實(shí)施”的原則。具體步驟如下：分析閉環(huán)PLM相關(guān)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)及不足并識(shí)別出關(guān)鍵成功因素;根據(jù)企業(yè)現(xiàn)有業(yè)務(wù)、組織、信息系統(tǒng)情況進(jìn)行需求分析并確定系統(tǒng)應(yīng)用范圍及層次;對(duì)擬應(yīng)用環(huán)節(jié)進(jìn)行投資收益分析及風(fēng)險(xiǎn)估計(jì);軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、硬件產(chǎn)品選型及測(cè)試;系統(tǒng)測(cè)試、實(shí)施及優(yōu)化;應(yīng)用效果分析等。

5 結(jié)束語(yǔ)

閉環(huán)PLM作為一種新的管理理念,彌補(bǔ)了傳統(tǒng)PLM的不足。本文概括了閉環(huán)產(chǎn)品生命周期管理的內(nèi)涵和運(yùn)作機(jī)制,研究了閉環(huán)PLM的技術(shù)體系,綜述了國(guó)內(nèi)外研究應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)。作為一種新形勢(shì)新技術(shù)下的戰(zhàn)略思想,閉環(huán)PLM的各項(xiàng)理論、方法和關(guān)鍵技術(shù)還在不斷深入探討和研究中。

當(dāng)前 RFID相關(guān)技術(shù)在我國(guó)已應(yīng)用于供應(yīng)鏈、生產(chǎn)制造等環(huán)節(jié),也逐步開(kāi)始應(yīng)用于售后服務(wù)環(huán)節(jié),盡管這在一定程度上體現(xiàn)了閉環(huán)PLM的思想,但同國(guó)外相比還有較大差距。因此,對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō)閉環(huán)PLM的研究應(yīng)遵循“中國(guó)射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)政策白皮書(shū)”的總體發(fā)展目標(biāo),首先進(jìn)行一系列基礎(chǔ)技術(shù)、產(chǎn)業(yè)化技術(shù)、應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)的突破,利用示范應(yīng)用、國(guó)內(nèi)外協(xié)作的機(jī)會(huì)建立具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的標(biāo)準(zhǔn)體系以掌握產(chǎn)業(yè)控制權(quán),其次,閉環(huán)PLM還必須與其他先進(jìn)制造系統(tǒng)理論以及國(guó)內(nèi)制造企業(yè)的實(shí)際情況相結(jié)合,優(yōu)先解決企業(yè)所面臨的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題,以提升制造過(guò)程及運(yùn)營(yíng)管理中的自動(dòng)化、信息化、可視化、智能化水平。隨著技術(shù)的發(fā)展,企業(yè)經(jīng)營(yíng)理念的變化以及閉環(huán)PLM相關(guān)理論、技術(shù)的不斷豐富和完善,閉環(huán)PLM必將在社會(huì)、經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中發(fā)揮出更大的作用。

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