一、全生命周期管理的关键技术

产品全生命周期管理系统能够为用户建立个集成的数据环境( Integ rated data environment),在虚拟企业环境下,实现数据的一致性管理。如图：

在虚拟设计环境下,产品全生命周期的数据分开存放,系统提供数据的联邦机制,分散在网络上的用户在对数据进行存取时,所有数据对用户都应是透明的,这种位置上的透明性可用电子仓库来实现。电子仓库对分散在虚拟企业中的数据建立一个统一索引,指定数据单元存放的具体物理空间,并能对数据的增删和修改操作进行动态的维护。在产品全生命周期管理体系中,电子仓库应能保持数据的惟一性和一致性,惟一性指不同的用户在对同一数据单元进行操作时,通过网络传递的是数据的映像或者是一种参照关系,而不是通过复制和拷贝生成一个新的数据单元;一致性指数据单元的变更能及时通知到有关的工作结点,并且在数据变更时,提供一种加解锁机制,保证数据版本的统一。

PLM系统所管理的数据对象由数据建模中的逻辑层进行定义,保证数据模型的一致性。在数据建模中,表示层和逻辑层采用面向对象的方法,在逻辑层生成数据单元的对象模型,这些对象模型作为数据集成平台下的管理对象,纳入到PLM系统的管理体系中。对象模型可以通过数据建模工具进行动态扩展, PLM提供对数据模型动态扩展的支持。PLM作为统一的数据管理平台,提供对产品数据生命周期有关过程的控制,如版本管理、一致性维护、出入库操作等,对于具体的数据属性信息并不加以限制,这种结构保证数据模型的可扩展性。

产品数据在物理存储上,一种存放在文件数据库中,另一种存放在关系数据库中。文件数据库通过文件管理引擎对数据进行管理,这些数据包括图纸、文档、三维模型、工艺文件等类型的数据,这类文件信息量较大,占用的存储空间较多,一般可以作为独立的信息单元进行处理,并可以存放在不同的存储设备上,在管理中用XML对其进行封装。对于产品数据中的结构化信息采用关系数据库进行管理,在PDM系统中,需要建立对象模型到关系模式的映射机制,将数据属性信息保存到关系表的对应字段中。关系数据库可以选择各种主流商品化产品,如MS SQL Ser ver, Oracle, Sybase, DB2等。异地设计与制造是指在异地异时、异构系统、异种平台进行实时动态地设计和制造,它是在企业内部或企业联盟中进行产品全生命周期管理的重要支持手段。在系统中,设计与制造协同更多地表现为一种设计理念和制造指导思想,它的实现需要许多相关技术的支持,体现在产品数据管理、分布式计算、工作流管理以及产品统一建模的实施过程中。在产品全生命周期的管理支持下产品协同设计与制造体系结构如图5所示：

该体系结构在物理逻辑上分为用户工作站和PLM服务器。联盟企业用户通过用户工作站参与整个协同产品开发过程,而PLM服务器为整个环境提供协同管理、工具服务、资源管理、数据服务等支持。在PLM服务器端提供符合CORBA规范的多种服务,这些服务分别由产品数据管理、项目管理、工作流管理等分系统提供。

协同管理服务:负责协调参与协同开发各用户的行为,目的是将各用户的工作有机集成,最终获得满足要求的产品。协同管理包括任务分配、过程监控、冲突检查等,这些服务由工作流管理系统中的服务提供。

工具服务:为客户端特定的工具请求提供服务,使它们在总体上形成一种群体工具,为协同开发人员提供协同工具,以提高用户的协同工作效率。工具服务包括产品的可视化工具、批注圈阅工具、视频会议、共享白板、文件传输、电子邮件等工具。其中,可视化工具、批注圈阅工具由产品数据管理系统提供,视频会议、共享白板、文件传输、电子邮件等工具由工作流管理系统提供。

资源管理服务:为开发人员提供有关系统内资源的信息,辅助产品开发人员进行资源的选择。同时对资源的使用情况和状态变化进行管理,当资源发生意外情况时可以主动通知相关的客户端进行处理。资源管理服务由项目管理分系统提供。

通讯服务:专门负责服务器与用户工作站之间的通讯,这是分布式计算平台的基本功能。

数据服务:包括产品信息模型及其管理、共享数据库及其管理。产品信息模型表达了产品整个生命周期内的各种信息,包括数据、文件、图形、图像等多种数据格式的数据源,包含了从概念设计、产品工程设计、生产准备和制造、售后服务等的数据,分布在网络不同的节点上,信息模型的管理负责信息模型的建立、维护、信息抽象等工作。在分布式异构的网络环境中,为提高相互关联任务的执行效率,企业管理提出了“业务过程”(Business process)的概念,即要实现“业务过程自动化”(Business process automation)和“业务过程重组”(Business pro cess re-eng ineering),工作流管理技术可完成这个任务。工作流管理的主要内容是工作任务的整体处理过程和工作组成员之间依照一组已定义的规则及已制定的共同目标所交换的文本文件、各种媒体信息或任务。

工作流管理必须具备3个关键要素:

( 1)流转路径的智能化:能够根据定义的规则自动选择路径,确保信息的正确流转。

( 2)提供跟踪与监控信息:必须能够随时跟踪和监控信息的流转,从而进行必要的操作,如催办、双驱动等,保证信息流转畅通;

( 3)与应用结合的能力:具有较强的应用结合能力,才能得到广泛的应用。

参考模型中将工作流分为2个阶段(设计、运行阶段)、3个部分(定义、控制、交互)。工作流设计提供的功能包括:图形化设计工作流网络图;能够基于工作性质、用户名或上下级关系将有关信息沿特定的路径传递;监控工作流状态;动态地改变工作流;完善的日志管理。工作流运行环境由工作流模板设计器(Wo rkFlow designer)、工作流客户端节点( Wor kFlow client)、工作流流程控制器(Wor kFlow manag ement)等几个主要部分组成。

工作流管理实现的机制主要有两种:基于数据库和基于电子邮件。基于数据库主要依赖数据共享来实现工作流管理,在开发上只需借助数据库开发技术即可,其优点是工作流和应用系统紧密结合,缺点是实现广域范围的工作流很难。基于电子邮件只需利用电子邮件的编程接口即可,其优点是实现广域范围内的工作流比较容易,缺点是应用系统和工作流的分离。

二、智能制造的管理模型和方法主要是什么

1、工厂总体设计、工艺流程及布局均已建立数字化模型，并进行模拟仿真，实现生产流程数据可视化和生产工艺优化。

2、实现对物流、能流、物性、资产的全流程监控，建立数据采集和监控系统，生产工艺数据自动数采率达到90％以上。实现原料、关键工艺和成品检测数据的采集和集成利用，建立实时的质量预警。

3、采用先进控制系统，工厂自控投用率达到90％以上，关键生产环节实现基于模型的先进控制和在线优化。

4、建立生产执行系统（MES），生产计划、调度均建立模型，实现生产模型化分析决策、过程量化管理、成本和质量动态跟踪以及从原材料到产成品的一体化协同优化。建立企业资源计划系统（ERP），实现企业经营、管理和决策的智能优化。

5、对于存在较高安全与环境风险的项目，实现有毒有害物质排放和危险源的自动检测与监控、安全生产的全方位监控，建立在线应急指挥联动系统。

6、建立工厂通信网络架构，实现工艺、生产、检验、物流等制造过程各环节之间，以及制造过程与数据采集和监控系统、生产执行系统（MES）、企业资源计划系统（ERP）之间的信息互联互通。

7、建有工业信息安全管理制度和技术防护体系，具备网络防护、应急响应等信息安全保障能力。建有功能安全保护系统，采用全生命周期方法有效避免系统失效。

通过持续改进，实现生产过程动态优化，制造和管理信息的全程可视化，企业在资源配置、工艺优化、过程控制、产业链管理、节能减排及安全生产等方面的智能化水平显著提升。

三、如何建立面向全生命周期的集成产品模型

建立面向全生命周期的集成产品模型需要深思熟虑和全面的方法，以确保产品的设计、制造、使用和维护都得以考虑。以下是建立这种模型的关键步骤：

明确定义产品生命周期：

首先，明确定义产品的生命周期阶段，包括设计、制造、分销、使用、维护和回收等。确保您完全了解每个阶段的需求和挑战。

数据收集和整合：

收集与产品生命周期各个阶段相关的数据。这可以包括设计图纸、制造过程数据、使用和维护记录等。确保这些数据能够集成到一个统一的数据模型中。

选择合适的集成工具：

选择适用于产品生命周期管理（PLM）和全生命周期管理（ALM）的工具和软件系统。这些工具可以帮助您管理和整合数据，以支持各个生命周期阶段的决策和协作。

建立标准化数据模型：

创建一个标准化的数据模型，可以跨不同生命周期阶段使用。这个数据模型应该能够容纳各种类型的数据，包括三维设计模型、工程图纸、物料清单、生产计划、维护记录等。

确保数据一致性和准确性：

确保数据在整个生命周期中保持一致性和准确性。这需要建立数据标准和质量控制流程，以减少错误和不一致性。

制定协作和沟通策略：

促进各个生命周期阶段之间的协作和沟通。建立沟通渠道和协作流程，确保信息能够在各个团队和部门之间流通。

实施智能化和分析：

利用数据分析和人工智能技术来提取洞察信息，支持决策制定。这可以包括预测维护需求、改进设计或提高制造效率等。

安全和隐私保护：

在整个数据集成过程中，确保数据的安全和隐私受到妥善保护。采取适当的安全措施，以防止数据泄露或未经授权的访问。

持续改进：

定期评估和改进集成产品模型。根据经验教训和新技术的发展，不断优化模型和流程。

培训和教育：

培训团队成员和利益相关者，以确保他们了解如何有效地使用集成产品模型。

建立面向全生命周期的集成产品模型需要跨部门的合作和长期承诺。这个模型可以改善产品质量、降低成本、提高效率，并有助于更好地满足客户需求。同时，它还有助于企业在竞争激烈的市场中保持竞争优势。