离散制造业产品全生命周期管理PLM应用研究

随着智能制造的提出和相关技术的不断发展，传统 PDM已无法满足离散制造行业的发展。作为PDM的扩展，产品生命周期管理PLM已成为企业发展的必经之路。

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引言
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离散制造业在我国工业领域长期占据重要位置，但是传统的离散型制造企业在创新能力、生产效率和效益、生产模式、信息化建设、研发能力等方面仍有待提高，这些因素制约着智能制造模式在我国工业中的快速发展。产品数据管理平台PDM技术已在很多制造行业中得到广泛应用。
由于离散制造行业产品品种多、批量小，在离散制造行业中产品数据管理 PDM 的功能依然以管理设计图纸模型数据为主。随着智能制造的提出和相关技术的不断发展，传统PDM已无法满足离散制造行业的发展。作为PDM的扩展，产品生命周期管PLM已成为企业发展的必经之路。
离散制造行业基于订单进行设计，设计周期长，出错率高，同时仿真复杂，设计与产品使用脱节，产品交付后往往难以追踪。通过PLM平台的建设，可以实现设计、工艺仿真、制造一体化，使得产品设计周期和设计质量得到大幅提升，产品升级改进周期大大缩短。
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产品全生命周期管理平台的架构
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现代产品生命周期管理平台中的内容相当丰富，为智能制造提供了许多信息化工具，其主要功能如图1所示。

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工厂层：通过对工厂整体工艺规划、生产设备布局、生产过程进行仿真，确保产品生产过程顺利进行。离散制造由于生产节拍不一致，各生产工位之间、生产工位与物流系统之间都需要协同，因此在建厂或者工艺改造时，应充分考虑各种因素，避免工厂工艺节拍失调和投资浪费。
产品设计层：在产品设计时利用三维参数化设计工具、设计成本控制、产品性能仿真等手段，在缩短设计周期的同时保证设计质量，并从设计端控制设计成本，实现目标成本管理功能。
工艺设计层：工艺包含结构化三维工艺、三维加工仿真、三维装配仿真等内容。通过结构化的三维工艺，将工艺数据传递给下游MES系统，指导各工位按工艺要求进行相应工序内容。通过三维加工仿真与三维装配仿真，确保产品工艺设计的合理性和准确性。
制造层：将制造所需数据通过WEB、3D-PDF等形式进行分发展示，使得车间生产员工更直观地看到产品和工艺内容，将工艺人员编写的加工程序发送给现场数控设备，并将现场数控设备的最终程序保存至PLM系统。
售后层：通过现场采集的数据对产品进行不断改进，通过售后数据的整理分析，实现产品售后追踪，解决产品存在的问题，进行更新换代。
平台层：通过项目管理、资源库管理、知识库管理、BOM管理、协同管理以及集成接口等，实现平台与设计分析工具软件以及各系统的互联互通，并对平台内的数据进行归档分析，保证数据传递的正确性和及时性。与此同时，实现企业内部设计到制造、企业外部上下游企业对模型的重用和同一平台协同，达到提质增效和知识积累的目的。
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数字孪生模型的发展与应用
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随着PLM技术的不断发展，西门子公司提出了数字孪生模型的概念。数字孪生模型不是一种全新的技术，它具有现有的虚拟制造、数字样机等技术的特征，并以这些技术为基础发展而来，如图2所示。

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虚拟制造技术以虚拟现实和仿真技术为基础，对产品的设计、生产过程统一建模，在计算机上实现产品从设计、加工和装配、检验、使用及回收整个生命周期的模拟和仿真，从而无需进行样品制造，在产品的设计阶段就可以模拟出产品及其性能和制造流程，以此来优化产品的设计质量和制造流程，优化生产管理和资源规划，达到产品开发周期和成本的最小化、产品设计质量的最优化和生产效率最高化，从而形成企业的市场竞争优势。