基于產(chǎn)品生命周期數(shù)據(jù)的信息采集系統(tǒng)研究

劉立威，文孟軍，李長霖

（中國電子科技集團公司第29研究所，四川成都，610036）

0 引言

產(chǎn)品生命周期數(shù)據(jù)在產(chǎn)品產(chǎn)生、發(fā)展、成熟和消亡過程中具有重要作用。對企業(yè)而言，是智能制造的基礎(chǔ)，是支持企業(yè)持續(xù)發(fā)展的資產(chǎn)；對用戶而言，是產(chǎn)品使用、維護和維修的基礎(chǔ)。[1-2]

1 產(chǎn)品生命周期數(shù)據(jù)

產(chǎn)品生命周期分為三個階段：BOL（產(chǎn)品設(shè)計與生產(chǎn)階段）；MOL（物流、使用、服務(wù)和維護階段）；EOL（回收、再制造、重利用、報廢階段）。[3-6]

產(chǎn)品生命周期中，數(shù)據(jù)繁多，形式多樣。數(shù)據(jù)主要的屬性有內(nèi)容、形式和狀態(tài)。

按內(nèi)容劃分，產(chǎn)品數(shù)據(jù)包括功能數(shù)據(jù)、需求數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)、制造數(shù)據(jù)、使用服務(wù)數(shù)據(jù)和報廢回收數(shù)據(jù)。

按形式劃分，產(chǎn)品數(shù)據(jù)有結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)有屬性、對象、關(guān)系等。非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)主要是各種文檔數(shù)據(jù)。

按狀態(tài)劃分，產(chǎn)品數(shù)據(jù)有靜態(tài)數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)，靜態(tài)數(shù)據(jù)是基本保持穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，動態(tài)數(shù)據(jù)是隨著時間發(fā)展，常常發(fā)生變化的數(shù)據(jù)。

2 產(chǎn)品生命周期管理系統(tǒng)

閉環(huán)產(chǎn)品生命周期管理系統(tǒng)的概念起源于歐盟項目PROMISE(產(chǎn)品全生命周期管理和運用智能嵌入式系統(tǒng)的信息跟蹤)的研究，它的基本框架基于三大組成部分:PLM（Product Lifecycle Management）代理、PLM 系統(tǒng)、內(nèi)嵌PEID的產(chǎn)品。本文將對 PLM（Product Embedded Information Device）管理系統(tǒng)作簡要闡述。重點描述PEID的實現(xiàn)。

閉環(huán)產(chǎn)品生命周期管理系統(tǒng)框架如圖1所示。

圖1 閉環(huán)產(chǎn)品生命周期管理系統(tǒng)

該系統(tǒng)由PEID、數(shù)據(jù)交互設(shè)備、PLM管理系統(tǒng)三大部分組成。

PEID是產(chǎn)品內(nèi)嵌的信息收集系統(tǒng)，即是將數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)采集過程內(nèi)嵌入產(chǎn)品的設(shè)備。主要收集產(chǎn)品生命周期內(nèi)各環(huán)節(jié)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)交互設(shè)備：實現(xiàn)將產(chǎn)品的數(shù)據(jù)傳輸至PLM管理系統(tǒng)。

PLM管理系統(tǒng)：負(fù)責(zé)管理PLM產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)，將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成知識，形成知識數(shù)據(jù)庫，以數(shù)據(jù)服務(wù)中心和產(chǎn)品數(shù)據(jù)、知識管理系統(tǒng)為核心向產(chǎn)品生命周期中相關(guān)人員或組織提供PLM服務(wù)，向決策人員提供決策支持。

3 產(chǎn)品內(nèi)嵌信息收集系統(tǒng)

3.1 數(shù)據(jù)獲取

“數(shù)據(jù)獲取”是將空間或時間上分散的數(shù)據(jù)源產(chǎn)生的數(shù)據(jù)集中起來的過程。產(chǎn)品數(shù)據(jù)的源頭是人員、設(shè)備和產(chǎn)品本身，它們在空間上分布存在，如何將這些數(shù)據(jù)源產(chǎn)生的數(shù)據(jù)匯總到一個系統(tǒng)是數(shù)據(jù)獲取需要解決的主要問題。

3.2 當(dāng)前狀況

產(chǎn)品在BOL階段數(shù)據(jù)處于企業(yè)內(nèi)，比較容易實現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效獲取和完整性，MOL階段和EOL階段發(fā)生在產(chǎn)品交付后，產(chǎn)品所處的環(huán)境和本身狀況千差萬別，產(chǎn)品數(shù)據(jù)變的模糊；由于空間、時間和交換技術(shù)的限制，要獲得MOL和EOL階段的數(shù)據(jù)十分困難。

方便快捷的數(shù)據(jù)采集是數(shù)據(jù)分析利用的基礎(chǔ)，而產(chǎn)品內(nèi)嵌信息收集系統(tǒng)正是一種可以方便快捷的采集產(chǎn)品生產(chǎn)、使用、維修環(huán)節(jié)生成數(shù)據(jù)的一套系統(tǒng)。

3.3 系統(tǒng)構(gòu)成

產(chǎn)品內(nèi)嵌信息收集系統(tǒng)主要由生產(chǎn)功能模塊、使用功能模塊、數(shù)據(jù)記錄與維護、數(shù)據(jù)傳輸與備份幾部分構(gòu)成，其典型的組成框圖，如圖2所示。

圖2 產(chǎn)品內(nèi)嵌信息收集系統(tǒng)構(gòu)成

如果產(chǎn)品自帶計算機及顯示設(shè)備，可將此系統(tǒng)直接植入產(chǎn)品中，從而完成產(chǎn)品狀態(tài)的紀(jì)錄與統(tǒng)計各功能模塊組成。

如果產(chǎn)品不具備計算機，可在產(chǎn)品外加簡易的筆記本電腦或者平板電腦，在電腦上加裝相應(yīng)軟件，從而完成產(chǎn)品狀態(tài)的紀(jì)錄與統(tǒng)計。

3.3.1 生產(chǎn)階段功能模塊

生產(chǎn)階段需要采集的產(chǎn)品信息包含產(chǎn)品的屬性、組成關(guān)系、調(diào)試記錄、產(chǎn)品故障、排故記錄、返修記錄、器件替換等。所以生產(chǎn)階段功能模塊又劃分為若干個子功能模塊。如：產(chǎn)品基本信息子模塊，產(chǎn)品裝入關(guān)系子模塊、調(diào)試記錄子模塊、設(shè)備故障子模塊、排故記錄子模塊、器件替換子模塊、返修記錄子模塊等。

其中產(chǎn)品基本信息子模塊包含產(chǎn)品的名稱、編號、平臺，因為具有較大的相似性，采用勾選或填寫的方式。

對于極其重要的當(dāng)前設(shè)備是否完好，有多少個故障等信息以滾動信息的方式顯示。

產(chǎn)品裝入關(guān)系表子模塊可以加載標(biāo)準(zhǔn)模板，并在其上進行填寫與更改。能夠關(guān)聯(lián)器件更換。當(dāng)模塊、器件更換子模塊中內(nèi)容發(fā)生更改后，裝入關(guān)系表中的內(nèi)容會隨之發(fā)生更改。

設(shè)備故障、排故記錄、器件替換三個子模塊間有關(guān)聯(lián)性。其中一個模塊內(nèi)容變化后，其他子模塊相關(guān)部分應(yīng)發(fā)生變化。各模塊中不同的狀態(tài)用不同的顏色顯示，如故障中、排故中、故障已排除三種不同的狀態(tài)分別用三種不同顏色區(qū)分。

一個典型的產(chǎn)品生產(chǎn)階段功能模塊如圖3所示。

圖3 產(chǎn)品生產(chǎn)階段功能模塊

3.3.2 生產(chǎn)階段功能模塊

產(chǎn)品使用階段需要采集的產(chǎn)品信息包含基本信息、交接記錄、維護保養(yǎng)、設(shè)備故障、維修記錄、器件更換、使用記錄等，所以相應(yīng)的產(chǎn)品使用階段功能模塊也包含了以下若干子功能模塊：基本信息子模塊、交接記錄子模塊、維護保養(yǎng)子模塊、設(shè)備故障子模塊、維修記錄子模塊、器件更換子模塊、使用記錄子模塊等，由于存在器件更換的情況，其裝入關(guān)系會隨之變化，所以需增加裝入關(guān)系子模塊。

產(chǎn)品基本信息子功能模塊主要采集產(chǎn)品名稱、編號、平臺、用戶單位、出廠日期。其中產(chǎn)品屬性部分如：產(chǎn)品名稱，平臺，單站組成（即裝入關(guān)系表）、出廠日期等在產(chǎn)品交付前由生產(chǎn)人員填寫。用戶單位等信息由使用人員填寫，由于用戶單位可能會發(fā)生變成，所以此欄信息可實時更改。

滾動信息顯示用于顯示當(dāng)前設(shè)備有多少個故障，最后一次檢修時間。

維護保養(yǎng)、設(shè)備故障、維修紀(jì)錄、器件更換幾個子功能模塊具有關(guān)聯(lián)性，其中一個模塊內(nèi)容變化后，其他模塊相關(guān)部分會發(fā)生變化。各子模塊中不同的狀態(tài)用不同的顏色顯示，如故障中、排故中、故障已排除三種不同的狀態(tài)分別用三種不同顏色區(qū)分。一個典型的產(chǎn)品使用階段功能模塊如圖4所示。

圖4 產(chǎn)品使用階段功能模塊

3.3.3 數(shù)據(jù)記錄與維護

由于系統(tǒng)內(nèi)嵌在產(chǎn)品中，所以平時數(shù)據(jù)紀(jì)錄，可保證其實時性，只要狀態(tài)發(fā)生改變就能立即紀(jì)錄。

數(shù)據(jù)的維護，主要是保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，實時檢查產(chǎn)品現(xiàn)狀與記錄數(shù)據(jù)是否一致，并進行更正。

3.3.4 數(shù)據(jù)傳輸與備份

為保證不可預(yù)測的故障導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，可每月刻盤保存數(shù)據(jù)一次，系統(tǒng)具備刻盤保存數(shù)據(jù)的功能。

數(shù)據(jù)傳輸主要發(fā)生在PEID與PLM管理系統(tǒng)之間，可采用U盤拷貝或者刻盤的方式。系統(tǒng)具備相應(yīng)的數(shù)據(jù)遷移功能。

3.4 擴展應(yīng)用

3.4.1 與單位售后系統(tǒng)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)

產(chǎn)品內(nèi)嵌信息收集系統(tǒng)與售后服務(wù)系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，可以準(zhǔn)確的掌握交付產(chǎn)品后的狀態(tài)，調(diào)整售后服務(wù)方式與計劃。

3.4.2 與生產(chǎn)線管理系統(tǒng)關(guān)聯(lián)

產(chǎn)品內(nèi)嵌信息收集系統(tǒng)與生產(chǎn)線管理系統(tǒng)（MES或ERP等）交互并關(guān)聯(lián)，可以加強產(chǎn)品的全生命周期管理。

3.4.3 與用戶產(chǎn)品管理系統(tǒng)關(guān)聯(lián)

產(chǎn)品內(nèi)嵌信息收集系統(tǒng)與用戶產(chǎn)品管理系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，可以提供產(chǎn)品故障統(tǒng)計，便于備件采購，可以實時提供產(chǎn)品的完好性信息等。