面向产品族的 PLM供给流程模型研究

面向产品族的 PLM供给流程模型研究

    在供给侧结构改革形势下，为了降低成本，提高供给对需求变化的适应性和灵活性，企业采用产品族设计策略实现成本的有效控制和产品的多样化需求。F.Kimura研究了面向产品族制造资源有限情境下的设计方法；Yongqiang Liao提出了基于 Kano需求模型的产品族外部创新设计方法，并应用该方法挖掘客户深层次的需求，解决现有模 型不能很好地将客户需求转换成产品特征的弊端。王海军提出变需求-变结构-变性能的多层次产品设计与进化管理模式，解决了客户定制信息改变对产品设计结果的适应性处理。
 
    谭满益对模糊需求下的产品供给能力进行了研究，给出了计算产品供给能力（补给周期供给水平、产品供给率）的公式和算例，讨论了模糊需求隶属函数形状的改变对产品供给能力的影响。杜纲等发现了产品族理论与供应链之间的主从关联关系，研究了产品族模块化与供应链的协同优化问题，并提出了有效的产品族配置方案。发现了产品族平台与定制化设计之间的关联关系，建立了主从关系模型。
 
    目前国内外学者的研究主要致力于产品族中每种产品的设计过程、产品需求转化过程、供应链与产品族的库存管理以及产品配置等问题。但很少有学者考虑产品族和供给之间的关系，以及供给对PLM各阶段影响和流程模型研究，因此本文提出了面向产品族的PLM供给流程模型。通过对产品族供给流程进行分层次研究，实现供给的高效协同。
 
    产品族供给产品族是以产品平台为基础，通过添加不同的个性模块，以满足不同客户个性化需求的一组相关产品。产品族包括产品平台和由其衍生出的能满足客户不同需求的个性化产品。通用化、模块化和标准化是产品族的核心。应用模块化理论，将产品族系列产品供给结构划分为基础模块供给、必选模块供给、可选模块供给。
 
    （一）基础模块供给一般不需要由客户选择和定制，企业根据客户定制的产品类型、型号和相关参数选择合适的零部件。通常由通用性较好的零部件组成，具有标准化和规范化的特点。如汽轮机产品的前支座总成中的轴承座、密封环、前轴承连接件都属于基础模块。
 
    （二）必选模块供给需要由客户选择使用哪种型号的零部件。通常由通用性较好或一般的零部件组成，标准化和规范化程度较差。与基本模块合起来约占产品族中模块数量的 90%。如汽轮机产品的前支座总成中的座架、基础底板左和基础底板右都属于必选模块。
 
    （三）可选模块供给根据客户的定制需求在产品族主结构中增加的部分，决定了产品的差异性。其功能和结构独立性较强，通用性较差，个性化程度较高，通常由定制件组成。如汽轮机前支座总成中的中间板，座架-传动箱连接件都属于可选模块。

产品族的供给模型
    从全生命周期维、视图维、产品族维和模块维四个维度描述产品族 PLM供给流程模型。第一维度，全生命周期维，分为设计、制造、销售、服务、回收五个阶段实现产品族供给。第二维度，视图维，从产品族的功能、结构、资源来实现产品族的供给。第三维度，产品族维，包含产品1、产品2、产品 3……产品n，表示一个产品系列。第四维度，模块维，依据产品族的特点，运用模糊分类法，分为基础模块层供给、可选模块层供给、必选模块层供给。产品族供给层次分解是为了增加不同模块间的协同效应，缩短需求供给的周期。产品族 PLM供给结构模型，如图2所示。

（一）  汽轮机产品族结构分析
    工业汽轮机属于技术密集型产品，产品结构比较复杂，可靠性要求很高。汽轮机产品中，转子和汽缸是结构最复杂、占用设计和技术准备时间最长的零部件，一般情况下其设计周期超过整个产品设计周期的60％以上。

（二）转子产品族的供给模型转子是一个典型的按订单设计零件，它是工业汽轮机中最重要、精度最高、最复杂的部件，转子分为前轴段、前汽封段、通流部分轴段、后汽封段、后轴段。如图5所示为转子结构图。本文以汽轮机转子为例，对其供给结构流程模型进行分析。

图 5 汽轮机转子结构图

转子产品族全生命周期供给流程如图 6 所示。

图 6 转子产品族全生命周期供给流程图

    本文以“有效供给———需求满足———优化供 给流程”为切入点，分析了全生命周期维、视图维、产品族维和模块维的四维产品族供给层次模型，并从量化的角度对供给层次模型进行分析。最后，以汽轮机转子为例，对其全生命周期内的供给流 程进行建模研究。实例的研究有效验证了四维产品族全生命周期供给层次模型的有效性，PLM 内供给流程模型的可行性和可实施性。然而，本文研究仍然存在一定的局限性。进一步可从量化的角度研究产品全生命周期需求与供给的匹配度，并对其进行指标化评价。