产品全寿命周期管理，英文称之为Product Life-Cycle Management(PLM）。我们需要正确理解产品全寿命周期这一极其复杂且漫长的过程。产品全寿命周期分为四个阶段。第一阶段，产品方案阶段；产品在方案冻结之后，进人第二阶段，产品工程研制阶段；产品通过前两个阶段，完成设计定型以及生产定型之后，开始投入批量生产，即进入批产阶段，也就是产品全寿命周期的第三阶段；最后一个阶段，产品运行与维护维修阶段，即产品在批产交付之后，还会在客户手里经过一个长期的使用过程，在使用过程中，需要对产品进行日常的运行管理，为了避免产品出现故障后影响使用，还需要对产品有计划地进行日常定期维护、维修甚至是大修，直至产品报废或者被回收。我们要正确、全面地理解产品全寿命周期的方案阶段、工程研制阶段、批产阶段和运行与维护维修阶段（图4-1）。只有全面理解 PLM，我们才能全面理解现代产品研发体系，尤其是复杂产品的研发体系。
首先我们要通过市场调研分析客户需求，并对未来发展趋势进行预测从而有针对性地开展产品策划。众所周知，智能手机是苹果最先发布的，乔布斯在 iPhone 手机方案设计阶段就在思考：用键盘操作手机，使用起来诸多不便，有没有一种办法可以让人脱离键盘，用手指和手机屏幕直接完成交互？因此，iPhone 手机的研发借用了已经成熟的触摸屏技术，并加入众多工业应用中的常规技术，再配合我们人类日常生活中的习惯，用几根手指通过简单的“拖、拉、拽”动作操作触摸屏，就可以得到我们想要的结果，这其中的关键就是通过人机界面实现人机交互。这么一来，iPhone 手机的策划就有了，虽然这只是一个粗略的框架。iPhone手机策划出来之后，要使 iPhone手机方便每个人使用，还要做大量的调研：把 iPhone 手机的工程样机投放到各种环境中，完成大量试验，并作抽样统计。在对不同国家、不同民族、不同阶层以区不同行业的人们进行各种试验之后，用统计数据进行客户需求分析，再根据分析结果进行调整，然后开始进行产品的方案定义、概念设计，再到产品的总体方案设计。重要的事情需要再重复一遍：从初步制定产品策划，到根据策划制作工程样机，之后经过广泛的客户调研，征求各类客户意见，做出产品的概念设计从而反复迭代做出多种方案。为什么在方案阶段要做出多种方案？研制一个新产品的过程就是一个创新的过程，在人类创新的过程中，绝大多数原始创新最后都以失败告终。为了更好地研制一款创新产品，我们需要拿出多种方案，通过反复评估、评价，优选出一个最好的方案来付诸实施。在方案阶段消耗的经费、投入的人力和物力、花费的时间都是非常巨大的，尤其是在激烈的竞争条件下。方案阶段的设计做好了，后期的产品研制相对成功率就会高很多。一个产品的成功与否，实际上在方案阶段就确定下来了。因此总体方案设计是特别重要、非常复杂的一件事情。以前我们制定方案没有其他方式，以航空工业为例：为制造新型号飞机制定设计方案，以前都是靠纯手工的方式绘制设计草图。大概需要 50个人，耗时三年才能完成一个飞机的设计方案（图4-2）。但是，飞机是投资量非常大的产品，三年做的方案，经过各种评估之后很可能就失败了，这么一来，设计师三年的心血就付之东流了。最为理想的情況是什么样的呢？我们在《三国演义》中可以经常看到，谋士会给主公准备：上、中、下三策，上策肯定要投入相当大的人力、物力、资金和时间，当然收益也是最大的；中策投入的人力、物力、资金和时间相对一般；下策是保底的方案，投入的人力、物力、财力和时间也是相当有限的。如果做飞机设计只提供一种方案，从某种意义上来说，对的方案是对的，错的也还是对的，只能逼着领导“认账”，这样是存在很大风险的；如果你拿出两种方案，这两种方案各有优劣，实际上会让领导左右为难；如果拿出三种方案，就可以有“上策、中策、下策” 供领导选择，是一种最好的办法。
因此，在产品方案设计阶段，以前由于人力、物力的限制没有办法，只能拿出一种方案，而且还要花费很长时间。现在有了数字化设计制造这一高效的工作方式，我们投人 50个人，可能在一年内至少拿出三种方案，过去很多纯手工的工作内容都能够被计算机所替代。这就是第一阶段——方案阶段。如飞机的气动布局过去只能通过一种方法确定，就是制作出飞机外形的缩比模型，然后在风洞中吹风，根据试验结果反复试制模型，反复吹风，直到满足气动布局的要求为止。现在，有了数字化的方法，就可以在计算机中建立飞机外形的数字样机模型，用CFD 的计算方法，反复修改飞机外形反复仿真试验，直到满足要求为止，然后再依据 CFD 的外形计算结果，生产缩比模型，进行真实风洞试验，这样可以大幅度减少实物风洞试验次数。设计方案提出之后，还需要经过非常复架的评审认证。比如设计民用飞机，需要通过市场、航空公司、大量乘客以及专家的评价，进而评定根据当前设计方案生产出来的产品的功能、性能、舒适度和市场的可预测性。从三种方案中优选出一种方案，然后把方案冻结起来。对于飞机來说，冻结方案就是指：飞机的气动布局、整个飞机外形、飞机内部的总体布置、发动机动力以及其他的如起落架、航电、机电系统等不再改变。冻结之后就可以开始进人第三个阶段了。如果产品（飞机）的外形和总体布置不冻结，主要的参数不冻结，就无法开始工程研制阶段。产品设计包括初步设计、详细设计、试制、试验等。由于工程研制阶段需要造出物理样机，这么一来，产品的初步设计和详细设计就包括了每个机械结构零件的设计、产品各个系统的设计以及工艺设计（如何根据产品的设计，以现有的装备和设备，根据现有的材料和标准，把产品顺利地生产出来）。完成这些步骤之后，根据产品设计的图样和工艺设计的工艺路线，使用现有设备，将产品试制出来。工程样机的第一次制造需要进行试制，试制成功之后，就能够将生产出来的零件、元器件进一步组装形成组件、部件、整机。组装完成后，从零件到整机都要进行试验。仍以飞机为例，整架飞机要做成干上万项试验，根据飞机种类的不同，试验的次数也不一样，而试验的内容主要是检测产品的功能和性能的完成度。如果无法满足设计标淮，就要进行分析——是产品设计的问题？还是工艺设计的问题？是原材料没选对？还是生产设备不合格？或者是人员的技术能力不行？要找出问题，修改产品设计，修改工艺设计，再试制，再试验。工程研制阶段是一个非常漫长的阶段。在这个阶段，当产品经过试验达到了设计的功能和性能要求之后，就可以淮备进入下一阶段了。因为在试制与试验过程中，产品设计、工艺设计也逐步成熱，按下来就是我们常讲到的设计定型。设计定型之后，产品就不再需要进行大的修改了。在设计定型并开始小批量生产之后，工艺成熟度也会随之提高，进而生产定型。当产品完成了设计定型和生产定型之后，就具备了批量生产的条件。设计定型和生产定型，在民用飞机研制中被称为取TC证和PC证，也就是型号合格证与生产许可证。当整个产品的设计、工艺确定下来，就可以进入大规模的批产阶段了。在批产阶段，关键是要解决产品的一致性问题。产品的一致性，实际上也是产品质量管控的一个重要手段。那么，如何保证产品的一致性？这就需要制定各种标准以及严格的管理制度，包括作业指导书等。用定型之后的图纸、工艺手册、各类图表、表单、作业指导书以及产品质量标准、检测标淮来控制批产中产品的一致性。当然，在工业化生产的过程中，我们希望生产批量越大越好，批量越大，意味着产品成熟度越高，产品生产的成本也就越低，对企业来说就意味着更大的利润。产品在批产以后就可以交付客户。拿到产品的客户在产品运行过程中要正确地使用产品，就需要严格按照产品随机携带的使用说明书进行操作。说明书中明确说明了用户应该如何操作，产品才不易损坏，才能保证产品在运行过程中发挥出应有的功能和性能。交付后的产品，在运行过程中不可能不出故障。比如说我们买的产品是自行车，要定期进行保养，给自行车前后车轮的轴承上油；自行车车胎是损耗品，需要定期检查车胎，给车胎补气：这就是维护。另外，在骑自行车行驶的过程中，车胎还可能被扎破，需要对自行车进行修补；又比如说，某一天自行车链条发生断裂，需要将损坏的链节卸下来重新连接或者更换一条全新链条：这就是维修。当然，一个产品必然有使用寿命。如果能够在产品的使用过程中保持良好的维护维修，就可以保证产品长期可靠的运行。简单产品好说，维护维修相对简单。而复杂产品就需要严格根据维修手册来完成维修保养：如何拆卸安装、需要什么工具、需要什么样的技术工人、需要什么样的工作环境。复杂产品拥有着复杂的保养、维护、维修、大修体系，并且在维修复杂产品的过程中，还需要考虑多方面的问题。比如说飞机拥有三级保养、维护、维修、大修体系。第一级是现场的保养、维护、简单维修。在国内的很多机场，只有简单的一线的保养，飞机只能完成简单的保养、维护，没有相应的维修条件。如果要进行复杂的维修，飞机就要飞回航空公司，那里有相应的维修中心，比如说在北京首都国际机场我们就可以看到 AMECO，它是中国国际航空公司与德国汉莎航空公司联合建造的飞机维修工程中心，这是二级维修。有些维修难度系数很高，必须把飞机飞回生产工厂来进行维修，这是三级维修。现场的维修，运回维修基地的维修，以及飞回制造工厂的维修，共同构成了飞机的三级维修体系。在产品的整个使用过程中，如果在合适的时间进行了正确的维护维修产品的寿命就能够得到最大程度的延长，就能够保证正常、安全地使用，不会发生大的事故。维护维修对于保障一个产品正常的运行极其重要。当然，维护维修到了一定程度之后，产品该回收一定要回收，该报废一定要报废。
来源：智能制造的本质，作者：宁振波
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