基于產品生命周期數據的信息采集系統研究

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

產品生命周期數據在產品產生、發展、成熟和消亡過程中具有重要作用。對企業而言，是智能制造的基礎，是支持企業持續發展的資產；對用戶而言，是產品使用、維護和維修的基礎。[1-2]

1 產品生命周期數據

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

產品生命周期中，數據繁多，形式多樣。數據主要的屬性有內容、形式和狀態。

按內容劃分，產品數據包括功能數據、需求數據、結構數據、工藝數據、制造數據、使用服務數據和報廢回收數據。

按形式劃分，產品數據有結構化數據和非結構化數據。結構化數據有屬性、對象、關系等。非結構化數據主要是各種文檔數據。

按狀態劃分，產品數據有靜態數據和動態數據，靜態數據是基本保持穩定的數據，動態數據是隨著時間發展，常常發生變化的數據。

2 產品生命周期管理系統

閉環產品生命周期管理系統的概念起源于歐盟項目PROMISE(產品全生命周期管理和運用智能嵌入式系統的信息跟蹤)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、內嵌PEID的產品。本文將對 PLM（Product Embedded Information Device）管理系統作簡要闡述。重點描述PEID的實現。

閉環產品生命周期管理系統框架如圖1所示。

圖1 閉環產品生命周期管理系統

該系統由PEID、數據交互設備、PLM管理系統三大部分組成。

PEID是產品內嵌的信息收集系統，即是將數據和數據采集過程內嵌入產品的設備。主要收集產品生命周期內各環節產生的數據。

數據交互設備：實現將產品的數據傳輸至PLM管理系統。

PLM管理系統：負責管理PLM產品全生命周期數據，將原始數據轉換成知識，形成知識數據庫，以數據服務中心和產品數據、知識管理系統為核心向產品生命周期中相關人員或組織提供PLM服務，向決策人員提供決策支持。

3 產品內嵌信息收集系統

3.1 數據獲取

“數據獲取”是將空間或時間上分散的數據源產生的數據集中起來的過程。產品數據的源頭是人員、設備和產品本身，它們在空間上分布存在，如何將這些數據源產生的數據匯總到一個系統是數據獲取需要解決的主要問題。

3.2 當前狀況

產品在BOL階段數據處于企業內，比較容易實現數據的有效獲取和完整性，MOL階段和EOL階段發生在產品交付后，產品所處的環境和本身狀況千差萬別，產品數據變的模糊；由于空間、時間和交換技術的限制，要獲得MOL和EOL階段的數據十分困難。

方便快捷的數據采集是數據分析利用的基礎，而產品內嵌信息收集系統正是一種可以方便快捷的采集產品生產、使用、維修環節生成數據的一套系統。

3.3 系統構成

產品內嵌信息收集系統主要由生產功能模塊、使用功能模塊、數據記錄與維護、數據傳輸與備份幾部分構成，其典型的組成框圖，如圖2所示。

圖2 產品內嵌信息收集系統構成

如果產品自帶計算機及顯示設備，可將此系統直接植入產品中，從而完成產品狀態的紀錄與統計各功能模塊組成。

如果產品不具備計算機，可在產品外加簡易的筆記本電腦或者平板電腦，在電腦上加裝相應軟件，從而完成產品狀態的紀錄與統計。

3.3.1 生產階段功能模塊

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

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

對于極其重要的當前設備是否完好，有多少個故障等信息以滾動信息的方式顯示。

產品裝入關系表子模塊可以加載標準模板，并在其上進行填寫與更改。能夠關聯器件更換。當模塊、器件更換子模塊中內容發生更改后，裝入關系表中的內容會隨之發生更改。

設備故障、排故記錄、器件替換三個子模塊間有關聯性。其中一個模塊內容變化后，其他子模塊相關部分應發生變化。各模塊中不同的狀態用不同的顏色顯示，如故障中、排故中、故障已排除三種不同的狀態分別用三種不同顏色區分。

一個典型的產品生產階段功能模塊如圖3所示。

圖3 產品生產階段功能模塊

3.3.2 生產階段功能模塊

產品使用階段需要采集的產品信息包含基本信息、交接記錄、維護保養、設備故障、維修記錄、器件更換、使用記錄等，所以相應的產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、維護保養子模塊、設備故障子模塊、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，其裝入關系會隨之變化，所以需增加裝入關系子模塊。

產品基本信息子功能模塊主要采集產品名稱、編號、平臺、用戶單位、出廠日期。其中產品屬性部分如：產品名稱，平臺，單站組成（即裝入關系表）、出廠日期等在產品交付前由生產人員填寫。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前設備有多少個故障，最后一次檢修時間。

維護保養、設備故障、維修紀錄、器件更換幾個子功能模塊具有關聯性，其中一個模塊內容變化后，其他模塊相關部分會發生變化。各子模塊中不同的狀態用不同的顏色顯示，如故障中、排故中、故障已排除三種不同的狀態分別用三種不同顏色區分。一個典型的產品使用階段功能模塊如圖4所示。

圖4 產品使用階段功能模塊

3.3.3 數據記錄與維護

由于系統內嵌在產品中，所以平時數據紀錄，可保證其實時性，只要狀態發生改變就能立即紀錄。

數據的維護，主要是保證數據的準確性，實時檢查產品現狀與記錄數據是否一致，并進行更正。

3.3.4 數據傳輸與備份

為保證不可預測的故障導致數據丟失，可每月刻盤保存數據一次，系統具備刻盤保存數據的功能。

數據傳輸主要發生在PEID與PLM管理系統之間，可采用U盤拷貝或者刻盤的方式。系統具備相應的數據遷移功能。

3.4 擴展應用

3.4.1 與單位售后系統數據關聯

產品內嵌信息收集系統與售后服務系統關聯，可以準確的掌握交付產品后的狀態，調整售后服務方式與計劃。

3.4.2 與生產線管理系統關聯

產品內嵌信息收集系統與生產線管理系統（MES或ERP等）交互并關聯，可以加強產品的全生命周期管理。

3.4.3 與用戶產品管理系統關聯

產品內嵌信息收集系統與用戶產品管理系統關聯，可以提供產品故障統計，便于備件采購，可以實時提供產品的完好性信息等。