面向产品全生命周期的设计技术 DFx

第一篇：面向产品全生命周期的设计技术 DFx

面向产品全生命周期的设计技术，即DFx技术是一种集成化设计技术，其综合了计算机技术、制造技术、系统集成技术和管理技术，充分体现了系统化的思想。利用DFx技术，可以在设计阶段尽早地考虑产品的性能、质量、可制造性、可装配性、可测试性、产品服务和价格等因素，对产品进行优化设计或再设计。最常见的DFx技术有：面向装配的设计(Design for Assembly，DFA)、面向制造的设计(Design for Manufacturing，DFM)、面向性能的设计(Design for Compatibility，DFC)、面向方案的设计(Design for Variety，DFV)、绿色设计(Design for Green，DFG)和后勤设计(Design for Logistics，DFL)等。面向装配的设计是一种针对零件配合关系进行分析的设计技术。它为产品设计在早期提供一种确定装配所用的定量方法。其原则包括最小零件数、最少接触面和易装配。类似地，面向制造的设计则引入诸如零件最少原则和易制造原则等指导产品的设计。在面向性能的设计中，设计团队从产品整个生命周期的角度审查有关产品的所有独立的规则集，从而完成产品界面及功能设计、零件特征设计、加工方法选用、工艺性设计和工艺方案的选择等。面向方案的设计是为了从不同设计方案中选择花费最小的方案，它涉及产品设计方案的数量、产品设计阶段和产品设计更改的代价等因素。绿色设计指在产品设计时从对环境的影响角度出发，考虑产品在全生命中的使用。后勤设计是指设计人员在设计时利用不同的约束进行产品设计，如费用驱动约束、最小时间约束等。

第二篇：A13.产品全生命周期设计规范

产品全生命周期设计

机械产品的全生命周期设计是多学科融合的综合科学,并涉及许多新兴学科和现代先进技术。探讨了机械产品全生命周期设计概念和思想、主要研究内容和涉及的学科前沿课题。全生命周期设计的提出和建立是现代设计理论发展的产物,也将是机械设计发展的必然方向。

1、全生命周期设计的基本概念

1.1、全生命周期

产品的全生命周期与产品的寿命是不同的概念。产品的全生命周期包括产品的孕育期(产品市场需求的形成、产品规划、设计)、生产期(材料选择制备、产品制造、装配)、储运销售期(存储、包装、运输、销售、安装调试)、服役期(产品运行、检修、待工)和转化再生期(产品报废、零部件再用、废件的再生制造、原材料回收再利用、废料降解处理等)的整个闭环周期。而产品的寿命往往指产品出厂或投入使用后至产品报废不再使用的一段区间, 仅是全生命周期内服役期的一部分。由于传统的产品功能和性能主要在服役期实现, 传统设计主要为产品的运行功能设计和产品的使用寿命以及近年来日益重视的产品自然寿命设计。

基于产品的社会效应, 全生命周期包括对产品的社会需求的形成, 产品的设计、试验、定型, 产品的制造、使用、维修以及达到其经济使用寿命之后的回收利用和再生产的整个闭环周期。如图1所示, 机械的全生命周期涵盖全寿命期, 全寿命期涵盖经济使用寿命和安全使用寿命。

图1 全生命周期与全寿命期

作为全生命周期的一个重要转折点, 产品报废一般有3 种判据: 功能失效、安全失效、经济失效。

1.2、全生命周期设计

所谓全生命周期设计, 就是面向产品全生命周期全过程的设计, 要考虑从产品的社会需求分析、产品概念的形成、知识及技术资源的调研、成本价格分析、详细机械设计、制造、装配、使用寿命、安全保障与维修计划, 直至产品报废与回收、再生利用的全过程, 全面优化产品的功能ö性能(F)、生产效率(T)、品质ö质量(Q)、经济性(C)、环保性(E)和能源ö资源利用率(R)等目标函数,求得其最佳平衡点。1.3、全生命周期设计的目的

全生命周期设计的主要目的可以归结为3个: ①在设计阶段尽可能预见产品全生命期的各个环节的问题, 并在设计阶段加以解决或设计好解决的途径。现代产品日趋复杂、庞大和昂贵, 其中的知识含量也与日俱增, 一旦出现问题仅靠用户的经验和技能很难有效解决和保障设备的有效运行。

②在设计阶段对产品全生命周期的所有费用(包括维修费用、停机损失和报废处理费用)、资源消耗和环境代价进行整体分析规划, 最大程度地提高产品的整体经济性和市场竞争力。

③在设计阶段对从选材、制造、维修、零部件更换、安全保障直到产品报废、回收、再利用或降解处理的全过程对自然资源和环境的影响进行分析预测和优化, 以积极有效的利用和保护资源、保护环境、创造好的人-机环境, 保持人类社会生产的持续稳定发展。

2、全生命周期设计的主要内容

全生命周期设计实际上是面向全生命周期所有环节、所有方面的设计。图2为全生命周期设计所面向的全过程。其中每一个面向都需要专门的知识、技术做支撑, 这种技术采用专家系统、分析系统或仿真系统等智能方法来评判概念设计与详细设计满足全生命周期不同方面需求的程度, 发现所存在的问题提出改进方案。但是, 全生命周期设计不是简单的面向设计(DFX), 而是多学科、多技术在人类生产、社会发展、与自然界共存等多层次上的融合, 所涉及的问题十分广博、深远。

图2 面向产品全生命周期的设计

2.1、面向材料及其加工成形工艺的设计

在全生命周期设计中, 材料的选择应考虑的因素如下: 材料的产品性能：主要考虑满足产品本身功能、性能、质量设计的有关材料性能。包括材料的常规机械性能、疲劳断裂性能、抗复杂环境侵蚀的性能, 对特殊机电产品采用的特殊材料, 如压电陶瓷材料、功能梯度材料、电ö磁致流变材料、各种纳米材料等的特殊性能。这些材料性能指标往往受当前材料科学的发展局限, 设计选材时必须清楚地认识材料的各种特性。

材料的环保性能：绿色材料概念已经形成,材料在使用过程中的对环境的影响、废弃后的可降解性等是全生命周期设计中必须考虑的因素。

材料的加工性能：在设计阶段考虑材料的可加工性可以提高产品经济性、减少能耗和制造过程的不利副产品。例如, 使用粉末冶金成形技术制造齿轮等外形复杂、加工精度要求高的部件, 在强度和寿命要求可以满足的情况下能够显著提高工效、降低成本。

材料的价格性能比：材料的价格性能比是制约设计选材的一个重要因素。但在全生命周期设计中不能单纯看待材料价格, 而应当全面分析材料的使用效能。

针对材料的产品设计：在设计中, 材料的选择和结构细节设计是一种互动关系。当材料性能难以满足产品性能或寿命要求时必须改进设计。

此外, 工程材料往往是各向异性的, 因此结合使用材料时的取向和产品力学分析使材料性能得以最优发挥也是设计选材的重要因素。

2.2、面向制造与装配的设计

在设计阶段利用计算机辅助工程(CAE)方法对制造过程进行模拟分析, 改进设计以简化加工制造工艺、简化模具和夹具设计、充分利用标准件等。设计中一些小的改进往往会在很大程度上方便制造、降低制造 成本、缩短制造周期。

例如, 在冲压成形制造中, 如能够在设计阶段利用大变形接触问题的有限元软件对成形过程进行模拟分析并优化设计, 会避免许多设计缺陷和由此导致的制造困难, 提高成品率和生产效率。

复合材料结构的制造与设计联系更为密切。复合材料本身既是材料又是结构, 材料的复合制造与结构制造常常同时进行。在设计阶段就需对材料组分、铺层方式、成形工艺等进行分析并提出明确要求。

制造技术发展到今天已形成门类齐全的制造工艺。与现代信息技术、计算机技术、控制技术、人工智能等相结合, 制造技术已由传统的制造技术发展到先进制造技术。机械的设计应充分与各种制造工艺和制造技术相协调, 才能发挥各种制造技术的长处, 方便制造并提高工效。对大批量的生产, 设计的部件应能适应生产线流水作业制造。

方便装配是全生命周期设计必须考虑的又一重要因素。装配方式、装配强度、装配工艺应在设计阶段确定, 以避免装配过程的困难或临时改动对产品完整性的破坏。

2.3、面向功能的设计

产品功能和性能设计一直是机械设计的核心, 也贯穿全生命周期设计的所有环节。与传统的设计相比, 现代产品具有一系列新的特征, 见图3。

图3 现代产品全生命周期特征

产品功能和性能的开发和提高依赖于相关多学科的发展和技术突破, 同时也受市场需求的推动。模块化和标准化已被证明是保证产品高性能、低成本和短的开发生产周期的有效方式。但随人类生活水平的提高, 对产品多样性和个性化的要求日益突出。在全生命周期设计中如何将模块化和标准化要求与多样化和个性化要求相协调统一是争夺市场的重要问题, 但这并非是难以解决的矛盾。在产品性能与功能方面, 可以充分发挥模块化和标准化的优势, 而在产品的表现形式、外部结构等方面尽量满足多样化和个性化的市场要求。例如汽车的设计, 在引挚和驱动装置方面应注重功能和标准化, 但车的外形和车内布局则要多样化和个性化。又如分体式空调的室外机(主机)和室内机, 手表的功能与外形等。

集成化和微型化往往带来产品性能的变革。而绿色、节能已成为产品品质的组成部分。环保节能型汽车、无氟节能冰箱就是最好的例证。

现代产品除了安全、可靠、美观等性能指标外, 智能化、功能重组和自修复等功能是产品创新的重要体现, 从大到多功能军用飞机,小到移动电话,现代产品都需要这些创新功能。全生命周期设计更要注重这方面功能的创新。

借助计算机仿真和计算试验技术,可以在设计阶段考察、改进产品的功能和性能。产品的功能与材料、结构、工艺、质量等是一种互动关系。

2.4、安全使用寿命设计

产品的安全使用寿命是产品价值的重要体现。在设计阶段对产品安全使用寿命进行设计的基础是对产品使用寿命和可能破坏的准确分析预测。目前产品结构的使用寿命预测主要有基于疲劳力学的安全寿命方法和基于断裂力学的损伤容限耐久性方法。对规定可靠度下产品结构的安全使用寿命的确定见图4。

(a)产品寿命与破坏概率(b)损伤尺寸与寿命

图4 产品安全使用寿命期

对机电产品, 除了机械疲劳破坏外, 电致电子元件的疲劳、控制开关的电接触疲劳、运动部件的磨损、腐蚀环境中部件的剥蚀等都对产品的安全使用寿命构成影响。此时, 只要将损伤理解为广义损伤, 寿命理解为疲劳循环、接触次数、腐蚀时间等广义寿命, 仍可以沿用图4 的安全使用寿命概念。

在安全使用寿命设计中, 除了寿命分析和预测方法外, 材料的选择和材料客观性能指标的试验测定、对制造和加工工艺质量的评估、载荷谱和环境谱的编制等都具有重要影响。

2.5、经济寿命设计

经济寿命设计的目的是在安全寿命预测的基础上, 通过制定合理的检测、维修、更换零部件、再制造等计划, 保障设备运行的经济性。根据经济寿命设计原则, 易损零部件应设计为可更换部分, 不可更换的主体或高值部件应按等寿命原则设计,一些关键的安全薄弱环节应设计为可检测和便于维修的。

2.6、安全可监测性设计

机械结构的疲劳断裂破坏是机械失效最主要的方式。疲劳破坏的危险性表现在达到疲劳寿命时无明显先兆(显著变形或显著的动力学性能变化)结构就会突然断裂解体。目前工程界对一些重要设备采用对运行全过程进行实时监测并对信号进行各种分析处理以便诊断出早期故障。损伤容限设计则采用高韧性的材料以使结构对较小的、难于发现的损伤具有容忍性。安全可监测性设计要求重要的机械设备能够容忍运行监测和可能采用的损伤诊断技术所无法判定的损伤。当损伤已发展到危及安全之前, 可以可靠地由计划使用的检查、监测手段发现。否则, 结构就应设计成不可监测的类型。

例如, 大型发电机组主轴的断裂往往导致重大事故。但停机拆检会造成大的经济损失。因此对大型发电机组一般实施连续状态监测以避免恶性事故。然而当主轴出现裂纹时, 以动力学为基础的故障诊断方法目前尚很难明确判别小于轴直径四分之一的裂纹。如果在运行负荷下轴的临界断裂尺寸小于四分之一轴直径, 那么这种监测诊断对避免主轴断裂事故就没有任何意义。因此, 在设定的监测诊断技术水平下, 机械设备的安全可监测性在设计阶段就决定了。当然, 损伤监测诊断技术在不断的发展, 进行安全可监测性设计应掌握这方面的发展动态。

2.7、面向资源环境的设计

选材 材料选择应考虑资源问题, 在能利用可再生资源的情况下尽量使用可再生资源的材料。合理利用回收再生的材料, 促进材料再利用。

节能 设计中考虑的节能概念包括通过合理的材料选择和工艺设计降低制造加工过程的能耗、通过创新设计和采用先进技术降低设备服役运行中的能耗、选择合适的能源品种、设计好设备的拆卸性, 降低报废后材料和部件回收或再生产的能耗。

环保 全生命周期设计中环保概念应贯彻始终。包括选择环保材料, 设计有利于环保的制造方式和工艺, 控制设备使用过程的有害物产生和排放, 采用先进的动力学设计的制造工艺控制噪音污染、合理设计降低电磁污染, 等等。

全生命周期设计中环境保护的主要方面有: 环境的化学污染、废弃物污染、噪声污染、大气污染、大气层温室效应、辐射污染、电磁污染等的控制。

人机效应 改善设备使用人员的工作环境,创造宜人的人机交互界面, 提高工作效率和质量、降低事故发生率。

2.8、事故-安全设计

任何设施和设备在使用过程中总有出现事故的可能性。在全生命周期设计中一方面应优化设计降低安全使用寿命内事故的发生概率和人致错误的几率, 另一方面针对具体的系统实行事故-安全设计, 以避免恶性事故的发生或降低其危害程度。以事例说明如下: 随着经济的发展, 小汽车越来越成为普遍的交通工具, 但交通事故也随之急剧上升。在设计时就考虑事故-安全性, 通过有限元分析模拟优化设计可以显著提高车辆在撞车时抵抗破坏的能力, 保障人身安全。在竞争日益激烈的汽车领域,许多公司已经采用事故-安全设计来提高市场竞争力。

随着现代能源的发展, 高压输气管道在人类生存和社会发展中起着重要作用。然而高压管道的破裂事故时常发生, 并且一个点的破坏总是引起数百米甚至几千米的爆破, 造成惨重的损失。如何将爆破控制在最小范围就成为事故-安全设计要求的又一典型事例。

高压容器设计中的爆破前泄漏(Leak-Before-Break, 简记为LBB)设计方法也是一种典型的事故-安全设计思想。

因此, 事故-安全设计与损伤容限设计有同样的指导思想。

3、全生命周期优化设计

相对于传统的局部优化、单一性能优化和仅对细节结构设计过程的优化设计思想, 全生命周期优化设计顾名思义应是一种机械系统全局的、面向全部性能和全生命周期过程的广义优化设计。

进行全生命周期优化是一个需要多学科知识的融合的复杂决策过程。数值分析、工程预测、虚拟仿真以及试样和模型试验等是优化设计常用的方法。由于涉及的因素太多, 优化目标相互交织、相互制约甚至相互矛盾, 对产品进行设计方案的全生命周期优化是十分困难的, 严格的数学寻优很难实现。因此除了采用更为先进的优化方法或融合多种优化算法的特点于一体外, 更为重要的是按照图3所列的现代产品的特征进行多约束决策。

例如, 对等寿命设计目标, 考虑到经济维修性只需要将不可维修和更换的部分按等寿命进行优化设计, 可维修更换的部分由经济性设计目标来要求。

模块化、标准化、集成化等使得产品的全局优化可以变为粗线条的子结构化。例如计算机的整机优化可以变为如何更合理地配置电源、CPU、主板、硬盘、内存等满足不同客户的个性化要求。而芯片、硬盘由国际上各专业厂家的产品提供有限种选择。子结构化了的产品的全生命周期优化设计变得十分简洁明了。采用知识共享、分工合作, 子结构化的产品设计还可以促进快速的产品创新。在子结构化产品设计中, 下一级子结构是上一级结构的组件, 其性能、价格等指标可以作为上一级结构优化设计的初始变量。相应的, 上一级结构优化的结果就是下一级子结构的优化目标。依次形成层层关联的优化分层优化决策。子结构的划分应依据产品功能、生产工艺和相关子领域产品的模块化、标准化、集成化情况, 基于相关知识和丰富的信息进行。

图5 产品子结构分级优化设计

4、全寿命周期的安全保障设计

在设备的设计安全使用寿命期间, 设备的运行安全是由一定的可靠性要求来描述的。一方面一定的可靠性下仍然存在破坏的可能, 另一方面可靠性的提高是以更保守的设计安全使用寿命为代价的。还有一个更为重要的问题是, 产品设计所基于的物理模型中有许多影响因素, 其间的关系无论以理论分析、数值分析抑或试验方法都难于确定。因此仅通过安全性设计和可靠性设计是不能杜绝事故发生的。

现代智能材料与结构技术、测控技术、微电子技术、信息处理技术、结构健康诊断技术以及设备的故障诊断技术的发展为机械系统全寿命期安全保障设计提供了基础。系统的安全保障体系是采用分布于系统或结构内的传感系统感知系统出现故障或危险时的异常的信息, 如局部大的变形、动力学参量的变化等, 预报可能出现的危险, 由安全保障系统自动作用制止事故的发生或通过人-机系统制止事故的发生。

除了传统的感知元件如应变片、动力学传感器外, 智能材料如压电陶瓷、铁电体、形状记忆合金、光纤维等作为感知元件和作动元件的研究应用日益广泛。尤其是将这些传感和作动元件埋入复合材料结构从而制成智能结构, 不仅可以自感知损伤和不良振动, 而且可以自修复损伤、自抑制振动等, 从而实现安全保障和控制。这类智能结构是非常昂贵的, 在一般产品的设计中不便使用。

全寿命安全保障设计的另一类方法是将结构损伤容限设计与故障诊断技术融合, 在安全分析指导下进行设备运行状态的监测设计。

5、全生命周期设计的前沿问题

全生命周期设计基于知识对产品全生命期的所有关键环节进行分析预测或模拟仿真, 将功能、安全 性、使用寿命、经济性、可持续发展性等方面的问题在设计阶段就予以解决或设计好解决的方式方法, 是现代机械设计的必然发展方向。但是因涉及的学科、知识、技术和思想观念十分庞杂, 目前对全生命周期设计仍处于见仁见智的阶段, 有许多前沿问题需要研究解决。

(1)知识库、数据库和知识共享 面向全生命周期的设计必须建立在现代最先进的知识平台之上。建立面向全生命周期各阶段设计的知识库、数据库并通过各种方式共享知识是实现全生命周期设计的重要基础。同时, 如何通过网络实现知识共享是现代机械设计面临的紧迫问题。

(2)计算模拟和仿真技术 对初始设计进行制造和装配工艺的仿真、动力学仿真、运行过程仿真等是发现设计问题, 改进设计方案从而实现设计优化的最经济省时的有效途径。采用计算机虚拟试验替代实物试验是机械设计发展的必然方向。对全生命周期机械行为和社会环境影响进行计算模拟和仿真能力实际上是实现全生命周期设计的技术保障。

(3)经济性全局分析与评价体系 实现全生命周期经济性的优化是全生命周期设计的重要目的之一, 也是指导全生命周期设计的指标。除了产品本身的成本和使用的经济性, 全生命周期设计还须综合产品的终生维修服务费用、能源和资源的消耗、对环境影响的代价等复杂因素进行全面分析, 作出全局最优的方案选择。

(4)全寿命分析与等寿命设计 产品的设计寿命和经济使用寿命是传统机械设计的指标, 也是产品全寿命周期的主要有效组成部分。对一些大型、复杂、造价很高的设备, 保证一定期限的日历寿命是实现产品全寿命周期高经济性的重要因素甚至决定性因素。日历寿命的预测与设计是目前需要重点解决的课题。

(5)全寿命期的安全监测与保障 尽管有损伤容限与耐久性设计方法和可靠性分析方法, 建立有效、经济的全寿命期的安全检测与保障体系越来越迫切。智能材料结构、现代测试技术、计算与信息处理技术、微机电技术和分析模拟技术的发展已为安全监测与保障体系的建立提供了良好的知识平台。同时面向全寿命期的后勤服务保障也日益科学化。

(6)维修和再制造工程 如何在设计阶段制定面向全生命周期的经济安全便利的产品维修服务方案, 并在产品的设计中尽可能保证使用维护的经济性, 对提高产品的竞争力十分重要。

(7)知识集成与全面设计优化 不同于传统的机械设计, 全生命周期设计必须面向产品开发、使用、维护、报废及其后的处理全过程的经济性、人机协和性、环境影响、资源的有效使用等众多目标进行全面优化, 设计多学科的知识集成和应用。

第三篇：产品生命周期 教学设计

2016年明达职业技术学院微课比赛

教学设计

教师姓名：__________韦亚洲___________ 联系方式：_____***____________ E-mail: ______123644100@qq.com___________ 讲课内容所属类别:________工商管理类____ 讲课内容所属专业:_______会计电算化____ 讲课内容所属课程:________现代企业管理__ 讲课内容适用对象:________经济管理类专业_ 讲课内容（作品名称）:____产品生命周期__

一、设计理念

实施基于工作过程的项目式、模块化教学是高等职业教育改革的基本教学模式，教师在课堂基本理论讲授的基础上重点对学生的实践技能进行操作指导，学生“学做一体化”达到实现工作岗位所要求的实践技能训练要求；多种教学方法结合，充分调动学生主体自主思考意识，能达到活跃课堂气氛的目的。本课程设计围绕以上两方面，从教学对象、目标、策略、评价等基本要素展开，并从学情分析入手，通过对教学内容的整合重组，设计出一套为实现教学目标、完成教学任务所采用的教学设计与实施方案。

二、教学过程

第一步：引入案例。展示大哥大、收录机、寻呼机等产品图片，可以充分吸引学生的注意力及引发学生思考。通过案例的讲述，让学生了解产品的市场状况，就这些产品销声匿迹的问题，让学生展开思考，并引入产品生命周期的概念。

第二步：讲解产品生命周期的概念，引用美国哈佛大学教授雷蒙德。弗弄的定义，通过举例分析产品生命周期与产品使用寿命的不同；用图和曲线展示产品生命周期的不同阶段的划分。

第三步：分析讲解产品生命周期的四个阶段：导入期、成长期、成熟期、衰退期中产品的价格、成本、竞争、销售额等方面表现出的特点；配以图及曲线加深学生的理解和记忆。

第四步：列举出几种产品，与学生互动，让学生分析出这些产品所处的生命周期阶段。

第五步：对本节内容进行总结，并布置课后任务。

三、课程设计思路

1、案例教学法。课程的讲授由案例引入，通过生动的案例吸引学生的注意力，引导学生进行思考，并加深对本节知识点的理解和掌握。

2、运用启发式教学方法。在教学过程中，主讲教师对关键概念和核心理论等设计了分层次的、逐步深入的问题，通过插入一系列小案例，积极启发学生主动思考，逐步给学生讲解产品生命周期。

3、多媒体教学。精心制作了“产品生命周期”的电子课件，通过幻灯片把课程内容的基本知识点、要点、基本原理打在屏幕上，教师进行讲解。可以利用多媒体尽量展示所要讲授的内容，配以图片和标志，使教学更加生动、形象，学生更能理解理论的内涵。使得这样课堂教学更形象、更生动，学生容易理解和掌握。

四、教学特色

（1）运用启发式、讨论式、互动式教学方法；

（2）培养学生的分析问题、解决问题的能力，着重强调学生对产品生命周期各阶段特征的掌握，并且能够运用这些理论去分析不同产品处于生命周期的哪个阶段；

（3）注重能力的培养，要求学生将理论知识与现实案例相联系，用理论去分析案例中的具体情形，达到学以致用的目的。

五、教学总结

多媒体的使用使教学信息量大大增加，教学的效果也得到了提高，学生的学习兴趣也高涨。单纯的理论讲解显得枯燥，在讲课的过程中穿插一些案例可以大大提高学生的兴趣，营销案例的选择显得尤为重要，要选择市场中有影响力的品牌产品，案例的表述要形象生动，另外必须要对案例有所思考，否则案例便失去了它的意义。

第四篇：产品全生命周期中的决定性作用

PDQ在产品全生命周期中的决定性作用

关键字：产品数据质量（PDQ）；SASIG；CADdoctor

随着国内市场日趋饱和，汽车利润率也将逐步降到全球行业的平均水平，在这种严峻形势下，国内汽车制造企业在管理和技术上寻求革新势在必行。中国的汽车制造业正处在一个机遇与危机并存的关键发展阶段。为了提高核心竞争力，许多企业都致力于学习和推广先进的管理理念，并与先进的制造技术及信息技术相结合来创造新价值。在这些先进的理念和方法中，精益生产或JIT(Just In Time)是影响深远的常青树，基于产品生命周期管理策略的数字化制造技术则是后起之秀。

在数字化技术和制造技术融合的背景下，并在虚拟现实、计算机网络、快速原型、数据库和多媒体等支撑技术的支持下，根据用户的需求，迅速收集资源信息，对产品信息、工艺信息和资源信息进行分析、规划和重组，实现对产品设计和功能的仿真以及原型制造，进而快速生产出达到用户要求性能的产品整个制造全过程。

通俗地说：数字化就是将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数字、数据，再以这些数字、数据建立起适当的数字化模型。数字化制造技术的主要内容： CAD---计算机辅助设计 CAE---计算机辅助工程分析 CAM---计算机辅助制造 CAPP---计算机辅助工艺规划 PDM---产品数据库管理 ERP---企业资源计划 RE---逆向工程技术 RP---快速成型

对于汽车行业来说，开发一款新车，从设计到制造要经过多个阶段，而对于国内汽车的开发流程来说，往往每个节点是以不同企业而相对独立的，例如主机厂设计白车身与相应CAE，分配不同零部件到相应供应商，最后模具设计、制造加工又是由底层企业负责。数字化制造技术实现了由数字化模型贯穿产品从设计到制造过程全生命周期，使每个独立的节点有了统一的核心。

产品生命周期的质量信息模型是通过对产品生命周期各阶段相关的各种质量数据、文档的组织和描述,并与产品及其结构关联形成的。它可以用BOM来表示, 包括需求质量BOM、设计质量BOM、供应商质量BOM、制造质量BOM和服务质量BOM。

设计质量BOM描述了产品设计开发过程中产生的质量信息和相关的过程信息，具体为概念设计、详细设计和工艺设计这三个阶段的质量信息和阶段过程信息。设计阶段的质量在产品全生命周期中起到关键性的作用：

1、产品设计阶段的设计参数转变为工艺阶段的产品加工路线、加工方法等。

2、设计质量信息转变为制造质量信息，其中设计、工艺中部分信息作为质量标准仍出现在制造质量信息中，如设计参数等。

3、在售后服务阶段，设计阶段数据质量变化体现在单独提取消耗件、备用件等。

利用基于网络的CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM集成技术，实现产品全数字化设计与制造的过程就使最初的设计理念要经过CAD平台的设计，CAE平台的仿真，CAM平台及CNC设备的加工制造，同样，贯穿不同阶段工具的核心也在于数字化模型的统一。

怎样使最终制造出来的产品高质量，那必须抓住核心要素：数字化模型质量PDQ（Product Data Quality）。所谓PDQ，它涉及到CAD模型的描述及可视化内容。它考虑到了CAD模型的所有的属性（即：准确的定义，结构完整性等），为以后的制造使用起到至关重要的作用。为何要在设计初期提高PDQ? 建立CAD模型的设计者认为数模是好的，因为初始CAD设计系统没有抱怨任何问题；但是，有时下游的用户称它们是坏的，因为数模反应出不精确和不真实的特征。数据信息在传递过程中出现问题！

产品PDQ问题主要分为三个类型：

1、几何拓扑结构

所有模型元素(点，曲线，曲面，壳)是否正确地定义和连接在一起?

2、精确度

所有模型元素是否符合公差要求；连接的模型组件是否正确地装配拟合在一起?

3、真实性

所有模型元素是否在加工阶段可以实现?

一旦数模的格式或平台改变，这些问题就会以破面、数据丢失的形式暴露，直接导致后期加工或分析时的延时！

数据几何质量问题造成的因素分为两类，一为设计工程师的设计经验导致，例如设计时的公差设定，约束是否到位，而最关键的因素在于数据的转换，包括格式的转换，版本的转换，平台的转换。一旦转换前后的公差、几何拓扑、平台内核不同，都会对数据信息的准确性、完整性、稳定性造成影响。数据上产生的几何问题一般都是极其微小的，大部分在设计阶段很难发现，但是一旦进入制造阶段，因几何问题造成过切、短刀、跳刀却频频发生，所以必须在制造前期有效地发现问题并快速解决问题。例如常见的数据几何问题：不连续面造成实体变成片体，面丢失导致几何数据不完整等。

产品数模的几何质量是整个开发周期中的关键因素，也是核心力量，它的质量高低直接影响到最终真是产品的质量高低。制造商每年在产品质量问题上花费的成本高达数百万美元。配合不当、废品以及返工问题令制造商们苦恼不堪。

随着三维CAD软件的广泛应用，工业界早已意识到产品数据文件中存在的问题会影响产品数据在后续过程中的使用。很多标准化组织均制定了相关的标准来保证产品数据质量，如：解决当前汽车工业产品数据关键质量问题的SASIG-PDQ，针对通用制造业中存在的产品数据质量问题的ISO 10303-59。这些质量标准描述了对产品数据的质量需求，质量测量过程，以及描述质量验证结果的方法。

通过早期检查来发现并处理数模的几何问题能有效的避免问题在制造阶段暴露并造成返工，大大缩短因PDQ造成的开发周期延时。设计阶段PDQ的控制策略：

1、允许对PDQ标准内容圈定一个子集，并采取相应的限制参数；

2、定期在设计过程中进行质量控制；

3、制定相应检查错误的方法，提高用户的竞争力；

4、遵循模型高质量的同时，进行平台交换或归档。

PDQ的核心价值在于在产品开发的设计阶段有效地控制数据几何问题！某企业针对企业数据，在设计阶段着力控制产品PDQ后：

2003年底，25％的存储的模型有严重错误。2005年底数据问题解决。从2003年初到2005年底，标准模型数量的增加和质量水平： 高质量的模型从45％至78％ 轻微质量的模型从40％至61％

由于从控制数据质量方面很难用直接的方式计算投资回报率，所以我们可以从隐性成本及不同部门区分来进行统计，经保守估计，如果企业的数据100%拥有高质量像雷诺这样规模的企业每年大约可以节省980万美元。随着今年来数字化制造产业的高速发展，产品三维模型数据文件的质量成为影响企业竞争的一个重要因素。CADdoctor是一款针对数据转换并自动检测修复数据质量的工具，它可以结合不同企业或项目要求，在数据的精度格式，甚至是不同数据质量标准进行人为的设定，从而达到最终的数据几何要求，保证了产品数据的质量与可靠性，提高了企业知识的有效性，为制造业的高速发展提供了保障。通过项目模板定制，CADdoctor PDQ可以帮助企业快速对应不同主机厂要求，如日产15项PDQ标准，通用5项标准等，并将之应用于产品的全生命周期的各个阶段，打造产品数据从设计到制造的高速公路，最终提高企业的竞争力

第五篇：产品生命周期——百事可乐

产品生命周期案例分析——百事可乐

导入期——以生产观念为中心阶段向以推销观念为主导阶段的转型 百事中国最早的广告是张国荣的——伴随着动感的音乐，张国荣出现了，迈着青春的脚步在自动售货机上取了灌百事；画面切换到他的演唱会场面，他在动感的音乐下边舞边唱，这时候台下的一个小朋友说了声“百事”，接着张国荣面带微笑的说了句“你的百事呢？”。张国荣是百事当时打造的“百事巨星”。在80年代初期，正是张国荣辉煌的时候，百事请他做广告可以迅速的提高自己的知名度。从这支广告本身的角度，我们也不难看出，这是一支典型的导入期的广告。尤其是从最后一句“你的百事呢？”，我们可以很明显的看出，这是百事在创牌的广告，借张国荣的名声以期打造更大的市场知名度。从广告的表现手法的角度来讲，这支广告深受中国广告发展现状的影响（1983到1984年的盐湖无线电总厂“艳舞”牌收录机的广告，就是以当时流行的“霹雳舞”音乐，配以动感节奏，然后一个男青年怀抱吉他在荧幕上唱啊、跳啊）。这支广告只不过是在此基础上有所发展，但仍没有跳出那个圈子。在这里尤其值得一提的是百事的定位。1983年的时候，百事的新任CEO上台。他上台后做的第一大贡献就是给百事作了一个精确的定位——主攻年轻人这一块市场。张国荣的这支广告就是在这个大环境下应运而生的。张国荣的这支广告，效果是明显的。几乎是在一夜之间，让中国人知道了除可口可乐外还有另一种可乐的存在，那就是百事可乐。快速成长期——以推销观念为主导阶段向以营销观念为导向的转型 在90年代初期，中国最火的男歌手莫过于“四大天王”了，女歌手中，天后王菲绝对是重量级的。当时，百事请刘德华、郭富城和王菲作为其形象代言人，绝对是一个明智的选择。刘德华的百事广告还带有明显的推销观念，当到了郭富城和王菲的百事广告，就很好的体现了百事的营销观念了。尤其是郭富城的百事广告歌，成为当时传唱的经典。这同时也体现了百事的音乐营销策略。在上海电台一次6000人调查中，年轻人说出了自己认为最酷的东西。他们认为，最酷的男歌手是郭富城，最酷的王菲，而最酷的饮料是百事可乐，最酷的广告是百事可乐郭富城超长版。现在年轻人最酷的行为就是喝百事可乐了。由此我们可以看出百事的这个广告做的是多么的成功啦！有一点值得一提的是，百事在国外的广告大部分是请球星做的，而在中国，大部分的广告都是请歌星做的。这就不得不提到一个事实，由于中国的足球水平长期处于一个比较烂的

阶段，以至于球星的地位一直都超不过歌星。在国外，这种情况恰恰相反。这也说明百事很好的了解了中国的实际情况。处于快速发展期的百事，广告的目的主要就是在巩固已有的品牌知名度的同时，以期争取更多的潜在消费者；再者就是通过一系列的广告，塑造百事的品牌个性——“新一代的选择”、“渴望无限”。成熟期——以营销观念为导向阶段向整合营销传播阶段的转型 其实这两个阶段的广告，从广告本身的角度来讲，倒没有很大的差别。只是整合营销传播阶段的广告更加注意把各种媒体的广告往一个方向上引，以得到更大的合力。或者说是通过更多的广告营销手段来达到某一个营销目的。雪碧原唱音乐先锋榜、百事校园新星大赛等一系列的活动，都是百事在整合营销观念的指导下采取的大广告营销策略，来达到共同塑造百事——这个年轻人的可乐的形象。处于这个阶段的广告，你绝对看不出丝毫推销的感觉，他是在另外一种语言和你交流，让你感受到他的个性的同时感受到他的吸引力，然后深深的爱上他。这个阶段百事的广告是越来越多，而且越来越有特色。在这里，我觉得尤其值得说的是百事广告的明星阵容——周杰伦、F4、古天乐、蔡依林、姚明、陈冠希、陈慧琳、RAIN、郑秀文、何韵诗、SHINE等。他们每一个都是这些年叱咤乐坛的人物，绝对有能力掀起中国年轻人的流行旋风，尤其是周杰伦，他这些年在华语乐坛的地位可以说是无人能比，也就是他的出现让刘德华深深的感受到自己老了。拥有这样豪华的明星阵容，再加上百事公司自己良好的市场运作，对于2005年百事在美国本土及中国市场全面超过可口可乐的事实，你也就不会大惊小怪啦！任何离开营销谈广告的话都是空洞的。我们很有必要粗略的了解一下百事这些年在中国的营销策略。

1、本土化策略。任何国外品牌进入中国后想长期的占有比较大的市场份额，都不得不面对一个本土化的问题。百事在这一点上做的非常出色，从其公司管理团队中外人员的比例上我们也不难看出这个问题。

2、多元化的品牌策略。目前，百事可乐国际公司在中国市场的旗舰品牌是百事可乐、七喜、美年达和激浪。

3、独特的音乐推销。可能早期的百事广告歌你不会唱，但我相信，古天乐的《蓝色缘分》你是一定会的。杰伦的《蓝色风暴》广受亲赖！

4、大手笔的公关。2001年12月，由百事（中国）投资有限公司捐赠，中国妇女发展基金会设立的专项基金——“百事可乐基金”，向内蒙古的准格尔旗捐款。这笔资金将主要用于当地缺水家庭修建“母亲水窖”及贫困失学儿童复学等项目。此类活动大大增加了百事可乐的美誉度。周杰伦 郭富城 郑秀文 朱孝天 言承旭 蔡依林 吴建豪 周渝民 陈冠希 姚明 谢霆锋 李小鹏 王菲等多位言人。百事仍处于成熟发展时期、待百事在今后会有更好的发展！