Abstract
The Product Lifecycle Management (PLM) concept holds the promise of seamlessly integrating all the information produced throughout all phases of a product's life cycle to everyone in an organization at every managerial and technical level, along with key suppliers and customers. PLM systems are tools that implement the PLM concept. As such, they need the capability to serve up the information referred to above, and they need to ensure the cohesion and traceability of product data.
We describe a product information-modeling framework that we believe can support the full range of PLM information needs. The framework is based on the NIST Core Product Model (CPM) and its extensions, the Open Assembly Model (OAM), the Design-Analysis Integration model (DAIM) and the Product Family Evolution Model (PFEM). These are abstract models with general semantics, with the specific semantics about a particular domain to be embedded within the usage of the models for that domain. CPM represents the product's function, form and behavior, its physical and functional decompositions, and the relationships among these concepts. An extension of CPM provides a way to associate design rationale with the product. OAM defines a system level conceptual model and the associated hierarchical assembly relationships. DAIM defines a Master Model of the product and a series of abstractions called Functional Models—one for each domain-specific aspect of the product—and two transformations, called idealization and mapping, between the master model and each functional model. PFEM extends the representation to families of products and their components; it also extends design rationale to the capture of the rationale for the evolution of the families.
The framework is intended to: (1) capture product, design rationale, assembly, and tolerance information from the earliest conceptual design stage—where designers deal with the function and performance of products—to the full lifecycle; (2) facilitate the semantic interoperability of next-generation CAD/CAE/CAM systems; and (3) capture the evolution of products and product families. The relevance of our framework to PLM systems is that any data component in the framework can be accessed directly by a PLM system, providing fine-grained access to the product's description and design rationale.
Keywords
Product Lifecycle Management (PLM); Core Product Model; Open Assembly Model; Interoperability; Ontology; Standards
1. Introduction
PLM is generally defined as ‘a strategic business approach for the effective management and use of corporate intellectual capital’ [1]. PLM systems are gaining acceptance for managing all information about a corporation's products throughout the products’ full lifecycle. Global competition is one of the key drivers for many organizations to adopt the PLM concept and implement PLM systems. The PLM concept aims to streamline product development and boost innovation in manufacturing. Hence the PLM concept is a strategic business approach for the effective creation, management and use of corporate intellectual capital, from a product's initial conception to its retirement [1].
Even in the current (2003) economic downturn, many manufacturing companies are investing in PLM systems—to the tune of $2.3 billion this year [2]. We believe the reason why these companies are willing to take the risk is that these companies see PLM's potential to vastly improve their ability to innovate, get products to market faster, and reduce errors. According to industry analyst CIMdata, “For an enterprise to be successful in today's and tomorrow's global markets, PLM is not an option—it is a competitive necessity” [1].
A critical aspect of PLM systems is their product information modeling architecture. Here, the traditional hierarchical approach to building software tools presents a serious potential pitfall: if PLM systems continue to access product information via Product Data Management (PDM) systems which, in turn, obtain geometric descriptions from Computer-Aided Design (CAD) systems, the information that becomes available will only be that which is supported by these latter systems.
In this paper, a different approach to serving up information to PLM systems is proposed: a single PLM system support framework for product information that can access, store, serve, and reuse all the product information throughout the entire product lifecycle. This framework and its components are presented after a brief discussion of the PLM concept and of the major PLM system architecture and interoperability issues.
1.1. The PLM concept
PLM holds the promise of seamlessly integrating and making available all of the information produced throughout all phases of a product's life cycle to everyone in an organization, along with key suppliers and customers. Manufacturers can shrink the time it takes to introduce new product models in a number of ways. Product engineers can dramatically shorten the cycle of implementing and approving engineering changes across an extended design chain. Purchasing agents can work more effectively with suppliers to reuse parts. Executives can take a high-level view of all important product information, from details of the manufacturing line to parts failure rates culled from warranty data and information collected in the field.
Because PLM systems grew out of product design software, company management tends to delegate the PLM concept to engineering executives, who traditionally have managed their own technology rollouts. While this hands-off approach works for choosing point solutions, such as CAD tools, it does not work well for a company-wide integrated platform. Different business functions generate and deal with product data in disparate ways. Manufacturing and engineering, for instance, work with a different version of a bill of materials—a listing of parts and subassemblies making up a product—than does purchasing, which also relies on approved vendor lists and catalogs.
For the PLM concept to be successful, issues such as establishing data standards and designing corporation-wide integration architectures need to be addressed so that formerly fragmented information can be served up to individuals in a format they can use. That way, people in various divisions are equipped to make key decisions—such as what products to introduce or what features to include in a product's design phase—when they are most cost-effective, rather than midstream in the parts procurement stage or even during manufacturing.
1.2. PLM system architecture and interoperability issues
PLM systems are tools that assist a corporation in the implementation of PLM concepts. One of the main questions regarding PLM systems is: “What constitutes the PLM systems’ functionality?” The full PLM system functionality can be achieved by the specific components illustrated in Fig. 1. These are: (1) an Information Technology (IT) Infrastructure; (2) a Product Information Modeling Architecture; (3) a Development Toolkit and Environment; and (4) a set of Business Applications. The IT infrastructure is the foundation that includes hardware, software, and Internet technologies, underlying representation and computing languages, and distributed objects and components.
A conceptual PLM system architecture.
Fig. 1.
A conceptual PLM system architecture.
Figure options
The product information modeling architecture includes product ontology and interoperability standards. The development toolkit and environment provide the means for building Business Applications that provide the initial functionality and enhance and extend the functionality of the PLM concept and could include kernels (e.g. geometry, math), visualization tools, data exchange standards and mechanisms, and databases. The business applications provide the PLM functionality that processes the corporate intellectual capital.
In two recent NIST workshops held in 2003, attempts were made to describe an architecture for the lifecycle-wide management and integration of product data [4] and [5]. The architecture, as described in the working draft of the workshops’ summary report, is intended to provide a roadmap for the application of the diverse information technologies and computer science concepts that may be used to build and operate PLM systems supporting the full product lifecycle [6].
The domain of application for the resulting PLM system considered in the workshops deals with complex engineered-to-order systems, such as found in the aerospace and defense industries. The architecture defines two classes of views of product data: semantic views define constraints on the interpretation and usage of the information; while infrastructural views relate to the encoding and composition of data in the processes and tools in which it is used. Potentially applicable technologies are discussed in the working draft with respect to these two classes of views.
Some of the principal concerns expressed in the NIST planning meetings were the cohesion and traceability of product data. The conclusion was that current data management practices do not provide sufficient support of data cohesion and traceability. Cohesion and traceability, however, are complex and abstract goals when viewed as attributes of an information system. Information technology does not address these goals directly; rather, certain other qualities help to support these goals. Among the major constituent properties of cohesion and traceability identified were associativity across viewpoints and logical consistency [6].
PLM systems form the apex of the corporate software hierarchy and frequently implemented so that they depend on subsidiary systems for detailed information capture and dissemination. PLM systems therefore tend to delegate the task of managing the information describing the product itself to Product Data Management (PDM) systems. Furthermore, in many organi
บทคัดย่อแนวคิดการจัดการวงจรชีวิตผลิตภัณฑ์ (PLM) ถือสัญญาของการรวมข้อมูลทั้งหมดที่ผลิตตลอดทุกขั้นตอนของวงจรชีวิตของผลิตภัณฑ์ที่ทุกคนในองค์กรทุกระดับบริหารจัดการ และทางเทคนิค หลักซัพพลายเออร์และลูกค้าอย่างราบรื่น ระบบ PLM เป็นเครื่องมือที่ใช้แนวคิด PLM เช่น พวกเขาต้องการความสามารถในการให้บริการข้อมูลที่อ้างถึงข้างต้น และพวกเขาต้องการความสามัคคีและสามารถติดตามข้อมูลผลิตภัณฑ์เราอธิบายกรอบข้อมูลโมเดลผลิตภัณฑ์ซึ่งเราเชื่อว่า สามารถสนับสนุนความต้องการข้อมูลช่วงเต็ม PLM กรอบอยู่ NIST หลักผลิตภัณฑ์จำลอง (CPM) และขยายความ รุ่นประกอบเปิด (OAM), แบบวิเคราะห์ออกแบบรวม (DAIM) และในผลิตภัณฑ์ตระกูลวิวัฒนาการแบบจำลอง (PFEM) เหล่านี้เป็นรูปแบบนามธรรม มีความหมายทั่วไป มีความหมายเฉพาะเกี่ยวกับโดเมนเฉพาะที่จะถูกฝังอยู่ภายในการใช้งานของแบบจำลองในโดเมน CPM แสดงฟังก์ชันของผลิตภัณฑ์ แบบฟอร์ม และลักษณะการทำงาน decompositions ความจริง และการทำงาน และความสัมพันธ์ระหว่างแนวคิดเหล่านี้ ส่วนขยายของ CPM ให้วิธีออกแบบเหตุผลเชื่อมโยงกับผลิตภัณฑ์ OAM กำหนดระบบระดับแนวคิดรูปแบบและความสัมพันธ์เชื่อมโยงลำดับประกอบ DAIM กำหนดรูปแบบหลักของผลิตภัณฑ์และชุดของ abstractions ที่เรียกว่าแบบจำลองการทำงาน — หนึ่งในแต่ละด้านโดเมนเฉพาะของผลิตภัณฑ์ — และ แปลงที่สอง idealization และแม็ป ระหว่างรูปหลักและแต่ละงาน PFEM ขยายตัวแทนครอบครัวของผลิตภัณฑ์และส่วนประกอบอื่น ๆ อีกทั้งยังขยายผลออกไปจับของเหตุผลสำหรับการวิวัฒนาการของครอบครัวกรอบงานมีวัตถุประสงค์เพื่อ: (1) จับ ผลการออกแบบ ประกอบ ข้อมูลผลิตภัณฑ์ และยอมรับจากขั้นตอนแรกสุดแบบ — ที่ออกจัดการกับฟังก์ชันและประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ — ให้วงจรเต็ม (2) ช่วยในการทำงานร่วมกันทางตรรกของระบบ CAD/CAE/CAM รุ่นต่อไป และ (3) จับภาพวิวัฒนาการของผลิตภัณฑ์และตระกูลผลิตภัณฑ์ ความสำคัญของกรอบการทำงานของระบบ PLM ได้ว่า องค์ประกอบข้อมูลในกรอบสามารถเข้าถึงได้โดยตรง โดยระบบ PLM คำอธิบายและเหตุผลการออกแบบของผลิตภัณฑ์ทรายแป้งละเอียดเข้าคำสำคัญการจัดการวงจรชีวิตผลิตภัณฑ์ (PLM); รุ่นผลิตภัณฑ์หลัก แอสเซมบลีเปิดรุ่น ทำงานร่วมกัน ภววิทยา มาตรฐาน1. บทนำPLM โดยทั่วไปถูกกำหนดเป็น 'กลยุทธ์ทางธุรกิจวิธีการจัดการที่มีประสิทธิภาพและใช้ทุนทางปัญญาขององค์กร' [1] ระบบ PLM จะได้รับการยอมรับสำหรับการจัดการข้อมูลทั้งหมดเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์ของบริษัทตลอดวงจรชีวิตทั้งหมดของผลิตภัณฑ์ แข่งขันระดับโลกเป็นหนึ่งในไดรเวอร์สำคัญสำหรับหลาย ๆ องค์กรนำแนวคิด PLM และใช้ระบบ PLM แนวคิดของ PLM มีวัตถุประสงค์เพื่อปรับปรุงผลิตภัณฑ์เพิ่มและพัฒนานวัตกรรมในการผลิต ดังนั้น แนวคิด PLM เป็นวิธีการกลยุทธ์ทางธุรกิจสร้างผล การจัดการ และใช้องค์กรทุนทางปัญญา จากความคิดเริ่มต้นของผลิตภัณฑ์เพื่อการเกษียณอายุ [1]แม้แต่ในการปัจจุบัน (2003) เศรษฐกิจชะลอตัว ลงทุนหลายบริษัทผู้ผลิตในระบบ PLM — การทูนของ $2.3 พันล้านปีนี้ [2] เราเชื่อว่าเหตุผลที่ทำไมบริษัทเหล่านี้ยินดีที่จะเสี่ยงเป็นว่า บริษัทเหล่านี้ดู PLM ของศักยภาพเสมือนเพิ่มความสามารถในการสร้างสรรค์สิ่งใหม่ ๆ ได้ไปยังตลาดได้เร็วขึ้น และลดข้อผิดพลาด ตามนักวิเคราะห์อุตสาหกรรม CIMdata, "องค์กรที่จะประสบความสำเร็จในวันนี้และในอนาคตตลาดโลก PLM ไม่ตัวเลือก — จึงเป็นสิ่งจำเป็นในการแข่งขัน" [1]ลักษณะสำคัญของระบบ PLM เป็นข้อมูลผลิตภัณฑ์โมเดลสถาปัตยกรรม ที่นี่ วิธีแบบลำดับชั้นแบบดั้งเดิมในการสร้างเครื่องมือซอฟต์แวร์แสดง pitfall อาจร้ายแรง: ระบบ PLM ต่อการเข้าถึงข้อมูลผ่านระบบจัดการข้อมูลสินค้า (PDM) ซึ่ง จะ ได้รับคำอธิบายเรขาคณิตจาก Computer-Aided ออกแบบ (CAD) ระบบ ข้อมูลที่ใช้งานเท่านั้นจะว่า ซึ่งได้รับการสนับสนุน โดยระบบเหล่านี้หลังการในเอกสารนี้ มีเสนอวิธีต่าง ๆ เพื่อให้บริการข้อมูลระบบ PLM: กรอบการสนับสนุนระบบ PLM สำหรับข้อมูลผลิตภัณฑ์ที่สามารถเข้าถึง ร้านค้า บริการ และนำรายละเอียดผลิตภัณฑ์ทั้งหมดตลอดวงจรชีวิตผลิตภัณฑ์ทั้งหมด เดียวกัน กรอบนี้และคอมโพเนนต์จะแสดงหลังจากสนทนาโดยย่อแนวคิด PLM และสำคัญ PLM ระบบสถาปัตยกรรมปัญหาและการทำงานร่วมกัน1.1. The PLM conceptPLM holds the promise of seamlessly integrating and making available all of the information produced throughout all phases of a product's life cycle to everyone in an organization, along with key suppliers and customers. Manufacturers can shrink the time it takes to introduce new product models in a number of ways. Product engineers can dramatically shorten the cycle of implementing and approving engineering changes across an extended design chain. Purchasing agents can work more effectively with suppliers to reuse parts. Executives can take a high-level view of all important product information, from details of the manufacturing line to parts failure rates culled from warranty data and information collected in the field.Because PLM systems grew out of product design software, company management tends to delegate the PLM concept to engineering executives, who traditionally have managed their own technology rollouts. While this hands-off approach works for choosing point solutions, such as CAD tools, it does not work well for a company-wide integrated platform. Different business functions generate and deal with product data in disparate ways. Manufacturing and engineering, for instance, work with a different version of a bill of materials—a listing of parts and subassemblies making up a product—than does purchasing, which also relies on approved vendor lists and catalogs.For the PLM concept to be successful, issues such as establishing data standards and designing corporation-wide integration architectures need to be addressed so that formerly fragmented information can be served up to individuals in a format they can use. That way, people in various divisions are equipped to make key decisions—such as what products to introduce or what features to include in a product's design phase—when they are most cost-effective, rather than midstream in the parts procurement stage or even during manufacturing.1.2. PLM system architecture and interoperability issuesPLM systems are tools that assist a corporation in the implementation of PLM concepts. One of the main questions regarding PLM systems is: “What constitutes the PLM systems’ functionality?” The full PLM system functionality can be achieved by the specific components illustrated in Fig. 1. These are: (1) an Information Technology (IT) Infrastructure; (2) a Product Information Modeling Architecture; (3) a Development Toolkit and Environment; and (4) a set of Business Applications. The IT infrastructure is the foundation that includes hardware, software, and Internet technologies, underlying representation and computing languages, and distributed objects and components.A conceptual PLM system architecture.Fig. 1. A conceptual PLM system architecture.Figure optionsโมเดลสถาปัตยกรรมข้อมูลผลิตภัณฑ์มีมาตรฐานผลิตภัณฑ์ภววิทยาและทำงานร่วมกัน เครื่องมือพัฒนาและสิ่งแวดล้อมให้วิธีการสำหรับการสร้างโปรแกรมประยุกต์ทางธุรกิจที่ให้การทำงานเริ่มต้น และเพิ่ม และขยายแนวความคิด PLM และอาจรวมถึงเมล็ด (เช่นเรขาคณิต คณิตศาสตร์), เครื่องมือการแสดงภาพประกอบเพลง มาตรฐานการแลกเปลี่ยนข้อมูล และกลไก และฐานข้อมูล โปรแกรมประยุกต์ทางธุรกิจให้ PLM ทำหน้าที่ประมวลผลทุนปัญญาขององค์กรในสองล่า NIST จัดขึ้นใน 2003 พยายามที่จะอธิบายสถาปัตยกรรมสำหรับวงจรทั้งจัดการและรวมข้อมูลผลิตภัณฑ์ [4] และ [5] สถาปัตยกรรม ตามที่อธิบายไว้ในร่างรายงาน สรุปการประชุมเชิงปฏิบัติการการทำงานมีไว้เพื่อให้แผนการใช้ข้อมูลหลากหลายเทคโนโลยีและแนวคิดวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ที่อาจใช้ในการสร้าง และมีระบบ PLM สนับสนุนวงจรชีวิตผลิตภัณฑ์ [6]โดเมนของแอพลิเคชันสำหรับระบบ PLM ได้พิจารณาในการประชุมเชิงปฏิบัติการเกี่ยวข้องกับระบบวิศวกรรมสั่งซับซ้อน เช่นพบในอุตสาหกรรมอุตสาหกรรม สถาปัตยกรรมการกำหนดราคา 2 ประเภทมุมมองของข้อมูลผลิตภัณฑ์: มุมมองทางตรรกกำหนดข้อจำกัดในการตีความและการใช้งานของข้อมูล ในขณะที่มุมมองรัฐมนตรีเกี่ยวข้องกับการเข้ารหัสและองค์ประกอบของข้อมูลในกระบวนการและเครื่องมือที่ใช้ เทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องอาจจะกล่าวถึงในร่างการทำงานกับคลาสที่เหล่านี้สองมุมมองความกังวลหลักใน NIST ประชุมวางแผนบางอย่างมีสามัคคีและสามารถติดตามข้อมูลผลิตภัณฑ์ ข้อสรุปว่า วิธีการบริหารจัดการข้อมูลปัจจุบันให้เพียงพอสนับสนุนสามัคคีข้อมูลและติดตามผล สามัคคีและติดตาม อย่างไรก็ตาม จะซับซ้อน และนามธรรมเป้าหมายเมื่อดูเป็นแอตทริบิวต์ของระบบข้อมูล เทคโนโลยีสารสนเทศไม่เป้าหมายเหล่านี้โดยตรง ค่อนข้าง คุณภาพบางอย่างช่วยสนับสนุนเป้าหมายเหล่านี้ ระหว่างส่วนประกอบต่าง ๆ ของคุณสมบัติหลักสามัคคีและติดตามที่ระบุถูก associativity ผ่านมุมมองและความสอดคล้องแบบลอจิคัล [6]ระบบ PLM ฟอร์มสุดยอดของลำดับชั้นขององค์กรซอฟต์แวร์ และมักนำมาใช้นั้นขึ้นอยู่กับระบบบริษัทสำหรับจับละเอียดและเผยแพร่ ระบบ PLM จึงมักจะ มอบหมายงานในการจัดการข้อมูลที่อธิบายสินค้าตัวเองกับระบบการจัดการข้อมูลผลิตภัณฑ์ (PDM) นอกจากนี้ ในหลาย organi
การแปล กรุณารอสักครู่..
