Жизненный цикл изделия

 

Оглавление

Введение 3

1. Жизненный цикл изделия. 4

2. Структура жизненного цикла изделия. Использование контрольных точек при производстве 12

3. Управление жизненным циклом изделия 15

Заключение 19

Библиографический список 20

 

Введение

Жизненный цикл изделия(ЖЦИ) или жизненный цикл продукта (ЖЦП) включает период от возникновения потребности в создании продукции до её ликвидации вследствие исчерпания потребительских свойств.[6]

ЖЦИ применяется по отношению к продукции с высокими потребительскими свойствами и к сложной наукоёмкой продукции высокотехнологичных предприятий.

Цель  данной работы рассмотреть понятие  жизненного цикла изделия, его применения, основные этапы, структуру и управление жизненным циклом изделия.

1. Жизненный цикл изделия.

Жизненный цикл изделия (продукции) — это совокупность процессов, выполняемых от момента  выявления потребностей общества в  определенной продукции до момента  удовлетворения этих потребностей и  утилизации продукта.[6]

Товаром становится любой продукт или  изделие после того как он стал реализовываться на рынке. То есть процесс  создания изделия более сложен чем процесс, называемый жизненным циклом товара. Это относится к любому продукту, то ли это автомобиль, телевизор, компьютер, то ли это продукт деятельности парфюмеров, фармацевтов, программистов и любой другой отрасли. Процесс создания изделия состоит из ряда повторяющихся операций и он цикличен.[8]

Существует  несколько различных точек зрения на классификацию стадий и этапов жизненного цикла. При рассмотрении тех или иных аспектов будут также рассмотрены различным представлениям этапов жизненного цикла изделия.

Рассмотрим операции и действия, которые происходят за время жизненного цикла изделия.

Обычно  выделяют четыре стадии жизни изделия:[8]

• зарождение изделия на стадии научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР),
• производство изделия, имеется в виду промышленное производство, то есть серийно-массовое,
• рыночная реализация изделия,
• потребление и выполнение фирмой и другими организациями сервисных услуг - обслуживание потребителей.

Стадия НИОКР.

На  этой стадии изделие зарождается, здесь  производится множество работ. Доля затрат фирмы на эту стадию считается  ее наукоемкостью и служит основной характеристикой инновационности и стратегической перспективности фирмы.

Основные  работы:

• фундаментальные исследования;
• поисковые исследования;
• прикладные исследования;
• макетно-экспериментальное производство и изготовление макетов и экспериментальных узлов;
• эксперименты;
• разработка конструкторской документации на основе ЕСКД;
• макетное и опытное производство, изготовление макетов и опытных образцов;
• конструкторские испытания;
• технологические разработки;
• технологические испытания.

Стадия производства.

На  стадии производства по всем технологическим  переделам (заготовка, механообработка, сборка, гальваника и термичка, окраска, затаривание, транспортировка и другие) производится большой объем работ, в том числе:

• конструкторская подготовка производства;
• технологическая подготовка производства;
• экономическая и финансовая подготовка производства;
• производство установочных партий;
• мелкосерийное, серийное и крупносерийное производство;
• массовое производство;
• вспомогательное производство.

Стадия реализации.

На  этой стадии изделия (продукты) поступают  на рынок, они превращаются в товар, начинается жизненный цикл товара.

Реализация  изделия на рынке требует исполнения многообразных функций, в том  числе:

• коммерческих и торговых;
• маркетинга;
• ценообразования;
• налаживания сбытовой сети;
• брэндинг – создание, поддержка и развитие брэнда.

Стадия обслуживания (сервиса).

• По рыночным законам потребителя надо поддерживать и после продажи ему изделия.
• И здесь очень много работ, например:
• производство запасных частей;
• предпродажное обслуживание;
• гарантийное обслуживание;
• ремонтное и технической обслуживание;
• подготовка кадров для работы с изделиями у потребителей;
• эксплуатационное обслуживание;
• модернизация;
• утилизация.

Рассмотрим  применение информационных технологий в разработке изделий на примере изделий машиностроения.

Жизненный цикл таких изделий включает ряд этапов, начиная от зарождения идеи нового продукта до его утилизации по окончании срока использования:[7]

• маркетинговые исследования,
• проектирование,
• технологическая подготовки производства (ТПП),
• производство,
• послепродажное обслуживание,
• эксплуатация продукции,
• утилизация.

На  всех этапах жизненного цикла имеются  свои целевые установки. При этом участники жизненного цикла стремятся  достичь поставленных целей с  максимальной эффективностью.

На  этапах проектирования, ТПП и производства нужно обеспечить выполнение требований, предъявляемых к производимому  продукту, при заданной степени надежности изделия и минимизации материальных и временных затрат, что необходимо для достижения успеха в конкурентной борьбе в условиях рыночной экономики.

Понятие эффективности охватывает не только снижение себестоимости продукции  и сокращение сроков проектирования и производства, но и обеспечение  удобства освоения и снижения затрат на будущую эксплуатацию изделий. Особую важность требования удобства эксплуатации имеют для сложной техники, например, в таких отраслях, как авиа- или  автомобилестроение. [1]

Достижение  поставленных целей на современных  предприятиях, выпускающих сложные  технические изделия, оказывается  невозможным без широкого использования  автоматизированных систем (АС), основанных на применении компьютеров и предназначенных  для создания, переработки и использования  всей необходимой информации о свойствах  изделий и сопровождающих процессов.

Специфика задач, решаемых на различных этапах жизненного цикла изделий, обусловливает  разнообразие применяемых АС. На рис. 1.1 указаны основные типы АС с их привязкой к тем или иным этапам жизненного цикла изделий.

 
Рисунок 1.1 Этапы жизненного цикла промышленной продукции и используемые автоматизированные системы

Рассмотрим  содержание основных этапов ЖЦИ для  изделий машиностроения.

• Цель маркетинговых исследований — анализ состояния рынка, прогноз спроса на планируемые изделия и развития их технических характеристик.
• На этапе проектирования выполняются проектные процедуры — формирование принципиального решения, разработка геометрических моделей и чертежей, расчеты, моделирование процессов, оптимизация и т.п.

Этап проектирования включает все необходимые стадии, начиная  с внешнего проектирования, выработки  концепции (облика) изделия и кончая испытаниями пробного образца или  партии изделий. Внешнее проектирование обычно включает разработку технического и коммерческого предложений  и формирование технического задания (ТЗ) на основе результатов маркетинговых  исследований и/или требований, предъявленных  заказчиком.

• На этапе подготовки производства разрабатываются маршрутная и операционная технологии изготовления деталей, реализуемые в программах для станков ЧПУ; технология сборки и монтажа изделий; технология контроля и испытаний.
• На этапе производства осуществляются: календарное и оперативное планирование; приобретение материалов и комплектующих с их входным контролем; механообработки и другие требуемые виды обработки; контроль результатов обработки; сборка; испытания и итоговый контроль.
• На постпроизводственных этапах выполняются консервация, упаковка, транспортировка; монтаж у потребителя; эксплуатация, обслуживание, ремонт; утилизация.

Автоматизация проектирования осуществляется САПР. В САПР машиностроительных отраслей промышленности принято выделять системы  функционального, конструкторского и  технологического проектирования.[1]

Первые  из них называют системами расчетов и инженерного анализа или  системами CAE (Computer Aided Engineering).

Системы конструкторского проектирования называют системами CAD (Computer Aided Design).

Проектирование  технологических процессов выполняется  в автоматизированных системах технологической  подготовки производства (АСТПП), входящих как составная часть в системы CAM (Computer Aided Manufacturing).

Для решения проблем совместного  функционирования компонентов САПР различного назначения, координации  работы систем CAE/CAD/CAM, управления проектными данными и проектированием разрабатываются  системы, получившие название систем управления проектными данными PDM (Product Data Management). Системы PDM либо входят в состав модулей конкретной САПР, либо имеют самостоятельное значение и могут работать совместно с разными САПР.

На  большинстве этапов жизненного цикла, начиная с определения предприятий-поставщиков  исходных материалов и компонентов  и кончая реализацией продукции, требуются услуги системы управления цепочками поставок — Supply Chain Management (SCM).[2]

Цепь  поставок обычно определяют как совокупность стадий увеличения добавленной стоимости  продукции при ее движении от компаний-поставщиков  к компаниям-потребителям. Управление цепью поставок подразумавает продвижение материального потока с минимальными издержками. При планировании производства система SCM управляет стратегией позиционирования продукции.

Если  время производственного цикла  меньше времени ожидания заказчика  на получение готовой продукции, то можно применять стратегию "изготовление на заказ". Иначе приходится использовать стратегию "изготовление на склад". При этом во время производственного  цикла должно входить время на размещение и исполнение заказов  на необходимые материалы и комплектующие  на предприятиях-поставщиках.

В последнее время усилия многих компаний, производящих программно-аппаратные средства автоматизированных систем, направлены на создание систем электронного бизнеса  (E-commerce). Задачи, решаемые системами E-commerce, сводятся не только к организации на сайтах Internet витрин товаров и услуг. Они объединяют в едином информационном пространстве запросы заказчиков и данные о возможностях множества организаций, специализирующихся на предоставлении различных услуг и выполнении тех или иных процедур и операций по проектированию, изготовлению, поставкам заказанных изделий.

Проектирование  непосредственно под заказ позволяет  добиться наилучших параметров создаваемой  продукции, а оптимальный выбор  исполнителей и цепочек поставок ведет к минимизации времени  и стоимости выполнения заказа. Координация  работы многих предприятий-партнеров  с использованием технологий Internet возлагается на системы E-commerce, называемые системами управления данными в интегрированном информационном пространстве CPC (Collaborative Product Commerce)

Управление  в промышленности, как и в любых  сложных системах, имеет иерархическую  структуру. В общей структуре  управления выделяют несколько иерархических  уровней, показанных на рис. 1.2. Автоматизация управления на различных уровнях реализуется с помощью автоматизированных систем управления (АСУ).

 
Рис. 1.2. Общая структура управления

Информационная  поддержка этапа производства продукции  осуществляется автоматизированными  системами управления предприятием (АСУП) и автоматизированными системами  управления технологическими процессами (АСУТП). К АСУП относятся системы  планирования и управления предприятием ERP (Enterprise Resource Planning), планирования производства и требований к материалам MRP-2 (Manufacturing Requirement Planning) и упомянутые выше системы SCM. Наиболее развитые системы ERP выполняют различные бизнес-функции, связанные с планированием производства, закупками, сбытом продукции, анализом перспектив маркетинга, управлением финансами, персоналом, складским хозяйством, учетом основных фондов и т.п. Системы MRP-2 ориентированы, главным образом, на бизнес-функции, непосредственно связанные с производством.[3]

В некоторых случаях системы SCM и MRP-2 входят как подсистемы в ERP, в последнее  время их чаще рассматривают как  самостоятельные системы. Промежуточное  положение между АСУП и АСУТП  занимает производственная исполнительная система MES (Manufacturing Execution Systems), предназначенная для решения оперативных задач управления проектированием, производством и маркетингом. В состав АСУТП входит система SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), выполняющая диспетчерские функции (сбор и обработка данных о состоянии оборудования и технологических процессов) и помогающая разрабатывать ПО для встроенного оборудования. Для непосредственного программного управления технологическим оборудованием используют системы CNC (Computer Numerical Control) на базе контроллеров (специализированных компьютеров, называемых промышленными), которые встроены в технологическое оборудование с числовым программным управлением (ЧПУ). Системы CNC называют также встроенными компьютерными системами.[4]

Система CRM используется на этапах маркетинговых  исследований и реализации продукции, с ее помощью выполняются функции  управления отношениями с заказчиками  и покупателями, проводится анализ рыночной ситуации, определяются перспективы  спроса на планируемые изделия. Функции  обучения обслуживающего персонала  выполняют интерактивные электронные  технические руководства IETM (Interactive Electronic Technical Manuals). С их помощью выполняются диагностические операции, поиск отказавших компонентов, заказ дополнительных запасных деталей и некоторые другие операции на этапе эксплуатации систем.[7]

Управление  данными в едином информационном пространстве на протяжении всех этапов жизненного цикла изделий возлагается  на систему PLM (Product Lifecycle Management). Под PLM понимают процесс управления информацией об изделии на протяжении всего его жизненного цикла. Отметим, что понятие PLM-система трактуется двояко: либо как интегрированная совокупность автоматизированных систем CAE/CAD/CAM/PDM и ERP/CRM/SCM, либо как совокупность только средств информационной поддержки изделия и интегрирования автоматизированных систем предприятия, что практически совпадает с определением понятия CALS. Характерная особенность PLM — возможность поддержки взаимодействия различных автоматизированных систем многих предприятий, т.е. технологии PLM являются основой, интегрирующей информационное пространство, в котором функционируют САПР, ERP, PDM, SCM, CRM и другие автоматизированные системы многих предприятий.

2. Структура жизненного цикла изделия. Использование контрольных точек при производстве

При производстве различной продукции  удобно пользоваться контрольными точками  для контроля этапов. Для этого  жизненный цикл изделия структурируют  по следующей схеме:[5]

1. маркетинговые исследования потребностей рынка;
2. генерация идей и их фильтрация;
3. техническая и экономическая экспертиза проекта;
4. научно-исследовательские работы(НИР) по тематике изделия;
5. опытно-конструкторская работа(ОКР);
6. пробный маркетинг;
7. подготовка производства изделия на заводе-изготовителе серийной продукции;
8. собственно производство и сбыт;
9. эксплуатация изделий;
10. утилизация изделий.

Стадии 4 - 7 – предпроизводственные и их можно рассматривать как комплекс научно-технической подготовки производства.

Рассмотрим  основные параметры, характеризующие границы стадий жизненного цикла изделия. (табл. 1.1)

Таблица 2.1 Границы стадий жизненного цикла изделия

Стадия	Начало стадии	Окончание стадии
Маркетинговые исследования рынка	Заключение договора на проведение исследований	Сдача отчета по результатам исследований
Генерация идей и их фильтрация	Сбор и фиксирование предложений  по проектам	Окончание отбора проектов-конкурентов
Техническая и экономическая экспертиза проектов	Комплектация групп оценки проектов	Сдача отчета по экспертизе проектов, выбор  проекта-победителя
НИР	Утверждение технического задания(ТЗ) на НИР	Утверждение акта об окончании НИР
ОКР	Утверждение ТЗ на ОКР	Наличие комплекта конструкторской  документации, откорректированной по результатам испытаний опытного образца
Пробный маркетинг	Начало подготовки производства опытной  партии	Анализ отчета о результатах пробного маркетинга
Подготовка производства на заводе-изготовителе	Принятие решения о серийном производстве и коммерческой реализации изделий	Начало установившегося серийного  производства
Собственно производство и сбыт	Продажа первого серийного образца  изделия	Поставка потребителю последнего экземпляра изделия
Эксплуатация	Получение потребителем первого экземпляра изделия	Снятие с эксплуатации последнего экземпляра изделия
Утилизация	Момент списания первого экземпляра изделия с эксплуатации	Завершение работ по утилизации последнего изделия, снятого с эксплуатации

 

Основным  содержанием целевых исследований в процессе управления жизненным циклом изделия являются:[9]

• анализ прогнозируемого состояния объектов,
• определение ожидаемых и фактических результатов,
• оценка приоритетности в решении локальных задач,
• выявление предпочтительных направлений использования ресурсов.

В ходе управления жизненным циклом изделия создаюта систему контрольных точек цикла. На всех контрольных точках анализируют отклонения качественных и количественных параметров изделия от проектных значений по техническим и экономическим критериям и вырабатывают соответствующие решения по критерию "эффект-затраты". Количество контрольных точек зависит от характера изделия. Можно рекомендовать следующие контрольные точки в жизненном цикле изделия:

1. решение о начале проекта;
2. окончание технического проекта (решение о разработке рабочей документации и изготовлении опытного образца);
3. окончание ОКР (решение об изготовлении опытного образца);
4. окончание пробного маркетинга (принятие решения о начале серийного производства и коммерческой реализации изделия);
5. оценка качества серийно выпускаемой продукции (решение о повышении качества и надежности);
6. оценка необходимости обновления или модернизации продукции;
7. оценка оптимальности методов сбыта продукции;
8. оценка целесообразности и методов капитального ремонта изделий в процессе эксплуатации;
9. оценка целесообразности снятия изделия с производства;
10. снятие изделия с эксплуатации и передача его на утилизацию.

3. Управление  жизненным циклом изделия

Сам термин «управление жизненным циклом изделия» появился как результат  почти двадцатилетней эволюции соответствующих  рынков и технологий. Для середины начала 1990-х гг. единого мнения относительно того, что именно следует относить к категории информация об изделии, (особенно в смысле инженерных данных) попросту не существовало. Постепенно эти данные стали конкретизироваться, как данные об изделии. Именно в это  время появился термин «управление  данными об изделии». Последние несколько  лет внесли окончательную ясность: отрасль сформировалась и постоянно  расширяется как по степени охвата, так и по мощности предлагаемых решений, благодаря чему, собственно, и был  принят термин управление жизненным циклом изделия. Этот термин ныне используется для описания бизнес-подходов к:

• созданию интеллектуального капитала и информации, относящихся к изделию
• управлению этими составляющими продукта
• направленному использованию капитала и информации на протяжении всего жизненного цикла продукта

В ходе развития управления жизненным циклом изделия менялись и подходы к определению жизненного цикла изделия. Так, если двадцать лет назад под жизненным циклом понимались, как правило, проектные и конструкторские работы, поскольку инструментальные средства были сосредоточены прежде всего на автоматизированном проектировании при управлении данными, то в конце 1980-х подход включил уже и поток операций, и процессы, происходящие при развитии жизненного цикла изделия. Таким образом, имеет место обмен информацией и процессами между различными направлениями опытно-конструкторских работ.

Область применения систем управления жизненным  циклом изделия растет быстрыми темпами. Она интегрирует такие сферы  деятельности, в которых использование  интеллектуальных активов, связанных  с изделием и обмен такими активами обеспечивают заметное увеличение ценности. Использование таких систем дает предприятиям возможность производить  продукцию необходимого качества и  обеспечивает заказчикам и пользователям  наилучшие преимущества в работе с конкретными видами продуктов. Сращивание систем управления жизненным циклом изделия с другими областями приносит новые возможности и открывает такие сферы, где потенциал связанного с изделием интеллектуального капитала реализуется внутри расширенного предприятия. Сейчас управление жизненным циклом изделия применяют в следующих областях: (рис.3.1)

 
Рисунок 3.1. Сферы применения управления жизненным циклом изделия

• управление процессом формирования идей
• цифровое производство
• анализ и управление моделированием
• послепродажное обслуживание, включая техобслуживание, ремонт и эксплуатацию
• программы гарантийного обслуживания
• управление исходными требованиями
• управление портфельными активами
• управление портфелем программ
• управление портфелем продукции
• управление активами в дискретном производстве
• мехатроника – управление интеграцией электронных устройств и программного обеспечения
• проектирование систем
• управление техническими характеристиками/рецептурой/номенклатурой
• управление соответствиями

Принято выделять шесть основных ключевых задач  работы управления жизненным циклом изделия в рамках ведения продукта от разработки до утилизации: (рис.3.2)

• управление данными о продукте
• управление жизненным циклом основного средства
• управление программами и проектами
• сотрудничество на протяжении жизненного цикла продукта
• управление качеством
• охрана окружающей среды и труда, производственная медицина

 
Рисунок 3.2. Задачи управления жизненным  циклом изделия

Управление данными о продукте

Данные  о продукте занимают значительную часть  в общем объеме информации, используемой на протяжении жизненного цикла изделия. На основе этих данных решаются задачи производства, материально-технического снабжения, сбыта, эксплуатации и ремонта. Как видно из практики, даже частичное  электронное представление сокращает  сроки производства изделия в  полтора раза и приводит к уменьшению затрат на 50-80%. Согласно ключевому стандарту CALS-технологий ISO 10303 необходима гармонизация терминологии, типов, видов документов, форматов их электронного представления, протоколов работы с ними, средств  защиты от несанкционированного доступа.

Управление жизненным циклом оборудования

PLM-решение  помогает предприятиям при планировании, эксплуатации, техническом обслуживании  и замене оборудования, обеспечивая  им возможность достижения более  высокого уровня контроля и  точности работы оборудования. Управление  жизненным циклом оборудования  подразумевает целый ряд функций,  направленных на улучшение работы  в целом, обеспечение бесперебойного  цикла производства и т.д.

Программно-проектное управление

Данная  функциональная область предоставляет  информацию для принятия стратегического  решения по производимой продукции. Для эффективного управления проект должен быть хорошо структурирован –  разбит на увязанные между собой  пакеты работ, что позволяет контролировать бюджет изделия, планировать необходимые мощности, управлять коммуникационными потоками.

Поддежка взаимодействия

Увеличение  эффективности разработки продукта позволяет значительно сократить  его себестоимость, и, тем самым, повысить конкурентоспособность. Тесная интеграция процессов проектирования, производства, сбыта и обслуживания повышает эффективность вывода нового продукта на рынок за счет обеспечения  незамедлительной и непрерывной  обратной связи на протяжении всех этапов разработки.

Управление качеством

Возросшая конкуренция привела к заметному  ужесточению требований, предъявляемых  потребителем к качеству продукции. Чтобы сохранить конкурентоспособность  и вести экономическую деятельность без убытков, необходимо применять  эффективные и результативные системы  контроля качества на всех этапах жизненного цикла продукта. Этот аспект достаточно широк, он включает в себя маркетинг, проектирование и разработку технических  условий, материально-техническое снабжение  и закупку, разработку производственных процессов, собственно производство, контроль испытаний, сертификацию, монтаж, эксплуатацию, техобслуживание и утилизацию. PLM-системы  помогают решать задачи такого рода с  большим эффектом.

Соблюдение требований охраны природы

PLM-системы,  помимо всего прочего, должны  включать в ссебя компоненты, призванные снизить затраты, минимизировать риски и учесть требования регулирующего законодательства, что способствует сохранению положительной репутации компании в глазах общественности, расширяет возможности по повышению квалификации персонала за счет поддержки обмена информацией в рамках всей организации. Кроме того, применение таких приложений в системе PLM-решения значительно снижает время на заполнение бланков предписаний по технике безопасности

Заключение

В данной работы были рассмотрены такие  понятия как жизненный цикл изделия(ЖЦИ), этапы и структура ЖЦИ, а так же управление ЖЦИ.

Контроль  за жизненным циклом продукта является неотъемлемым процессом в общей массе корпоративной информационной системы производственного предприятия

Существует  множество методик по классификации  операций входящих в ЖЦИ. Некоторые из которых были рассмотрены в работе.

Учитывая  рассмотренный материал, применяя современный  подход выделить 11 этапов ЖЦ изделия:

• Маркетинг и изучение рынка;
• Проектирование и разработка продукта;
• Планирование и разработка процессов (технологий производства, эксплуатации и т.п.);
• Закупки;
• Производство или предоставление услуг;
• Упаковка и хранение;
• Реализация;
• Установка и ввод в эксплуатацию;
• Техническая помощь и обслуживание;
• Послепродажная деятельность или эксплуатация;
• Утилизация и переработка в конце полезного срока службы.

Библиографический список

1. Завлин П.Н. и др. Основы инновационного менеджмента (теория и практика). П.Н. – М.: Экономика, 2010. – 475 с.
2. Диксон П.Р. Управление маркетингом. - М.: БИНОМ, 2008. – 560 с.
3. Валдайцева С.В. Управление исследованиями, разработками и инновационными проектами. – СПб.: Издательство С.-Петербургского университета, 2011. – 208 с.
4. Гольдштейн Г.Я. Стратегический инновационный менеджмент – Таганрог: ТРТУ, 2012. – 267 с.
5. Ибрагимов И.М., Никифоров А.Д., Ковшов А.Н., Назаров Ю.Ф., Информационная поддержка жизненного цикла изделий машиностроения – М.: Академия, 2007. – 304 с.
6. http://ru.wikipedia.org/wiki/Жизненный_цикл_изделия
7. http://www.salogistics.ru/students/suai_2011/page3.html
8. http://projects.innovbusiness.ru/content/document_r_8C3F6153-75B4-4D3D-B10B-E36E06B5AE33.html
9. http://www.aup.ru/books/m92/