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産業界において、製品ライフサイクル管理（PLM）とは、製品の構想からエンジニアリング、設計、製造、そして製造された製品のサービスと廃棄に至るまで、製品のライフサイクル全体を管理するプロセスです。[ 1 ] [ 2 ] PLMは、人、データ、プロセス、ビジネスシステムを統合し、企業とその関連企業に製品情報の基盤を提供します。[ 3 ]
現在PLMとして知られる急成長中のビジネスプロセスの着想は、アメリカン・モーターズ・コーポレーション（AMC）から得られた。[ 4 ] [ 5 ]同社製品エンジニアリングおよび開発担当副社長のフランソワ・カステイン氏によると、1985年当時、同社は大手競合他社に対抗するために製品開発プロセスを加速する方法を模索していた。 [ 6 ] AMCは、「ゼネラルモーターズ、フォード、および海外の競合他社のような巨額の予算」がなかったため、特にジープなどの主力製品の製品ライフサイクルを延長することに研究開発の取り組みを集中させた。[ 7 ]現代のスポーツユーティリティビークル（SUV）市場を開拓したコンパクトなジープ・チェロキー（XJ）を発表した後、AMCは後にジープ・グランドチェロキーとして発売される新モデルの開発に着手した。より迅速な製品開発を目指す取り組みの第一歩は、エンジニアの生産性を向上させるコンピュータ支援設計（CAD）ソフトウェアシステムであった。 [ 6 ]この取り組みの2つ目の部分は、すべての図面と文書が中央データベースにあるため、衝突をより迅速に解決し、コストのかかる設計変更を削減できる新しい通信システムでした。 [ 6 ]製品データ管理は非常に効果的だったため、クライスラーがAMCを買収した後、このシステムは企業全体に拡張され、製品の設計と製造に関わるすべての人をつなぎました。[ 6 ] PLMテクノロジーを早期に導入したクライスラーは、自動車業界で最も低コストの生産者になることができ、1990年代半ばまでに業界平均の半分の開発コストを記録しました。[ 6 ]
PLMシステムは、グローバルな競争市場向けの新製品開発における複雑化や技術的な課題への対応を組織に支援します。[ 8 ]
製品ライフサイクル管理（PLM）は、「製品ライフサイクル管理（マーケティング） 」（PLCM）とは区別されるべきである。PLMは、製品の仕様や特性の管理から開発、耐用年数に至るまで、製品のエンジニアリング面を記述する。一方、PLCMは、コストや販売指標など、ビジネス市場における製品のライフサイクルに関する商業的な管理を指す。
製品ライフサイクル管理は、製造企業の情報技術構造の4つの基盤の1つと考えることができます。[ 9 ]すべての企業は、顧客とのコミュニケーションと情報（CRM -顧客関係管理）、サプライヤーと履行（SCM -サプライチェーン管理）、企業内のリソース（ERP -企業資源計画）、および製品の計画と開発（PLM）を管理する必要があります。
PLMの一形態として、人を中心としたPLMと呼ばれるものがある。従来のPLMツールはリリース段階、あるいはリリース段階中にのみ導入されてきたのに対し、人を中心としたPLMは設計段階を対象としている。
2009年現在、ICT開発（EUが資金提供したPROMISEプロジェクト2004～2008）により、PLMは従来のPLMの枠を超え、センサーデータやリアルタイムの「ライフサイクルイベントデータ」をPLMに統合することが可能になり、さらにこの情報を個々の製品のライフサイクル全体に関わる様々な関係者が利用できるようになった（情報ループを閉じる）。この適用範囲の拡大により、PLMはクローズドループライフサイクル管理（CL 2 M）へと拡張された。
製品ライフサイクル管理の文書化された利点には、次のものがあります。[ 10 ] [ 11 ]
PLMには、主に5つの領域があります。
注：PLMプロセスにはアプリケーションソフトウェアは必須ではありませんが、ビジネスの複雑さと変化の速さから、組織は可能な限り迅速に実行する必要があります。
PLM（製品ライフサイクル管理）の中核は、すべての製品データの作成と一元管理、およびこの情報と知識にアクセスするために使用されるテクノロジーです。PLMは、CAD、CAM、PDMなどのツールから生まれた分野ですが、製品ライフサイクルのすべての段階を通して、これらのツールと方法、人、プロセスを統合したものと考えることができます。[ 12 ] [ 13 ]これは単なるソフトウェア技術ではなく、ビジネス戦略でもあります。[ 14 ]
簡略化のため、説明されている段階は従来のシーケンシャルエンジニアリングワークフローで示されています。イベントとタスクの正確な順序は、対象となる製品と業界によって異なりますが、主なプロセスは次のとおりです。[ 15 ]
主な重要イベントは以下のとおりです。
しかし、現実はもっと複雑です。人や部署は孤立して業務を遂行することはできず、一つの作業が終わったからといってすぐに次の作業を開始できるわけではありません。設計は反復的なプロセスであり、製造上の制約や相反する要件のために設計を変更する必要が生じることも少なくありません。顧客からの注文が納期に間に合うかどうかは、業界の種類や、製品が受注生産、受注設計、受注組立のいずれであるかによって異なります。
製品ライフサイクルのさまざまな段階を整理し統合するために、多くのソフトウェアソリューションが開発されてきました。PLMは単一のソフトウェア製品としてではなく、ライフサイクルの個々の段階に対応したり、さまざまなタスクを接続したり、プロセス全体を管理したりするために統合されたソフトウェアツールと作業方法の集合体として捉えるべきです。ソフトウェアプロバイダーの中にはPLMの全範囲をカバーしているものもあれば、特定のニッチなアプリケーションに特化したものもあります。同じデータモデル内に異なるモジュールを備え、PLMの多くの分野にまたがるアプリケーションもあります。ここでは、PLMの分野の概要を説明します。単純な分類は必ずしも正確に当てはまるわけではなく、多くの分野が重複しており、多くのソフトウェア製品が複数の分野をカバーしていたり、1つのカテゴリに簡単に分類できなかったりします。
PLMの主な目的の一つは、他のプロジェクトで再利用できる知識を収集し、多数の製品の同時並行開発を調整することです。これは、ソフトウェアアプリケーションソリューションだけでなく、ビジネスプロセス、人材、方法論にも関わります。PLMは主にエンジニアリング業務に関連付けられていますが、特に新製品開発（NPD）に関する製品ポートフォリオ管理（PPM）などのマーケティング活動も含まれます。各業界には考慮すべきライフサイクルモデルがいくつかありますが、ほとんどは比較的似ています。
以下は考えられるライフサイクルモデルの一例です。ハードウェア指向の製品に重点を置いていますが、同様のフェーズは、非技術製品やソフトウェアベースの製品を含むあらゆる形態の製品やサービスを説明することができます。[ 16 ]
最初の段階は、顧客、企業、市場、規制機関の視点に基づいて製品要件を定義することです。この仕様に基づいて、製品の主要な技術的パラメータを定義できます。並行して、製品の美観と主要な機能面を定義する初期コンセプト設計作業が行われます。これらのプロセスでは、鉛筆と紙から粘土模型、3D CAID（コンピュータ支援工業デザイン）ソフトウェアまで、さまざまな媒体が使用されます。
コンセプトによっては、研究開発や選択肢の分析へのリソース投入が構想段階に含まれる場合もあります。例えば、技術を次の段階に進むのに十分な成熟度まで高めるといった場合です。しかし、ライフサイクルエンジニアリングは反復的なプロセスです。どの段階においても、何らかの問題が十分に解決されず、前の段階（構想段階や研究開発段階など）に戻る可能性は常にあります。参考になる事例は数多く存在します。
新製品開発プロセス段階では、KPIとスコアリングモデルを測定することにより、市場リスクと技術リスクを収集・評価します。
このステップでは、製品の形態の詳細設計と開発が始まり、試作テスト、パイロットリリース、そして製品の本格的な発売へと進みます。また、既存製品の改善や計画的陳腐化のための再設計や量産化も含まれる場合があります。[ 17 ] CADは、設計と開発に使用される主要なツールです。これは、単純な2D図面/製図、または3Dパラメトリックフィーチャベースのソリッド/サーフェスモデリングのいずれかです。このようなソフトウェアには、ハイブリッドモデリング、リバースエンジニアリング、KBE（知識ベースエンジニアリング）、NDT（非破壊検査）、およびアセンブリ構築が含まれる場合があります。
このステップでは、機械、電気、電子、ソフトウェア（組み込み）、建築、航空宇宙、自動車などのドメイン固有の分野を含む、多くのエンジニアリング分野が対象となります。形状の作成に加えて、コンポーネントと製品アセンブリの解析が行われます。シミュレーション、検証、最適化タスクは、CADパッケージに統合されているかスタンドアロンのCAE（コンピュータ支援エンジニアリング）ソフトウェアを使用して実行されます。これらは、応力解析、FEA（有限要素解析）、運動学、計算流体力学（CFD）、機械イベントシミュレーション（MES）などのタスクを実行するために使用されます。CAQ（コンピュータ支援品質）は、寸法公差（エンジニアリング）解析などのタスクに使用されます。この段階で実行されるもう1つのタスクは、調達システムを利用して、購入部品を調達することです。
製品の構成部品の設計が完了すると、製造方法が決定されます。これには、CAD作業、例えば工具設計、製品部品のCNC加工指示書の作成、およびそれらの部品を製造するための専用工具の作成などが含まれます。これらの作業には、統合型または独立したCAM（コンピュータ支援製造）ソフトウェアが使用されます。また、鋳造、成形、金型プレス成形などの工程シミュレーションを行うための解析ツールも必要となります。
製造方法が特定されると、CPM（クリティカルパス法）が活用されます。これには、工場、プラント、設備のレイアウト、プレスラインシミュレーション、産業人間工学などの生産シミュレーション、および工具選定管理を実行するためのCAPE（コンピュータ支援生産工学）またはCAP/CAPP（コンピュータ支援生産計画）ツールが含まれます。
部品が製造された後、コンピュータ支援検査装置とソフトウェアを使用して、その形状とサイズを元のCADデータと照合することができます。エンジニアリング作業と並行して、販売製品の構成やマーケティング資料の作成作業も行われます。これには、エンジニアリングデータ（形状データや部品リストデータ）をWebベースの販売コンフィギュレーターやその他のデスクトップパブリッシングシステムに転送する作業が含まれます。
ライフサイクルのもう1つの段階は、「稼働中」の情報管理です。これには、顧客やサービスエンジニアに対し、修理やメンテナンスに必要なサポートや情報を提供するほか、廃棄物管理やリサイクルも含まれます。これには、保守・修理・オーバーホール管理（ MRO ）ソフトウェアなどのツールが活用される場合があります。
効果的なサービス検討は、製品ライフサイクル管理の不可欠な要素として、製品設計段階、さらには設計以前から始まります。サービスライフサイクル管理（SLM）は、製品ライフサイクルのあらゆる段階において、考慮すべき重要な接点を持っています。共通のデジタルスレッドを接続し、強化することで、各機能間の可視性が向上し、データ品質が改善され、コストのかかる遅延や手戻りを最小限に抑えることができます。
あらゆる製品には使用期限があります。物質的な物品であれ情報であれ、廃棄や破壊は法律で定められている場合があり、それゆえに様々な影響を伴う可能性があるため、慎重に検討する必要があります。
運用段階において、製品オーナーは、個々の部品や消耗品が耐用年数を過ぎており、製造供給源の減少や材料不足（DMSMS）が発生していること、あるいは既存製品を全面的な再設計よりも容易かつ低コストで、より広範なユーザー市場や新たなユーザー市場向けに改良できることを発見する場合があります。このような近代化アプローチは、多くの場合、製品ライフサイクルを延長し、耐用年数終了後の廃棄を遅らせます。
上記のどの段階も、独立した段階として捉えるべきではありません。実際には、プロジェクトは他の製品開発プロジェクトと切り離された形で順次実行されるのではなく、様々な人やシステム間で情報がやり取りされます。PLMの重要な要素の一つは、製品定義データの調整と管理です。これには、コンポーネントの設計変更とリリース状況の管理、構成製品のバリエーション管理、文書管理、プロジェクトリソースの計画、期間およびリスク評価などが含まれます。
これらのタスクでは、製品部品表（BOM）などのグラフィック、テキスト、メタデータといった性質のデータを管理する必要があります。エンジニアリング部門レベルでは、これは製品データ管理（PDM）ソフトウェアの領域であり、企業レベルではエンタープライズデータ管理（EDM）ソフトウェアの領域です。このような厳密なレベルの区別は必ずしも一貫して使用されるとは限りませんが、組織内に2つ以上のデータ管理システムが存在するのが一般的です。これらのシステムは、SCM、CRM、ERPなどの他の企業システムと連携することもあります。これらのシステムには、プロジェクト/プログラム計画のためのプロジェクト管理システムが関連付けられています。
この中心的な役割は、製品ライフサイクル全体および組織を横断して動作する数多くの協働型製品開発ツールによって担われています。これには、会議、データ共有、データ変換といった分野における多くのテクノロジーツールが必要です。この専門分野は製品ビジュアライゼーションと呼ばれ、DMU（デジタルモックアップ）、没入型仮想デジタルプロトタイピング（仮想現実）、フォトリアリスティックイメージングなどのテクノロジーが含まれます。
PLMソリューションセットで使用されるツール（CAD、CAM、CAxなど）を構成する幅広いソリューションは、当初、必要なスキルを習得するために時間と労力を費やした専門家によって使用されていました。設計者やエンジニアはCADシステムで優れた成果を上げ、製造エンジニアはCAMの高度なスキルを習得し、アナリスト、管理者、マネージャーはそれぞれのサポート技術を完全に使いこなしました。しかし、PLMのメリットを最大限に引き出すには、広範な企業全体からさまざまなスキルを持つ多くの人々が参加する必要があり、それぞれが他の参加者の入力と出力にアクセスして操作できる能力が求められます。
PLMツールの使いやすさが向上したにもかかわらず、全従業員にPLMツールセット全体に関するクロス・トレーニングを実施することは現実的ではないことが分かっています。しかし現在、PLM分野のすべての参加者にとって使いやすさを向上させるための取り組みが進められています。その一つが、「役割」に応じたユーザーインターフェースの提供です。カスタマイズ可能なユーザーインターフェース（UI）により、ユーザーの役割や専門知識に適したコマンドが提示されるようになります。
これらの手法には以下が含まれます。
コンカレントエンジニアリング（英国英語： simultaneous engineering）は、段階を順次進めるのではなく、複数のタスクを並行して実行するワークフローです。たとえば、製品の詳細設計が完了する前に、詳細設計が開始されたらすぐにツール設計を開始したり、コンセプト設計のサーフェスモデルが完成する前に詳細設計のソリッドモデルを開始したりします。不完全で変化する情報のために変更が多く必要になるため、必ずしもプロジェクトに必要な人員が減るわけではありませんが、リードタイムを大幅に短縮し、市場投入までの時間を短縮します。 [ 18 ]
フィーチャーベースのCADシステムでは、3Dソリッドモデルと2D図面を別々のファイルで同時に作業することが可能です。図面はモデル内のデータを参照し、モデルが変更されると図面も連動して更新されます。一部のCADパッケージでは、ファイル間でジオメトリを連動してコピーすることもできます。これにより、例えば、部品設計を金型設計者が使用するファイルにコピーすることが可能になります。製造エンジニアは、最終設計が確定する前に金型の作業を開始でき、設計のサイズや形状が変更されると、金型のジオメトリも自動的に更新されます。
コンカレントエンジニアリングには、部門間のコミュニケーションをより円滑かつ迅速に行えるという利点もあり、コストのかかる設計変更や遅延のリスクを低減できます。従来のシーケンシャルエンジニアリングにおける問題解決と再設計の手法とは異なり、コンカレントエンジニアリングは問題予防の手法を採用しています。
ボトムアップ設計（CAD中心）では、製品の3Dモデルの定義は、個々のコンポーネントの構築から始まります。これらのコンポーネントは、複数のレベルのサブアセンブリに仮想的に統合され、最終的に製品全体がデジタルで定義されます。これは、製品の外観を示す「レビュー構造」と呼ばれることもあります。部品表（BOM）には、CADシステムからの製品のすべての物理的（固体）コンポーネントが含まれます。また、最終製品に必要なその他の「バルク品目」が含まれる場合もありますが、（明確な物理的質量と体積を持つにもかかわらず）通常はCADジオメトリに関連付けられない塗料、接着剤、油、粘着テープ、その他の材料なども含まれます（ただし、常に含まれるとは限りません）。
ボトムアップ設計は、利用可能な現実世界の物理技術の能力に焦点を当て、その技術に最も適したソリューションを実装する傾向があります。これらのボトムアップソリューションが現実世界で価値を持つ場合、ボトムアップ設計はトップダウン設計よりもはるかに効率的になる可能性があります。ボトムアップ設計のリスクは、価値の低い問題に対して非常に効率的にソリューションを提供してしまうことです。ボトムアップ設計の焦点は「この技術で何が最も効率的にできるか？」であり、トップダウン設計の焦点は「最も価値のあることは何か？」です。
トップダウン設計は、既存の実装技術への注目度を比較的低くし、高レベルの機能要件に焦点を当てます。最上位の仕様は、物理実装層に到達するまで、下位レベルの構造と仕様に繰り返し分解されます。トップダウン設計のリスクは、利用可能なコンポーネントに効率的に適合しない抽象化パスをたどるため、下位レベルの抽象化レイヤーが過剰になり、現在の物理技術のより効率的な適用を活用できない可能性があることです。たとえば、センシング、処理、無線通信要素を個別に指定する場合、これらを組み合わせた適切なコンポーネントが利用可能であっても、それぞれ個別に指定することになります。トップダウン設計の利点は、最適なソリューション要件に焦点を当て続けることができる点です。
部品中心のトップダウン設計は、トップダウン設計に伴うリスクの一部を排除できる可能性があります。これは、レイアウトモデルから始まります。レイアウトモデルは、多くの場合、基本的なサイズと主要な定義パラメータ（工業デザイン要素を含む場合もあります）を定義するシンプルな2Dスケッチです。このレイアウトモデルのジオメトリは、製品のさまざまなサブシステムを表す次のレベルに関連付けてコピーされます。サブシステムのジオメトリは、さらに下のレベルで詳細を定義するために使用されます。製品の複雑さによっては、位置や主要寸法などのコンポーネントの基本定義が特定できるまで、このアセンブリのレベルが複数作成されます。この情報は、コンポーネントファイルに関連付けてコピーされます。これらのファイルではコンポーネントが詳細に記述されます。ここから、従来のボトムアップアセンブリが始まります。
トップダウン方式のアセンブリは、「制御構造」と呼ばれることもあります。レビュー構造のレイアウトとパラメータを定義するために単一のファイルを使用する場合、それはしばしば「スケルトンファイル」と呼ばれます。
防衛工学では、従来、製品構造はトップダウン方式で開発されます。システムエンジニアリングプロセス[ 19 ]では、要求事項の機能分解と、製品構造を機能に物理的に割り当てる手順が規定されています。このトップダウン方式では、通常、製品構造の下位レベルは、ボトムアップ構造または設計としてCADデータから開発されます。
両端からアプローチする（BEATM）設計は、トップダウン設計とボトムアップ設計の長所を一つのプロセスに統合しようとする設計プロセスです。BEATM設計プロセスは、価値のあるソリューションを示唆する新興技術から始まる場合もあれば、解決を必要とする重要な問題に対するトップダウンの視点から始まる場合もあります。いずれの場合も、BEATM設計手法の重要な特徴は、設計プロセスフローの両端、すなわちソリューション要件に対するトップダウンの視点と、効率的なソリューションの可能性を秘めた利用可能な技術に対するボトムアップの視点にすぐに焦点を当てることです。BEATM設計プロセスは、トップダウンの要件とボトムアップの効率的な実装の中間地点で最適な融合点を見つけるために、両端からアプローチします。このようにして、BEATMは両方の手法の長所を真に提供することが実証されています。実際、トップダウンまたはボトムアップのいずれにおいても、最も成功した事例のいくつかは、BEATM手法を直感的かつ無意識的に活用したことによって成功を収めています。意識的に活用すれば、BEATMはさらに強力な効果を発揮します。
フロントローディングは、トップダウン設計を次の段階へと進める手法です。製品が定義される前、あるいはプロジェクトの開始が承認される前に、完全な制御構造とレビュー構造、そして図面、ツーリング開発、CAMモデルなどの下流データを構築します。これらのファイルの集合体は、製品ファミリーを構築するためのテンプレートとなります。新製品の開発が決定されたら、製品のパラメータをテンプレートモデルに入力し、関連するすべてのデータを更新します。もちろん、事前に定義された関連モデルではすべての可能性を予測することはできず、追加の作業が必要になります。重要なのは、多くの実験的・調査的作業が既に完了しているという点です。これらのテンプレートには、新製品に再利用するための多くの知識が組み込まれています。これには「初期段階」で追加のリソースが必要になりますが、プロジェクトの開始から発売までの時間を大幅に短縮できます。ただし、このような手法では、相当量のエンジニアリング作業が「オフライン」の開発部門に移管されるため、組織的な変更が必要となります。これは、将来の製品のための新技術をテストするためにコンセプトカーを製作することに例えることができるが、この場合は、その成果が次世代製品に直接活用される。
個々のコンポーネントは単独で構築することはできません。コンポーネントのCADおよびCAIDモデルは、開発中の製品内の他のコンポーネントの一部または全部との関連において作成されます。これは、アセンブリモデリング技術を用いて実現されます。他のコンポーネントの形状は、使用しているCADツール内で表示および参照できます。参照される他のコンポーネントは、同じCADツールを使用して作成された場合もあれば、そうでない場合もあり、その形状は他の共同製品開発（CPD）フォーマットから変換されます。DMUなどのアセンブリチェックの一部は、製品可視化ソフトウェアを使用して実行されます。
製品・プロセスライフサイクル管理（PPLM）は、PLMの別ジャンルであり、製品そのものと同様に、製品の製造プロセスも重要視します。これは通常、ライフサイエンスおよび先端特殊化学品市場に該当します。特定の化合物の製造プロセスは、新薬承認申請における規制当局への提出書類の重要な要素となります。そのため、PPLMは、ベースラインPLMが製品開発に関する情報を管理するのと同様に、プロセス開発に関する情報を管理することを目指します。
PPLMの実装形態の一つに、プロセス開発実行システム（PDES）があります。PDESは通常、ハイテク製造技術開発における開発サイクル全体、すなわち初期構想から開発、製造に至るまでを実装します。PDESは、異なる法的組織に属する多様なバックグラウンドを持つ人々、データ、情報、知識、そしてビジネスプロセスを統合します。
大不況後、2010年以降のPLMへの投資は、一般的なIT支出のほとんどよりも高い成長率を示した。[ 20 ]
PLMソフトウェアおよびサービスへの総支出は、2020年には年間260億ドルと推定され、2021年から2028年までの年平均成長率は7.2%と推定されています。[ 21 ]これは、変更、コスト、コンプライアンス、データ、ガバナンス管理などの管理機能のためのソフトウェアソリューションに対する需要によって促進されると予想されています。[ 21 ]
Malakooti (2013) [ 22 ]によると、生産システムにおいて考慮すべき5つの長期目標がある。
これら5つの要素の関係は、ピラミッドとして表すことができ、その頂点は最低コスト、最高生産性、最高品質、最高柔軟性、そして最高持続可能性に対応します。ピラミッド内部の各点は、5つの基準の異なる組み合わせに対応しています。ピラミッドの頂点は理想的な（しかし実現可能性は極めて低い）システムを表し、底辺は最悪のシステムを表します。
[ 1 ]
ウィキメディア・コモンズにある製品ライフサイクル管理関連のメディア