应用PLM实现企业产品研发的协同和创新

作者：西飞公司 白永红

欢迎访问e展厅 展厅 3 PDM/PLM/CAPP展厅 图文档管理系统, CAPP... 一、引言 近几年欧美等国家的 GDP 和产品利润率远高于中国等国家。懂得宏观经济 的人都知道：之所以产生这样的差距，重要原因就是因为欧美等国家使用“产品 至上、设计第一”的产品策略，这种“产品至上”的研发策略是竞争的必然趋势。 而 PLM（Product Lifecycle Management，产品生命周期管理）平台和技术是支持 产品快速研发的核心技术，PDM（Product Data Management，产品数据管理）是 PLM 实施的基础。 PDM 从上个世纪八十年代诞生到现在经历了一个 CAD 数据管理、产品配置 管理以及对所有产品相关数据管理的过程，大多数 PDM 系统可以管理企业的产 品数据和产品研发流程，实现了研发部门在正确的时间，把正确的信息，传递给 正确的人。产品管理在经历了 EDM（Electric Data Management，电子数据管理）、 PDM 两个阶段后，上个世纪九十年代人们在制造业界第一次提出了产品全生命周期管理PLM 的概念，第一次从产品的全生命周期管理的角度去认知产品研发 的内在规律和产品数据在产品生命期内各阶段的价值，第一次从全面解决方案的 角度去研究产品的生命周期优化管理及其软件的实现。PLM 的最终目的就是建 立一个管理产品生命周期中各种数据、过程和应用的协同平台，通俗地讲就是让 产品设计、工艺、工装、采购、生产、质量、售后服务、客户等在相同的用户界 面下对唯一数据源进行正确的操作，各类管理工具使用同一种语言，互相通讯， 协同工作，从而提高企业生产效率和产品创新效能。 二、 PLM 的内涵 PLM 是指对产品设计、工艺设计、生产、使用维护到回收的整个产品生命 周期中产生的所有数据和过程进行管理，PLM 将成为制造企业整合和改进产品 生命周期管理流程的有效工具和手段。 传统的 PDM 产品虽然或多或少地具有有效性管理的功能，并能在一定程度 上保证 ERP 和生产所需数据的准确性，但从来没有一个 PDM 可以有效的跟踪和 管理产品的制造数据、质量数据、售后服务数据；在更改管理和产品改型设计的 支持上，也仅仅实现了设计数据发放和配置管理，并没有把产品问题反馈、客户 建议等更有价值的需求纳入到系统管理和解决方案中，从这种意义上来说，PDM 仅仅实现了开环的设计更改流程，这和当年的 MRP 只能进行开环的生产作业计 划管理何其相似。 PLM 是将产品生命周期从市场、研发、试验、投产、销售到售后的整个过 程实现有效管理。听起来似乎很简单，其实是个很复杂的过程。现在，产品生命 周期的每个或某些过程基本都用相关软件进行管理。首先应用订货管理和 CRM（Custome Relationship Management，客户关系管理）得到市场和用户的需求信 息，再在设计中应用 CAD 软件进行产品设计、应用 CAE 软件进行各类分析、 应用 PDM 软件管理设计数据，在工艺设计中应用 CAPP 和 CAM 软件，在生产 中应用 ERP（Enteprice Resource Planning，企业资源计划）软件，在原材料和成 品的采购中应用 SCM（供应链管理）软件，这些无不是围绕产品的生成过程在 应用软件来辅助完成相应的工作。不同的企业，产品研发的不同阶段，对软件的 需求也不尽相同。因此必须采用 PLM 建立统一的协同平台，整合过程和应用。 PLM以柔性的面向对象的体系来搭建产品数据框架 ， 以流程管理协同 Internet 环境、企业的合作者以及 ERP 和 CRM 等系统，以业务对象的生命周期 控制产品演化策略和协同。只有这样，PLM 系统才能完全支持在整个生命周期 的价值链中构思、评估、开发、管理和支持企业业务。正如一位 CIO 所说“有 了 PLM 系统，ERP、CRM 和 SCM 系统才终于有了它们一直需要的东西——一个可靠的、可以普遍访问到的、最新、最准确、最完整的产品信息源。” PLM 的核心是统一数据源，实现研发、生产、供应、仓储、销售、售后以 及财务等业务的无缝集成。因此，PLM 主要目标是整合以 PDM 为核心的产品数 据平台和以 ERP 为核心的产供销资源管理平台，减少中间环节，使所开发出来 的产品更符合市场的需求。通过整合，一方面缩短产品从研发到投产的周期；另 一方面可以从系统中及时获取其它部门提供的相关信息，为产品研发和改善提供 依据。 三、 实施 PLM 实现产品研发的协同 PLM 覆盖了从产品诞生到消亡的产品生命周期全过程的、开放的、互操作的一整套应用方案，它是企业产品研发体系的各类软件系统（如CAD/CAPP/CAM/CAE等工具软件）的集成应用平台。PLM要真正发挥威力，必须建立配套的管理措施，结合设计方法的优化，开展标准化、系列化、模块化工作，规范产品研发过程。PLM 打破了限制产品设计、产品制造、销售、用户之间进行沟通的技术桎梏，通过互联网进行协作，PLM可以使企业在产品的设计创新上突飞猛进，同时可以缩短开发周期，提高生产效率，降低产品成本。 我们可以设想这样一个片段：飞机设计师们刚刚在电脑上完成新零件的设计，并且应用PLM提供的协同平台完成了设计协调，形成了一架飞机的电子样机，客户立即看到了样机并反馈了意见，并苛刻地要求必须在十个工作日内完成 更改（——要知道，这在过去需要至少两个月的时间），位于异地的设计师们在 PLM 平台上协同工作，提前三天完成了任务。几年前，这似乎还是一个天方夜谭式的场景。而现在，应用PLM就成为可能。 随着时代的发展，许多制造业企业的生产模式逐步向多品种、小批量、定制 化生产的方式转变。市场对产品从研发到投产周期的要求越来越严，客户的个性 化要求层出不穷，企业需要在最短时间内满足客户更多的需求，因此，必须具有 高效的协同平台。 同时，在同一个平台工作，销售订单一旦确定，各部门按照订单确定的技术 状态开展工作，各部门工作完成后，系统内用于指挥生产的各类数据也就生成了， 没有任何的重复工作和等待。另外，通过此种方式，各部门可以很方便的从系统 中提取所需信息，比如研发部门可以提取历史销售信息、产品配置的被选信息、零部件的采购信息、客户的习惯和需求等。研发部门通过分析后，来指导新产品 的研发和老产品的完善。 依据 PLM 业界经典的诺门架构（Norman’s Structure），研发活动是所有活动 的源头，而 PLM 系统是协同企业关键业务的核心架构。整个企业在前端由 CRM 系统与客户联系，在后端电子化采购系统或供应链管理系统（SCM）与供货商 沟通；研发活动的产出—--新产品的资料会传到下端 MRP 系统进入生产程序； 企业销货收入、成本、获利的贡献，会经由 ERP 系统的财务数字反应给管理阶 层得知。国外企业正是借这种架构并通过 PLM 系统为主的整合系统实现了产品 全生命周期的协同运作。 具体来说，在 PLM 环境下的产品数据全生命周期管理协同运作主要分为如下四个方面： ● 产品销售以及售后服务：PLM 保存了产品定义的所有信息以及产品形成 的过程信息，销售过程中输入/输出均依据 PLM。 ● 设计：设计师直接从 PLM 中获得订单技术协议、以往产品的问题反馈、 类似产品的解决方案、设计雷区等信息和知识，然后使用 CAD/CAM/CAE 软件 以及所有与这些系统配合使用的补充性软件，以协同的方式在一起研发产品。 ● 生产和采购：在生产视图中管理产品技术状态和质量数据，在客户视图中 维护产品出厂数据、客户服务数据；而这些是 ERP 系统和以往的 PDM 解决方案 不能成功解决又对企业管理整体优化影响重大的业务。 ● 客户：客户通过 Internet 访问产品维护数据、提交问题反馈、进行自助式 服务，所有这一切，会给用户准确的服务数据，并获得第一手的客户需求，用以 指导产品的下一轮研发。 需要说明的是 PLM 系统实现上述架构的方法并不是一味的在自身数据库里 存储这些数据，而是使用连接、整合的方法把分散在不同系统的数据融合为一个 完整的、实时的业务数据。 在一个企业中采用上述模式实现 PLM 系统和 ERP 系统以及 SCM 系统的协 同，采用的切入方法关键在于，首先由 PLM 统一了设计、制造、采购等环节的 物料数据；然后由标准化部门牵头，采购部门协助共同确定一定时间内的物料状 态，对于目前性价比差或采购不到的物料设置为禁用，性价比一般或低值物料设为可用，价格变化迅速、性价比高或积压严重的物料设为优选；设计师在设计或 更改时只能选取统一管理的物料；PLM 整合 ERP，不仅提供 PLM 系统存储的信 息给设计师，还把 ERP 当前物料的库存、在制品等数据整合在 PLM 界面中提供 给设计师。通过这种 PLM 协同 ERP 和采购供应链的方法，使得企业的物流从源 头上得到控制。 PLM 整合企业信息化软件的架构关键在于协同，在于在产品生命周期管理 过程中整合各个系统，并借此把供应链中上下游厂商及顾客的产品信息与制造核 心流程互联互通，进而节省开发及制造产品所需的成本及时间，并尽可能的激发 产品创新。 PLM 是企业提高核心竞争力的强大武器 随着国内外制造业的全球化发展和竞争环境加剧，许多制造业企业已经意识 到提高设计效率和研发创新能力，缩短设计周期，降低设计成本，快速推出新产 品，迅速占领市场已经成为企业经营发展中的主要瓶颈，而 PLM 等信息技术已经成为制造业企业产品创新的原动力。 成功的 ERP 项目可以帮助企业降低生产和营销成本。要提高企业的创新能 力，增强企业的产品创新、过程创新，PLM 解决方案是重要途径之一。 PLM 技术出现在产品价值链的每个点上，改变了价值活动的执行方式与活 动之间联结点的本质。它同时也影响了价值链范围，并重新提供符合客户需求产 品的方式。实施 PLM 核心是对企业整个业务流程的整合，在整合过程中，需要 对现有工作分工做较大调整。企业如何看待和处理这种变革将会直接影响 PLM 是否能够成功实施，特别是在研发与产供销整合的时候；因为对于一个制造业企 业来说，研发和产供销往往是两个相对比较独立的领域，特点各不相同，相互之 间惟一的纽带就是产品，这是整个 PLM 整合环节中最困难的一项。而要实现整 个产品生命周期的协同和提高反应能力，这部分又是最关键的。 来自 Aberdeen 公司的分析显示，企业全面实施 PLM 后，可节省 5%~10%的 直接材料成本，提高库存周转率 20%~40%，降低开发成本 10%~20%，进入市场 时间加快 15%~50%，降低用于质量保证方面的费用 15%~20%，降低制造成本10%，提高生产率 25%~60%。 五、 西飞在 PLM 上的实践 从技术角度上来说，PLM 是一种对所有与产品相关的数据、在其整个生命 周期内进行管理的技术。既然 PLM 与所有与产品相关的数据的管理有关，那么 就必然与 PDM 密不可分，有着深刻的渊源关系，可以说 PLM 完全包含了 PDM 的全部内容，PDM 功能是 PLM 中的一个子集。但是 PLM 又强调了对产品生命 周期内跨越供应链的所有信息进行管理和利用的概念，这又与 PDM 有着本质的 区别。由于 PLM 与 PDM 的渊源关系，实际上每一个实施 PLM 的企业都是先从 实施 PDM 开始的。 西飞公司从 2002 年开始了基于 PLM 思想的 PDM 的实施，首先根据公司的 长远发展对 PDM 的需求作了详细分析，同时结合飞机型号的研制生产任务对型 号数据和数据管理模式作了大量的分析研究，确定了以产品结构为主线组织产品 设计、工艺、工装等数据的管理模式。同时对国内外流行的 PDM 系统进行了广 泛的调研和分析，充分考虑了对产品生命周期管理的需求，2003 年确定了在具 有 PLM 思想的 LCA 系统上进行西飞 PDM 的实施应用工作。到目前为止，以 LCA 系统为集成框架，建立并在型号研制中应用了飞机产品生命周期中单一产品数据 源管理平台和体系，建立了飞机协同研制应用平台和支持并行工程的技术环境， 实现了基于成熟度支持设计、工艺、工装、制造之间的协同和并行，不仅从逻辑 上对零部件的 3D 模型进行管理，而且对零部件的空间关系进行管理，并使得产 品的数字化描述能正确、简单、完整地在 LCA 与 CATIA 之间进行交换。实现了 产品和工装设计的数据管理、构型管理、产品研制流程的管理等，实现了产品数 据源从多数据源向单一数据源的变革。各机型统一的有效性管理，实现了多型号、 多系列、单（批）架次、多视图的产品构型管理，满足了飞机“技术状态管理” 和“构型管理”的要求，使技术状态管理由传统的事后统计管理向过程管理的转 变。特别是数据访问控制的安全机制、备份机制，这是任何传统手段都无法替代 的，保证了产品数据这一企业巨大财富的安全性。 西飞 PDM 的实施虽然取得了一定的成绩，但技术的发展是无限的，要从 PLM 思想出发不断完善西飞的产品生命周期数据管理还有很长的一段路要走，还需要 我们付出辛勤的劳动，西飞将会在一个完整的产品生命周期数据管理体系和平台下，按照 PLM-BOM 的思想完成产品数据在设计、制造、售后服务过程中的管 理，从而增强西飞的产品创新研发能力，提高企业的核心竞争力。 六、 结束语 随着企业应用的深入，PLM 理念中包含的在企业的多个部门和在异地进行 协同将逐渐成为现实，产品信息在供应链合作伙伴中的共享也会逐渐实现。 同时，在整个 PLM 领域，CAE、DMU（虚拟数字样机）、PPR-Hub 等技术 正在逐渐成为研究应用的热点，这些技术可以帮助企业在产品研发阶段通过虚拟 仿真与优化而降低产品的试制成本，进一步缩短产品上市周期。 因此，PLM 在制造业的应用方兴未艾，前景广阔。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (8/24/2006)