PLM与制造业信息化

作者：杨国涛 陆勤柱 黄海红 胡兴煜

欢迎访问e展厅 展厅 3 PDM/PLM/CAPP展厅 图文档管理系统, CAPP... 一、前言 近几年来企业信息化方兴未艾。笔者在福田汽车供职，从事企业信息化的建设工作。福田汽车作为中国汽车行业的一枝后起之秀，凭借“福田轻卡”登上了国内商用车市场的宝座，6年时间就生产了100万辆汽车；从轻卡又发展到卡车、客车、SUV、皮卡全系列车型，被评为“发展最快，成长性最好的企业”。福田能有今天的“江山”源于福田公司的自主创新，而信息化建设也是功不可没。研发上的成功为公司整体的信息化建设开了个好头。研发方面通过PLM系统实现研发部门的异地管理、数据共享以及业务、流程、标准化的统一，解决了集团对异地部门这方面的管理问题。PLM系统很好的改变了过去手动设计造成的数据和工艺上的误差，这使得设计研发部门工作规范性加强，产品的开发周期缩短30%，工作人员的工作效率也提高30%，返工量减少20%。这大大提升了公司对外的管理形象和在客户心中的美誉度。 信息化对提升北汽福田市场竞争能力产生了很大的作用，研发设计方面北汽福田采用了CATIA、Pro-E、UG三种系统并从PLM层面上进行了集成，通过建立PLM系统实现了全生命周期的产品数据管理、电子化的汽车开发流程管理以及基于项目管理的产品定义过程和基于知识管理的汽车开发系统，实现了按订单设计的快速产品开发和可视化的协同社区。对北汽福田这样一个跨6省市的企业，效果是非常明显的。从目前公司实施PLM的效果来看，最明显的收益表现在公司实施工程变更效率比以前提高了50%， 此外，电子产品资料的更新周期从7天变为实时，而且数据的一致性提高到了100%；设计校对与批准效率提高了30%；技术档案检索效率提高了50%；3D和2D资料的一致性也达到100%。这些都是IT价值最有力的体现。笔者想结合多年的PLM系统实施经验，谈谈对PLM系统的认识和系统实施中的相关问题。 二、什么是PLM PLM是英文单词Product Lifecycle Management的缩写，意为产品生命周期管理。PLM系统作为制造业企业研发部门的工作平台，其肩负着规范研发业务流程，提高控制企业数据质量，传递和输出企业产品数据的重要职责。产品生命周期管理（PLM）涵盖企业产品从需求分析、概念设计、产品设计、工艺规划、生产测试、交付、维护和维修、产品回收再利用的全过程。PLM来自于PDM。PDM—Product Data Management产品数据管理系统，实现产品数据的管理是实现产品生命周期管理的基础。既然是产品数据管理，必然涉及到数据的产生、加工、处理、维护等一系列操作，对于实践设计开发的企业而言，开发数据无疑是最终的产品数据的源头，这就是为什么现在的PLM大多脱胎于PDM系统的根本原因。 作为PLM基础的产品、周期、数据对于一个企业(产品是企业业务的直接载体)来说具有直接而自然的吸引力，因此PLM应该作为一种框架来理解，而不应该简单地作为一个系统来理解。同时，每个企业在供应链条中处于不同的位置，具有个性化的系统或者框架需求。因此应该根据侧重点的不同展开针对性的定制。 因此就PDM而言，其具有广泛的适用范围。相对的，PLM作为一个框架，需要底层数据和业务的支持才能更好的展开各种业务处理系统，从而也为其提供了层次丰富的内涵。PLM概念逐渐被广大的制造企业普遍认可，已经成为制造企业尤其是离散型制造企业的信息化的实施重点。 PLM是一种应用于在扩展的企业范围中，支持产品全生命周期的信息的协同创建、管理、分发和应用的一系列应用解决方案，它能够集成与产品相关的人力资源、流程和应用系统和信息，包含基础技术和标准、信息创建和分析的工具、核心功能、应用功能和面向业务/行业的解决方案和咨询服务（如汽车和高科技行业）。PLM作为一种先进的企业信息化思想，它让人们思考在激烈的市场竞争中，如何用最有效的方式和手段来为企业增加收入和降低成本。信息技术与传统制造业的相结合是中国大多数制造业企业的必由之路。信息化技术的使用，正在并将继续扮演帮助企业满足如前所述的那些关键挑战的角色。PLM可以有效地提高收入和降低直接成本。它从根本上找到了增加企业收入和降低直接成本的真正源头——即如何有效地在一个连续稳定的基础上，搞好产品的研发与创新，在第一时间和第一地点找出产品成本的真正成因，尽早做出如何开发产品的决定，让正确的产品及早入市，以提高企业的核心竞争力。 PLM作为一种极具潜力的商业IT战略，它专注于解决企业如何在一个可持续发展的基础上，开发和交付创新产品所关联的所有重大问题。产品生命周期管理PLM自提出以来，便迅速成为制造业关注的焦点。PLM结合电子商务技术与协同技术，将产品的开发流程与SCM、CRM、ERP等系统进行集成，将孤岛式流程管理转变为集成化的一体管理，实现从概念设计、产品设计、产品生产、产品维护到管理信息的全面数字化；实现企业知识价值的提升与知识共享管理，产品开发和业务流程的优化，从而全面提升企业生产效率，降低产品生命周期管理的成本，以提升企业的市场竞争力。在建设企业信息化系统的过程中，要针对企业的实际情况来合理配置各种系统。对于以产品为导向的制造业企业来说，早日建立PLM系统是更为合理的选择，因为我们可以把PLM理解成为实现企业信息化的基础。 三、PLM与企业信息化 熟悉企业信息化的人都知道，制造业企业信息化包括ERP、SCM、CRM和PLM系统。这四种信息系统的有机结合，构成了企业信息化的重要组成部分。企业可以根据自身情况，面向某类特定的业务问题，选用一种或几种系统来构建自己的企业信息化框架体系。现有的企业信息系统，如ERP、SCM和CRM等，并不能替代PLM。相反，它们之间构成一种协同关系，PLM对整个协同过程起调配作用，其他的信息系统是支撑基础。它们协调产品研发、制造、销售及售后服务的全过程，缩短产品的研发周期，促进产品的柔性制造，全面提升企业产品的市场竞争能力。不仅如此，只有PLM系统才能完全支持在整个数字化产品价值链中构思、评估、开发、管理和支持产品。PLM把企业中多个未连通的产品信息孤岛集成为一个数字记录系统。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。企业信息化四个主要的业务领域： ⑴ ERP企业资源规划系统：面向企业的物质资源，侧重对有形资产进行管理和整合，涉及生产、销售、库存、供应、财务、人力资源等各个环节。 ⑵ SCM供应链管理系统：优化企业供应链，让企业更好地采购制造产品和提供服务所需的原材料和服务，并将产品送达客户，涉及供应商、仓储、运输和销售渠道等各个环节。 ⑶ CRM客户关系管理系统：以企业的客户为中心，从获取和保存客户资料到跟踪客户、签单、售后服务、纪录缺陷、反馈客户需求等业务，支持产品研发、营销和服务流程。 ⑷ PLM产品生命周期管理系统：侧重对无形资产进行管理。以企业的产品为核心，在其全生命周期内，横跨整个企业和供应链，协同化地支持产品定义信息的生成、管理、分发和使用，充分利用企业现有智力资产，推动创新产品的研发。 这四种信息系统的有机的结合应用，构成了企业信息化的重要组成部分。PLM与ERP的协同：一、数据单向传递。PLM中的产品数据通过接口传递到ERP形成物料清单，即数据从PLM中传递到ERP中。二、数据的双向共享，PLM也需要从ERP中获取数据。一般来说，不同部门的员工管理产品相关的不同数据，技术部门关心产品的技术特性，生产部门关心产品的工艺和计划参数，采购部门要考虑价格和供应商能力，财务部门维护产品成本。独立的PLM系统主要由技术部门使用来维护产品的信息，如编码、图号、工艺等等。数据分别存储在PLM和ERP中，这些数据之间有许多关联，所以首先要实现PLM向ERP的物料清单数据传递。实现方式大致如下： 1.首先在CAD和PDM中完成设计工作，分配物料代码，建立产品的设计树。 2.然后在CAPP中完成工艺。 3.将设计树和工艺导出为ERP可以导入的数据文件，通常是文本文件。 4.ERP系统将数据文件导入，建立物料主文件和物料清单。 PLM的最终目的是让各种数据（产品研发、设计、采购、生产、售后服务等）管理工具使用同一种语言，互相通讯，协同工作，来提高企业生产效率和产品创新效能。 四、PLM实施 4.1 我国制造业信息化现状 制造企业是目前PLM应用的主体，分析制造企业的信息化现状，存在以下主要问题： 1、电子文档管理落后。目前大多制造企业的电子文档数据均保存在工程技术人员的个人计算机中，由此带来了一系列的问题，如电子文档与纸介质文档的版本不统一，数据分散查找不方便，不能反应数据之间的关联性，没有按零部件的特性进行分类，等等。更严重的是，这些数据没有得到安全保护，可以随意地复制和删除，或因计算机的故障而永远丢失。因此，需要通过实施PLM项目提高产品数据的管理水平，保证产品电子数据的完整性、高效性和安全性。 2、数据查找困难。对于企业来说，全新的设计是极少的，一般的设计工作基本上都是在原有设计基础上的改型设计。这种设计必然要经常参考旧有的设计结果，如果没有方便的查询工具，不能找到需要的数据，工程师可能会重新设计一个零件或工装，设计重用率不高。所以，必须采用计算机查询，能根据项目、设计人、工作阶段、审批状态、日期、类型以及预先定义的各种参数，如材料、重量、加工方法等进行查询，不仅可以查到当前的资料，还可以查到过去的或者类似项目的相应资料。 3、业务间的协同性差。面对全球经济一体化，顾客需求个性化以及产品交货高速化的经济时代，产品开发与生产之间、与供应商之间以及与顾客之间结合越来越紧密。要适应这一经济特征，必须提供强大的协同系统，以满足当前的变革。这种变革带来的变化有两个特点：一是全面彻底性；变化发生在所有的领域内：设计环节中的概念和工程设计与工业制造；商务环节中的市场、销售与流通．制造环节中的物料控制、计划成本控制。二是强相关性。所谓强相关性是指这些所有的环节中所包括的组成部分之间是有内在的业务联系，而且这些业务本身又与模式的变化有互动的关系。 4、与其他应用系统集成度低。CAx系统无法把产品加工信息传递到后续环节，阻碍了计算机应用技术的进一步提高。目前，只有把CAx和生产制造结合成一体，才能进一步提高生产力和加工精度。随着计算机应用的日益广泛和深入，人们很快发现，只有当CAx系统一次性输入的信息能在后续环节（如CAPP中）一再被应用，才是最经济的。所以，首先需要致力于把已经存在的CAx、CAPP、ERP系统通过工程数据库及有关应用接口，实现CAx/CAPP/ERP的集成，才能实现设计生产的自动化。目前，PLM系统是最好的CAx/CAPP/ERP集成平台。它可以把与产品有关的信息统一管理起来，并将信息按不同的用途分门别类地进行有条不紊的管理。不同的CAx/CAPP/ERP系统都可以从PLM中提取各自所需要的信息，再把结果放回PLM中，从而真正实现集成。 4.2 关键技术 我国的PLM系统实施，应充分考虑中国制造业的现状，实现更为通用的信息集成。在应用系统的开发过程中，其关键技术有如下几点： 1、灵活的系统建模框架：为了能够建立一个健全的系统，必须首先建立系统的相应模型，包括系统体系结构模型、组织关系模型、信息传递与交互模型、协同工作模型以及各阶段系统设计模型。 2、基于Web的项目管理系统。基于Web的项目管理是基础集成框架的重要组成部分，它是保障产品生命周期各阶段数据管理的有效组织形式。项目管理功能包括项目组织结构建立、任务分解、项目管理、项目监控、项目维护等。 3、基于Web的工作流管理系统是PLM系统正常运行的基本保障，它使分散地域的信息流、知识流集成成为可能。 4、工具集开发与集成：基础集成框架为PLM系统提供基础支撑，具体任务的完成需要通过各个相应工具实现。 5、网络安全技术。PLM系统运行环境构建于Intranet/Internet之上，所以为了保证数据信息的安全，必须采取相应的软、硬件保障措施。在网络建设中系统采用硬件防火墙技术：在软件开发过程中，采用基于角色的身份认证与授权技术，确保合法信息不被非法盗用、修改与截获。 6、基础集成框架构建。基础集成框架为PLM系统的提供基础支持环境，主要包括基本平台与各协同工具。基本平台以工作流系统为主体，可以实现远程的信息传递。协同工具包括共享视频、共享音频、共享白板、电子邮件、协同浏览器等。 4.3 步骤 企业要搞信息化建设需要按照步骤来进行规划、实施和优化，PLM应该放到整个企业信息化的大局下统一考虑。 1、BPR和BPI。首先要对产品制造流程和业务管理流程进行业务流程重组或者进行业务流程改善。这一步工作是必需做的工作，也是很重要的工作，因为如果这两类流程不是特定范围内固定的和优化的，以后变来变去，会在很大程度上影响PLM系统的运行。 2、IT规划。指对支持PLM系统运行的基础设施、行动计划和保障体系进行规划。具体包括生产设备和生产线规划、网络和硬件规划、信息资源规划、分步实施的信息化建设行动计划、系统选型建议以及IT保障体系（IT组织、质量保障和风险防范体系、IT项目管理制度、培训计划等）等。信息资源规划和分步实施计划是这一步工作的重点内容。另外一项重要工作就是PLM系统的分步实施计划。它包含两层含义：一个是PLM与企业其它信息化系统特别是和ERP建设的先后顺序，一个是PLM系统各自内部子系统建设的实施计划。这里仅就第一个含义展开来讲一下笔者的观点。对于PLM和ERP两个系统建设的先后顺序，如果一个企业还没有开始进行信息化建设，如果想上这两大系统的话，建议先实施PLM系统，有以下几点原因： （1）在以产品生产为主要经济活动的制造业企业中，产品开发过程占用了产品生命周期成本的70%或者更多，而ERP系统只能改善在产品生命周期成本中另外的30%成本。如果新设计的产品不能以低廉的成本进行生产，那么，它们就难以满足市场的质量要求； （2）ERP系统中的部分数据来源于PLM系统，如果没有PLM系统，这部分数据就无法取得，这样就会影响ERP系统应用的效果； （3）无形资产的管理和企业创新能力的提高对企业的发展更重要，PLM系统对于实现这两方面的功能至关重要，而ERP的管理都发生在企业的有形产品推出之后。 3、系统建设。这一步的工作是按照第二步的规划进行PLM系统的建设，又分为这样几个步骤：（1）项目定义。根据IT规划中对PLM系统的规划建议，结合具体的PLM产品，对本次实施的项目进行更加详细的定义，包括项目组织、项目管理办法、详细的实施计划等。（2）需求分析。这是这一步工作中最重要的工作，它的工作量往往会占到总工作量的60%以上，分析的越彻底，系统实施就越顺利。PLM系统的需求分析主要是对产品本身需求和产品生产流程的数据和功能进行分析。（3）系统设计和编码。目前市面上有很多成熟的PLM产品，在设计时主要考虑两部分工作，软件已有共性模块和需定制开发的模块。根据上一步的需求分析，区分两部分工作，进行配置或者开发。 4、系统运营。在系统配置和开发完毕之后，就可以进入系统运营阶段，这一阶段的主要工作步骤有系统试运行、系统上线、系统评估和系统验收。为了抵御风险，都需要有一段时间的系统试运行，如果企业是想替换原来的旧系统，在这一阶段就需要新旧系统并行运行，然后在系统试运行一段时间无误之后，使系统正式上线运行，有旧系统的切换到新系统。在这之后，还需要邀请业内专家进行系统评估和系统验收的工作，如果基本满足了企业最初信息化的需求，系统验收就得以通过，从而最终完成了PLM系统的建设。5．系统优化。信息化建设不是直线进行的过程，也不是一劳永逸的过程，而是一个闭环的过程。在系统建设完成之后，还需要进行新一轮的管理改进、规划更新和系统优化。然后不断地循环下去。针对PLM系统来说，企业需要不断地提高自己的产品创新能力，PLM系统就需要不断地进行更新以支持新的功能。 4.4 注意问题 PLM系统的实施成功是产品提供商、企业甚至还有咨询公司三方都希望达成的目标，企业在实施PLM系统中应该注意以下一些问题： 1. 检查人力资源储备是否合理和充足。PLM系统管理企业的无形资产，是企业创新的核心能力所在，PLM系统需要高层次专业人才（CAD/CAM/CAPP/PDM方面的高级人才）的支持，如果只有一个高级的PLM系统而没有能够支撑它运行人力资源储备，是不能达到建设PLM系统的最终目的。当然，大项目的筹备、开发和运行，是群体行动，需要相当多的人员投入，除了相当多的专业人才和管理人才的投入之外，还需要企业全体员工的积极参与。应该说，PLM系统的建设，资金投入是次要的，人员参与和素质提高才是主要的。 2．进行合理的投资 企业信息化建设不是一劳永逸的事情，因此企业进行IT投资也不是一次投资坐享其成的事情，需要在信息化建设的不同阶段进行不同的投资。但是如何进行合理的投资，不花冤枉钱，是困扰企业CIO的一个大问题。过去五年里，全球制造业巨大的投资大都用在了实施ERP系统，而其效果却不大理想。这几年中，IT投资的大致比例是：ERP约占70%，SCM约占14%，CRM约占6%，而PLM仅占大约10%，这样的投资比例与可能产生的回报是不成比例的。企业的决策者必须清醒地认识到，唯有PLM是真正支持创新产品的研发系统，可以有效地降低类似产品研发这样的直接成本，PLM是提高自主知识产权的通途。因此，建议企业增加对PLM的投资，这对提高企业的创新能力将会大有裨益。 3. 重视规范化 信息资源规划中数据标准化的工作极其重要，有很多需要进行规范化的工作。PLM需要一个整合得非常好的产品基础信息和流程信息，企业要上PLM，大量的标准的基础信息工作就要提前做好，包括数据的一致性、模板的定义、生产流程的规范、标准库、标准代码等等。没有这些基础性工作，最后很难实现与ERP等系统的集成。 4. 重点突破，避免贪大求全 PLM系统是比较庞大的系统，其中又包括很多子系统。企业要根据自己的不同发展阶段和实际情况，找到需求比较紧迫的子系统，重点实施，重点突破，切忌贪大求全。通过一个子系统的实施，积累实施经验，了解供应商，为下一步系统建设打下良好的基础。PLM系统建设的最终目标是实现产品整个生命周期和企业管理数据建立、数据控制管理和数据共享。 5. 与产品供应商紧密配合和积极沟通 PLM系统与ERP系统相比，技术含量更高，因此，这增加了企业人员理解和使用的难度，而产品供应商一般都是PLM领域内的顶级厂商，具有多年的产品开发经验和技术积累。因此，要想很好的地用好PLM系统，一定要在产品实施过程中与产品供应商紧密配合，积极学习，从而实现有效的知识转移。当然，在企业中也不乏CAD/CAM/CAPP/PDM的高手，双方紧密配合，将会达到双赢的目的。 6.为将来产品创新和管理改进打下良好基础 在PLM系统的实施过程中，要立足现在，放眼未来。就是说要时刻关注产品创新中的新技术，在完成目前产品创新计划的同时，要思考进而制定未来几年的产品创新计划，同时关注相关PLM软件的新进展，看是否有新的产品和技术出现，最终达到不断提高企业创新能力的目的。 五、结论 企业竞争的焦点已从降低产品成本、提高效率、追求质量的竞争，发展到企业原始创新能力的竞争。从知识到技术、从技术到产品的更新周期越来越短，产品趋向个性化、多样化，批量越来越小，品种越来越多，顾客对产品功能、性能和质量的要求越来越高。产品技术含量也越来越高，数字化、智能化、集成化、网络化和创新化是未来企业的主要技术特征，市场快速响应能力、核心业务流程持续改善能力、业务流程可重构能力、自适应和学习能力、可持续发展的能力和企业创新能力已成为现代企业立足激烈市场竞争的基本能力。我国的制造业企业在这六大能力方面与发达国家相比仍有较大的差距，普遍存在创新能力低、技术落后、管理粗放和市场应变能力差等问题。我国制造业目前技术创新对工业增长的贡献率在30%左右，而发达国家为70%，由此导致企业在该市场领域的反应能力差，新产品少，交货期长。这与中国正成为世界制造业的中心地位极其不符，目前我国制造业企业已经开始或正在进行PLM的实施与应用，同时国家“十五”和“十一五”期间，也在大力提倡制造业信息化建设，提高企业得创新能力。我们相信中国制造业肯定能实现高质量、高附加值、提高创新能力并最终占据市场的目标。 参考文献 1．《浅析PDM/PLM内涵及实施问题》，清华大学国家CIMS工程技术研究中心，2005.1； 2．《PLM系统如何才能成功实施》，《计算机世界网》，2006.1; 3．《企业ERP等现有系统能否替代PLM》，《中国制造业信息化门户》，2006.8(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (11/23/2006)