基于PLM的信息集成方法初探

作者：清华大学CIMS中心 王爱民

欢迎访问e展厅 展厅 3 PDM/PLM/CAPP展厅 图文档管理系统, CAPP... 对于制造企业而言，基于PLM的集成框架，是实现信息集成的可行思路。 0前言 信息化作为提高企业的产品研发速度、质量、服务水平和降低企业的研发、制造和运营成本的有力措施已经得到了学术界和工业界的广泛共识，并且已经在各个领域得到了广泛而深入的应用。但鉴于多方面的原因，很多企业都面临着不同相同的问题：即各个业务领域都具有自动化的信息处理系统，但不同业务或者领域之间的信息交流却存在着不同程度的困难，并且已经对于企业整体水平进一步提高的严重障碍。因此，探讨目前很多企业都面临的将各个孤岛的自动化连接起来的信息集成方法，就具有迫切的应用意义。 1问题分析 要解决孤岛之间的信息集成，就必须分析信息孤岛的成因，为具体情况具体分析奠定基础。 所谓信息孤岛是由一定的软硬件支撑的面向企业某业务领域的信息处理系统。而孤岛所体现的特征主要表现为，内部的协调和外部的冲突。现根据管理上的水桶效应和瓶颈理论对信息孤岛的成因进行分析。根据水桶效应而言，信息孤岛在其初创时，其所面对的是企业迫切需要理顺的业务领域，以及迫切需要解决的业务问题，因此优先创建该业务领域的信息化处理系统。从瓶颈理论而言，该信息化系统解决了对应业务领域的处理问题，自然该业务领域相对于企业的迫切需要改进的需求而言，处于瓶颈的地位。同样参照瓶颈理论，该瓶颈的解决自然引起瓶颈的转移，使得不同业务领域的处理在速度、质量等方面存在类似“水桶效应”的长短块之间的差别。虽然根据80/20的原则，优先建设和化解企业运行的瓶颈历来是经济有效的思路。但目前在转移后的瓶颈建设的时候，存在业务与业务、软件与软件、硬件与硬件及其交叉的兼容或者耦合不够通畅的问题，从而使得原先建设的信息化系统成为孤岛而难以实现与其他业务系统的交流或者集成。虽然单独信息化系统体现了分步实施，但孤岛的出现，最终暴露了缺乏统一规划的问题。 因此，对于一个尚未实施信息化的企业而言，信息化孤岛的现象可在统一规划的过程中得到有效的解决。但企业的发展的动态性，必定会将一些新矛盾暴露出来，因此所谓的统一规划需要不断的修正。所谓的统一规划是面向多个业务领域之间协调，而不同的业务领域由其对应的软硬件系统支撑，为了实现彼此的顺畅交流，必须做出权衡以实现运行的整体效果。由此可见，统一规划也只是将不同信息系统之间的互连互通提前到未发生之前，做出有力的软硬件系统的搭配方案。但在现实中，因为统一规划的不足或者修正的原因，必须面对不同系统之间的信息集成。总之，对于非单系统的企业来说，必须考虑信息集成的问题。 2信息集成的内涵 任何一个系统的存在都不是孤立的，具有与其自身相关的上下文应用环境，既无无源之水，也非无的放矢，各个系统之间必定具有复杂的关联关系。而各个系统之间的连接关系和内容是与企业的业务密切相关的，因此所谓的信息集成是实现业务集成的技术核心。同样，信息集成涉及到一系列的数据交流的控制问题。所以，整体而言，信息集成的上下文环境即业务集成和数据集成，并起到承上启下的作用。 信息集成是以业务集成为目标的涉及到相异软硬件系统之间的数据交流的处理过程。众所周知，对于具有N个信息系统的集成，如通过直接的接口实现彼此的互连互通，考虑输入输出接口的问题，则最大需要2n+1个专用接口。而如果通过中间桥接的处理方式，则只需建立各个信息系统与中间处理系统的输入输出接口，即总共开发2*N个接口即可实现要求。在选择采用的直接的接口还是采用间接的接口方面，存在两方面的问题：一是系统之间底层数据结构的操作因为软件厂商的技术保密等因素而没有公开，从而造成集成障碍；二是，间接接口的工作效率等问题。对于第一个问题，由于企业所表现出的业务及其处理要求的差异，没有哪个信息系统能够完全涵盖企业所有的业务要求，因此，必然会存在异构信息系统之间的集成。同时由于应用所体现的复杂性，在系统的组合应用上会具有组合爆炸的复杂性问题，难以通过“点对点”式的直接集成来实现要求。因此必须通过间接的中间件方式实现集成，但对于企业来说可能会有第二种问题所揭示的关于效率方面的问题。通过中间件进行分层、分布式应用，如在.NET、J2EE等架构中的体现一样，已经成为应对复杂变化的应用的首选技术，并且随着处理速度的提高、执行优化技术的发展等，该种形式的应用能够完全满足企业关于系统效率的考虑。 综上所述，在业务、信息、数据相关联体系内考虑信息集成的内涵，采用中间处理系统通过间接连通的形式实现信息集成是可行的解决方案，不仅有利于进行企业信息化的统一规划，也有利于软件厂商的产品开发定位。 3信息集成的方法 企业的性质决定了信息的内容，如偏重于产品的制造型企业、偏重于业务的经营型企业等。但如果不区分产品的有形或者无形，则均可以将其视为面向业务的信息集成。因此，信息集成主要存在两种形式：一是以产品对象为核心的业务组织；二是以核心业务为主的组织形式。前者由其适合于制造型企业的业务组织，而后者则主要面向经营型企业。上述组织形式也与对关键问题进行优先解决的思路相吻合，是基于瓶颈问题而展开的组织。下面将针对制造型企业对其信息集成的方法进行系统论述，但由于制造型企业同样具有自身的业务，所以面向产品对象为核心的信息集成亦反映了业务的处理模式。 由于对于制造企业而言，以最优的T、C、Q、S生产出满足用户需求的产品是其运作的核心。如同近年兴起的CRM，重视客户及其从源头上管理用户需求一样，面向产品的信息集成同样抓住了运作的核心和本质。以目前普遍流行的产品生命周期管理为主线，实现对应业务的耦合，是适合制造型企业的分析思路。由其在现实情况下，为了提高自身的竞争力，原先各自为战的企业通过兼并重组，逐步走上了集团化经营的思路，具有统一的设计、采购、制造、营销、服务等部门，完全符合产品生命周期管理的理念。 产品生命周期并非新鲜的概念，主要是由于市场的激烈竞争导致对市场和服务等的关注，并进而在对其他阶段的关注的基础上通过扩展而形成了目前的概念。同时，产品生命周期也吸收了诸如并行工程中的DFx（Design for X）和大规模定制中的xTO(X to Order)等先进思想。但同各种先进的制造理念相比，尤其是在各方软件商的支持下，PLM无疑具有更强的可操作性，也因此更加引起企业应用领域的更多关注。 产品生命周期的各个阶段及其组合为企业信息化系统提供了一种新的参考维度，体现了一种兼容并蓄的框架或者体系结构，如针对市场阶段的客户关系管理（CRM）、针对研发阶段的产品数据/开发管理（PDM）、针对工艺阶段的CAPP、针对制造阶段的MRPII、针对采购和发送阶段的SCM等等系统。ERP是以制造为核心，综合SCM和CRM以及各种资源，如人力、财务等资源的协调配合而支持企业的业务活动，事实上是产品生命周期某些阶段的组合框架，可以将其视为PLM架构下的解决方案。因此，严格而言，针对企业需要解决的具体问题，可以采用某个环节的应用软件进行解决，或者有目标的进行阶段组合形成选择方案，实现基于信息交流的业务集成。 信息集成体现的是一种框架，所谓集成框架，是对多个业务系统之间的交互规则进行定义和管理的工具集的集合。框架并不是代替固有的业务系统，比如PDM、MRPII/ERP、SCM以及CRM等，而是将彼此独立的业务系统通过规则有机的联系起来以实现系统的整体良好运行，从而能够为企业的效益和发展目标提供支持。总之，集成的主要内涵是整合各种耦合关联关系，化解各业务系统之间的交流障碍，因此，可以将集成框架理解为系统中各模块或者业务系统之间的运行规则的建立、管理、维护等一系列功能的集合体。 企业有行业、规模、性质等宏观的区分，但企业必须创造效益的目标却是一致的，因此企业必须努力形成自身的核心竞争优势以实现目标，这也就决定了没有任何两家企业具有完全相同的条件和实施目标，与此相对应，作为信息化系统的PLM的实施一项重要内容就是实事求是的定制。但这种定制却不是保留企业现状的“量体裁衣”，而是在流程再造基础上根据企业情况为了实现科学管理的定制。而产品生命周期的阶段划分为PLM的定制空间和定制的便利都提供了充分的支持：对于定制空间而言，根据企业的实际情况，不同阶段的组合提供了丰富的定制空间及定制方案；对于定制的便利，基于PDM的PLM提供的松散耦合的集成框架下的各个成熟业务系统提供了一定的便利。 综上所述，以PLM思想为指导，以企业目标为导向，通过对产品生命周期各阶段进行扩展、组合等操作，形成基于松散耦合框架的解决方案，有利于从总体上把握信息集成的方向。 4信息集成操作建议 对于松散耦合的集成框架的理解可以参考在产品设计过程所采用的模块化的设计思路进行对比分析。为了迎合动态变化的用户需求，目前在设计阶段采用系列化、通用化、规范化等技术，其目的是应用模块化所具有的“以较少的内部多样性组合出较多的外部多样性”特点。基于PLM的松散耦合的集成框架是模块化的积木式应用的一种可行的技术实现，可以灵活的实现复杂业务系统的组合方案。下面对基于PLM的信息集成方案的实际操作给以一些说明。 目前PLM的产品介绍 目前存在的PLM解决方案主要有两种，一是源于PDM的PLM解决方案，而是源于ERP的PLM的解决方案。前者存在众多的供应或者支持商，如PTC、IBM、EDS以及其他的PDM供应商，而后者目前主要是SAP推出的解决方案。从总体结构而言，前者更多的强调松散耦合的开放性的集成框架，以PDM为核心并提供与产品生命周期其他阶段的集成规范；而后者更多的是体现紧密耦合的一体化的集成框架，试图通过一家产品完成对企业整个业务的覆盖。两相比较，基于PDM的PLM框架具有较好的灵活调节或者定制的能力。 虽然产品生命周期包括多个阶段，目前所强调的市场既是起点也是终点，但以产品为核心的角度比较，基于PDM的PLM的更加关注于产品的开发和接近上游市场。同时相关资料也说明设计阶段将决定大部分的产品成本，产品的开发是创造潜在的效益或者开源，而制造资源的充分整合主要是为了节流或者提高效率。形成企业的核心竞争力的重要内容就是差异化产品和竞争空间，而这些都有赖于产品的研发。但同时也要认识到不同的企业有不同的竞争范围和实际情况，必须实事求是的具体问题具体分析。 PLM的发展前景 关于PLM的发展前景可以参考J2EE的发展历程，随着松散耦合应用的优势的日益体现，各种中间件系统必将逐步的涌现出来，甚至针对制造业信息化会逐步形成类似J2EE的规范，如现在PDM系统的基本功能都已经具有一定的标准化，基于PLM的应用框架的规范就是必然的发展趋势，如国家信息产业部关于PDM/ERP/SCM等所推出的规范。 而对于企业来说，在进行信息化规划时，在不影响业务要求的情况下，考虑功能标准化，以为系统的升级提供可行的支持空间；尽量采用各种中间件产品，如Autovue提供的为批注浏览服务中间处系统，提高系统的模块化水平。 旧有系统的集成处理 虽然PLM提供了松散耦合的集成模式，其中已经覆盖了对多种应用系统的支持，但仍有可能面临着与企业旧有的应用系统的集成问题。一般来说，具有松散模式的PLM都提供一定的二次开发功能，在企业不想放弃旧有系统的情况下，可以进行定制性的开发。但在其中应该存有一个原则：尽量将旧有的应用视作独立的应用系统而减少其与PLM框架的交流。 上述原则的应用可通过如下的具体操作体现。首先分析旧有系统与其他系统的交互，即该系统的输入和输出是何种对应关系，可划分为多输入/单输出、单输入/多输出、多输入/多输出、单输入/单输出等形式，根据输入是否具有分时的特点，可以综合实现对旧有系统的阶段性处理，即旧有系统所需要具有的输入/输出接口。在每一个需要交互的接口节点上，定义与PLM框架的交互规则。一般而言，其操作都是结合流程而实现的，因此可将旧有系统的操作人员纳入PLM集成框架的操作流程之中，实现集中的统一管理，并且将旧有系统放入一般的应用系统范畴。 用户需求的定制处理 如何获取并满足用户需求是企业信息化的核心，也在很大程度上决定了信息集成的难度，甚至信息集成方案的可行性。在这方面，首先要提高用户在信息化方面的成熟度，即能够合理的看待和处理自己的需求，突出解决主要问题和化解主要矛盾。另外就是要掌握“管理＋IT”的思想，IT系统是管理得以贯彻的载体，两者相辅相成，才能保证正确的结果，否则如果管理混乱，那高效率的IT系统也将高效率的传播错误而不能实现所期望的结果。有了上述的理解，在进行基于PLM的集成框架规划过程中，就能够对诸如异构CAD系统的集成、PDM与ERP的集成等问题提出妥善的处理方案。 5结论 信息集成涉及到多方面的内容，具体的问题也是复杂多变的，本文就信息集成的问题、内涵、基于PLM的解决方法以及实际当中操作建议给出了初步的描述，为信息集成提供了较为宏观的描述。尤其对于制造企业而言，基于PLM的集成框架，是实现信息集成的可行思路，并且国内外已经形成了一批产品提供这方面的支持。欢迎大家就本文提出的观点和看法进行讨论，共同为制造业信息化面临的信息集成问题的解决提供支持和给出建议。 作者简介： 王爱民，男，1971年10月生，清华大学自动化系国家CIMS工程技术研究中心，博士后，主要从事大规模定制、仿真与虚拟制造、网络化制造、PDM/CPC/PLM等方向的研究 (end)

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