PLM系统研究

PLM系统研究 我们要研究PLM系统,首先要了解什么是PLM,PLM能给企业带来什么好处,PLM是如何为企业服务的。PLM是Product Life-Cycle Management的缩写,中文意思是产品生命周期管理。 它从产品

PLM系统研究

    我们要研究PLM系统,首先要了解什么是PLM,PLM能给企业带来什么好处,PLM是如何为企业服务的。PLM是Product Life-Cycle Management的缩写,中文意思是产品生命周期管理。
 
    它从产品的设计入手,关注产品从需求分析、设计、制造、销售、使用到报废的整个生命过程。围绕产品这个核心进行信息管理,PLM能持久地提高企业的核心竞争力,缩短产品上市周期,降低产品开发成本,改善产品质量。
 
    它既是一门技术,又是一种制造的理念。它支持并行设计、敏捷制造、协同设计和制造,网络化制造等先进的设计制造技术。以PLM为系统平台,可以集成CAD、CAM、PDM、SCM、CRM、ERP等企业管理软件,为整个产品生产周期服务。下面我们详细研究一下PLM的相关内容。
 
2.1PLM的基本概念
    由于PLM是一个发展很快、比较新的信息化领域,正在从事这方面研究的咨询公司、厂商彼此之间还有一些不同的见解,因此并没有一个统~的准确的关于PLM的定义。
 
    正确定义PLM有助于市场对PLM的理解,有韵于在制造业客户群里推广PLM的使用和实施。在这里我们列举一些著名咨询公司和软件供应商的给出的论述,可以从这些论述中综合来理解PLM的含义。
 
1.CIMData的观点
    CIMData认为PLM是一种应用予在单一地点的企业内部、分散在多个地点的企业内部,以及在产品研发领域具有协作关系的企业之间的,支持产品全生命周期的信息的创建、管理、分发和应用的一系列殿用解决方案,它能够集成与产品相关的人力资源、流程、应用系统和信息。PLM包含以下方面的内容:
 
    →基础技术和标准(例如XML、可视化、协同和企业应用集成);
    →信息创建和分概的工具(如机械CAD、电气CAD、CAM、CAE、计算机辅助软件工程CASE、信息发布工具等);
    →核心功能(例如数据仓库、文档和内容管理、工作流和任务管理等);
    →应用功能(如配置管理);
    →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)。
 
    2.AMR的观点在由AMR主持的一个名为“2001-2006PLM应用报告”的详细研究报告中,在解决方案分类景面,把PLM的内容大致分为四个应用部分:
 
    (1)产品数据管理(PDM)起着中心数据仓库的作用,它保存了产品定义的所有信息。从这些中心仓库,企业管理备类的与研发和生产相关联的材料清单(BOM)。
 
    (2)协同产品设计(CPD)让工程师和设计者使用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。
 
    (3)产品组合管理(PPM)是一套工具集,它为管理产品组合提供决策支持,包括新产品和现有产品。PPM工具集有三个部分:用于日常工作任务协调的项目管理;用于一次处理多个项目的纲要管理;用于理解产品如何共存于市场的组合管理。
 
    (4)客户需求管理(CNM)是一种获取销售数据和市场反馈意见,并且把它们集成到产品设计和研发过程之中的软件。正如在名称上所体现的,它是一个分析工具,可以帮助制造商开发基于客户需求、适销对路的产品。
 
    根据AMR的观点,应用PLM系统可以在设计概念、市场需求分析、设计、采购、生产、分销、售后服务等方面给企业带来收益。PLM是一种技术辅助策略,把跨越业务流程和不同用户群体的那些单点应用集成起来。
 
    与ERP不同,PLM将不会成为与某一软件厂商紧密集成的系统,PLM不会废止已有系统,它将使用流程建模工具、可视化工具或其他协作技术加上一定的语义集成来整合已有的系统。
 
3.IBM的观点
    IBM公司认为,PLM是针对制造业的扩展型企业解决方案,以便于在公司的各个部门、用户、供应商之间共享产品数据。IBM的PLM解决方案把产品放在一切活动的核心位置,PLM可以从ERP、CRM以及SCM系统中提取相关的信息,从而允许在公司的整个网络上共同来进行概念设计、产品设计、产品生产、产品维护。
 
    虚拟产品是PLM的理想状态,也就是当在真实世界中什么都没有发生之前,对一个产品进行设计、形成原型、测试,甚至制造和在三维环境下服务。
 
4.Collaborative Visions的观点
    PLM是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。PLM包括了充分利用跨越供应链的产品智力资产来实现产品创新的最大化,改善产品研发速度和敏捷性,增强交付客户化和为用户量身定做产品的能力,以便最大限度地满足客户的需求。
 
    以PLM为核心的企业信息化要突出可持续发展的战略思想,要支持连续创新,要充分利用企业的智力资产。企业组织和实施PLM战略的总体框架是围绕着六个主要的需求来构造的,简称为“PLMACTION”。这6个需求是:
    调整(Alignment)——平衡企业信息化投资花费,增加对PLM的投资;
    协同(Collaboration)——与业务伙伴交换洞察力、想法和知识,而不是CAD数据;
    技术(Technology)——获取新的技术来建立智力资产生态系统;
    创新(Innovation)——开发客户驱动的、行业“杀手锏”类的创新产品;
    机会(Opportunity)——致力于跨学科的集成,追求产品的新的生命周期机会;
    智力资产(IntellectualProperty)——把产品知识作为战略财富加以对待和充分利用。
 
5.Aberdeen的观点
    PLM是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。建设这样一个企业信息化环境的关键是,要有一个记录所有产品信息的、系统化的中心产品数据知识库。
 
    这个知识库用来保护数据、实现基于任务的访问(如经常使用的三维视算功能)并作为一个协作平台来共享应用、数据,实现贯穿全企业、跨越所有防火墙的数据访问。PLM的作用可以覆盖到一个产品从概念设计、制造、使用直到报废的每一个环节。
 
6.EDS的观点
    从战略上说,PLM是一个以产品为核心的商业战略。它应用一系列的商业解决方案来协同化地支持产品定义信息的生成、管理、分发和使用,从地域上横跨整个企业和供应链,从时间上覆盖从产品的概念阶段一直到产品结束它的使命的全生命周期。
 
    从数据上说,PLM包含完整的产品定义信息,包括所有机械的、电子的产品数据,也包括软件和文件内容等信息。从技术上说,PLM结合了一整套技术和最佳实践方法。
 
    例如,产品数据管理、协作、协同产品商务、视算仿真、企业应用集成、零部件供应管理以及其他业务方案。它沟通了在延伸的产品定义供应链上的所有的OEM、转包商、外协厂商、合作伙伴以及客户。
 
    从业务上说,PLM能够开拓潜在业务并且能够整合现在的、未来的技术和方法,以便高效地把创新和盈利的产品推向市场。从发展上说,PLM正在迅速地从一个竞争优势转变为竞争必需品,成为企业信息化的必由之路。
 
    按照CIMData的定义,PLM主要包含三部分,即CAX软件(产品创新的工具类软件)、CPDM软件(产品创新的管理类软件,包括PDM和在网上共享产品模型信息的协同软件等)和相关的咨询服务。PLM的重点依然是传统的PDM加上过程管理。
 
    实质上,PLM与我国提出的C4P(CAD/CAPP/CAM/CAE伊DM),或者技术信息化基本上指的是同样的领域,即与产品创新有关的信息技术的总称。
 
    从另一个角度而言,PLM是一种理念,即对产品从创建到使用,到最终报废等全生命周期的产品数据信息进行管理的理念。在PLM理念产生之前,PDM主要是针对产品研发过程的数据和过程的管理。
 
    而在PLM理念之下,PDM的概念得到延伸,成为CPDM,即基于协同的PDM,可以实现研发部门、企业各相关部门,甚至企业间对产品数据的协同应用。软件厂商推出的PLM软件是PLM第三个层次的概念。
 
    实际上,这些软件的功能与CIMData描述的CPDM的功能基本一致,即不仅针对研发过程中的产品数据进行管理,同时也包括产品数据在生产、营销、采购、服务、维修等部门的应用。因此,实质上PLM有三个层面的概念,即PLM领域、PLM理念和PLM软件产品。而PLM软件的功能是PDM软件的扩展和延伸。
 
2.2P/M对企业带来的效益
1.提高企业核心竞争优势的持久性
    PLM是一种企业管理软件,也是一种商业战略思想。它的实施是否能给企业带来真正的效益,我们来看这么一组数字:FMC公司是世界领先的化学和制药公司,其下属的能源输送集团在实施PLM系统之前,订单的交付日期是18~24个月,在实施了PLM系统之后,这个数字降低到3~4个月;宝马公司在实施PLM系统后,成功地将产品开发时间缩短了30%;计算机硬盘厂商Seagate,数据存取时间从几天减少到几分钟,全球共享数据跨越北美、欧洲到亚太,惠及供应商和合作伙伴。
 
    这些国外企业通过实践发现,PLM可帮助企业建立跨企业的协同设计环境,实现产品的协同开发;提高设计重用率,提高设计变更过程的效率,从而在成本和效率上对企业有相当的贡献;PLM的实施将有效地提高企业知识管理的质量,帮助企业实现对产品知识的管理从而积累企业的核心竞争力。
 
2.缩短产品上市周期
    美国德克萨斯州大学的RajivD.Banker、lndranilR.Bardhan教授通过对36家实施PLM/PDM公司长达一年的研究表明,实施PLM后在产品生命周期各个阶段平均可缩短10%~20%的时间。
 
    对于整个产品生命周期而言,产品越早推出市场,所创造的销售收入总额就越高。相对地,新产品若比预期的时间晚6个月上市,整个生命期内的总销售收入将会减少30%。因此,PLM对于提高产品研发速度,缩短产品上市周期具有重大作用。
 
3.降低产品开发成本
    关于产品成本问题,Nevins等人的研究表明,产品的早期阶段决定了80%的产品开发成本。PLM允许后期阶段的参与者在最早的阶段就参与进来,从而有效的控制了产品的成本。
 
    PLM和它的一个组成部分PDM之间的一个主要区别是,PLM影响产品生命周期中的产品制造阶段方面的能力。PLM和企业的制造系统之间的无缝集成,使得企业能够在所有的产品配置中数字化的优化与验证任何制造工艺和流程,所以它能有效地降低成本。
 
4.改善产品质量
    研究表明75%的产品质量是由产品形成阶段引起的,80%的修改是在产品制造阶段以后完成。在产品设计阶段修改一个错误的花费仅为在设计检验阶段的1/10,在试验生产阶段的1/100。PLM的解决方案在设计阶段就发现错误,避免在制造阶段昂贵的修改费用。
 
5.加快产品创新
    企业信息化的关键目标就是突破性的产品创新,而突破性创新需要充分利用企业智力资产,提供企业智力资产的系统恰恰是PLM系统。PLM较其他管理系统,能够更大程度地实现信息共享、动态数据实时捕捉,以较高的自适应性数据管理与监控为企业提供更多的第一手资料。
 
    PLM有能力让企业快速地适应或改变产品,快速地把来自供应商或业务合作伙伴的优势产品结合到自己的产品中来。要想加快自身对市场变化的响应速度,并且在全球数字化经济中对业务进行重组改进,选择实施HM将是一个明智的选择。

    据Aberdeen公司的分析显示,企业全面实施PLM后,可节省50%~10%的直接材料成本,提高库存流转率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l0%,提高生产率25%-60%。PLM正迅速地成为企业战略实施的关键,并帮助企业保持竞争优势,帮助企业以创新的方式来应对不断变化的全球市场环境,最终为企业最大限度地获利并实现自己的使命。
 
2.3PLM系统的体系结构
    通过研究总结当前的主流的一些PLM解决方案,发现面向互联网环境基于构件容器的计算平台是PLM系统普遍采用的体系结构,这种体系结构充分融合了Web技术和面向对象关系数据库技术的最新成果。
 
    我们开发的基于Web的PLM系统亦是基于B/S模式的,采用了中间件、构件技术,利用了面向对象程序开发的建模技术,程序的编写采用支持嵌入式功能的JSP技术,增强了系统与用户的交互性。
 
    在数据库设计上,采用了Oracle数据库,保证了数据管理的长期有效性。下面就结合我们所做的系统介绍一下PLM系统包含的典型功能和系统层次划分。图2.1是我们所开发的Pm系统的主界面:

    整个系统是基于Web技术构建,采用的是三层体系结构思想,即表示层、业务逻辑层和数据层。表示层主要是面向用户的浏览器,这样来自不同部门、不同地点的用户可以很方便地通过Web浏览器访问系统,处理相关的业务。
 
    业务逻辑层主要负责处理用户请求,在客户端和数据库之间进行数据传递,实现各种业务逻辑的处理,该层是系统的关键部分。数据层负责存储和管理各种数据,为业务逻辑层提供数据服务,提供PLM系统运行所需的数据库支持,开发过程中数据库采用的是Oracle数据库,保证了数据存储过程中的安全性和有效性,在应用的时候可以根据需要转换成其他数据库。整个数据管理的流程对用户是完全透明的,用户只需要发出请求、提交请求便可以得到最终结果。系统的体系结构如图2.2所示:

1.用户界面层
    主流的PLM软件系统都支持基于Web方式的访问,这也是大型应用信息系统发展的趋势。用户可以通过浏览器直接访问PLM系统,浏览器包括通用浏览器,如Microsoft IE、Netscape等,也可以是其他类型的浏览器,只要它支持HTTP协议、XML/WML数据格式、JavaScript语言及Java技术等。
 
2.业务逻辑层
    PLM的业务逻辑层可以分为数据模型层和功能组件层。在数据模型层中包括对象模型管理、PLM基础服务、数据处理和交换机制以及Web实现机制等。数据模型层有五个主要的服务功能:一是向下连接并操纵数据库;二是向上为PLM各功能组件提供基本服务和实现机制;三是为PLM与其他应用软件或应用系统集成提供编程接口(API);四是实现面向对象的动态建模,对模型的调用和访问,以及其他应用系统数据模型与PLM通用数据模型的交互等;五是实现Web处理机制。
 
    PLM功能组件实际上就是由调用数据模型层的基础服务的一组程序组成,并能够完成一定应用功能的功能模块。主要有文档管理项目管理、用户管理、工作流管理等。
 
3.数据层
    数据层主要是数据库,我们在开发时采用的是Oracle9i数据库,当然也可以是其他数据库或数据文件。若PLM系统具有决策分析功能,数据仓库以及知识库也属于数据层,这也是本文要研究的重要内容。
 
    数据层是环境层的一部分,整个环境层包括操作系统、网络与通信协议、数据库管理系统以及开发平台等。由于企业级PLM系统庞大的数据量、很高的性能要求,因此底层数据库几乎无一例外都集中于Oracle、SQLServer、Sybase等大型数据库,尤其是Oracle是很多大型PLM系统的首选或独选数据库。
 
2.4PLM的系统功能
    PLM是从PDM(Product Data Management,产品数据管理)的基础上发展而来的,它拓展了PDM的应用范围,支持整个产品全生命周期的产品协同设计、制造和管理,它涵盖了从需求分析、概念设计、产品工程设计、生产准备和制造、销售、维护和维修以及回收利用的全过程,它对分散的产品“信息孤岛’’进行无缝集成,涵盖了CAD、CAM、CAPP、PDM、CRM、SCM、ERP等产品全生命周期各阶段的解决方案,并通过PLM进行连接和集成。如图2.3所示:

    在我们的基于Web的PLM系统中,集成了PDM、CRM、SCM等功能模块,在每一个模块内部又各自成一个流程。在系统的运作过程中,各模块之间数据相互交流,涵盖了产品的整个生产流程。
 
    它还可以与ERP等系统集成,具有二次开发能力。系统功能主要包括文档管理、项目管理、产品结构与配置管理、客户关系管理、供应链管理以及构件管理等模块。对于每一个功能模块,在功能显示区设置相应的业务流程,模块的每项予功能对应一个图形化的界面,用户可以方便地进行业务的处理。如图2.4所示:

    同时针对系统的安全性和有效性方面的考虑,配置了人员管理、权限管理和系统管理等模块,使系统的操作人员根据自己的权限对系统进行访问、操作及维护。系统还具有二次开发的功能,用户可以根据需要开发和扩充一定的业务功能。下面简要介绍一下各主要功能模块的基本功能:
 
1.文档管理
    在产品的整个生命周期中与产品相关的信息是多种多样的,这些以文件或图档的形式存在的信息统称为文档。过去企业的文档资料比较分散,难于查询和共享,难于统一管理。
PLM系统把相关产品的技术文件及资料文档统一打包分类,放在PLM系统中进行集中管理,方便了信息的查询、共享和利用,提升了工作效率。
 
2.产品结构与配置管理
    产品结构与配置管理包括产品结构管理和产品配置管理。PLM系统的产品结构管理实现了在建立产品结构的基础上,提供不同层次、不同对象的BOM(Bill Of Material,物料清单),管理BOM中零件的数量、材料等信息,维护各种隶属关系。产品配置管理可以保证不同BOM表的一致性,保证产品配置信息的准确性。
 
3.客户关系管理
    PLM系统的客户管理子系统为企业建立以客户为中心的信息系统,使企业有效地管理客户资源,提供与客户沟通的统一平台,改变客户的服务模式,提高客户的满意度和忠诚
度。
 
4.供应链管理
    PLM系统中供应链管理是对供应、需求、原材料采购、市场、生产、库存、订单、分销发货等的管理,包括了从生产到发货,从供应商到顾客的每一个环节。它能够减少企业的库存,提高发货供货能力,降低供应链及采购成本,加快市场的响应速度。
 
5.项目管理
    项目管理就是对系统的项目组织进行管理,在项目实施过程中实现其计划、组织、人员以及相关数据的管理与配置,进行项目活动状态的监视,完成计划的反馈。项目管理主要包括项目自身信息的定义、描述、修改,以及项目人员、组织、工作流程等相关信息的管理。
 
2.5PLM系统引入数据仓库的必要性
    PLM系统对企业的整个业务流程进行整合,实现研发、销售、生产、供应、财务、售后服务等业务的无缝集成,解决了企业中存在的“信息孤岛”问题,实现了研发过程中的协同工作,提高了研发效率,缩短了产品上市时间,降低了产品成本、改善了产品质量,最终提高了企业的竞争力。
 
    中国加入WTO后,特别是近几年来,中国制造业突飞猛进,出口贸易持续快速增长,中国制造的产品已经遍布全世界。随着我国制造业的规模不断扩大,面对的竞争不仅仅来自国内同行,更多的则是在全世界范围内进行竞争。
 
    因此,加快推进企业信息化是我国制造业以及其他行业亟需要做的事情。引入PLM帮助企业推进产品研发速度,降低产品成本,改善产品质量正是企业所需要的。PLM将会在我国的制造企业中发挥重要的作用。
 
    虽然PLM系统对于企业提高自身的竞争力有着巨大的作用,但是传统的PLM系统不具有决策支持的能力,这限制了它在决策分析领域的作用,而数据仓库和数据挖掘恰恰是弥补这一缺憾的最佳技术,把数据仓库技术引入到PLM系统中,有效地利用PLM系统中已有的大量数据,帮助企业领导者做出正确的分析和决策,充分利用二者的技术优势,共同为企业服务。
 
2.6本章小结
    本章介绍了PLM系统的基本概念,PLM系统给企业带来的效益,结合我们所做的PLM系统详细分析了PLM系统的体系结构以及系统功能,并阐述了PLM的对产品制造业的重大意义,最后说明了在PLM系统中引入数据仓库技术的必要性。

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