产品生命周期管理(PLM)

PLM软件的集成应用是一项复杂的系统工程,涉及到软件开发的成熟度、企业的实际需求。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,总的来说存在以下主要问题:

2.1产品生命周期管理(PLM)的应用需求
    PLM软件的集成应用是一项复杂的系统工程,涉及到软件开发的成熟度、企业的实际需求。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,总的来说存在以下主要问题:

    (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。即,首先要有建立良好的数据组织管理模型,并按照科学的规则对产品设计及工艺数据进行有效地组织与管理,使其方便使用。
 
    其次,还要能安全地存取产品技术数据(包括设计图纸、工艺卡片及其他相关数据),并按照有效的流程控制数据的正确性。进一步,还要提供快速查询的手段,方便获取所需数据,实现数据共享,规范文件格式和数据。最后,还必须及时、准确地提供所需的物料清单,供生产经营使用。
 
    (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
    面对当前全球经济一体化,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耦合程度越来越强。要适应这一时代经济特征,必须提供强大的协同系统,以满足当前的经济变革。这种变革带来的变化有两点特点:一是全面彻底性;另外一点是强相关性。所谓全面彻底是指变化发生在所有的领域内。
 
    比如:设计环节中的概念设计、工艺设计与工业制造;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。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(工作流),而且这些业务流程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(CAD/CAPP/CAM)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ERP中)一再被应用,才是最经济的。所以,人们首先致力于把已经存在的CAX、ERP系统通过工程数据库及有关应用接口,实现CAX/ERP的集成,才能实现设计生产的自动化。
 
    以上问题应该说在制造行业普遍存在,因此制造企业亟须开发和实施一个成功的产品生命周期管理PLM系统,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,加快企业在市场中的反应敏捷程度,培育企业的核心竞争优势。

 
2.2产品生命周期管理(PLM)的定义内涵
2.2.1产品生命周期

    现代企业竞争不仅表现在终端的有形产品上,而且扩展到包括服务等各个领域,因而人们越来越关注产品设计、制造及服务等的各个方面,即产品生命周期的各个阶段。广义的产品生命周期是指产品从市场需求分析、工程设计、制造装配、包装运输、营销、使用到报废的整个生命过程,产品生命周期框图(见图2-1)。

 
2.2.2产品生命周期管理(PLM)
    产品生命周期管理PLM(Product Lifecycle Management)自20世纪末提出以来,便迅速成为制造业关注的焦点。到目前为止,PLM仍没有完全统一的定义。近年来,伴随着PLM概念的产生,还出现了许多其他术语,如CPC(Collaborative Product Commerce)概念、PDM概念以及PDC(Product Definitionand Commercialisation)、PIM(Product Information Management)等。这些概念在许多方面和PLM非常相似。
 
    因此,给人们在理解和应用上造成了一定的迷惑和混淆。本文列举了一些有代表性的PLM定义,它们分别从不同的角度对PLM概念进行了论述,可以帮助我们更全面、深入地理解PLM。
 
    1CMData的观点
    PLM是一种战略性的业务模式,它应用一系列相互一致的业务解决方案,支持产品信息在全企业和产品全生命周期内(从概念到生命周期结束)的创建、管理、分发和使用,它集成了员工、流程和信息等要素。
 
    图2.2是CIMData的PLM模型图。从CIMData的PLM框架图上,可以看出其PLM的重点依然是传统的PDM加上Program Management(过程管理)。CIMData认为,任何企业的产品生命周期都由三个基本的紧密交织在一起的生命周期组成的,它们是产品定义生命周期、产品生产生命周期和运作支持生命周期。
 
    产品定义生命周期开始于最初的客户需求和产品概念,结束于产品报废和现场服务支持,研究的对象是作为智力资源的产品,包含产品如何设计、制造和服务等信息;产品生产生命周期与产品生产和发运等企业活动相关,管理的对象是物理意义上的产品;运作支持生命周期则主要指对企业运作所需的基础设计、人力、财务和(制造)资源的统一监控和调配。

    2AMR的观点
    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。
 
    在由AMR主持的一个名为“2001—2006PLM应用报告”的详细研究报告中,在解决方案分类里面,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,企业管理各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。

 
    图2-3是人AMR的PLM框架图。PLM覆盖产品生命周期的所有阶段,提供一个中央数据库来捕捉和使用每一阶段的数据和信息。应用PLM系统可以给企业带来如下所述的多方面的收益。
 
    设计概念:基于市场信息,获得新产品或产品设计改进的概念。
    市场需求分析:制造企业研究新产品的市场需求以及需求满足的可行性。
    PLM系统从所连接的其他系统提取信息,增加市场需求分析的准确度。
 
    设计:设计工程师使用WOUVI系统提供的信息(告后服务信息、工艺数据、客户盆求和偏好等)进行产品设计。
    采购:采购人员对产品制造所需的器件、材料、部件和设备进行初步分析。
    PLM系统提供器件了材料的可获得性、报价、潜在供应商、替代器件等信息。
    生产:根据研发工程师建立的设计规格和采购的器件与材料进行生产。通过质初质检或其他过程控制方法来检查生产是否与设计规格一致。
    分销:产品运送到分销商,分销商储存商品等待客户订单,或者产品直接送到最终客户。PLM系统提供历史需求数据,从而降低库存水平。
    销后服务:产品维护、服务和维修。使用PLM存储各种售后服务信息,为今后的产品改进提供信息。
 
    3Aberdeen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。
 
    4CollaborativeVisions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”。这六个需求是: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“杀手铜”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(Intellectual Property)——把产品知识作为战略财富加以对待和充分利用。
 
    5EDS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。
 
    6mM的观点
    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。
 

2.3产品生命周期管理(PLM)在企业信息化中的地位和作用
    目前,一些企业在一定程度上实现了产品生命周期过程中某些方面的集成和管理,如CAX、PDM、ERP等的推广和应用,确实简化和改进了各种商业规则。但是,由于它们只是各自针对产品生命周期中的某些特定阶段,解决特定领域的问题,使得产品信息分散于企业内部不同应用之中。
 
    这些系统大多是相互独立开发或购买自不同的软件供应商,它们可能运行于不同的平台,使用不同的数据格式,从而造成了这些系统之间信息交换和集成的困难,无法彼此互动。
 
    面对这些挑战,企业迫切需要一种将这些单独的系统结合到一起的整体化企业解决方案,为上述分立的系统提供统一的支撑平台,打破以往的研制模式,建立以信息为核心的研制流程。也就是说,必须建立一套管理产品开发各阶段不同信息的机制,使得产品设计、开发、制造、营销以及售后服务等信息能快速的流动,并且能有效地加以管理。
 
    在此机制下,不但产品开发时间能大幅缩短,节省可观的资源,企业也能更紧密地结合上、中、下游各环节的研制体系,缩短反应时间,并有效控管生产资源,进而强化市场竞争力。这就是覆盖产品研制周期不同应用系统的产品生命周期管理(PLM)系统(如图2.4所示)。

    通过PLM,所有相关人员都可参与产品设计、开发、制造和使用,突破地理、组织等限制进行协同。产品数据可通过各种形式进行共享和分析(如三维模型、示意图、BOM、进度计划和预测等)。PLM真正实现了以产品为核心的企业价值链协同,解开了企业价值链不同环节中由相互独立的应用系统产生的孤立信息,并将它们集成为统一的产品知识源。
 
    在PLM的支持下,企业不仅可以管理不同阶段内部的信息,还可以实现不同阶段之间的信息整合,打通设计、制造、生产、销售之间的关系,实现CAD、CAPP、CAM、ERP、SCM、CRM等系统的集成,使得各种数据信息能最大限度地实现跨越时空、地域和供应链的交互和共享。
 
    (1)帮助企业实现从传统商业模式向电子商务模式的转化。通过将企业的产品开发流程和CRM,SCM、ERP等系统结合起来,延伸企业的价值链,PLM可以帮助企业跨越供应链系统,通过信息实现企业员工、商业伙伴和客户之间的实时协同工作,取代传统串联的数据交换方式。企业之间的协作使企业可以超越传统的交易机制,采用完全不同的方式解决商业问题、捕捉新市场。
 
    (2)增强企业的创新能力并提高利润增长率。企业的创新能力可以使企业输出更多新产品,成为新的市场中的领导者。通过和供应链管理集成,PLM可以帮助企业决策者管理产品的周期,做到在正确的时间在市场上投放正确的产品。
 
    (3)建立所有产品知识的统一数据库。PLM系统中建立了一个与产品相关数据和知识的数据库,该数据库包含了产品生命周期的历史经验和新信息,以满足产品设计、改进的需要,并可在整个产品价值链共享。所有产品知识具有唯一数据源,可减少或消除产品设计中包含错误的工程图纸、设计规格和产品资料。同时,企业的信息维护将得到简化,产品设计的缺陷将尽早被发现,PLM可帮助企业极大地降低返工、重新设计、测试和装配的成本。
 
    (4)帮助企业实现商业目标。通过缩短产品开发时间,提高生产效率,PLM帮助企业缩短推出新产品的时间,降低产品整个生命周期中的成本。企业流程和应用之间的连接使产品和流程的知识可以被重用。通过将企业流程和供应商、客户集成,PLM促成了高效的扩展企业的价值链,使企业之间的动态协作成为可能。
 

2.4产品生命周期管理(PLM)典型体系结构

    如产品生命周期管理PLM典型设计框架(见图2-5)所示,PLM的基础是网络,通信层的作用是为PLM系统提供一个在网络环境下的计算基础环境。支撑层提供了对数据的基本操作功能,如查询、修改、分类等功能。核心层构成了整个PLM体系的核心,它提供了公共的基础服务,其主要功能是以PDM、ERP的功能为中心进行扩展。
 
    应用层主要针对产品生命周期管理的特定需要而开发的一组应用功能集合。用户层向用提供了交互式的图形界面,包括图示化的浏览器、对话框、各种功能菜单等,用于支持用户对系统的操作和信息的输入输出。
 
    通过对现代PLM的发展分析,PLM技术具有统一模型、应用集成、全面协同的特点。PLM技术呈现出以下发展趋势:
    (1)PLM提供支持多层次跨阶段企业业务协同运作的支撑环境;
    (2)PLM提供支持产品生命周期全功能服务;
    (3)PLM提供完全开放的体系结构和系统构造方法;
    (4)PLM提供支持系统定制和快速实施能力;
    (5)PLM提供标准化的实现技术和实施方法。
 

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