(摘要)作为信息化带动工业化突破口的制造业信息化建设，正成为WTO竞争环境下制造业发展的一个新方向。在制造业信息化建设过程中，越来越多的信息技术被应用于制造业的生产经营、新产品开发、市场营销、供应链管理、客户关系管理中。

 
    在这些众多的信息技术中，管理企业产品整个开发过程和与产品相关的所有数据的新技术——PDM／PLM正越来越受到制造业的重视。本文将介绍PDM／PLM的基本概念和管理思想、主要功能、PDM／PLM与CAX的集成、PDM／PLM与ERP／CRM／SCM的集成以及PDM／PLM的应用实施。

 
    21世纪初的制造业正面临着越来越激烈的全球化市场竞争，知识经济的浪潮正冲击着以产品为载体的企业竞争活动，各种高新技术的迅猛发展与推广应用，虽然增加了企业经营发展的投入和风险，但同时高技术含量的新产品又给制造企业带来了丰厚的回报。
 
    回顾近年来全球汽车制造业的发展可以看到，受美国、西方及日本经济衰退的影响，国外各大汽车制造集团在自己国内的产量下降，部分工厂关闭，但却纷纷加快对华投资和制造中心向中国的转移，这给国内的整车及零部件制造企业带来了绝好的发展机会，但由于国内的整车及零部件制造企业总体技术水平和竞争能力不如国外，要与国外的汽车巨头们竞争或合作都面临着巨大的挑战。
 
    面对WTO的挑战，国家领导人及时提出了用信息化带动工业化，工业化促进信息化，走新型工业化道路的战略方针，各级政府也相继出台了许多采用信息技术改造和提升传统产业的措施。在此背景下，国内的制造业正在采用CAX/PLM/ERP/CRM/SCM等先进的信息技术来提高产品的创新开发能力和企业管理水平，努力提高核心竞争力。
 

1制造业信息化的构成与联系
    制造业是将原材料或半成品，通过机器设备转化为最终产品或半成品的企业，它占一个国家工业企业的70％～80％，是国家的支柱产业。制造业分为两大类型，生产单个分离产品的离散制造业和连续产品的流程制造业，这两类制造由于产品的物理形态有较大差异，因而，在设计制造方面也有很多差异，本文重点介绍离散制造业的信息化建设及PDM/PLM技术的应用。
 
    制造业信息化是在企业各个业务层面上使用信息技术实现或辅助实现所要求的业务活动。从制造业信息化所涉及的各个业务层面来看，制造业信息技术的应用主要体现在四大方面，即企业生产经营管理信息化、企业生产经营的上游——供应链管理信息化、企业生产经营的下游——客户关系管理信息化和企业生产经营的核心——新产品开发与数据管理信息化，如图1所示。

在这四个方面中，
    (1)企业生产经营管理信息化及应用技术ERP，主要解决从客户订单到订单的内部物流、信息流和资金流的高效、准确、及时和低成本的管理问题，起到内部“节流”和按期交货的作用；
 
    (2)供应链管理信息化及SCM技术，是将企业内部价值链向外部拓展的重要途经，通过整合外部供应商资源，保证外购零部件及原材料的及时供货，降低采购成本，起到外部“节流”的作用；
 
    (3)客户关系管理信息化及CRM技术，是解决市场预测、销售、订单获取和售后服务的问题，以不断扩大企业的市场份额和产品销售收入，降低营销和售后服务成本，因此，对企业来说它起作既“开源”又“节流”的作用；
 
    (4)新产品开发与数据管理信息化及CAX/PDM技术，是根据市场调查和产品战略策划，按顾客需求开发出适销对路的新产品，并管理新产品在设计、工艺、生产、销售和售后服务过程中的所有与产品相关的技术数据，一个企业如果没有开发出有竞争力的新产品，企业就会被市场所淘汰，因此，新产品开发与数据管理信息化可以说是企业生存和发展“开源节流”的前提。但这四者之间是紧密联系的，信息化实现的过程就是企业整个业务活动高效运行的过程。
 

2制造业信息化实施的现状
    为满足人类社会各种物质与精神需求，离散型制造企业所开发生产的产品有相同的，也有不相同，由于这些企业是不同的经济实体，为了实现各自的经营目标，会采用各具特色的生产经营与产品开发摸式。
 
    因此，他们在生产经营、组织管理、产品设计制造技术、采购与销售等方面，就存在较大差异，在根据自身需求实施信息化的过程中，就表现出不同的模式。从调查情况看，有的企业生产经营管理出现问题，人工管理方式已不能适应企业发展和市场竞争的要求，因此，先实施ERP中的生产管理、库存管理、采购管理、销售管理和财务管理。
 
    而有的企业因新产品的设计制造技术落后，产品在市场上没有竞争力，因此，先采用CAD／CAE／CAM技术来提高新产品开发的技术手段，保证新产品的快速上市满足顾客需求。
 
    还有的企业所生产的产品不成问题，主要是扩大市场份额，提高销售收入，因此，他们把信息化的重点放在供应链和客户关系管理上，解决怎样按客户(或经销商)订单快速采购回零部件，经装配生产成产品后，又快速地把产品配送到客户(或经销商)手中等问题。
 
    从各类制造企业实施信息化的过程来看，不论是先实施ERP、CRM／SCM，还是先实施CAD／CAE／CAM系统，其共同特点都是根据市场需求，快速开发生产出适销对路的新产品，并以市场能接受的价格销售给顾客，赢得经济和社会回报，实现企业的生命循环。
 
    在这个生命循环中，一切的生产经营活动都是围绕产品在展开，如在进行市场调查和预测时，需要收集和掌握的信息是：产品类别、规格品种、式样、色彩、功能、价格以及受市场青睐的程度等信息；然后根据这些信息进行新产品的设计、试制、试验和定型；在接到产品的订单或按市场预测组织产品生产时，需要知道产品的种类、规格品种、数量、交货期、所需原材料和外购零部件等信息；在销售和售后服务中需要知道每个产品的最终用户、产品的零部件构成与对应的供应商、产品维修与零部件更换、质量追踪与索赔等信息。
 
    这些信息都需要由PDM/PLM来提供，可以说制造企业生产经营活动的信息来源主要有两个方面：一是来自已有产品市场营销中获得的客户订单信息(产品品种、规格、型号、色彩、式样、交货期等信息)，二是来自技术部门的产品配置与技术文档信息(BOM和文档)，这些BOM和技术文档信息既有老产品的，也有来自市场预测未来新产品的，这些信息需由PDM/PLM来提供。
 
    因此，制造企业在实施信息化建设时，无论是先上ERP，还是先上CAD／CAM系统，PDM／PLM都是必不可少的，至少是PDM/PLM中的BOM、文档、编码、变更管理部分是必须先上的，否则，企业的信息系统必然是残缺不全的。
 

3PDM／PLM的核心思想和技术架构
    目前，较先进的PDM/PLM产品是面向制造业产品生命周期管理的需求和特点，按照国际标准(WFMC—一工作流管理、PM——项目管理和CMⅡ——配置管理)等搭建的PDM/PLM管理业务逻辑和应用功能；在软件的实现技术上，采用J2EE、JSP、EJB、JDBC等企业级B／S三层技术架构而开发的新一代PDM/PLM软件产品。
 

3.1面向生命周期的过程与数据管理的有机结合
    先进PDM/PLM技术的显著特点是面向制造业新产品自主开发的全过程，对产品生命周期中的动态过程及过程中产生的数据进行有效管理的软件系统。
 
    其管理思想体现在：以项目管理为核心的业务流程管理(或设计活动管理)为主线和以BOM生命周期多视图管理为核心的数据管理为主线，通过任务树的动态任务分解、分配、角色定义、权限分配、任务指派、执行、提交、评审、打回、中止、批准、归档、发布等一系列过程控制环节将这两条主线连结成PDM/PLM的有机整体。这种将先进的可视化业务流程定义、项目管理、配置管理、文档管理、变更管理、编码管理的思想与企业实际的新产品开发动态过程相结合的全新管理模式。
 
    突破了传统PDM静态图文档管理的局限，非常适合我国制造企业在WTO环境下，对原有产品的改型开发或自主全新开发的全过程和数据管理的需求，对国内大多数基于图档管理和C/S结构的PDM产品来说，在功能上是一个全新的突破。
 

3.2具有JEE技术架构、符合国际发展潮流
    1)采用J2EE(java2企业版平台)作为开发平台，实现了高效、高质量的组件化开发，可以根据企业需求进行快速组合，以满足市场变化对信息管理的需求，如图2所示；

    2)软件采用B/S结构，以J2EE搭建表示层（用户层）/业务层/数据层的3层体系结构充分体现基于In-temet/Intranet的网络化协同作业优势，更易于软件功能的网络化部署与维护；
 
    3)支持多种UNIX、Linux及NT操作平台或是混合操作平台，能方便地进行PDM/PLM软件运行平台的迁移；
    4)可扩展性：通过增加EJB组件或改变EJB组件的逻辑关系方便快速的扩展软件系统功能；
    5)可伸缩性：能够根据企业类型和应用范围的不同灵活构建工作组级、部门级乃至企业级的PDM/PLM应用。
 

3.3领域知识的嵌入使实施变得更加容易
    针对PDM/PLM实施的复杂性和不同企业的个性化需求特征，先进的PDM/PLM软件产品在开发中，需将通用性平台和客户化定制的个性特征进行完美结合，既为用户提供可视化无编程定制工具，方便实施和用户进行个性化定制，同时，将制造业新产品开发项目管理、配置管理、文档管理、变更管理、编码管理的业务规则和专业知识，事先嵌入PDM/PLM软件中，作为导引模板，提供给用户使用或参考。因此，当今的PDM/PLM系统在实施中与过去的PDM/PLM系统相比，有更快的速度、更好的效果和更低的风险。
 

4PDM/PLM的主要功能
    一个先进的PDM/PLM软件产品应用具备需求管理、项目管理配置管理、文档管理、变更管理、编码管理、生产过程与售后服务技术管理和系统工具等八大主要功能。
 
    (1)顾客需求管理，主要包括对已有产品和未来产品的顾客需求管理。前者是按顾客订单需求，配置已有产品的BOM和技术状态，确定零部件供应商，分析顾客需求对产品结构的影响，提供产品报价的技术支持；后者是根据企业的发展战略，进行目标市场的调查问卷设计、顾客需求信息采集及多元统计分析，从中寻求目标新产品的市场定位与竞争能力，从而锁定目标新产品，将顾客需求转换为目标新产品的功能技术特征，再进行科学的评价，最后得出目标新产品概念，生成新产品开发项目建议书，指导新产品开发。
 
    (2)项目管理，
    ①面向产品生命周期和新产品自主开发的可视化项目流程模板定义，如子流程分解、项目活动状态与属性定义、项目活动与输入输出文档的关联定义、角色定义与权限分配、项目资源分配等；
    ②项目实例化，选择已定义好的项目管理模板，进行项目任务的分类定义与逐层分解、任务的角色指派、任务与文档模板的关联、任务开始／结束时、状态定义，任务与BOM的关联、项目任务的其它属性定义与任务树的可视化显示；
    ③项目执行与控制，项目评审点和里程碑的设定、项目成熟管理、执行过程的甘特图动态显示与监控、关键路径计算预目任务列表、人员负荷与状态列表、各种项目资源信息的查询与显示；
    ④通过任务树和任务箱实现项目管理与BOM管理、文档管理、变更管理、人员角色与权限分配管理的关联与数据交换。
 
    (3)产品结构与配置管理，
    ①基于独立编码规则和单层BOM结构的基本零部件管理与属性信息库建立，标准件库和材料库管理；
    ②基于多层BOM结构的设计BOM配置管理，通过增加子节点、复制、拷贝、粘贴、删除等操作，可方便快捷地从客户订单、基本零部件库、已有产品设计BOM或CAD系统获取所需的零部件，快速配置成新产品所需的设计BOM；
    ③按大批量生产或单件小批量生产的工艺要求，建立装配工艺路线和自制件工艺路线模板，通过工艺模板的实例化，将设计BOM配置为装配工艺BOM和自制件工艺BOM；
    ④支持大批量客户化定制的售前销售BOM配置管理，支持基于生产过程条码追踪的售后销售BOM配置管理，支持产品的售后技术服务、维修和零备件更换管理；
    ⑤支持设计和生产过程中的供应商管理、协同设计管理；
    ⑥提供不同产品间的BOM结构、功能、性能、成本的对比分析、生成增减件明细表；
    ⑦BOM报表输出格式的用户自定义与自动生成，产品明细的分类汇总统计；
    ⑧提供与CAD/CAPP/ERP/SCM/CRM的底层数据库接口或EXCEL、XML中间数据接口。
 
    (4)文档管理(包括电子文档和纸文档管理)，
     ①文档类型定义与模板创建、文档的属性定义、文档的审签流程定义与实例化；
    ②文档与项目流程、活动、任务、产品BOM的关联定义，文档与创建者、审签者的角色／权限定义；
    ③文档的创建、流转、引用、审签、归档、发布、更改、版本管理的过程与状态管理；
    ④文档的多种方式查询与可视化显示，支持PDF、AUTOVIEW等第三方浏览器的中间件嵌入；
    ⑤与CAX/OFFICE文档的数据交换与集成；
    ⑥纸文档的电子化管理、纸文档的收发台帐管理，公共技术信息管理。
 
    (5)变更管理，
    ①提供变更建议、变更申请、变更批准、变更预发布及发布、生效执行等的变更流程可视化定义功能；
    ②提供项目变更、流程变更、任务变更、文档变更、BOM结构变更、角色／权限变更的过程与状态管理功能；
    ③提供变更影响度分析、零部件、文档关联变更矩阵定义，变更通知的自动发放，零部件及文档的版本管理；
    ④零部件变更后，可对引用变更零部件的产品进行自动查询，列表显示引用变更零部件的产品及部件情况，方便设计者进行关联变更；
    ⑤变更日志管理，追踪变更过程。
 
    (6)编码管理，
    ①基于独立编码规则的编码方案创建、规则库用户自定义与维护；
    ②适合离散产品、零部件及技术文件的编码生成、自动查重，编码回收管理；
    ③编码器与BOM管理、文档管理的集成；
    ④编码器同时可嵌入RG、Solidedge、solidworks和Autocad等常用CAD系统中，方便用户在进行新零部件设计时，在CAD环境中就能及时编码，并保证CAD系统中的编码与PLM中的编码是一致和不重复的。
 
    (7)生产过程与售后服务技术管理，
    ①能提供产品生产过程中，外购零部件及原材料的供应商信息管理，提供自制件生产车间与作业班组、批次信息管理；
    ②提供第三方物流管理所需的各种产品及零部件配批(零部件拆分、合并，按供应商配额汇总)运算功能；
    ③支持产品装配作业过程的条码追踪、零部件落地结算与产品序列号、销售BOM管理；
    ④产品销售和售后服务中的单机技术档案管理，质量追踪与索赔管理、零备件更换管理、产品维修远程技术支持管理。
 
    (8)系统工具，
    ①用户人员、角色、权限的设置与分派、变更管理，用户登陆与退出控制管理；
    ②内部邮件、BBs、技术公文流转、发布、签收、转发管理；
    ③系统安全设置、数据加密管理；
    ④各种输入／输出数据接口管理；
    ⑤系统日志管理；
    ⑥底层异构操作系统、数据库接口、中间应用服务器、第三方插件环境变量配置管理；
    ⑦系统维护、数据备份与恢复管理。
 

5结语
    PDM/PLM技术与ERP技术一样，是制造业的两大管理技术，要在制造业应用好PDM/PLM技术，必须注重三个关键因素：
    (1)先进的能与国际接轨的PDM/PLM管理思想；
    (2)嵌入PDM/PLM先进管理思想的软件系统；
    (3)科学的实施方法。只有将这三者有机融合成一个整体，才能帮助制造企业解决产品生命周期管理中的一系列复杂技术问题，提高企业的管理水平和产品创新开发能力。
 
    作者在长期的PDM/PLM技术研究与软件开发过程中，一直遵循这三个基本原则，并于2002年7月率先在国内发布了基于J2EE技术架构的“迈特PDM/PLM3．0”版本软件，从2002年8月-2003年7月，先后在长安汽车股份有限公司产品策划处、重庆铁马重型汽车公司、重庆油泵油嘴厂和资阳内燃机车厂进行推广应用，长安公司的应用已通过验收，其余三家企业的应用已完成客户化定制与试运行验收，完全实现了上述介绍的PDM/PLM八大功能，取得了很好的应用效果。图3和图4是“迈特PDM/PLM3．2”版本的首页界面和项目任务、BOM、文档管理的一个用户界面。