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天心天思産品資料管理(PDM)與産品研發全生命周期管理(PLM)

作者:智能制造解決方案

經濟全球化和工業資訊化使制造業競争環境、發展模式和活動空間等發生了深刻的變化,這些變化對制造業提出了嚴峻的挑戰。為滿足日益變化的客戶需求,産品制造商需要從以生産推動銷售的方式,轉變到按客戶需求訂單安排生産的方式。特别是近年來興起的企業外包業務和單一的客戶需求的增加,生産廠商隻有降低産品成本、提高産品品質、加快産品上市時間,以及為客戶提供優質的産品服務,才能最終實作企業利潤最大化,實作企業生産經營目标。人們已經認識到産品全生命周期管理對企業作為一個內建系統運作的重要性。可以認為,産品全生命周期管理是适用于企業過程、組織方式的技術,具有強烈的企業運作模式的背景。

産品生命周期管理PLM自提出以來,便迅速成為制造業關注的焦點。PLM結合電子商務技術與協同技術,将産品開發流程與SCM、CRM、ERP等系統進行內建,将孤島式流程管理轉變成內建化的一體管理,實作從概念設計、産品設計、産品生産、産品維護到管理資訊的全面數字化;實作企業知識價值的提升與知識共享管理,産品開發與業務流程的優化,進而全面提升企業生産效率,降低産品生命周期管理的成本,以提升企業的市場競争力。

随着計算機技術的快速發展,各種單元軟體(CAD/CAM/CAPP等)和企業管理軟體(ERP/SCM等)在企業中得到廣泛的應用。在産品全生命周期管理過程中由于采用不同的系統、不同的應用、不同的技術平台,使得産品資料難以順暢流動,導緻産品資料資源不能共享,形成所謂的“資訊孤島”。

天心天思産品資料管理(PDM)與産品研發全生命周期管理(PLM)

“資訊孤島”在技術帶來的不良影響可以分為以下幾個方面:

1、資料的一緻性無法保證。由于不同應用系統的資訊定義和采集過程互相獨立,導緻企業的同一資料在不同的應用中可能不一緻。

2、資訊及時共享、回報難。如銷售部門不能及時掌握可用庫存資訊,不能及時了解銷售合同履約情況,不能及時知道産品價格變化情況,生産部門則不能及時掌握市場銷售情況、可用庫存情況,無法确定合理的安全庫存量。

3、企業資料中存在很大的備援和大量的垃圾資訊。

4、資訊需要重複多次的輸入,對資訊的多次采集不僅浪費企業資源,而且容易導緻資料的失真。PLM技術可實作資料多BOM間的資料映射機制,産品資料在不同應用系統間的一緻性、完整性和內建性,有利于實作企業内部和企業間制造資源的合理配置設定和利用,為企業實作産品資料全生命周期管理提供有力技術支援,也為解決資訊孤島問題提供新的途徑。

一、産品生命周期管理的内涵

随着大陸市場的逐漸開放,企業面臨着全球化的競争,尤其是中小企業面臨的壓力更大。新産品的更新加快,企業最根本的問題是增強自主創新和競争能力,尤其是自主産品的研發。企業要增強産品的開發能力,需要有效的管理、控制和使用産品生命周期中的各種資訊。随着計算機技術的發展以及CAD、CAE、CAPP、CAM系統的廣泛應用,企業的産品自主研發能力在不斷的增強,但必須清醒的認識到,這些計算機系統隻能是解決企業産品生産中的一些局部的問題,如産品的設計、産品生産過程的管理等。從企業的發展角度來看,應該建立一個滿足企業産品生命周期管理的資訊管理架構,組織規範企業急劇增長的各種資料資源,使産品生命周期中的産品資料、技術文檔、工作流程、工程更改、項目管理等能夠有效的進行交換、內建和共享,實作産品生命周期的資訊、過程內建和協同應用,這樣就産生了産品生命周期管理系統(Product Lifecycle Management,PLM)。

PLM是一種新的管理思想和新興技術。關于PLM的概念目前還沒有一個公認的定義和诠釋,國外的一些著名公司,如CIMdata、AMR、Aberdeen、Daratec公司根據各自對PLM的了解以及功能組成給出了各自的觀點。

CIMdata認為,PLM是一種企業資訊化的商業戰略。它實施一整套的業務解決方案,把人、過程和資訊有效地內建在一起,作用于整個企業,周遊産品從概念到報廢的全生命周期,支援與産品相關的協作研發、管理、分發和使用産品定義資訊。Aberdeen認為PLM是覆寫了從産品誕生到消亡的産品生命周期全過程的、開放的、互操作的一整套應用方案。建設這樣一個企業資訊化環境的關鍵是,要有一個記錄所有産品資訊的系統化的中心産品資料知識庫。AMR認為PLM是一種技術輔助政策,把跨越業務流程和不同使用者群體的那些單點應用內建起來。與ERP不同,PLM将不會成為與某一軟體廠商緊密內建的系統,PLM不會廢止己有系統,它将使用流程模組化工具、可視化工具或其他協作技術加上一定的語義內建來整合己有的系統。Daratec認為PLM把過程和資訊内容與産品價值鍊連接配接起來,使之合理化、內建化以及優化。PLM能使制造廠商用解放資訊并駕馭資訊的力量來創造産品商務價值。PLM由CAD、CAE(或稱仿真)、PDM、BOM、CRM、CAM等主要的支柱來支撐,共同形成了PLM核心解決方案集。沒有這些内容的支援,PLM将無法站立。支援它的支柱越少,它的基礎就越薄弱。

天心天思産品資料管理(PDM)與産品研發全生命周期管理(PLM)

結合國際上權威機構給出的概念,可以這麼認為,産品全生命周期管理(PLM)是指管理産品從需求、規劃、設計生産、經銷、運作、使用、維修保養、直到回收再用處置的全生命周期中的資訊與過程。它既是一門技術,又是一種制造的理念。它支援并行設計、靈活制造、協同設計和制造,網絡化制造等先進的設計制造技術。

是以說,PLM不僅僅是一種工具,更重要的是面向産品創新的一種知識管理和流程優化的理念,同時通過各種計算機資訊系統的工具內建然後得以實作,它的目标是跟蹤、組織、通路和管理産品的設計開發、生産制造、使用維護和售後服務等生命周期過程中的所有的資料資訊。

PLM與PDM在功能和概念上極為相近,差別在于:PLM可以認為是PDM的延伸。PLM強調對企業智力财富的充分再利用;PDM側重于對産品開發階段資料的管理,PLM側重于對産品全生命周期内資料的管理;PDM側重于對企業内部産品資料的管理,PLM則強調對産品生命周期内跨越供應鍊的企業聯盟内的所有資訊進行管理和利用。

PLM的基礎是目前的CAD、CAE、CAM、PDM、ERP、供應鍊管理(SCM)、客戶關系管理(CRM)和知識庫等資訊平台,它将成為下一代企業聯盟的産品開發與管理協同資訊內建平台。PLM的作用是使富有經驗、知識淵博、富有商業頭腦的企業經理們把握産品的全局資訊,把主要精力集中到産品生命中的整個過程,而不隻是關注産品的設計過程。它有助于企業經理們掌握産品競争的核心,及時進行産品創新。

PLM的管理思想是從新産品的戰略策劃開始,就将與産品有關的功能、性能、外觀特征、品質、成本、顧客群、銷售價格、生産規模、産品投放時機、市場占有量維護、差異化競争優勢的保持等一系列問題進行統一考慮,詳細計劃、分階段控制實施使各種有限資源發揮出最大效益。

天心天思産品資料管理(PDM)與産品研發全生命周期管理(PLM)

二、PLM的技術架構

綜合現代PLM技術與市場,産品全生命周期管理是當代企業面向客戶和市場,快速重組産品每個生命周期中的組織結構業務過程和資源配置,進而使企業實作整體利益最大化的先進管理理念。産品全生命周期管理系統(PLMS)是支援企業實施PLM技術的計算機軟體系統。

目前,現有的CAX、ERP、PDM、SCM、CRM等系統,主要是針對産品全生命周期中某些階段的解決方案,難以支援企業作為一個整體來獲得更高的效率、取得更多的創新以及滿足客戶的特殊需求,迫切需要一種将這些單獨的系統結合到一起的企業資訊化政策。

PLMS的技術定位是為上述分立的系統提供統一的支撐平台(表1),以支援企業業務過程的協同運作。也就是說PLMS為不同的企業應用系統提供統一的基礎資訊表示和操作,是連接配接企業各個業務部門的資訊平台與紐帶,PLMS支援擴充企業資源的動态內建、配置、維護和管理。

企業各應用系統,如CAX、ERP、PDM、SCM、CRM等都依賴于PLMS,并通過PLMS進行連接配接和內建。企業所有業務資料都遵照統一的資訊與過程模型被內建到PLMS中;擴充企業的所有部門都能夠通過PLMS獲得資訊服務。

天心天思産品資料管理(PDM)與産品研發全生命周期管理(PLM)

1.PLM的關鍵技術

(1)統一模型

面對産品不同階段(設計、工藝、生産、營銷和服務等)所産生的異構資料,PLMS的技術重點是支援産品各個階段的資料和過程管理,通過統一的資訊模組化實作對産品各階段資料的管理、轉換和使用。同時要求該産品模型能随着産品開發程序自動擴張,并從設計模型自動映射為不同目的的模型,如資訊流分析模型、性能優化模型、動态仿真模型、任務控制模型等,産品模型還能夠全面表達和評價與産品全生命周期相關的性能名額。

産品模型是支援産品管理的資訊的基礎結構。它綜合描述産品開發管理過程中所需要的資訊資料:産品資料、事件資料、組織資料、資源資料和路徑資料等等,使産品管理能實作産品的建立、分析、重構、動态模拟以及任務控制等功能。

産品模型的多視圖特性主要表現在:資訊流分析、性能評價、動态模拟、任務管理在内的多項資料處理,它們分别需要産品模型的不同的資訊,如資訊流分析以産品的輸入、輸出資料為對象,性能評價需要資源、成員間的協同等資訊,動态仿真注重于時間的激發、結束條件、時間和空間等資訊,而任務管理則需要較為全面的資訊。是以,在管理的每一階段應有相應的模型:資訊流分析模型、性能評價模型、動态仿真模型、任務控制模型(如圖2),它們從不同的側面表達産品生命過程,有靜态的,也有動态的。是以,産品模型是多視角的,僅用某單一視圖來表達是不夠的。

(2)資料應用內建

随着經濟全球化的發展,企業間的聯合與協作日趨緊密,作為企業資訊平台的産品全生命周期管理系統(PLMS)将提供更加強大的內建與擴充功能,增加企業柔性,便于這些具有協作關系的企業聯盟更加有效的工作。內建的資料環境保證資料的唯一性和一緻性。唯一性指不同的使用者在對同一資料單元進行操作時,通過網絡傳遞的是資料的映像或者是一種參照關系,而不是通過複制和拷貝生成一個新的資料單元;一緻性指資料單元的變更能及時通知到有關的工作結點,并且在資料變更時,提供一種加解鎖機制,保證資料版本的統一。這種內建資料環境可采用集中式共享資料庫實作。

(3)全面協同

PDM的多年實踐,較好地解決了企業的資料管理和使用問題。由于通訊技術和網際網路的快速發展,制約組織(團隊)工作效率的協同工作基礎得到了改善。PLM将依賴于先進的支援企業内部和企業間的協同工作。

天心天思産品資料管理(PDM)與産品研發全生命周期管理(PLM)

2.PLM的技術層次

為了實作産品生命周期管理的目标,制造企業需要通過不同的應用系統來分别完成産品生命周期某一階段的産品資料處理。這些應用系統之間存在着複雜的輸入輸出關系,它們之間互相影響、互相制約。PLM架構有助于使用者了解PLM的功能需求以及各應用系統構成及不同系統之間的內建關系。它不但可以清晰地确定産品的資料處理功能和業務流程,而且可以描述企業需要實施的計算機系統以及它們之間的關系。從一定程度上可以說,PLM架構構成了一個基本的企業資訊化整體解決方案,可以分為三個層次。如圖所示:

1)資料層

由各種資料要素構成的産品資料源,在實體上可以使分布的,但是在邏輯上是內建的。

2)支撐層

一般有PLM或PDM系統構成,具有直接擷取、存儲和管理産品資料的功能,并且內建各種應用系統。

3)應用層

由各種應用系統構成完成各種專業領域的特殊需要。

産品生命周期是PLM的主線,通過對産品生命周期的分析,可以了解到PLM需要管理哪些階段,哪些内容,以及需要提供哪些功能。在産品生命周期的不同階段,系統具有不同的功能特征;在使用者需求階段,系統主要完成的任務是對市場以及使用者需求進行合理分析,結合企業的資源,确定産品的發展戰略:概念設計階段,需要确定企業實作産品功能所采用的方案;在産品詳細設計階段,解決對産品的各個部件的數字化設計、産品的仿真分析和優化,選擇合适的供應商來協同零部件的設計;在新産品的試制階段,需要完成新産品的設計定型;新産品的生産準備階段裡面,需要進行工藝工裝的設計制造、生産線的選擇改造、采購準備和新産品的市場測試等工作;生産銷售階段,PLM系統關注供應鍊的管理(SCM)、客戶關系管理(CRM)等問題。

根據企業産品在其生命周期各階段的支援工具,形成一個完整的PLM系統功能架構。這個架構中內建了其他的計算機資訊系統如CAD、CAM、CRM等應用工具,PLM将這些系統所産生的産品資訊進行擷取、處理、傳遞和存儲。

三、結束語

随着PLM技術和企業管理模式的不斷發展,如果能充分利用這些技術滿足企業資訊化的需求,必然會對工藝資訊化的應用效果帶來較大的提升。但是工藝标準還不是很規範,不是很全,還有待進一步的研究,另外實施PLM解決方案是一項複雜的系統工程,需要科學的實施政策作為指導方針,針對企業、供應商和軟體在實施過程中各自的定位,研究出一套科學、實用、有效的實施方法。