產品生命周期管理(PLM)

PLM軟件的集成應用是一項復雜的系統工程,涉及到軟件開發的成熟度、企業的實際需求。制造企業是目前PLM應用的主體,分析制造企業的信息化現狀,總的來說存在以下主要問題:

2.1產品生命周期管理(PLM)的應用需求
    PLM軟件的集成應用是一項復雜的系統工程,涉及到軟件開發的成熟度、企業的實際需求。制造企業是目前PLM應用的主體,分析制造企業的信息化現狀,總的來說存在以下主要問題:

    (1)電子文檔管理落后
    目前大多制造企業的電子文檔數據均保存在工程技術人員的個人計算機中,由此帶來了一系列的問題,如電子文檔與紙介質文檔的版本不統一,數據分散查找不方便,不能反應數據之間的關聯性,沒有按零部件的特性進行分類,等等。
 
    更嚴重的是,這些數據沒有得到安全保護,可以隨意地復制和刪除,或因計算機的故障而永遠丟失。因此,需要通過實施PLM項目提高產品數據的管理水平,保證產品電子數據的完整性、高效性和安全性。即,首先要有建立良好的數據組織管理模型,并按照科學的規則對產品設計及工藝數據進行有效地組織與管理,使其方便使用。
 
    其次,還要能安全地存取產品技術數據(包括設計圖紙、工藝卡片及其他相關數據),并按照有效的流程控制數據的正確性。進一步,還要提供快速查詢的手段,方便獲取所需數據,實現數據共享,規范文件格式和數據。最后,還必須及時、準確地提供所需的物料清單,供生產經營使用。
 
    (2)數據查找困難
    對于企業來說,全新的設計是極少的,一般的設計工作基本上都是在原有設計基礎上的改型設計。這種設計必然要經常參考舊有的設計結果,如果沒有方便的查詢工具,不能找到需要的數據,工程師可能會重新設計一個零件或工裝,設計重用率不高。
 
    所以,必須采用計算機查詢,能根據項目、設計人、工作階段、審批狀態、日期、類型以及預先定義的各種參數,如材料、重量、加工方法等進行查詢,不僅可以查到當前的資料,還可以查到過去的或者類似項目的相應資料。
 
    (3)業務間的協同性差
    面對當前全球經濟一體化,顧客需求個性化以及產品交貨高速化的經濟時代,產品開發與生產之間、與供應商之間以及與顧客之間耦合程度越來越強。要適應這一時代經濟特征,必須提供強大的協同系統,以滿足當前的經濟變革。這種變革帶來的變化有兩點特點:一是全面徹底性;另外一點是強相關性。所謂全面徹底是指變化發生在所有的領域內。
 
    比如:設計環節中的概念設計、工藝設計與工業制造;商務環節中的市場、銷售與流通;制造環節中的物料控制、計劃成本控制。所謂強相關性是指這些所有的環節中所包括的組成部分之間是有內在的業務聯系(工作流),而且這些業務流程本身又與模式的變化有互動的關系。
 
    (4)與其他應用系統集成度低
    CAX(CAD/CAPP/CAM)系統無法把產品加工信息傳遞到后續環節,阻礙了計算機應用技術的進一步提高。目前,只有把CAX和生產制造結合成一體,才能進一步提高生產力和加工精度。
 
    隨著計算機應用的日益廣泛和深入,人們很快發現,只有當CAX系統一次性輸入的信息能在后續環節(如ERP中)一再被應用,才是最經濟的。所以,人們首先致力于把已經存在的CAX、ERP系統通過工程數據庫及有關應用接口,實現CAX/ERP的集成,才能實現設計生產的自動化。
 
    以上問題應該說在制造行業普遍存在,因此制造企業亟須開發和實施一個成功的產品生命周期管理PLM系統,把與產品有關的信息統一管理起來,并將信息按不同的用途分門別類地進行有條不紊的管理,加快企業在市場中的反應敏捷程度,培育企業的核心競爭優勢。

 
2.2產品生命周期管理(PLM)的定義內涵
2.2.1產品生命周期

    現代企業競爭不僅表現在終端的有形產品上,而且擴展到包括服務等各個領域,因而人們越來越關注產品設計、制造及服務等的各個方面,即產品生命周期的各個階段。廣義的產品生命周期是指產品從市場需求分析、工程設計、制造裝配、包裝運輸、營銷、使用到報廢的整個生命過程,產品生命周期框圖(見圖2-1)。

 
2.2.2產品生命周期管理(PLM)
    產品生命周期管理PLM(Product Lifecycle Management)自20世紀末提出以來,便迅速成為制造業關注的焦點。到目前為止,PLM仍沒有完全統一的定義。近年來,伴隨著PLM概念的產生,還出現了許多其他術語,如CPC(Collaborative Product Commerce)概念、PDM概念以及PDC(Product Definitionand Commercialisation)、PIM(Product Information Management)等。這些概念在許多方面和PLM非常相似。
 
    因此,給人們在理解和應用上造成了一定的迷惑和混淆。本文列舉了一些有代表性的PLM定義,它們分別從不同的角度對PLM概念進行了論述,可以幫助我們更全面、深入地理解PLM。
 
    1CMData的觀點
    PLM是一種戰略性的業務模式,它應用一系列相互一致的業務解決方案,支持產品信息在全企業和產品全生命周期內(從概念到生命周期結束)的創建、管理、分發和使用,它集成了員工、流程和信息等要素。
 
    圖2.2是CIMData的PLM模型圖。從CIMData的PLM框架圖上,可以看出其PLM的重點依然是傳統的PDM加上Program Management(過程管理)。CIMData認為,任何企業的產品生命周期都由三個基本的緊密交織在一起的生命周期組成的,它們是產品定義生命周期、產品生產生命周期和運作支持生命周期。
 
    產品定義生命周期開始于最初的客戶需求和產品概念,結束于產品報廢和現場服務支持,研究的對象是作為智力資源的產品,包含產品如何設計、制造和服務等信息;產品生產生命周期與產品生產和發運等企業活動相關,管理的對象是物理意義上的產品;運作支持生命周期則主要指對企業運作所需的基礎設計、人力、財務和(制造)資源的統一監控和調配。

    2AMR的觀點
    PLM是一種技術輔助策略,把跨越業務流程和不同用戶群體的那些單點應用集成起來。與ERP不同,PLM將不會成為與某一軟件廠商緊密集成的系統,PLM不會廢止已有系統,它將使用流程建模工具、可視化工具或其他協作技術加上一定的語義集成來整合已有的系統。
 
    在由AMR主持的一個名為“2001—2006PLM應用報告”的詳細研究報告中,在解決方案分類里面,把PLM的內容大致分為四個應用部分:
    (1)產品數據管理(PDM)起著中心數據倉庫的作用,它保存了產品定義的所有信息。’從這些中心倉庫,企業管理各類的與研發和生產相關聯的材料清單(BOM)。
   
    (2)協同產品設計(CPD)讓工程師和設計者使用CAD/CAM/CAE軟件以及所有與這些系統配合使用的補充性軟件,以協同的方式在一起研發產品。
   
    (3)產品組合管理(PPM).是一套工具集,它為管理產品組合提供決策支持,包括新產品和現有產品。PPM工具集有三個部分:用于日常工作任務協調的項目管理;用于一次處理多個項目的綱要管理;用于理解產品如何共存于市場的組合管理。
   
    (4)客戶需求管理(CNM)是一種獲取銷售數據和市場反饋意見,并且把它們集成到產品設計和研發過程之中的軟件。正如在名稱上所體現的,它是一個分析工具,可以幫助制造商開發基于客戶需求、適銷對路的產品。

 
    圖2-3是人AMR的PLM框架圖。PLM覆蓋產品生命周期的所有階段,提供一個中央數據庫來捕捉和使用每一階段的數據和信息。應用PLM系統可以給企業帶來如下所述的多方面的收益。
 
    設計概念:基于市場信息,獲得新產品或產品設計改進的概念。
    市場需求分析:制造企業研究新產品的市場需求以及需求滿足的可行性。
    PLM系統從所連接的其他系統提取信息,增加市場需求分析的準確度。
 
    設計:設計工程師使用WOUVI系統提供的信息(告后服務信息、工藝數據、客戶盆求和偏好等)進行產品設計。
    采購:采購人員對產品制造所需的器件、材料、部件和設備進行初步分析。
    PLM系統提供器件了材料的可獲得性、報價、潛在供應商、替代器件等信息。
    生產:根據研發工程師建立的設計規格和采購的器件與材料進行生產。通過質初質檢或其他過程控制方法來檢查生產是否與設計規格一致。
    分銷:產品運送到分銷商,分銷商儲存商品等待客戶訂單,或者產品直接送到最終客戶。PLM系統提供歷史需求數據,從而降低庫存水平。
    銷后服務:產品維護、服務和維修。使用PLM存儲各種售后服務信息,為今后的產品改進提供信息。
 
    3Aberdeen的觀點
    PLM是覆蓋了從產品誕生到消亡的產品生命周期全過程的、開放的、互操作的一整套應用方案。建設這樣一個企業信息化環境的關鍵是,要有一個記錄所有產品信息的、系統化的中心產品數據知識庫。
 
    這個知識庫用來保護數據、實現基于任務的訪問(如經常使用的三維視算功能)并作為一個協作平臺來共享應用、數據,實現貫穿全企業、跨越所有防火墻的數據訪問。PLM的作用可以覆蓋到一個產品從概念設計、制造、使用直到報廢的每一個環節。
 
    4CollaborativeVisions的觀點
    PLM是一種極具潛力的商業IT戰略,它專注于解決企業如何在一個可持續發展的基礎上,開發和交付創新產品所關聯的所有重大問題。
 
    PLM包括了充分利用跨越供應鏈的產品智力資產來實現產品創新的最大化,改善產品研發速度和敏捷性,增強交付客戶化和為用戶量身定做產品的能力,以便最大限度地滿足客戶的需求。
 
    以PLM為核心的企業信息化要突出可持續發展的戰略思想,要支持連續創新,要充分利用企業的智力資產。企業組織和實施PLM戰略的總體框架是圍繞著六個主要的需求來構造的,簡稱為“PLMACTION”。這六個需求是:調整(Alignment)——平衡企業信息化投資花費,增加對PLM的投資;協同(Collaboration)——與業務伙伴交換洞察力、想法和知識,而不是CAD數據;技術(Technology)——獲取新的技術來建立智力資產生態系統;創新(Innovation)——開發客戶驅動的、行業“殺手銅”類的創新產品;機會(Opportunity)——致力于跨學科的集成,追求產品的新的生命周期機會;智力資產(Intellectual Property)——把產品知識作為戰略財富加以對待和充分利用。
 
    5EDS的觀點
    從戰略上說,PLM是一個以產品為核心的商業戰略。它應用一系列的商業解決方案來協同化地支持產品定義信息的生成、管理、分發和使用,從地域上橫跨整個企業和供應鏈,從時間上覆蓋從產品的概念階段一直到產品結束它的使命的全生命周期。從數據上說,PLM包含完整的產品定義信息,包括所有機械的、電子的產品數據,也包括軟件和文件內容等信息。
 
    從技術上說,PLM結合了一整套技術和最佳實踐方法。例如,產品數據管理、協作、協同產品商務、視算仿真、企業應用集成、零部件供應管理以及其他業務方案。它溝通了在延伸的產品定義供應鏈上的所有的OEM、轉包商、外協廠商、合作伙伴以及客戶。
 
    從業務上說,PLM能夠開拓潛在業務并且能夠整合現在的、未來的技術和方法,以便高效地把創新和盈利的產品推向市場。從發展上說,PLM正在迅速地從一個競爭優勢轉變為競爭必需品,成為企業信息化的必由之路。
 
    6mM的觀點
    PLM是針對制造業的擴展型企業解決方案,以便于在公司的各個部門、用戶、供應商之間共享產品數據。IBM的PLM解決方案把產品放在一切活動的核心位置,PLM可以從ERP、CRM以及SCM系統中提取相關的信息,從而允許在公司的整個網絡上共同來進行概念設計、產品設計、產品生產、產品維護。虛擬產品是PLM的理想狀態,也就是當在真實世界中什么都沒有發生之前,對一個產品進行設計、形成原型、測試,甚至制造和在三維環境下服務。
 

2.3產品生命周期管理(PLM)在企業信息化中的地位和作用
    目前,一些企業在一定程度上實現了產品生命周期過程中某些方面的集成和管理,如CAX、PDM、ERP等的推廣和應用,確實簡化和改進了各種商業規則。但是,由于它們只是各自針對產品生命周期中的某些特定階段,解決特定領域的問題,使得產品信息分散于企業內部不同應用之中。
 
    這些系統大多是相互獨立開發或購買自不同的軟件供應商,它們可能運行于不同的平臺,使用不同的數據格式,從而造成了這些系統之間信息交換和集成的困難,無法彼此互動。
 
    面對這些挑戰,企業迫切需要一種將這些單獨的系統結合到一起的整體化企業解決方案,為上述分立的系統提供統一的支撐平臺,打破以往的研制模式,建立以信息為核心的研制流程。也就是說,必須建立一套管理產品開發各階段不同信息的機制,使得產品設計、開發、制造、營銷以及售后服務等信息能快速的流動,并且能有效地加以管理。
 
    在此機制下,不但產品開發時間能大幅縮短,節省可觀的資源,企業也能更緊密地結合上、中、下游各環節的研制體系,縮短反應時間,并有效控管生產資源,進而強化市場競爭力。這就是覆蓋產品研制周期不同應用系統的產品生命周期管理(PLM)系統(如圖2.4所示)。

    通過PLM,所有相關人員都可參與產品設計、開發、制造和使用,突破地理、組織等限制進行協同。產品數據可通過各種形式進行共享和分析(如三維模型、示意圖、BOM、進度計劃和預測等)。PLM真正實現了以產品為核心的企業價值鏈協同,解開了企業價值鏈不同環節中由相互獨立的應用系統產生的孤立信息,并將它們集成為統一的產品知識源。
 
    在PLM的支持下,企業不僅可以管理不同階段內部的信息,還可以實現不同階段之間的信息整合,打通設計、制造、生產、銷售之間的關系,實現CAD、CAPP、CAM、ERP、SCM、CRM等系統的集成,使得各種數據信息能最大限度地實現跨越時空、地域和供應鏈的交互和共享。
 
    (1)幫助企業實現從傳統商業模式向電子商務模式的轉化。通過將企業的產品開發流程和CRM,SCM、ERP等系統結合起來,延伸企業的價值鏈,PLM可以幫助企業跨越供應鏈系統,通過信息實現企業員工、商業伙伴和客戶之間的實時協同工作,取代傳統串聯的數據交換方式。企業之間的協作使企業可以超越傳統的交易機制,采用完全不同的方式解決商業問題、捕捉新市場。
 
    (2)增強企業的創新能力并提高利潤增長率。企業的創新能力可以使企業輸出更多新產品,成為新的市場中的領導者。通過和供應鏈管理集成,PLM可以幫助企業決策者管理產品的周期,做到在正確的時間在市場上投放正確的產品。
 
    (3)建立所有產品知識的統一數據庫。PLM系統中建立了一個與產品相關數據和知識的數據庫,該數據庫包含了產品生命周期的歷史經驗和新信息,以滿足產品設計、改進的需要,并可在整個產品價值鏈共享。所有產品知識具有唯一數據源,可減少或消除產品設計中包含錯誤的工程圖紙、設計規格和產品資料。同時,企業的信息維護將得到簡化,產品設計的缺陷將盡早被發現,PLM可幫助企業極大地降低返工、重新設計、測試和裝配的成本。
 
    (4)幫助企業實現商業目標。通過縮短產品開發時間,提高生產效率,PLM幫助企業縮短推出新產品的時間,降低產品整個生命周期中的成本。企業流程和應用之間的連接使產品和流程的知識可以被重用。通過將企業流程和供應商、客戶集成,PLM促成了高效的擴展企業的價值鏈,使企業之間的動態協作成為可能。
 

2.4產品生命周期管理(PLM)典型體系結構

    如產品生命周期管理PLM典型設計框架(見圖2-5)所示,PLM的基礎是網絡,通信層的作用是為PLM系統提供一個在網絡環境下的計算基礎環境。支撐層提供了對數據的基本操作功能,如查詢、修改、分類等功能。核心層構成了整個PLM體系的核心,它提供了公共的基礎服務,其主要功能是以PDM、ERP的功能為中心進行擴展。
 
    應用層主要針對產品生命周期管理的特定需要而開發的一組應用功能集合。用戶層向用提供了交互式的圖形界面,包括圖示化的瀏覽器、對話框、各種功能菜單等,用于支持用戶對系統的操作和信息的輸入輸出。
 
    通過對現代PLM的發展分析,PLM技術具有統一模型、應用集成、全面協同的特點。PLM技術呈現出以下發展趨勢:
    (1)PLM提供支持多層次跨階段企業業務協同運作的支撐環境;
    (2)PLM提供支持產品生命周期全功能服務;
    (3)PLM提供完全開放的體系結構和系統構造方法;
    (4)PLM提供支持系統定制和快速實施能力;
    (5)PLM提供標準化的實現技術和實施方法。
 

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