PLM系统原理及应用

PLM系统原理及应用本文介绍了PLM的定义、发展、功能及与PDM的区别，同时也说明了国外主流的三大PLM厂商达索的ENOVIA、PTC的windchill、西门子的Teamcenter的特点。对于汽车、电子、机械等制造业企业来说，其自动化生产首先离不开信息化。制造业企业的信息化相关系统有很多，关键系统可以大致分为两大部分：技术信息化和管理信息化。技术信息化的核心平台就是PLM，管理信息化的核心平台就是ERP。其它信息化系统都会围绕这两个平台集成，负责相关的具体业务简单的讲，PLM管理的是企业的技术数据，即纸上财富。ERP管理的是企业的生产经营数据，人钱物进销存，即实体财富。其它系统，都是围绕着这两个核心系统的。或者作为专门的工具，例如CAx系统与这些系统集成；或者在这两个系统的基础上深化扩展，例如分销管理系统。供应链管理系统可以看作ERP系统的扩展，MES系统是向车间设备的延伸和深化，并且部分功能与ERP系统存在重叠，但更专门和更深入。PLM系统，全称产品全生命周期管理系统。说到PLM，得从PDM说起。PDM，即产品数据管理系统。其实PLM是从PDM发展演化而来的。PDM产品数据管理系统，是一种帮助工程师和其他人员管理产品数据和产品研发过程的工具。PDM系统确保跟踪那些设计、制造所需的大量数据和信息，并由此支持和维护产品。1）从数据来看，PDM系统可帮助组织产品设计，完善产品结构修改，跟踪进展中的设计概念，及时方便地找出存档数据以及相关产品信息。2）从过程来看，PDM系统可协调组织整个产品生命周期内诸如设计审查、批准、变更、工作流优化以及产品发布等过程事件。简单来讲，PDM就是管理研发技术数据和相关流程。包括图文档管理、资料签审发放流程、变更流程、产品结构（BOM）管理、产品配置管理、研发项目管理、工艺（制造）数据管理、质量数据管理等。PDM需要与各种CAx系统，例如CAD、CAPP、CAE、CAM等集成，因为这些工具系统是产品研发数据的来源。PDM需要与ERP系统集成，将产品的物料、BOM、工艺、质量要求等数据传递给ERP，作为生产管理的基础。因此，PDM的基本功能可归纳为：1）数据管理；2）过程管理；3）系统集成。说说PDM与PLM的区别。简单的区分，PDM一般只局限于一个企业的研发部门内部应用，只管理产品研发本身的数据和流程。PLM的应用，则涉及从市场（产品需求）、研发、生产、质量、售后各个部门，不局限于管理研发本身，而是从产品的市场需求、概念设计、一直到退市报废的整个过程，所以称之为全生命周期。另外，PDM一般局限于单一企业应用。PLM强调供应链级的协同，比如一个汽车车型的开发，不是整车厂一家完成，需要很多配套厂商，一级配套、二级配套甚至三级配套，一起开发，下游厂商要指导上游厂商，并提供基础数据，上游厂商的设计数据要及时共享给下游厂商，并接受过程审核、横向协作。PLM管理产品的全生命周期，但管理的内容还是技术信息，比如它管理售后质量问题、维修维护技术资料，但不管理相关的库存、物流、资金流，后者是ERP等管理信息系统的任务。PDM系统本身的发展，以及向PLM的演化，有一个历史过程：1）第一代PDM：20世纪80年代初期目标是解决大量电子数据的存储和管理问题，提供了维护“电子绘图仓库”的功能，表现为各类图文档管理系统。各CAD厂家配合自己的CAD软件推出相应的PDM产品；2）第二代PDM：20世纪90年代中期提供完整的产品开发设计过程管理、更改控制能力，可管理复杂的产品配置。PDM开始成为一个产业，在国外已经出现了许多专业开发、销售和实施PDM的公司，如SDRC(Metaphase)、UGS(iMAN)等；3）第三代，PDM演化为PLM系统管理的时间范围从产品开发设计阶段扩展到需求管理、概念设计、制造质量管理、维护服务等方面。管理的空间范围从一个企业内的技术部门扩展到联盟式扩展企业和整个供应链，强调协同能力。进入21世纪，随着自动化技术、信息技术、计算机技术和网络技术的广泛应用，企业制造能力和水平都有了飞速的发展。企业在追求产量的同时，也越来越重视新产品的上市时间、质量、成本、服务、产品创新和环境等指标。企业迫切需要将信息技术、现代管理技术和制造技术相结合，并应用于企业产品全生命周期（从市场需求分析到最终报废处理）的各个阶段，对产品全生命周期信息、过程和资源进行管理，实现物流、信息流、价值流的集成和优化运行，以提高企业的市场应变能力和竞争能力。PDM单一形式的数据管理不能满足企业复杂产品信息管理的要求，因此产品全生命周期管理得到越来越多的关注。PLM的优化目标之一是广义优化，即综合考虑产品的需求分析、设计、制造、使用、维护和回收等生命周期内的成本、效率、质量和服务等的优化。由于PLM涉及的因素很多，而且不同的人对PLM的理解也不同，因此这种广义优化往往很难获得最优解，通常情况下是一个满意解或可行解。因此在实施PLM系统时需要确定一个综合评价体系。一般可以从技术效益、经济效益和综合效益等几个方面对PLM系统进行评价，而不能仅考虑其技术先进性。PLM的目标之二是“协同”。实施PLM的另一个目标是达到产品生命周期内信息、过程和资源的协同。即从时间上，PLM的“协同”不仅仅局限于产品设计阶段的协同，而是包括制造、销售、服务和回收等不同阶段的协同；从协同的对象上看，协同也不仅仅产品设计信息，还包括与产品相关的过程和资源的协同；从协同的角色上看，协同的人员除了设计人员外，还包括客户、供应商、服务商等不同角色。现在很多企业上PLM系统，大家都说PLM系统，其实很多人分不清PLM系统和PDM系统，原因有三：第一，两者本身存在继承和演变关系，功能上是包含关系事实上，实施PLM系统，首先，最基本的还是实施其中的PDM部分例如，PTC公司的PLM系统的核心模块就叫做PDMLink；第二，国内很多企业心里想的是做PLM系统，但限于各方面条件，主要是自己的管理现状，一下子很难做到大集成、大协同、全流程管理，最终能把其中的PDM部分做成就不错了。连图纸版本都没理清楚，BOM（物料清单）都经常是错的，谈PLM有点早。国外做PLM的企业，30年以前就已经把PDM要解决的问题解决好了；第三，厂商的忽悠。PLM时代，言必称PLM，好像不说PLM就没档次，哪怕企业只是要管管图纸，也拿PLM概念忽悠。也有的软件产品，上半年的版本还叫PDMx.x，下半年加了几个功能，就改名叫PLM了。其实完全没必要。叫什么名字不是关键的，关键是立足于企业的现实情况和实际需求，解决应该解决和能够解决的问题。PLM这个名称最初是EDS公司（曾收购UGS，后来UGS又出售给了西门子）提出的。当时PTC用的是协同产品商务（CPC-Collaborative Product Commerce）的概念，这个概念是Aberdeen咨询公司提出的。CIMdata咨询公司则提出了协同产品定义管理(cPDm-collaborative Product Definition management)，现在还在它的相关市场报告中使用。不同说法，基本内容和基本思想都大同小异，范围略有不同。后来各个厂商都统一了提法：PLM，包括SIMENS(UGS)、PTC、Dassault、SAP等大型制造业信息化厂商都转向PLM概念。目前，国际上最大的PLM厂商有三个：达索、PTC、西门子。达索系统的PLM软件叫ENOVIA。这个软件是收购来的，原来叫MatrixOne。行业内还有很多人习惯称作M1。达索还有一款产品，叫Smarteam，中端定位，其实只能说是PDM，十几年前在中国很火，现在很少有企业实施了。达索的CAD产品是CATIA，高端三维设计软件，汽车整车、航空基本离不开它。PTC公司的PLM软件叫Windchill，是第一款全Web架构的PLM系统，PTC公司的三维设计软件是著名的Pro/E，现在改名叫Creo。西门子的PLM软件叫TeamCenter，是从UGS公司收购的，该软件的前身是UGS（曾属于EDS公司）公司的IMAN和收购的Metaphase。西门子的三维CAD软件就是UG，现在叫NX。可以看到，最大的PLM厂商都是最大的三维CAD厂商，有人不知道这些公司的PLM产品的具体名称，但只要是接触过产品设计的，不可能没听说过CATIA、Pro/E(Creo)、UG(NX)。因为PLM是企业技术信息管理的核心，最重要的技术数据来自CAD系统，PLM首先必须和CAD紧密集成，否则成为无源之水。另一家大的PLM供应商是SAP，它本来是最大的ERP供应商，向研发管理领域扩展，其PLM产品叫myPLM。第二大的ERP厂商，Oracle也有PLM产品，叫Oracle Agile PLM，收购自AgileSoftware公司。SAP和Oracle的PLM的用户都比较少。虽然ERP巨头凭借其在ERP领域的优势向PLM渗透，但与老牌CAD厂商比起来，还是有很多困难。曾经的纯PLM厂商，基本都被收购了。可以说PLM离开了CAx基础，发展是有难度的。国内的PLM，都是以前是PDM厂商发展而来，例如开目、英泰、CAXA、天喻、天河等等。这个厂商也都有CAD基础或者CAPP。国内的ERP厂商，例如用友、金蝶也有PLM产品，类似ERP和Oracle的情况，是希望从ERP端向PLM领域扩展业务，在收购国内的PDM产品的基础上发展。在二维CAD时代，国内不少厂商做得不错，形成了与国外产品有竞争力的产品。但在三维时代，国产三维可以说是全军覆没，没有形成一个真正商品化的产品。现在国内做2D做得比较好的，都是在国外开源核心的基础上做得。总体上，2D已经没落。但在工艺领域，国产CAPP形成了自己的特色，相对于国外的软件，国产CAPP更容易被用户接受。开目、天喻、天河等都有不错的CAPP软件，市场占有率很大。因此国内PLM或PDM厂商，都强调自己在工艺数据管理方面的优势。有部分企业，设计数据用国外的PLM，例如Winchill管理，但工艺数据用国产系统管理，并通过国产系统与ERP集成。回到PLM。国外三大家是主流，达索的ENOVIA、PTC的windchill，西门子的Teamcenter，三个基本思想、功能范围类似，系统风格上各有特色，难说谁好谁坏，关键看实施应用。各厂家对自己的产品描述方式不同，本质内容相似性很强，但具体软件系统的风格是各异的。像波音这类超级企业，相关协作企业也很多，它们用的系统五花八门，自己做大集成。像ABB，有多个业务单元（不同的产品线），各