产品生命周期管理

1、 什么是产品生命周期管理（PLM） 我国制造业信息化的大潮已经滚滚而来。它正朝着两个方向发展：一个是ERP、CRM或SCM等，另一个就 是从产品设计.产品开发入手的CAD/CAM手段的拓展。相对于前者比较明确或者稳定的技术结构而言，后者 还处在概念更新和不斷发展的阶段。 经济全球化和工业信息化使制造业的竞争环境、发展模式和活动空间等发生了深刻的变化，这些变化对 制造业提出了严峻的挑战。为满足日益变化的客户需求，产品制造商需要从以生产推动销傅的方式，转变到 按客户需求订单安排生产的方式。特别是近年来兴起的企业外包业务和单一的客户需求的增加，生产厂商只 有开展协同产品生命过程管理才能达到降低产品成

2、本.提离产品质量、加快产品上市吋间，以及为客户提供 优质的产品服务。因此，可以断言：以产品创新为特征的制造业时代，需要PLM （Product LifecycIe Management,产品生命周期管理） PLM:做企业信息化的基石 制造业企业在信息化建设中至少有四种类型的査产：品牌/商标资产、知识型资产、营运资产和有形资产， 对应的技术分别是CRM、PLM、SCM、ERP等。对于无形资产如品牌资产、知识型资产的维护是企业信息化过程 中不可缺少的重要环节。但对于知识型资产，与其说是一个新槪念的诞生，不如说是强化人们对既有知识资 产的重視，因为它已经存在于公司的日常汾动中，而企业竞争力最重要的源

3、泉就是基于创新的知识及其载体 各种产品。 因此，在制造业企业息化存在着以下四个系统。 第一，PLM。这是因为在以产品生产为主要经济活动的制造业企业中，产品开发过程占用了产品生命周 期成本的70喘或者更多，甚至在一项新的产品设计付诸生产之前也是如此。而ERP系统只能改善在产品生命 周期成本中另外的30%成本。新产品的开发工作在整个公司的经费支出中占有很大比例，特别是在整个开发 项目中由于各种原因.如果新设计的产品不能以低廉的成本进行生产，那么，它们就难以满足市场的质量要 求：或者产品在准备上市时市场需求发生了变化而被取消，公司经费将被白白地浪费掉。 第二，SCMo供应链是由供应商、仓库、作业和零

4、傳渠道等组成的一个序列，供应链系统可以优化产品 成本与价值，它主要为企业的制造服务。 第三，CRMo CRM系统可以及时获取客户需求和为客户提供服务使企业减少“软”成本。 第四，ERPo它对企业的进、销.存进行管理，并主要表现在有形资产的管理上。我们从中可以看出， ERP、SCM、CRM企业管理类信息系统的推广确实简化和改进了各种商业规则，但是这些系统对提鬲制造商产 品开发过程中的核心功能却没有太大的影响。因此，在企业信息化的四个系统中，PLM是企业信息化的基础， 是企业需要花大力气推广的。那么，PLM与ERP有什么区别？如图1所示，PLM重点放在了知识产品或者说无 形资产的管理上.而ERP的

5、管理都发生在企业的有形产品推出之后。在ERP系统中有形的产品库存越少越好, 在PLM系统中则希望无形的产品尽董多。ERP管理无形的数字化知识产品则显得有些无能为力。 产品生命周期管理的具体容 PLM是一项对所有产品相关数据进行管理的技术。它将设计和制造工程师所使用的数据全部统一放置在 一担进行管理，也就是通过构筑产品信息数据库，建立一个统一的产品研发系统平台。在这个平台上，所有 参与设计的人员通过浏览器就可以共享所有的设计文档与信息，并通过浏览器来共同完成某产品的开发设计 工作。PLM可以根据不同的需求.实时地提供个性化的技术信息咨询服务。企业的员工、企业的罠终用户和 合作伙伴等，都可以跨越时

6、空的限制，参与到企业产品研发设计的各个环节中来，使其产品从最初的设计开 始就充分体现用户的需求。这样一来，生产出来的产品才能最大限度地满足客户的需求。同时，产品的设计 信息將直接进入到企业的生产制造系统，与供应链上的采购、生产、销傳、商务各个环节联系超来，从而简 化了流程、缩短了新产品从创意到上市的时间周期。而PLM中的核心是协同，它包含了 CAD. PDM （Product Data Management,产品数据管理）等不同层次的信息系统。其中，CAD主要用于企业部，PDM主 要用于企业部门之间。 PLM不是一种现成的工具.而是面向产品创新的一种知识管理和流程优化的理念，同时又通过各种工具

7、 得以实现。实現PLM基础包括以下五点： 以流程为核心进行针对行业的业务流程优化。此时，对于CAD产品已经不能简单地看作一种开发工具， 而是一种思想和方法的载体。重新规划流程，将使得传统CAD产品能够纳入到系统的全相关性指标中，能够 对产品的设计/工艺/制造的全过程有着预览全景的了解。 协同工作环境。提升3D技术的应用水平，实現产品信息的全程数据共享的协同作业的环境。 对知识型资产的要素进行分解。IBM的3D PLM的知识体系是以PPR （Product产品、Process开发的 流程和制造.Resource资源）为中心的信息管理框架。利用PPR定艾用于描述基本要素的数据格式，实现 标准化作业

8、、信息化制造的底层数据基砂。例如，加工一个散热器片，不仅仅是其几何空间的描述，同时还 需要定狡如何加工的信息，相关材料、甚至自动专家的信息。又如，当加厚肋板的时候，系统将自动提醒成 本可能会超过20%的信息。这实际上是將整个制造过程在虚拟世界中前移，在数字世界完成各种制造模拟， 以最大限度地减少实际生产造成的资源浪费。 知识管理。PLM是一个管理思想从上而下的渗透过程。通过建立能够沉淀并被其他同事重复利用的知识 型资产，使得公司在祈进的过程中.许多优秀的创意和经脸、教训都会沉积到公司的系统中去，使得操作者 能大大降低时间。因此，”第一次就做对H （Right First Time）已经成为知识

9、库的一个目标。 连结的工具。由于整个系统具有开放性和扩展性的特点，需要有一种工具能够实现整个过程的记录和应 用。 介绍一下实施PLM技术的三个软件工具。 三.PDM与ERP的区别 PDM （ Product Data Management System , 即： 产品数 摇管理 系统）和 ERP （Enterpr ise Resource Planning,即：企业资源计划），是当前先进制造技术群中涉及企业管理的两个重 要技术领域。从理论上说，PDM能够集成并管理所有与产品有关的信息和与产品相关的过程。它能帮助企业 构造一个适合异构计算机运作环境的集成应用平台，对粗放型发展的各种单项计算机辅助

10、技术进行集约化 ”管理。ERP則是在MRP-11基础上发展是来的、先进的企业经营管理模式。ERP进一步吸取了现代管理思想， 对企业活动中和制造有关的所有资源和过程进行统一的管理，在目标上充分体现对成本的控制、对质董的控 制和对客户服务的管理，着眼于企业制造领域准连续的计算机化管理，主要用于生产制造阶段和后勤管理。 虽然PDM和ERP在管理重点上有所不同，但是.由于同一产品的形成周期涉及PDM和ERP两个领域，所以， 对PDM和ERP进行系统集成研究，对于有效缩短产品形成周期、加速产品从设计领域到制造领域的转化，从 而，从根本上促进企业的现代化进程具有十分重要的現实意狡。 1. PDM与ERP之

11、间的区别和联系 产品数据管理（PDM）技术诞生于20世纪80年代早期，正式提出PDM这一概念是在80年代后期。业界 对PDM还没有一个统一的定1995年2月，主要致力于PDM技术和相关计算机集成技术的国际咨询公司 CIMdata公司在其发布的PDM Today一文中，对PDM提出了简单的定艾： “PDM是一门用来管理所有与产品相关信息（包括零件信息、配置、文档.CAD文件、结构、权限信息等） 和所有与产品相关过程（包括过程定义和管理）的技术。” 而另一个著名的国际咨询公司Gartner Group公司，在其市场研究报告中则把PDM定狡为： “PDM是为企业设计和生产构筑一个并行产品开发环境（由

12、供应、工程设计、制造、釆购、销傳与市场、 客户构成）的关键使能技术。一个成熟的PDM系统能够使所有参与创建、交流、维护设计意图的人在整个信息 生命周期中自由共享和传递与产品相关的所有异构数据。M而ERP是对企业和制造有关的所有资源和过程进 行统一管理的技术，侧重于制造领域物流的管理，其代表功能有：主生产计划、物料需求计划、原材料采购 计划.车间作业计划.工装设备管理、财务系统管理、库存管理等。因此，PDM和ERP系统成分都包含动态 （过程）和静态（PDM中主要是描述产品的状态信息、几何拓扑以及信息间的逻辑关系，ERP中主要是设备、 班组.车间、资金、库存等制造资源）两个方面，所以，为了实现以P

13、DM为代表的信息领域和以ERP为代表 的制造领域之间的集成，必须在有效发挥系统M1+1?2n的集成功能的前提下，在全局信息共享和过程目标一致 的基础上，充分满足PDM和ERP系统在翳态和动态两个方面的要求。为了实现这一系统集成目标，首先必须 对PDM和ERP在管理对象、作用领域、管理途径和方式等方面的区别和联系具有系统的认识。 1. 1 PDM和ERP的区别 a.捕获产品定狡数据 PDM系统首要且最重要的功能就是捕获和共享任何形式的产品定狡数据。该功能的作用贯穿于整个企业之中， 从产品设计生命周期的早期阶段就开始发挥作用，而这种关键能力在ERP系统中却并不能得到充分地展示。 有效捕荻工程数据

14、PDM系统通常提供应用程序界面（API）开发工具箱，以便能为多种设计、制造、分析软件建立应用接口。 这一独特的连接工具使系统集成工程师几乎可以用户化所有PDM功能以满足对特定软件设计工具的特定数 据实施管理的要求。例如，现代CAD工具可以创建包含多种形式且拥有相互关联文件的”产品模型”。当设计 人员修改零部件时，与其相关的装配、子装配以及相应的图形文件和制造文件都会做相应的改变。通过实际 的应用程序界面，PDM系统能够把握它们之间的关系并且在整个设计过程中跟踪其状态信息。与此相反，现 有的ERP系统却不易进行用户化。 对共享数据的访问 一旦工程数据登记注册到一个PDM系统中，我们怎样才能做到在

15、不影响其安全性的前提下对它进行数損 共享一个具有优秀体系结构的PDM系统能够利用”电子数据仓库”来保护和存储工程数据。电子数据仓库可能 由一个或多个仓库位置构成，它们分布在整个异构的网络计算环境中。储存在电子仓库中的工程数据根 扌松PDM系统的使用规則，可以被授权用户访问。而ERP系统在产品定狡数摇共享方面的能力是有限的。 产品结构和产品定艾数据 在许多企业中，产品结构规划是从设计部门编写工程零部件清单开始的。工程部件淸单通过手工输入到 ERP系统，并且作为创建按计划的视图材料明细麦（BOM）的起始点。而创建按计划的视图来确定材料明细表 是通过修改工程部件清单实现的，并且与其他计划信息一是来平

16、衡生产需求与现有机器设备、材料以及可直 接使用的劳动力资源之间的关系。 现代PDM系统已经能够实规产品结构功能，它不仅能够代替传统的工程 部件清单，而且提供了一个易于使用的图形界面，让用户可以方便地定位和使用产品定狡数据。比较先进的 PDM系统都采用了面向对象的数据管理工具，这样就能将产品定狡数据与产品结构部件.子装配、装配联系 是来。用户能够利用导航工具，沿图形化的产品结构树来确定感兴趣部件的位置，并在此基础上展开描述该 部件的产品定义数据。 PDM控制的更改管理 ERP系统从产品计划视图的角厦更改管理，一旦更改的细节通过了设计过程，并且更改对制造过程的影 响也已清楚，制造计划安排过程就将在

17、ERP系统中重新运行以决定在需求、存货淸单、许源可利用性、部件 替代等方面需进行的更改。 然而，PDM系统在更改控制和审批过程方面则是从完全不同的角度出发。PDM的更改控制功能可以跟踪更 改处理全过程：从更改提出之时是，贯穿所有受到影响的职能部门.直到更改在生产车间得到实施。PDM工 作流程确保合适的人员执行必要的任务并且负责通知到所有受影响的部门。当工程师接到一个处理设计更改 的任务时，他将通过数据库的关系导航找到受影响的产品结构对象和设计数据。 使用PDM概念处理更改控制的另一个优点是能够保留版本的更改历史信息。如果一个产品被修改，对产品结 构的部件所做修改的历史记录将保存在PDM系统中。

18、如果用户使用PDM的产品数据结构，他就可以利用数据 库的关系导航功能找到曾经执行过的修改指令和数据对象。若没有这种功能，有关更改细节的信息在企业组 织的归档过程中就可能被”去失”。当以后的更改请求需要搜寻某个旧的设计配置时，这个旧的设计配置却由 于当时的分析结果为不适用而已经被删除了，由此将影响整个设计。 f. 配覺管理 在产品结构领域和产品配置管理中，ERP系统和PDM系统功能之间的重叠表现得尤为究出。所有企业 都会同时使用产品结构的多个视图，这就是产品配置管理的概念。通常，多数企业至少会有三类视图：按设 计的视图、按生产计划的视图以及按制造的视图。产品结构视图可以看成是对同一产品的部件以不

19、同方式观 察的结果。ERP系统因为面向生产计划，所以是按生产计划的视图管理产品配置；而PDM系统则认为在考虑 多个设计方案时，对配置管理的要从产品计划阶段的早期就开始了。从槪念设计到按制造视图管理的冬阶段， PDM产品正在不断提升对包含产品配置的产品结构视图的利用效率。在产品设计的整个生命周期中，虽然产 品结构有可能按冬式各样视图进行重新配置，但产品零部件对象仍然与那些定狡它们的数据保持连接关系。 这就是PDM视图处理配置管理的最主要优点。 1.2 PDM和ERP联系 根据以上分析，PDM和ERP在管理容、过程发展形式、系统部运作关系等方面存在着不同程度的区别。 但是，正如我们在前文中的介绍那

20、样，现代企业的运作是基于信息流和物料流相相辅相成的一个动态系统， 而产品的形成周期涉及PDM和ERP两个领域，所以，基于完整的产品形成周期，以系统的眼光来看，PDM和 ERP則在以下几个方面有着密切的联系： (1) 过程作用对象之间存在着因果关系 ERP系统中的过程作用对象，即以物理形式出现的零部件或产品，是PDM系统中过程作用对象(从槪念角度 描述产品状态的几何或拓扑信息)以及过程作用对象之间逻辑关系的物质表现。 (2) 过程的逻辑序列间存在着执行和验证关系 ERP系统中的生产过程序列是对PDM过程序列产生的信息逻辑关系的物理执行和验证，ERP系统中生产流程的 优化基础，以及确定对应扬料支持

21、的理论依据，是PDM系统所管理的产品信息和信息逻辑发展、完基的逻辑 路线。 (3) 管理目标的一致性 PDM和ERP在管理目标上有着高度的一致性，PDM和ERP虽然管理的对象和过程存在区别，但是，其管理目标 都是试图通过科学的调度和控制，减少失误和返工，在尽可能短的时间、通过最少的资源耗费、用最为经济 的手段和方式.保证产品的最早上市。 (4) 过程的支持条件有着先天的联系 即使在祈文介绍的区别中.我们也可以发現，产品抽象的几何拓扑信息，既是PDM领域过程开展的产物，也 是ERP领域过程开展的活动指导基础和结果验证条件。所以强化PDM和ERP之间的联系，必须利用统一的产 品几何拓扑信息对与之相

22、关的过程进行沟通。 (5) 企业的产品是这两个过程序列逻辑关系的耦合结果 PDM中的过程序列按照从整体到局部逐步细化的设计路线开展，而ERP中的过程序列按照从局部 到整体的制造.装配过程来进行，而企业的最终产品正是这两个从不同路线和领域开展的过程序列在时间坐 标上的耦合结果。 而随着PDM和ERP的发展，它们的部分功能也出現了相互重叠的区域，如产品结构/BOM管理、 产品零件的统计及管理等。 2. PDM和ERP的集成基础 工程实践的经验告诉我们，PDM中项目管理、权限管理、过程管理、较件封装等和过程相关的功能，如 果离开设计流程在的逻辑关系，就彷必会形成一个个各自为政的”过程孤岛”，即使是静

23、态的信息许源，缺少 及时正确的传递路线和发送时机，也会形成信息孤岛”，造成设计周期的延续。在ERP领域，作为一种企业 进源计划和管理手段，企业生产流程的安排，就必须根据产品制造流程所涉及车间、班组的人员组成.现有 生产计划、资源设备的占用等情况、以及目祈的生产能力来确定，而流程实施的资源配置则必须根据企业现 有库存、市场供需情况、价格和企业釆购计划等来形成。如果脱离动态的企业运作，同样会存在”过程孤岛” 和信息孤岛J鉴于PDM和ERP系统具有逻辑上的联系，对PDM和ERP进行集成，从加快产品形成周期的角 度出发，具有很大的可行性和很强的工程实践意艾。而为了对PDM和ERP进行集成，必须寻找这两

24、个领域的 集成基础和集成载体。这一集成载体必须具有以下两个基础功能： (1) 容上涵盖PDM和ERP两大领域，这是系统集成的必要条件。 (2) 功能上可以消除或屏蔽如本文2中所述的PDM和ERP两大领域之间的区别。这是系统集成的充分 条件。 根据我们对工作流理论和技术的研究，结合计算机支持的协同工作技术和相关要求，我们认为， 基于计算机支持协同工作的工作流管理系统可以作为对PDM和ERP进行集成的基础，较好的实现对PDM和ERP 的集成。 我们之所以舟工作流管理系统看作是PDM和ERP集成的基砂，是因为工作流技术作为计算机技术和自动 化技术的结合，在流程优化的基础上，实现企业业务流程的全部或部分自动化。在工作流管理系统中，强调 的是流程的统一、系统目标的一致和过程的动态衔接，利用工作流管理系统，可以有效屏蔽分布在PDM和ERP 领域过程之间的障碍，通过过程逻辑上的协同工作，实现整个成品形成过程跨领域(设计领域、制造领域) 的准连续发展，置终实现系统的全局优化发展。 基于这种管理思想，将流程的国扩充为整个成品形成过程，分过程运作的技术支持和技术条件映射的国 涵盖产品信息査源和产品制造资源，而不是分别加以考虑。例如,在未对PDM和ERP进行集成祈，设计领域 的