PLM理论概述

PLM理论概述

    全球经济一体化和信息化使得制造业的内外部环境发生了巨大的变化，人们更加关注用户的价值实现。以往单纯靠生产制造获得利润的时代已经过去，企业在依靠保障核心产品质量与性能来提高自己核心竞争力的同时，需要拓展产业链的上下游主动去寻求更多市场。产品的全生命周期管理不论是在管理战略层面上的应用还是在PLM周期软件的应用层面，都能够很大程度上优化企业的业务流程、降低企业运作成本、节约人力物力财力、消除信息孤岛现象并缩短设计周期加快新产品的上市，这些均为企业的发展转型优化提供思路和支持。
 
2．1 PLM的产生背景
    产品生命周期PLM管理技术是覆盖从用户的需求分析、到产品设计制造、售后维修直到报废回收的全流程的集成化管理方式，它将孤岛化的产品数据在逻辑上进行集成调用，优化了企业的管理流程并提高企业效率，降低了生产和管理的成本，因为受到广泛的关注。
PLM管理技术的产生和发展背景大体上可以分成三个阶段：

 
    从1970年开始，信息化和工业化将欧美国家带入了新一轮的大生产，电脑辅助设计系统软件开始被各大国际公司广泛使用。虽然制图软件带来了设计的便利，但由CAD产生的设计图文档变得越来越难以管理产品的数据管理BOM系统应运而生。在产品数据BOM管理系统的基础上，增加了图纸的结构管理、变更管理等功能旧。。经过10年的发展，到1980年，PDM管理系统已经具有成熟的推广模型，集产品结构管理、文档管理、工程变更、CAD文档库、CAD集成于一体，为企业运营带来变革性推动。
 
    20世纪90年代后期，CPC模式进一步的扩展了PDM的功能，将企业和合作企业的设计信息、生产流程和管理流程集成到了同一个平台。实现了在系统内部产品的交互、团队的协同设计和审查，实现了基于部件的目录和供应商的寻找，提高了企业的生产效率。
 
    进入21世纪以来，PLM管理技术已经具有成熟的模式，在整合CPC和PDM的基础上已经扩展到协同战略性采购、供应商关系管理、B2B集成等方向，实现了产品数据的有效管理和实时跟踪，真正实现了覆盖产品从需求分、设计生产，到销售维护直至报废维修的产品全生命周期的管理的各项功能。
 
2．2 PLM的国内外研究现状
2．2．1 PLM的国外研究现状
    从PLM的产生和演化来看，主要经历了概念的提出、局部发展、成熟发展三个阶段。PLM最早出现在经济学领域，由经济学家Dean提出，而在制造业PLM的研究则由美国国防部的CALS战略计划提出，该计划支持协同设计、并行设计及网络化制造等先进制造技术的融合，在该计划中提曲拘PLM系统协同管理产品概念需求、设计、制造、销售、服务等产品生产制造全过程，同时将这一理论迅速传遍英、法、德等欧洲国家。
 
    关于PLM的研究，国外有许多学者做出了重要贡献，德国SAP公司在对PLM进行研究时，指出PLM是一种由最初的传统产品管理发展延伸到对产品全过程的数据、信息和过程进行系统集成的深度管理方式和理念。Portella等为保证产品全生命周期信息的完整一致性构建了产品集成模型、过程模型、组织模型等。R．Sudarsan等针对产品数据一致性问题，提出产品信息语义操作分析，构建了产品信息建模框架。
 
    Therani madhusudan在他的研究中指出，实现PLM的关键在于企业应用集成，通过web service和web语义技术的综合应用，构建webservice框架实现跨组织和跨部门的信息协同和服务集成，记录产品生产流程相关知识的领域本体实现语义级集成。约瑟夫．箫塔娜通过对PDM、CAD、CAX等系统的集成及接口进行讨论和研究，为PLM系统的集成平台搭建了基础。
 
2．2．2 PLM的国内研究现状
    进入20世纪中后期，PLM以产品数据管理、业务流程管理等为主进行了局部发展，并随着并行工程、计算机集成制造等模式的发展，PLM发展为以产品为基础，对产品全过程信息和供应链信息进行共享，实现全系统内的信息集成和协同管理。进21世纪，PLM的管理范围从全生命周期管理扩展到资产、质量、安全等领域，将各方面的有价值信息进行系统集成，实现真正意义上的产品生命周期管理。
 
    在国家自然科学基金、科技部、教育部和863计划等科研计划及科研部门的支持下，以及清华、浙大等国内高等院校各项课题研究的带动下，我国的PLM的理论和技术研究正逐步走向成熟。清华大学范教授们对PLM的研究发展进行了综述分析，在此基础上，定义了PLM的概念，论述了其体系结构等。
 
    针对产品开发过程建模问题，基于PLM提出分步建立全局计划，实现对产品开发过程进行描述、分析和优化的过程进行建模，并通过实际建模验证了该模型的可行性，为解决产品全生命周期过程管理方面问题提供了一种可行的解决途径。浙江大学顾新建教授等针对机械产品不同生命周期环节的生产信息，基于PLM采用产品信息模型的概念进行建模，给出了产品概念和结构基因模型。东南大学唐维俊等分析了网络化制造环境下的CRM、PDM、ERP等系统的集成对象模型，通过集成UML类图来为系统集成提供服务。
 
2．3 PLM的理论体系
2-3．1 PLM的定义
    经过数十年的发展，PLM管理技术已经初步成型，虽然学术界目前对于PLM管理技术没有给出明确的定义，但是已经基本达成共识，PLM管理技术主要包涵两个层面，在管理战略层面上PLM技术作为一种管理方案提供战略规划，在信息化应用层面上则作为一种PLM系统应用软件提供数据支持。
 
    作为一种战略型的管理方案，PLM管理技术从分析用户的真正需求开始，协调规划产品从设计、原材料采购、制造装配到后期运营维护直到产品报废回收的全生命周期流程，凭借信息化系统的数据支持，将产品产业链上下游和生产运营中的数据全部集成，通过对产品全生命周期上各个环节的合理协调，优化产业结构，优化供应链结构，优化采购流程，优化生产工艺流程，提高信息化水平，使产品、信息的流通渠道达到最优最合理，进行各种业务处理和决策处理和活动控制，从而高运作效率，降低生产成本，实现资源共享优势互补，加快产品的设计周期，提高产品质量，在提高整体水平的基础上更专注于自身核心优势的提高来提高市场份额。
 
    作为一种全生命周期系统应用软件，PLM系统软件在各种开发平台，如J2EE／CORBA／．NET／Web Service等的支持下，通过对象模型管理PLM基础服务Web实现机制数据处理和交换机制等数据模型，一般规划如下模块：项目管理、电子仓库管理、零部件管理、文档管理、工作流程与过程管理、产品结构与配置管理、变更管理等，用户登录到系统内部之后可以权限范围内在产品的数据库中查询需要的零部件信息、工艺文件、作业文件等，例如研发部门登录系统之后，可以系统内对产品进行设计、校对、审核、批准、发放；下游供应商进入系统后可以查询物料的需求情况；用户登录系统后可以查看工程的进度和设计施工的具体情况等等。

    PLM系统软件通过建立稳定的系统在逻辑上能够集成产品的需求分析、设计、生产制造、运营、维护、报废的各项查询和修改功能，企业内部的各个部门和产业链上下游的各个用户可以通过系统的数据库进行相应的操作，产品的全生命周期的各个阶段的所有相关数据信息如下：
    (1)需求分析数据对于用户的真正需求的分析探索
    (2)设计数据产品的改良和产品的创新图纸、产品的结构和原理
    (3)采购数据供应商数据、外购件数据如报价和质量等
    (4)生产数据生产计划、生产任务、调度指挥、质量监督
    (5)施工数据作业指导书、工艺流程、工序流程
    (6)销售数据库存情况、运输情况、经销商情况
    (7)维护维修数据维修的时间、地点、维修的零部件等相关数据
 
2．3．2 PLM系统的结构框架
    PLM系统软件作为企业信息化升级改造后的整体解决方案全生命周期战略的支持由三个层面构成，第一层是数据层，收录了产品全生命周期中相关的设计图纸、文档等各种格式的数据，并在逻辑上进行集成；第二层是功能层，通过系统的集成，在一个操作系统中可以实现项目管理、文档管理、材料管理、零部件结构管理、工艺管理、制造过程控制、质量管理、销售管理、维修管理等功能的查询、存储更改和控制；第三层是兼容层，PLM系统可以与企业的其他信息化系统开通接口并集成，比如和CAD系统、CAE系统、ERP系统、SCM系统、项目管理系统、制造执行系统等的的交互。PLM系统软件通过这三个层面的集成，能够更准确的获取产品从设计、生产施工到销售和后期维护直到报废回收的完整数据信息，为产业链的用户提供信息桥梁。
 
2．4实施PLM的价值
2．4．1降低企业运作成本
    产品的全生命周期管理通过消除信息孤岛现象，优化企业的业务流程，节约很多不必要的人力物力财力，让信息在企业内部和上下游合作企业之间更有效更准确更快捷的传递。提高了产品的质量、降低了次品率和产品的返工率，从整体上降低了企业的运作成本。
 
2．4．2缩短设计周期提高核心竞争力
    产品的全生命周期管理将产品产业链的相关信息全部集中在一个系统中，在系统内部实现数据信息的查询、调用和参考，减少了信息的不对称，极大的方便了工程师对于新产品的设计参考，同时避免了重复设计同一零部件或者结构的人力浪费，实现了多快好省的开发新产品。
 
2．4．3提高用户满意度
    产品的全生命周期管理在购买初期为用户提供产品信息并帮助其决策，在设计阶段通过PLM系统软件的支持，快速的设计出多种方案供用户参考决策，尤其是在销售后期的使用培训和运营维护，给用户带来了极大便利也为自己拓展了市场，制造商与用户之间不再是一次性的交易，而是试图建立一种稳定和长久合作伙伴关系，这些都在很大程度上提高了用户的满意度。