产品全生命周期(PLM)与第五代技术创新

发布时间:18-07-11

产品全生命周期(PLM)与第五代技术创新

3.1 PLM的演化过程
    PLM的产生也经历了多个阶段,涉及到企业产品信息化领域中的几个重要概念。
(1)PDM:产品数据管理(PDM,Product Data Management)产生于上世纪80年代,目的是为了解决企业大量的工程数据、技术文档的管理问题,然后逐渐扩充到产品开发中的几个主要领域:图文档管理产品结构与配置管理、设计审批和变更管理等。从技术上说,PDM是PLM的重要功能之一。
 
    (2)PKM。产品知识管理(PKM,Product Knowledge Management)是SDRC (国外一家专业PDM厂商)在1999年提出的概念。PKM强调在PDM系统中对产品生命周期内所管理的产品信息有意识地进行分析、优化和组织,使之能够在新产品开发中得到重复利用,进而上升为企业的产品知识,形成企业的智力资产。PKM是PDM向更深层次地发展应用地分支,是PLM地过渡性概念之一。
 
    (3)CPC。协同产品商务(CPC,Collaborative Product Commerce)是美国Aberdeen咨询公司在1999年“电子商务热”时提出的。其定义为:CPC是一种依托英特网技术的新型软件与服务,它把产品设计、工程、制造、原料采购、销售、营销、现场服务以及客户紧密联系在一起,形成一个全球知识网。CPC是电子商务与PDM功能相结合的产物,强调企业间的连接与协作,但在当时,这是一个不现实地目标。基本上CPC的概念目前已经很少使用。
 
    (4)ePDm。协同产品定义管理(CPDm,collaborative Product Definition management)由美国CIM data咨询公司在1999年提出,是“一个提供了产品数据管理、系统、可视化、系统产品商务、企业应用软件集成、供应商管理等一整套结合了最佳实施过程与相关技术的整合方案”。CPDm实际上是对产品定义信息进行协同、管理、分享的解决方案。CPDm这个名词经常出现在CIM data所发布的市场评估报告中。
 
    (5)PLM。产品全生命周期管理(PLM,Product Lifecycle Management)来源与企业信息化领域中对PDM/CAX(包括CAD\CAPP\CME等)/CPDm等方案的积累与凝练,是实施企业信息化战略十分重要的组成部分。
 
    从战略上来说,PLM是一个以品为核心的商业战略,它支持企业内部以及跨企业供应链上伙伴(客户,供应商等)之间产品信息的生成、管理、分发和使用,空间上囊括整个供应链,时间上覆盖从产品的概念设计阶段一直到产品结束使命的整个生命周期。
 
    从数据上说,PLM包含了完整的产品信息,包括产品的机械的、电子的、软件的数据和所有文档、图纸等内容信息;从功能和技术上来说,PLM是以原有PDM、CPDm、CAX为核心,与企业其它信息系统如ERP/SCM等融合的一个集成平台,涉及的技术有产品数据管理,CAX技术,协同,企业应用集成、零部件供应管理及其它业务方案。
 
    与传统的企业信息化解决方案不同的是,PLM更注重构建企业的智力资产库,注重知识的积累和快速重用,保护企业的无形资产,提升企业产品开发的创新轨道(Innovation Trajectory)。
 
3.2 PLM与制造业企业核心竞争力
    数年前,人们普遍认为制造业企业的核心竞争能力来自对成本和效率的控制,企业之间的竞争集中在控制生产成本和提升生产效率,而忽视了通过产品差异化满足客户个性化需求所带来的竞争优势。而最近的关于核心竞争能力的研究表明,竞争对手能够很容易地通过反向工程仿制领先企业的产品,也可以通过模仿和学习在不长的时期内提升成本和效率控制能力。
 
制造业的核心竞争能力也经历了如下几个演化阶段:
    1.以福特的大规模生产为代表的低成本竞争阶段。福特的大规模生产强调低成本、低价格,使用专用设备大批量地生产标准化的产品,在这个阶段,企业间的竞争集中在降低成本和扩大生产规模方面,企业的核心竞争能力主要体现在如何降低成本和提升效率,充分利用规模经济。
 
    2.以丰田的精益生产为代表的大批量定制阶段。精益生产方式在兼顾手工生产和大规模生产的优点的同时,又解决两者的不足—手工生产高成本和大规模生产的僵化性,强调无废品、零库存、不断降低成本、不断优化完善。此时,企业的核心竞争能力体现在不断改善和优化生产作业系统的能力。
 
    3观阶段的以协同和技术创新为竞争焦点的阶段。随着全世界制造业的升级,技术创新在企业竞争中扮演着越来越重要的角色,技术临界点的出现往往能够迅速地改变行业结构,技术创新也经历了以突破式创新为主转向渐进性创新为主的阶段。
 
    企业间的竞争转向如何更有效的满足客户的多变需求,同时从原来的企业间的竞争转变为整体供应链的竞争,在这种模式下,协同和创新能力的高低决定了一个企业是否能够保持持续的竞争优势。
 
    协同和创新是PLM关注的焦点,PLM从产品的角度入手,研究在产品的整个生命周期内(包括概念设计、原型设计、开发、工艺、生产制造、维护及回收等各阶段)所涉及的人员、流程、信息、数据等。
 
    PLM首先是一个产品平台,“由一组经过精心策划和开发后得到的包含了一个‘通用结构’的企业相似产品定义资源的有机结构,从中可以快速、有效地派生出系列新产品”。同时,PLM又超越了产品平台,它不仅仅关注产品定义信息,而且关注产品的生产信息和运作信息,包括产品的模型数据、工艺信息、制造信息以及客户及订单信息等。
 
    同时它也关注数据在企业内部及整个供应链上的可视性、安全性和流动性,确保产品信息安全、有序、稳定地在整个供应链上流动。可以从纵向产品研发和横向企业供应链两个维度考察PLM的管理对象,如图3.1所示:

    从纵向来看,PLM管理企业中产品的定义信息、工艺信息、制造信息及发布信息等,包括了产品全生命周期内可能产生的绝大部分信息;从横向来看,PLM将供应商、外协厂家、经销商、客户等纳入整个体系,信息源相当广泛。
 
    正是对于数据的在纵向和横向两个维度的管理,使得PLM成为企业内和企业问一个沟通和协同的必不可少的平台,通过这个平台,企业可以建立持续创新能力,提升企业的核心竞争能力。
 
3.3技术创新的过程模型
    PLM作为企业创新的支撑平台,需要能够支持最新的技术创新过程模型。技术创新的过程模型也经历了一个从最简单的线性模型到平行模式到一体化的网络模式的过程。最早的技术创新模型是一种技术推动的线性模型,如图3-2所示:

    这种模式主要出现在市场经济虽已成熟,但市场竞争未达到饱和状态,供给大于需求的时代,例如我国20世纪50年代到70年代。线性模式的特点是技术创新分散在产品从研发到投放市场整个生命周期内的各个点上,前~阶段的创新推动后一阶段,所以技术创新的主要源头在于技术进步和产品研发,技术创新的入口狭窄,周期长,缺乏广泛的创新源。随着市场竞争的进一步发展,出现了市场拉动的线性模型,如图3.3所示:

    从以上资料可以这样认为:来自市场的需求与生产上的需求大大超过了科学技术发展本身的推动力,“需求是创新之母”。这种技术创新过程与第一代的类似,但创新的动力源有所扩大,这两种模式的弊端都将技术创新的来源归结为一种推力,实际上人们发现,技术创新的动力源实际上是多元化的,并且同时发生作用,市场拉力与技术进步推力是相互作用,啮合在一起的,第三代技术创新模式就体现了这种关系。第三代技术创新是技术推力和市场拉力的综合过程,其原理如图3.4所示:

    市场与技术的作用总是相辅相成的,有时候市场的作用强一点,有时候技术的作用强一点,但两者总是共同起作用,缺乏市场作用,技术创新就是无源之水;缺乏技术作用,技术创新将只是空想。技术和市场两者缺一不可。所以技术创新是多个创新源相互作用的结果。
 
    由于市场竞争的激化及各种技术手段的进步,企业为了使产品更快更好地投放市场,竞相引入并行工程,以缩短技术创新的周期。第四代的技术创新过程模型一方面强调创新源的扩大,另一方面通过并行工程缩短创新周期,通过迭代加速产品的更新换代。第四代技术创新开始注重发掘更广泛的创新源,主要是注重开发企业整体供应链上各环节之间的协作。
 
    第五代技术创新过程进入了一体化和扩展的网络模式,企业不仅在内部更好地实现并行工程,而且与供应商,客户,经销商及战略合作伙伴展开更为广泛的协作,充分利用了本企业的创新能力和优势,在更广的范围内挖掘新理念,新思想和新技术。第五代技术创新模型如图3-5所示:

第五代创新过程模型有如下特点:
    (1)创新源的广泛性。随着市场竞争的日趋激烈,企业内部的创新由于创新源少,周期长,成功率低,已经无法支撑企业核心能力的持续提升,越来越多的企业尝试与合作伙伴进行协同创新,尤其是与供应商、经销商、客户以及战略合作伙伴之间的配合及协同,一群利益一致的企业可以结成创新联盟,在这个联盟内,各种新技术,新理念,新思想会出现在任何一个角落,通过企业联盟的神经中枢传递到联盟内其他组织。
 
    如果说第四代技术创新过程依然是以企业为主体,那么第五代技术创新过程则是以企业联盟为主体的创新过程,创新源更加广泛。
 
    (2)创新协同性。创新联盟间的企业将作为整个创新过程中的一环,参与到整个环节中去。在整个创新联盟内,存在着多种可能的创新流程,包括需求驱动的创新流程和技术驱动的创新流程。
 
    需求驱动的创新流程是:由客户首先提出需求和创新理念,由经销商研究确认后传递给企业,企业可能与供应商协作,进行新产品的可行性论证,原型设计,小批试制并测试,再由经销商试探市场,如果经销商认为新产品是成功的,则新产品进入批量生产阶段,各方均将从中获益;技术驱动的创新流程是:企业或者企业的战略合作伙伴研究出一种新的技术,这种技术能够满足客户某种需求,企业与经销商及客户沟通,共同确定产品原型,经过测试、小批试制和市场试探,最终形成企业的一项获利产品。
 
    在整个创新联盟中,协同效应将充分体现,企业借助各方力量,将提升创新的数量和质量。第五代创新模型将整个供应链上的成员纳入创新体系,提高了创新的数量和质量,并缩短了技术创新的周期。
 
3.4产品全生命周期创新曲线的构建
    在制造业行业内,技术创新的主要形态为产品创新和工艺创新。美国学者阿 伯纳塞(Abemathy)和厄多伯克(Utlcrback)最早对美国汽车工业中的技术创新的动态变化进行了研究,得出产品创新和工艺创新速率随时间而变化的规律。
 
    在产品生命周期的初期,特别是在主导设计及以前的阶段,产品创新的次数多,变动频率高,而且包括很多重大的创新。整个产品生命周期内的创新曲线如下图所示:

    主导设计集中了过去不同产品的各自的技术创新成果,在某种产品的市场形成的前期,没有一件产品是完美无缺的,也没有一家公司可以封锁市场;没有制造工艺的优化,没有对产品分销渠道的强有力的控制;顾客对何谓理想功能和所需的产品功能还没有充分的认识,此时市场与行业处于不稳定状态,企业间竞争的基础是产品的功能和性能方面,技术创新集中在产品创新,并且常有突破性的创新,正是通过频繁的产品创新,解决众多产品性能和功能相关的技术问题,使产品为市场接受。
 
    一旦主导设计出现,竞争基础迅速发生变化,产品的功能和性能趋同,价格成为市场竞争的焦点,对于工艺的要求逐渐体现,创新者的兴趣开始转向如何提高生产效率和降低成本,此时产品创新的频率显著降低,工艺创新思量明显增多,逐渐转向渐进型的产品形态,外观,安全性及可靠性方面研究。企业需要通过开发多种新工艺、新流程,降低成本,提升效率,同时要注意零部件的系列化、通用化和标准化等问题。
 
3.4.1产品引入阶段的创新特征
    在新产品的形成期间,工艺一般因陋就简、不讲求效率,只求能尽量经济地把产品远洋试制出来,这时的工艺主要依靠具有高超手艺的技术工人和尽可能地使用通用设备,这阶段关心的是尽早将产品生产出来投入测试和试用。
 
    在这阶段,产品的主要竞争因素是产品的功能和性能,企业需要不断调整和改进产品,在提升产品的功能和性能方面花大功夫。在引入阶段,要瞄准市场需求与技术要求,开发部需要和经销商和客户保持经常的畅通的联系;该阶段对于成本和效率不是很敏感,强调创新精神和快速的沟通与反馈,需要生气勃勃、富有创新精神的团队,依赖高水平工人,用万能设备进行小批量生产。
 
3.4.2发展阶段的创新特征
    产品的标准化和工艺过程的合理化,是产品发展阶段的重要工作,在这个阶段,产品销量急剧上升,原有的小批生产的车间、工段的组织形式将会不适应,试用高效率的专用工艺设备将有助于提升生产效率和降低成本,此时工艺创新比之产品创新将处于更加重要的地位。由于产品结构已经定型,工艺方面的创新将更有可能,而且市场上同类产品间的竞争已经从性能方面转向价格方面,因此该阶段将涌现大量的工艺创新。
 
3.4.3成熟阶段的创新特征
    到了产品生命周期的成熟阶段,销量基本稳定,不再大幅增长,产品已经标准化,产品创新和工艺创新数量减少并趋于稳定。企业采用各种专用设备,机械化与自动化程度大大提高,此时再进行产品变革将成本很高,生产系统的灵活性也大大下降,针对该产品的技术创新已经不是那么重要了。经营单位将把重点放在提高效率和降低制造成本以及改进服务质量方面。