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PLM需求现状:概念大难落实
2006-08-02 10:47:22  作者:  来源:支点

 声称能够管理产品生命周期中的所有信息是PLM(Product Lifecycle Manage-ment,产品生命周期管理)的承诺。但当某件事物看上去功能太过强大和完美的时候,首先就会有人质疑它的可行性,之后就会对它的实际应用前景产生怀疑。PLM已经走过了最初不为用户所认可的阶段,但现实问题是,那么大的一个概念,如何落到实处?在实际应用中,用户更看重它哪些方面的能力?用户的实际使用与PLM的理想状态是否存在错位?

  “一部分”也算是PLM

  PLM涵盖产品的整个生命周期,而企业对PLM的需求往往只局限在其中的某一部分,如三维CAD、图文档管理等。

  PLM最初源自PDM(产品数据管理),而PDM则是源自CAX,包括CAD(计算机辅助设计)、CAPP(计算机辅助工艺过程设计)、CAE(计算机辅助工程)及CAM(计算机辅助制造)等,因此它的源头在于提高工程设计人员在产品设计、工艺编制、质量仿真、数控编程、测试分析等领域的工作效率和质量,所以最初使用CAX的人群是制造企业的产品设计和制造部门。

  中国石油天然气集团公司北京石油机械厂总工程师邹连阳在接受记者采访时表示,其石油钻采配件顶驱装置的设计在利用CAD工具及企业图文档管理系统的辅助之后,设计周期从三年缩短到了一年。许继集团则通过PLM建立起了研发体系管理架构,大大增强了产品设计的可重用性。而福田汽车在部署PLM系统之后,所有电子图文档的变更修改和归档都是由系统自动进行的。

  尽管后来PLM将覆盖范围扩展到了前期的需求管理以及后期维修服务中产品资料的追踪甚至产品报废,但在实际场景中,PLM应用仍主要集中在产品设计和生产阶段。早已认可PLM的大中规模制造企业不再质疑PLM的必要性和能力,但许继集团有限公司信息中心主任郝子现和北汽福田汽车股份有限公司工程研究院PLM科项目经理陆勤柱都表示,自己迫切需要的PLM功能并没那么多。而对于北京石油机械厂这样规模更小一些的企业来说,基本的图文档管理系统和各类CAX工具基本上就可以满足需求了。

  它们所实施的都可以称为PLM的一部分,但都不是全部。实际上对于PLM的定义,每个PLM商家的说法还不尽相同,在具体实现时,模块功能交互、划分边界不清,常常让用户也有些糊涂。尽管都说自己可以提供一个完整的PLM解决方案,但仍然在不断地开发新功能。或许从现阶段看,PLM有时显得有些大而无当,涵盖面很宽,实际上不可能扩展到咨询公司所说的那样完备。UGS高级顾问娄忻在接受记者采访时如此剖析PLM: 可以认为它和ERP一样,都可以推动企业进步和发展。 

  以设计为导向

  产品是制造企业经济活动的主要载体,产品的设计与开发成本占据总成本的70%,而将产品的研发与设计流程更为规范地管理起来则是PLM的诱人之处。

  现阶段PLM对制造企业的最大贡献莫过于将企业的产品研发和设计流程更为规范地管理起来。有人称,PLM管理的是制造企业无形的知识资产,而知识的载体则是各种产品。在以产品生产为主要经济活动的制造企业中,产品开发的成本占据了产品生命周期成本的70%还多,而ERP只能改善另外30%的成本。

  在软件开发逐渐规范之后,人们常常将软件业称为制造业,实际上软件制造除了在工艺制造阶段比传统制造业简化了很多,其他方面的工序基本雷同,尤其在制造业多品种、小批量的特性越来越明显的今天。从需求管理到概要设计、详细设计、测试分析等,期间贯穿着文档管理、变更管理、配置管理等,都是二者必须经历的过程,只是软件设计的最终表现形式是程序代码,而产品设计的表现形式是二维或三维图纸。软件开发在更早的时候就有CMM、软件工程技术的辅助,而国内制造企业对PLM的重视只是近两年的事。

  在许继集团,所生产的装备其实是嵌入式设备,既有硬件也有软件,但从前只是对硬件型号有较为细致的管理,至于里面输入的是什么版本的软件模块,并没有详细的标识和追踪,而且在开发过程中,无法对每个阶段的状态进行管理。在实施PLM之后,各个软件模块被当作一个一个零件进行管理,并赋予每个软件一个BOM(Bill Of Material,物料清单)号,从而将软件的管理硬件化。每个出厂设备都对应惟一的硬件BOM号和软件BOM号,无论是最终用户的意见反馈还是软件测试过程中的反馈,都可以追溯到具体的“零部件”。 

  在福田汽车也曾有过类似的情况发生,研发部门设计出来各种配件,例如几种发动机、几种变速箱,但并不规定什么发动机配什么变速箱,而是由生产部门自己组合,导致研发部门最终不知道上市的某款车内发动机、变速箱的具体型号,以致发生问题之后无从追溯。

  贯穿研发、设计和生产过程中相对统一的BOM编码是PLM的基础,也是PDM的核心,因为产品在PLM系统中的物化表现就是这些编码及其中标注的各种属性,设计过程中有任何变化,都要快速传递到生产系统中,最终的生产就是以这些BOM数据为准。
 
    另一方面,产品设计的形象表现就是二维、三维图纸和文档,这些是另一种类型的数据,相对来说,它们的活跃期主要是在设计阶段,一旦设计定型,就会自动在系统中申报,并根据需要通知相关人员,进行进一步校核、审核、会签、审定、批准等,最终将文档自动归档入库。从前,福田汽车的文档归档纯粹是手工操作,先是一系列涉及多个业务和管理部门的审批流程在纸质图纸上走一遍,有任何修改也都是在纸质图纸上进行。到了档案室,不仅要把纸质图纸归档,还要将其对应的电子图纸也归档,但因为审批过程中的修改有相当一部分是在纸质文档上进行,常有电子图文档没有及时更新就存档的情况发生。PLM将设计审批的流程固化在了系统中,因此任何改动都要在系统中进行。虽然国内制造企业完全采用电子归档的还很少见,不过大、中规模的企业都在从纸质归档逐步过渡到电子归档。在福田汽车,异地的文档共享,都已通过电子发放的形式实现。

  据郝子现介绍,目前许继集团的PLM主要实现了项目管理、文档管理、重用管理、更改管理和缺陷管理五个部分。主要都是集中在建立研发体系管理框架和建立工程体系管理框架。而福田汽车的PLM实施则主要覆盖了文档管理、三维CAD的集成、配置管理等方面,直接使用PLM的用户将近700人,通过PLM查询产品信息的人数达2000人,包括生产、销售、市场等部门的员工都会直接或间接地与PLM产生关联。

  像许继集团和福田汽车这样同时拥有设计和生产部门的企业在实施PLM的时候都是以研发、设计部门为主。而对于那些没有生产部门的研究所,项目管理、需求管理、图文档管理才是它们目前的主要关注点。国内还有一类特殊的制造企业,其设计、研发都是在国外完成,国内工厂只是接受来自国外的数据,相比较而言,它们的PLM更注重PDM与ERP、SCM等其他系统之间的连接和集成。

  另外,像北京石油机械厂这样的中小规模制造企业,最看重的只是图文档管理和3D设计工具。正如邹连阳所说,设计流程一旦固定,当有紧急任务的时候,想变通使用更为灵活的方式都难,反而增加了内部沟通成本。贯穿PLM始终的协作精神对中小企业来说,可能并不是非常吸引人。

  PLM需求现状

  对PLM的现实需求状况与其理想状态还存在着较大的差距。 

  为什么用户对PLM的其他方面不那么感兴趣?就算是被商家热炒的协同设计,在实际应用中也没有那么高的使用热情。 

  ● 协同设计不被广泛接受 

  现阶段PLM的最大贡献是将企业的产品研发和设计流程规范地管理起来。

  北京石油机械厂的协同主要就体现在其PLM软件中自带的一款IM(即时消息)工具,利用它召开网络会议、发布通知,而设计协同,就是一边拨通电话,一边打开自己的设计文件,双方在电话里交流设计意见。邹连阳感觉这样已经很方便了,以前国际长途很贵,但现在电话费不再是问题,远比差旅费便宜,而且这样的沟通非常直观。

  在福田汽车,二维的协同设计完全能够实现,从任何入口进入PLM系统都可以进行协同设计,但三维的协同设计还不能完全实现。实际上福田是以生产商用车为主,大量的零部件并没有三维数据,因为商用车对于装配等方面的要求并不那么严格,所以三维设计在福田只是作为一种验证手段,证明总体设计没有问题即可。是否以三维数据为生产依据其实具备很强的行业特性,例如空客、波音的设计文档早已是3D发放,国际上轿车的生产也基本都是以3D为依据。但在国内,大多数制造企业的图文档仍是以二维数据为主,因此基于三维的协同设计并不被广泛接受。

  另一方面,三维CAD设计工具是否统一以及网络带宽等因素也会影响异地三维协同设计的效果。通常一个企业内部会拥有多种CAD软件,工程师会选择自己习惯使用的工具,或是企业会根据不同CAD软件的优势,让它们分别去处理不同的设计问题,而设计工具不统一对于协同设计会有较大影响。至于网络带宽,就算是为了提供文档共享而租用的专线网络,和异地之间的带宽也只是在2M左右,根本不具备3D协同设计的条件。从设计人员相对封闭的性格看,更多的人不愿意在设计途中将图纸放进系统共享,而是在设计完了之后再放进去。此外,企业和企业之间的协同设计更是因为安全等因素无法实现。通常在为下游生产厂商提供图纸的时候,仍然是以光盘为主。 

  ● 需求管理在PLM之外 

  早期的需求管理来自两类应用: 一是软件开发,项目中用户需求总是在变,而且某一点改动之后,可能会影响后面所有的模块。在一个大型软件系统中,设计周期通常较长,且逻辑关系复杂,设计人员很可能记不清需求的变动到底会影响到哪些方面; 二是国防工程,同样是因为工程复杂,供应商繁多,某个部件性能的改善可能就会影响到对另一部件的性能需求。但是对于研发周期不长的项目,企业用户通常就不会考虑使用需求管理工具。

  郝子现将需求管理分为两个部分: 起始需求的可行性和设计过程中的变更需求。要论证最初的用户需求是否可行,通常需要经过集团领导层和专家的评审,并要经过立项委员会讨论通过,才能正式立项,其中会涉及多个管理部门和业务部门,而且需求的可行性研究结果也是在不断变化当中。当确定了需求的可行性,真正成为研发的需求时,才能进入PLM系统,开始其设计之旅。

  许继集团目前对需求管理的做法比较具有代表性,需求管理被放在了PLM系统之外。因为需求可行性研究过程中需要充分发挥人的主观能动的创造力,这不是系统能够代替的。

  值得一提的是,许继集团将上述两种需求中的后一种放在了PLM系统中,它没有称之为需求管理,而是叫做缺陷管理。任何在设计、测试、生产以及用户使用过程中产生的反馈意见,只要是与产品设计有关,都会被纳入缺陷管理中,研发部门会根据这些反馈意见修改设计需求,从而不断完善产品设计本身。

    ● CAPP纯属中国特色 

  将CAPP(计算机辅助工艺过程设计)独立在PLM之外目前是中国的特色现象,在国外独立的CAPP工具已经很少使用。细心的用户会发现,CAPP工具都是国产的,一个重要原因是,国外的制造目前是以数控机床为主,只需要编写数控程序即可。而在国内,机床仍是主要的生产工具,一个机床只能做一件事,一个零件可能需要很多个工序,因此才需要CAPP这样的工具。

  实际上工艺设计本身是非常复杂的决策过程,CAPP并不能自动生成工艺流程,它只是类似办公软件一样的东西,可以辅助技术人员去设计工艺流程。

  尽管PLM也将CAPP容纳进来,但它能做的也只是和3D设计连在一起,从而为工艺人员提供一个三维的环境,以前工人拿着一张张设计卡片坐在机器旁,而现在则是看着电子的3D图片去工作。而且将CAPP集成进PLM,也使得PLM与ERP的集成更容易。

  孤岛难除 

  当前,相当多企业信息化的主要工作是消除信息孤岛,但在相当长的一段时间内,孤岛问题还是难以有效解决。

  任何新的技术、新的工具都能带来效率的提升,哪怕只是使用其中的一部分,只要将流程理顺就没问题。PLM与ERP的巨大不同在于, PLM的流程是可以顺应企业的实际业务流程去设计的,所以从理论上说PLM的部署难度要低于ERP,尤其在有过ERP实施的经验之后。

  但随之而来的问题是,作为新兴事物,PLM需要与企业的原有系统融为一体。例如与3D 设计工具、ERP、SCM等,这当中的集成工作又该由谁来做?

  根据邹连阳的观点,原来的“千岛湖”变成了“百岛湖”,信息孤岛少了,但平台之间仍然是割裂的。北京石油机械厂的PLM和ERP之间是完全独立的,因为是两个供应商分别提供,如今的集成问题没有人主动帮助解决,现在只能靠手工操作Excel表在两个系统之间导入导出数据。以北京石油机械厂目前的生产规模来说,这样的手工操作不会影响目前的正常生产,邹连阳表示,这种情况他们并不急于改变。

  不过对于更大规模的企业来说,两者之间的集成问题必须解决。在娄忻看来,20世纪90年代ERP失败的原因,最终其实应该归结于ERP数据导入的效率和质量问题没能解决。当时虽然上线了ERP系统,但系统的数据导入以及这些数据的生成都是手工完成,技术人员需要先将图纸上的数据录入计算机,并建立相应的数据组,导入到ERP中,数据不进ERP系统,则无法开通生产。所以无论是从时间还是正确性上来说,都对这些技术人员提出了相当大的挑战,但遗憾的是,图纸设计出来了是设计部门的功劳,生产出来了是ERP的功劳,这种数据导入的工作无疑是吃力不讨好,谁也坚持不了多久就跑了,最终的结果是ERP没能真正用起来。

  有了PLM之后,显然数据的生成工作量大大减轻,但是来自不同厂商的ERP和PLM之间的BOM数据很难做到“一码通”,多一个属性或少一个属性是常有的事,所以常用的做法仍然是进行定制化开发,实现数据的自动导入和转换。不过就算是福田汽车这样规模的企业,目前仍有部分数据是通过Excel表设定自动导入功能。

  娄忻提醒用户,PLM和ERP之间的集成其实可以分为四个层面: 一是物料的属性统一,通常产品的设计属性和生产属性会存在差异,因为两个阶段关心的重点不同; 二是将设计BOM转换成生产BOM; 三是生产工艺有些是由研发部门产生,需要将它们传递到ERP中; 四是任何设计变更也需要时时同步到ERP中去。

  除了与ERP的集成问题,北京石油机械厂的三维CAD设计工具和图文档管理系统之间也是相互独立的。且不说登录它们需要不同的密码,设计数据也需要用户自己导入导出,而无法自动关联。

  对三维CAD软件的集成,算是国产PLM的一大劣势。相对而言,大型PLM工具在这方面做得更好一些。因为三维数据模型非常复杂,而且成本非常高,所以它与其他系统的集成不是一般人能做得了的,国外有些第三方机构专门做这件事,而国内这方面的技术力量弱了很多。



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