基于PDM的PLM系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)探討

　　我國(guó)多數(shù)企業(yè)在實(shí)施企業(yè)信息化系統(tǒng)時(shí)，由于各部門各自為政，各個(gè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域都具有自動(dòng)化的信息處理系統(tǒng)，但不同業(yè)務(wù)或者領(lǐng)域之間的信息交流卻存在著不同程度的困難。

　　因此，正確實(shí)施PLM管理技術(shù)，構(gòu)造適合企業(yè)的PLM系統(tǒng)體系架構(gòu)，集成各子信息系統(tǒng)以解決“信息孤島”，成為各企業(yè)亟待解決的首要問(wèn)題。

　　基本原理

　　企業(yè)信息化的發(fā)展從最早的文檔管理系統(tǒng)開始，通過(guò)逐步增加產(chǎn)品開發(fā)流程管理功能，以及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理功能，在企業(yè)研發(fā)管理信息化體系中出現(xiàn)了PDM系統(tǒng)。

　　隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，以及與企業(yè)其它信息系統(tǒng)(如ERP、SCM、CRM 等)的集成和應(yīng)用，PDM系統(tǒng)又逐漸發(fā)展成為以PDM為基礎(chǔ)，以產(chǎn)品為核心，從地域上橫跨整個(gè)企業(yè)和供應(yīng)鏈、從時(shí)間上覆蓋產(chǎn)品全生命周期的、協(xié)同作業(yè)的PLM系統(tǒng)。

　　PLM是從PDM的基礎(chǔ)上延伸出來(lái)的，因此PDM是實(shí)現(xiàn)PLM的一個(gè)關(guān)鍵系統(tǒng)。PDM僅局限于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)流程，而PLM則更偏重于業(yè)務(wù)流程的管理。因此，PLM更是一種以產(chǎn)品設(shè)計(jì)為核心，以PDM為基礎(chǔ)，對(duì)業(yè)務(wù)流程進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化的管理思想。

　　從技術(shù)角度上來(lái)說(shuō)，PLM是一種對(duì)所有與產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)在其整個(gè)生命周期內(nèi)進(jìn)行管理的技術(shù)?？梢哉f(shuō)PLM完全包含了PDM的全部?jī)?nèi)容，PDM功能是PLM中的一個(gè)子集。

　　從企業(yè)信息化角度講，企業(yè)需要的是與產(chǎn)品生命周期相關(guān)的所有信息的集成，而PDM則是信息集成的基礎(chǔ)和核心。

　　PLM生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)以PDM為集成平臺(tái)，包含有外部過(guò)程(如來(lái)自ERP、SCM 和CRM 的數(shù)據(jù)交換)，井形成產(chǎn)品生命周期內(nèi)上下游充分利用產(chǎn)品知識(shí)的、自循環(huán)的體系結(jié)構(gòu)。在這個(gè)系統(tǒng)里，有其自身的良性結(jié)構(gòu)，有不同系統(tǒng)的相互作用，有信息的加工與流動(dòng)，有自學(xué)習(xí)的功能，有知識(shí)的提煉等，所有這些構(gòu)成了一個(gè)穩(wěn)定的PLM生態(tài)系統(tǒng)(如圖1)。

圖1 PLM生態(tài)系統(tǒng)

　　功能框架

　　完整的PLM系統(tǒng)應(yīng)包括5大功能，即產(chǎn)品組合管理、采購(gòu)和外包管理、客戶需求管理、協(xié)同產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(如圖2)。

圖2 PLM系統(tǒng)功能

　　產(chǎn)品組合管理(PPM)

　　產(chǎn)品組合管理是一套工具集，它為管理產(chǎn)品組合提供決策支持，包括新產(chǎn)品和現(xiàn)有產(chǎn)品。從戰(zhàn)略、市場(chǎng)、技術(shù)、風(fēng)險(xiǎn)、現(xiàn)金流等角度，對(duì)企業(yè)處于不同生命周期的產(chǎn)品組合進(jìn)行分析，對(duì)產(chǎn)品規(guī)劃、產(chǎn)品開發(fā)、產(chǎn)品退出等決策進(jìn)行支持。

　　具體功能包括新產(chǎn)品開發(fā)決策智能、研發(fā)規(guī)劃管理，研發(fā)項(xiàng)目管理、相關(guān)報(bào)告/報(bào)表生成等。

　　采購(gòu)和外包管理(DMS)

　　產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段一般會(huì)鎖定產(chǎn)品成本的70% 。因此，對(duì)零部件和供應(yīng)商進(jìn)行管理，井提供給設(shè)計(jì)人員更準(zhǔn)確的零部件信息，是采購(gòu)和外部管理要解決的核心問(wèn)題。

　　具體功能包括戰(zhàn)略采購(gòu)(按照不同類別的物資采取不同的采購(gòu)策略)、零部件和供應(yīng)商管理、招投標(biāo)管理、變更管理等。

　　需求管理(CNM)

　　在客戶經(jīng)濟(jì)條件下，不了解客戶需求的產(chǎn)品開發(fā)等于自取滅亡，因此準(zhǔn)確捕獲、描述和分析客戶需求，是客戶需求管理要解決的核心問(wèn)題。

　　具體功能包括需求管理、客戶偏好分析以及對(duì)于面向訂單的設(shè)計(jì)和制造模式的支持。

　　協(xié)同產(chǎn)品設(shè)計(jì)(CPD)

　　協(xié)同產(chǎn)品設(shè)計(jì)功能目的在于為多學(xué)科、跨部門、跨企業(yè)、異地的產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)，提供協(xié)同設(shè)計(jì)的環(huán)境和工具。具體功能包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)工具、流程支持工具、可視化工具以及Cax集成工具。

　　產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)

　　產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理起著中心數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的作用，提供了產(chǎn)品數(shù)據(jù)的創(chuàng)建、組織、存儲(chǔ)、控制、發(fā)布等功能，是目前應(yīng)用較多的功能。從這些中心倉(cāng)庫(kù)，企業(yè)管理各類與研發(fā)和生產(chǎn)相關(guān)聯(lián)的材料清單。

　　具體功能包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理、文檔管理、工程變更管理、產(chǎn)品數(shù)據(jù)發(fā)布、服務(wù)部件目錄和配置管理等。

　　其中，PDM是PLM的基礎(chǔ)和核心，它是以產(chǎn)品為中心，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，把企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息和過(guò)程集成起來(lái)，統(tǒng)一管理，使產(chǎn)品數(shù)據(jù)在其生命周期內(nèi)保持一致、最新和安全。

　　一般而言，與產(chǎn)品相關(guān)的信息包括項(xiàng)目計(jì)劃、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、產(chǎn)品模型、工程圖紙、技術(shù)規(guī)范、工藝資料等等；與產(chǎn)品相關(guān)的過(guò)程包括工作流程、機(jī)構(gòu)關(guān)系等過(guò)程處理程序。

　　PDM技術(shù)就是將它們集成并管理起來(lái)，使企業(yè)的并行工程能夠真正發(fā)揮效益。

　　集成是PDM系統(tǒng)的基礎(chǔ)功能。PDM把產(chǎn)品信息和開發(fā)過(guò)程有機(jī)地集成起來(lái)，做到把正確的信息、在正確的時(shí)間、以正確的方式、傳遞給正確的人。

　　PDM作為支持協(xié)同工作的基本技術(shù)，首先能支持異構(gòu)計(jì)算機(jī)環(huán)境，包括不同的網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫(kù)；其次，能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理與共享，提供單一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)源；第三，PDM能方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)用工具的封裝，便于有效地管理全部應(yīng)用工具產(chǎn)生的信息，提供應(yīng)用系統(tǒng)之間的信息傳遞與交換平臺(tái)；最后，它可以提供過(guò)程管理與監(jiān)控，為協(xié)同工作中的過(guò)程集成提供必要支持。

　　綜合上述四個(gè)方式，PDM在突出產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的基礎(chǔ)上，正逐步完善其作為制造業(yè)領(lǐng)域集成框架的功能，為協(xié)同工作提供更強(qiáng)大的自動(dòng)化環(huán)境。

　　體系結(jié)構(gòu)

　　在當(dāng)今研發(fā)協(xié)同時(shí)代，新產(chǎn)品開發(fā)已經(jīng)成為企業(yè)滿足客戶需求、降低產(chǎn)品成本、追求成長(zhǎng)與獲利的關(guān)鍵，研發(fā)活動(dòng)取代財(cái)會(huì)活動(dòng)而成為企業(yè)電子化營(yíng)運(yùn)的核心。

　　依據(jù)諾門架構(gòu)(如圖3)，研發(fā)活動(dòng)是企業(yè)所有活動(dòng)的源頭，而協(xié)同商務(wù)的架構(gòu)核心是基于PDM的PLM系統(tǒng)。

圖3 諾門架構(gòu)

　　整個(gè)研發(fā)活動(dòng)在前端由CRM 系統(tǒng)與客戶聯(lián)系，在后端則透過(guò)電子化采購(gòu)系統(tǒng)，或SCM系統(tǒng)與供貨商溝通；研發(fā)活動(dòng)對(duì)于企業(yè)銷貨收入、成本、獲利的貢獻(xiàn)，會(huì)經(jīng)由ERP系統(tǒng)的財(cái)務(wù)數(shù)字，反應(yīng)給管理層得知；研發(fā)活動(dòng)的產(chǎn)出新產(chǎn)品的資料，會(huì)傳到下端MRP系統(tǒng)進(jìn)入生產(chǎn)程序。

　　在此同時(shí)CRM會(huì)與ERP交換產(chǎn)品需求數(shù)量、交貨時(shí)間、價(jià)格等資料。在研發(fā)活動(dòng)執(zhí)行的過(guò)程中及結(jié)束后，PDM會(huì)與ERP交換庫(kù)存組件、新產(chǎn)品零件清單等資料；PDM則與電子化采購(gòu)系統(tǒng)交換新組件規(guī)格及需求數(shù)，以及上游新產(chǎn)品技術(shù)等資料； 同時(shí)PDM也會(huì)將產(chǎn)品研發(fā)資料交付給MRP系統(tǒng)。

　　另一方面，ERP系統(tǒng)會(huì)與電子化采購(gòu)系統(tǒng)溝通零件供應(yīng)數(shù)量、價(jià)格等資料，而MRP系統(tǒng)則與電子化采購(gòu)系統(tǒng)溝通生產(chǎn)排程，零件供應(yīng)數(shù)量及時(shí)間等資料。

　　根據(jù)以上功能框架及系統(tǒng)架構(gòu)分析，可以進(jìn)一步得出基于PDM的PLM系統(tǒng)的典型的體系結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)層次劃分(如圖4)。

圖4 PLM系統(tǒng)典型體系結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)層次劃分

　　在這個(gè)模型中，基于PDM的PLM系統(tǒng)是面向產(chǎn)品生命周期的支持協(xié)同商務(wù)的一個(gè)框架，最底層是支持系統(tǒng)的各種技術(shù)，中間是基于PDM的PLM系統(tǒng)的核心功能，其次是可以集成到系統(tǒng)環(huán)境的各種應(yīng)用軟件，最外層在其它各層的基礎(chǔ)上構(gòu)成了完整的企業(yè)解決方案。

　　在此體系結(jié)構(gòu)中，通信層和對(duì)象層的作用是為PLM系統(tǒng)提供一個(gè)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的面向?qū)ο蟮姆植际接?jì)算基礎(chǔ)環(huán)境。

　　中間三層是本項(xiàng)日產(chǎn)品開發(fā)的主要內(nèi)容。其中，基礎(chǔ)層為核心和應(yīng)用層提供公共的基礎(chǔ)服務(wù)，核心層提供對(duì)數(shù)據(jù)和過(guò)程的基本操作功能，應(yīng)用層主要針對(duì)產(chǎn)品全生命周期管理的特定需要，而開發(fā)的一組應(yīng)用功能集合。

　　利用基于PDM的PLM，可以很好地整合企業(yè)內(nèi)外的各種資源，在企業(yè)、產(chǎn)品和項(xiàng)目的各個(gè)層次上解決“信息孤島”問(wèn)題，達(dá)到了信息集成、過(guò)程集成和企業(yè)集成。PLM使產(chǎn)品的開發(fā)過(guò)程實(shí)現(xiàn)并行工程，達(dá)到集成和優(yōu)化企業(yè)活動(dòng)的各個(gè)要素的目的。

　　根據(jù)以上的分析，基于PDM的PLM系統(tǒng)充分利用PDM系統(tǒng)開放性好、適用面廣、支撐技術(shù)先進(jìn)的特點(diǎn)，采用模塊化集成的概念，將各種企業(yè)信息系統(tǒng)作為一個(gè)個(gè)對(duì)象集成進(jìn)來(lái)，使得分布在企業(yè)各個(gè)地方、在各個(gè)應(yīng)用中使用的所有產(chǎn)品數(shù)據(jù)，得以高度集成、協(xié)調(diào)、共享，產(chǎn)品全生命周期的過(guò)程，得以高度優(yōu)化和重組。

　　小結(jié)

　　企業(yè)想要加快自身對(duì)市場(chǎng)變化的響應(yīng)速度， 并且在全球數(shù)字化經(jīng)濟(jì)中對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行重組改進(jìn)，充分考慮PLM的作用，并且把基于PDM的PLM系統(tǒng)的實(shí)施作為企業(yè)戰(zhàn)略的一部分， 是一個(gè)明智的選擇。

　　以PLM思想為指導(dǎo)，以企業(yè)目標(biāo)為導(dǎo)向，通過(guò)對(duì)產(chǎn)品生命周期各階段進(jìn)行擴(kuò)展、組臺(tái)等操作，形成基于松散耦合框架的解決方案，有利于從總體上把握信息集成的方向?；赑DM 的PLM 系統(tǒng)提供的松散耦合的集成框架，為企業(yè)各個(gè)成熟業(yè)務(wù)系統(tǒng)的集成，提供了便利。