建立和完善企業基于ＰＬＭ技術的數字化制造系統

譚建新

[摘 要]使用PLM技術需要一種新的理念，企業應深刻理解PLM技術的功能與特點，建立和完善基于PLM技術的數字制造系統的構架與運行模式，使該系統能成為提高企業產品研發效率的有效途徑。

[關鍵詞]建立和完善 PLM技術 數字化制造系統

中圖分類號：TP2 文獻標識碼：A 文章編號：1671－7597（2009）0720027－02

隨著金融危機影響的深入，越來越多的企業認識到產業升級的重要性，探索如何實現從“中國制造”向“中國創造”的飛躍，同時，我國離制造業強國的目標仍相距甚遠，核心產品與核心制造技術仍掌握在國際跨國大企業，如何提升企業的核心競爭力，實現由制造大國向制造強國的轉變，已成為我國制造業的當務之急。國家在“十一五”規劃中明確提出：加快工業化，以信息化帶動工業化。因此，加快企業的信息化進程，依據信息化更好更快地研發新產品，加快產業升級的步伐，是企業提高競爭力的有效途徑。PLM作為企業提升業務協同和產品創新能力的管理理念，近年來受到企業的廣泛重視，很多企業把PLM管理應放在企業戰略層面，作為企業提高創新水平，提升核心競爭能力的管理創新工程。構建基于PLM技術的數字化企業制造系統，是目前許多企業致力于研究與推廣的重要課題。本文將就建立和完善基于PLM技術的數字制造系統作些研究與探索。

一、PLM技術概念、功能與特點

（一）PLM的概念及發展

PLM是英文Product Like-cycle Management的縮寫，中文含義是產品生命周期管理，它是對產品整個生命周期的培育期、成長期、成熟期、衰退期、結束期進行全面管理，是企業目前唯一面向產品創新的系統，它將PDM（產品數據管理）與SCM（供應鏈管理）、CRM（客戶關系管理），ERP（企業資源管理）等企業主要信息化系統進行集成，解決企業信息中的“孤島”現象，實現產品的接單、概念設計、產品設計、工藝流程與作業、產品供應與售后服務等管理信息的全面數字化，實現產品開發與流程管理，從而全面提升企業效率與核心競爭力，目前在制造業得到了迅速推廣。

作為一個概念，PLM出現的時間已經很長，但作為一個企業產品創新的系統，作為一個整體的數字化解決方案，是近幾年才成為企業的選擇，它的技術基礎源于CAD、CAP、CAM、CAE、PDM及3D技術等，各種軟件系統的不斷推廣與完善，同時又有賴于企業數控機床，數控制造中心及柔性制造系統等基于數字信息的加工設備的規模應用。它來源于PDM，但又跨越了PDM，它強調對產品整個生命周期所有信息進行管理，雖然PLM以產品設計管理開始，但擴展到最后，基本涵蓋了企業所有業務范圍。它不再是一個技術層面的東西，而上升到企業產品管理的戰略，它決定企業向市場提供產品的適宜性、時機、質量和可持續性。因此，將PLM定義為應對競爭，快速開發與推出新產品的企業策略更為精確。

（二）PLM技術的功能與特點

目前許多世界頂級企業都采取了PLM集成技術，據Daratech統計，2004年全球PLM市場營業額96.4億美元，較2003年增長13%，2005年達到106億美元，而據Cimdata數據顯示，2008年將達到145億美元，年復合成長率達8%，所有這些均顯示，PLM技術已成為制造業的發展趨勢。PLM本質上是以企業的產品數據為核心，解決用戶從需求、訂單信息、產品開發、工藝設計、生產制造的綜合管理與過程管理，以信息化手段改變企業傳統的設計、制造模式，為企業提供產品創新與業務協調的信息化平臺，增強企業對市場的響應能力，在一個實施了PLM技術的企業，通過產品數據管理（PDM），協同產品設計（CPD）、產品綜合管理（PPM）及客戶需求管理（CRM），供應鏈管理（SCM），其產品在設計時各業務部門可以和設計部門同時介入，并行作業，預先考慮產品整個周期的各種因素，提前發現設計偏差，及時修正，并按照市場需求預測，不斷更新設計方案，優化設計，降低成本，響應市場，大大縮短開發時間，顯著提高企業運行效率。

PLM它是一種以產品為核心的戰略，它從地域上橫跨了整個企業與供應鏈及客戶，從時間上覆蓋從產品的概念設計起直到退出市場，它不僅包含完整的產品信息與數據，也包含軟件文件及制造設備的程序信息，它通過產品數據管理與協作，電子商務，仿真技術，應用集成、零部件供應管理，勾通在延伸的產品定義供應鏈上的所有合作伙伴，高效地把盈利，創新產品推向市場。通用汽車公司應用PLM技術后，研發效率每年提高10%，新車從設計到上市，由原來的42個月縮短為12個月，每年開發的產品項目由原來每年16個增加到26個，韓國雙龍汽車公司采用PLM數字化制造系統推出的汽車，由概念車到量產車，周期不到兩年。因此，從發展上說，PLM正迅速地從企業策略變為企業的核心競爭力，成為企業通過信息化促進產業升級的必由之路。

二、企業數字化制造系統的架構與運行

（一）數字化制造系統的構架

企業在采用PLM之前，產品在設計和生產環節有著明顯的先后順序，設計人員首先使用CAD等設計軟件，對產品進行設計，然后提交技術專家，進行技術，經濟測算，測試制造的可行性，修正后再測試，樣機出來后進行工藝及制造，零部件采購等，這種方式極大的延緩了產品創新的速度，而PLM技術最大的優點在于可以“并行作業，上下關聯”優化流程管理。但PLM并不是一種簡單的系統集成，一個PDM，加CAD/CAM，再輔以數字化裝配，連接某個ERP或SCM系統，這不是PLM的真正內涵，這只是一種技術的堆積，真正的PLM是針對一個具體的使命，將ERP系統、SCM系統、CRM系統、PLM系統四個企業信息化的主要業務領域的系統進行有機集成，通過信息化手段，將信息技術、自動化技術、現代管理技術和制造技術相結合。在這個集成過程中，軟件產品是基礎，服務是關鍵，數據是根本，用是目的、不同的企業，不同的產品開發，PLM集成模式是不一樣的，一個成功的PLM集成可以從IT組織、財務、產品設計，市場和實施五個方面進行評價。其中至關重要的是定義問題，依靠PLM解決方案的需求定位，企業才可以正確評判PLM的適用性。以下是企業常見的一種基于PLM技術的數字制造系統。

在這個系統中，產品信息流不必在CAD、CAM、CAPP這間直接交換，CAD、CAM、CAPP系統各自將生成的信息放回PLM系統，同時，隨時可以以PLM系統中提取所需信息，實現CAD、CAM、CAPP、PDM與PLM系統的集成，在PLM與ERP集成上，PLM不僅可以向ERP傳遞產品信息，同時ERP中生成的與產品有關的生產、維修、供應、客戶信息，也可以提取到PLM系統，以最大限度地共享企業全部信息系統。

（二）數字化制造系統的運行模式

在數字化制造系統中，PLM系統提供了一個虛擬的信息平臺，在此信息平臺上，所有產品、工藝、生產、流程和資源等信息均可以進行虛擬管理和集成，其中信息流以電子樣機這種虛擬產品數據形式在各系統中流動，實現“并行設計、協調設計、上下關聯、流程管理”，在這個數字化制造環境中，設計人員可以設計并管理自己的零件，同時還可以對裝配中的所有零件與自己設計的零件進行協調，通過數字樣機可視化和信息技術，使技術人員在開發過程的早期就虛擬檢查相關零件的幾何尺寸是否協調，通過3D檢查干涉狀況，這樣設計員可以在虛擬的裝配環境下設計，減少對物理樣機的需求，同時，客戶管理系統與供應鏈系統也可提取電子樣機的數據、早期介入、并行作業，大大縮短產品開發周期。

1．在這個流程中，銷售部接受訂單，通過CRM系統，生成產品特征信息，輸入PLM系統。

2．技術部接受產品特征信息進行電子樣機的設計，將電子樣機的數據傳至PLM系統。

3．采購部、生產部從PLM系統提取電子樣機數據，進行虛擬采購與虛擬生產，并將信息反饋至PLM系統。

4．技術部從PLM系統提取虛擬采購與生產信息修改并完善電子樣機。

5．生產部從PLM系統提取改進后的電子樣機數據，進行工裝、工藝設計、組織生產，采購部組織外協件采購。銷售部開始新產品推介。

三、企業建立和完善數字化制造系統需注意的問題

（一）企業在數字化制造系統建設中存在問題

我國的PLM技術起步較晚，企業原有信息程度低，因此，企業在數字化制造系統建設中存在一些問題，具體表現在以下幾方面：

1．軟件環境不統一，各種平臺共存。

2．設計與制造自成體系，過程脫節。

3．數據管理落后；標準統一與信息化程度低。

4．各種管理系統信息流不暢。

（二）企業在建立數字化制造系統時需加強的工作

1．加強企業標準化建設，建立數字化設計/制造協調平臺，及各種基礎數據庫。

2．以PLM技術為基礎，構建企業全局信息集成框架，建立工業管理平臺，作好制造資源管理系統，優化工藝流程，創建典型工藝。

3．用電子審簽流程取代手工簽審，加強企業信息化建設，保持信息流暢。

針對PLM，強調的是“業務協同創新”、“知識整合重用”、“系統應用集成”。企業應從發展戰略角度，著重進行研發業務模式與流程分析，將以研發為管理核心的PLM應用，分別向前到市場需求、向后到售后服務、向內到業務協同，向外到系統全面集成來決定PLM的應用策略和實施細節。

基于PLM技術的數字化制造系統作為產品研發和管理的高效的創新手段，從開始提出到現在，已顯示出勃勃生機，成為各大企業競相實施的產品開發策略，它改善了企業產品創新體系。我國企業應加快步伐，盡快構建和完善基于PLM技術的數字化制造系統，以信息化促進工業化，實現制造中心向研發中心轉變，才能跟上國際最先進企業前進的步伐，增強企業競爭力，盡快從金融危機中解脫出來，使企業更上一層樓。

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