基于PLM系統的研發項目管理平臺構建研究

李大鵬　郭建超　李鵬　朱登偉

[摘要]研發項目管理平臺是現代制造業保持技術創新和企業競爭力的基礎，本文分析了離散型煤機制造業面臨的難題，指出研發項目管理中存在的主要問題，借助于先進的信息技術、制造技術及項目管理知識，解析基于PLM系統的研發項目管理平臺構建的關鍵因素，并提出基于PLM系統的體系結構模型，并最終實現研發項目管理平臺的構建，達到了預期目標，使企業信息化管理水平更加科學高效。

[關鍵詞]研發項目管理；離散型煤機制造業；PLM系統

1、 引言

上世紀，科學管理之父泰勒提出的大規模生產模式給制造業帶來了長期的繁榮，但隨著經濟全球化一體化的發展，以加工制造為重心的傳統制造企業運作模式已很難滿足用戶需求，其主要原因在于管理層決策缺乏有效的工具指導，決策參考困難，導致產品結構單一，同質化現象嚴重。對于離散型的煤機制造行業而言，存在同客戶群體的戰略協調性差，造成交貨周期短，生產過程變化大，導致企業按時交貨率不高[1]等現象的發生。

為了能夠快速響應市場需求，煤機制造業必須要在產品研發、生產制造和銷售服務等環節提供強大的信息化技術支持，因此，研發項目管理平臺的構建就顯得尤為重要。傳統的信息系統（如ERP、CRM、SCM等）因其業務側重點不同，很難實現企業知識財富的積累，極易形成信息孤島。PLM系統能將產品的開發流程與ERP、CRM、SCM等系統實現集成，建立一個統一的、集成的、規范的、共享的、交互式強的數字化綜合研發平臺[2]，實現從概念設計、產品設計、產品生產、產品維護到管理信息的全數字化，為企業提供問題解決方案，提升企業研發項目管理水平和突破性創新能力。

2、研發項目管理存在的問題

項目管理通常是指在既定的約束條件下，利用有限的資源，在項目管理過程中綜合運用相關的知識、技術、工具等以最佳的方式達到預期目標。但研發項目管理存在較多不確定性因素，如用戶需求的不確定性、項目整體進度的不確定性、項目風險預測的不確定性等都會影響研發項目管理的執行效率。歸根結底，這些不確定性因素為：

1）、項目評審問題。主要是指項目立項前的需求分析，從技術實現的可行性和業務盈虧可能性展開的可行性綜合評估。需關注的問題有：該項目在技術實現上是否存在較大難度，分解的項目節點是否易于控制等；該項目業務盈利能力如何，通過市場分析和定位，能否找到新的盈利點，能否快速投放具有競爭性的差異化新產品，并獲得較高收益。

2）、數據管理問題。主要是指研發項目過程中的結構化流程管理，如何實現異構數據間的信息交換，如何實現數據的重用問題，如何保持數據的同步性和有效性，提高研發項目和批量產品計劃達成率，如何規范設計圖紙中物料信息與生產信息的一致性，如何解決設計過程中的各種變更問題，評審流程的控制及項目歸檔數據的統一管理問題等。

3）、時間管理問題。主要是指項目實施階段的計劃節點監督，通過量化數據的方式來檢查關鍵節點，使項目相關人員能夠通過圖表的呈現方式對項目整體進展情況進行評估。該問題直接關系著項目進度的監督、項目交付物的管控、項目過程中的變更管理，以及項目運行的甘特圖查看及各種統計分析報表[3]，為研發項目管理后期的各項綜合考核提供最直觀的數據支持。

4）、質量管理問題。主要是研發項目管理中利用先進的虛擬制造技術、統一數據模型技術、虛擬樣機技術等實現研發項目各個階段的動態模擬，通過三維軟件對產品進行模擬分析，及干涉檢驗，減少產品樣機設計差錯率，大大縮短產品研發時間，減少重復性勞動，降低研發成本，為項目質量管理提供有效的技術保障。

本文提出基于PLM系統的研發項目管理平臺構建，旨在利用PLM系統有效整合及集成各種信息資源，提供產品全生命周期相關數據管理和數據重用機制，并對異構數據進行有效的管理，集成數字化管理平臺，提高現有設計知識的重用率，從而減少項目設計任務量，降低產品設計成本，增加產品市場競爭力。

3、 基于PLM系統的研發項目管理平臺構建

3.1 構建的關鍵因素分析

基于PLM系統的研發項目管理平臺構建的關鍵因素主要包括業務流程、組織方式及數據模式三個方面。

1）、業務流程。以煤機制造行業為例的離散型企業因其產品結構較為復雜，零部件較多且存在自制件與外協件并存的情況，設計及工藝過程經常發生變更請求等都是影響研發項目管理的制約因素。以PLM系統為依托的業務流程管理能夠徹底改變傳統管理模式中過程管理隨意性大、協同能力差的情況，規范設計過程中的各種變更問題（如設計更改、工藝變更、標準化審查等），評審流程規范、執行嚴格，各種產品數據BOM結構等配置管理更加科學，保證了數據的統一性和正確性。

2）、組織方式。煤機制造行業保持著客戶驅動型的訂單生產模式，必須按客戶需求進行產品研發，通常產品研發周期較長，已無法采用人工干預的形式對研發項目進行管理，因此必須對項目進行階段性分解。特別是在虛擬結構和團隊結構中更需要清晰界定產品研發流程，建立項目責任制，調動各智能部門的資源投入到研發項目管理中去。

3）、數據模式。產品數據管理是PLM系統的主要功能之一，它以數據為中心，多個應用為目的，最終實現研發項目的統一管理。對于離散型煤機制造業而言，因企業或部門間業務模式的不同，其工作側重點和數據管理模式均存在差異，這種差異化是造成異構數據產生的主因。因此，基于PLM系統的研發項目管理平臺必須從數據模型的底層結構采用相關技術統一數據模型，在研發項目過程中實現設計數據和生產數據的統一性，杜絕因設計及工藝性修改等問題帶來的材料變動而導致數據信息傳遞的滯后性和數據的不唯一性。

3.2 體系結構模型的構建

面向產品研發創新的PLM系統是一種具有知識管理和流程優化功能的數字化集成管理工具，借助于Web Services相關技術及特定的建模語言及轉換標準，可構建具有多層模型結構的研發項目管理平臺。基于PLM系統的體系結構模型如圖1所示，該模型共分為4層：基礎數據層、管理規劃層、技術應用層和用戶服務層。

1）、基礎數據層。基礎數據層中的數據源主要由Web數據、文獻性數據、零部件信息、產品結構、CAD文檔等工程數據以及各種不同功能的數據庫信息組成。這些海量的數據源信息可采用UML作為建模語言，借助Rational Rose等圖形建模工具對其進行處理和轉換，再利用STEP標準中的Express描述語句進行表達，最終以XML實現中間文件的格式轉換，滿足不同用戶的使用需求，同時也使具有虛擬結構和團隊結構的組織企業方便異構數據間的數據共享和解析。

2）、管理規劃層。管理規劃層按照項目管理中時間管理、成本管理及質量管理三大領域對研發項目進行整體規劃布局。時間管理能有效記錄項目生命周期內所跟蹤數據和事務的活動狀態，可作為計劃調整的重要參考依據；成本管理實現了項目資源的有效評估，從根本上控制了項目風險。質量管理通過對研發項目過程的優化和協調，結合產品配置信息實現EBOM和MBOM的一致性，避免了因變更問題帶來的信息傳遞滯后性問題，通過工程變更管理使系統存儲的數據結構信息與圖紙信息保持高度一致性。

3）、技術應用層。技術應用層是研發項目的具體執行層，通過前期任務的分解及規劃到借助CAD、CAM、CAE等設計工具和PDM系統進行產品零部件的設計，CAPP軟件可滿足工藝規劃的要求，編制出詳細的工藝路線信息，把零部件加工、裝配中需要使用的工序、車間班組、加工中心、定額等數據反映到工藝路線中[4]。研發和工藝部門的緊密聯系能夠快速生成虛擬樣機，并實現各階段的動態模擬，及早發現并解決問題。生產制造部門借助APS高級計劃系統編制更為優化的生產計劃，而MES制造執行系統可采集和記錄生產過程中的各種數據，實現生產現場的實時檢測，兩者的有效結合，使零部件的生產達到了快速成型的目的。利用PLM系統的集成技術使研發部門、工藝部門和生產制造部門按照不同的職責要求，實現了研發產品的數字化制造。

4）、用戶服務層。實現了PLM系統與ERP、CRM、SCM的有效整合。通過ERP系統實現企業內部資源的優化整合，實現了物流、信息流和資金流的有效管理，提供ERP數據與PLM數據的共享渠道，使設計、工藝過程更加清晰、便于控制，保證獲取信息的一致性；通過CRM系統實現與客戶間的交流互動，利于信息技術進行數據挖掘分析用戶實際需求，準確把握客戶需求動向，細分用戶群體，有針對性的開拓用戶市場，形成概念化設計并指導詳細設計；通過SCM系統實現庫存信息的查詢，實時掌握庫存件利用動態，合理選用物料狀態，可有效降低采購成本，結合供應商群體，可做到實時信息的共享及快速響應客戶需求。

4、 基于PLM系統的研發項目管理平臺的實現

基于PLM系統的研發項目管理平臺實際上可分為直接的有形可見的效益和間接的無形感知的效益兩種[5]。本文以PLM系統的數據管理功能和業務流程管理功能為切入點，結合研發項目管理中的時間管理和進度管理，對直接效益的整體情況進行闡述。

PLM系統的數據管理對象主要包括研發設計過程中的部件、CAD文檔、規范文檔、基線和升級請求等。本文將資料存儲管理劃分為產品庫及存儲庫兩大類。產品庫是研發項目產品的數據存儲地，而存儲庫里的相關規范數據可供產品設計時選用，并通過模糊或高級搜索、Parslink分類檢索的方式實現數據共享。利用PLM系統中的基于Windchill的ProjectLink可實現研發項目的過程管理，通過項目數據存儲和項目計劃的執行，實現設計任務分發及反饋，設計活動與交付物實現關聯管理，其流程示意圖如圖2所示：

在項目跟蹤階段，領導或項目經理能夠以可視化的方式查看工作進展情況，可利用量化數據的方式來檢查關鍵節點，并能在生成的時間表中直觀地看到項目整體完成情況，如圖3所示。通過明確項目成員的設計任務和工作指令，在PLM系統工作任務頁面給予成員任務的提醒，如圖4所示。

項目計劃的創建及任務分發、反饋問題，可由PLM系統的研發管理員創建設計項目計劃，成立研發項目小組，創建子項目計劃并分發任務給各項目成員，各項目的任務負責人根據子項目進展情況，及時按要求完成交付物并更新任務完成率，如圖5所示。

設計項目完成后通過各級圖紙審核請求并根據不同部門的要求，提交相應的打印基線（處于已發布狀態）將最終設計圖紙傳遞給不同的部門，如圖6所示

以上所述內容僅為基于PLM系統研發項目管理平臺的冰山一角，研發項目管理平臺的構建不僅要實現有形的可見的直接效益，而且要通過構建真正實現諸如企業形象、客戶滿意度等間接效益。借助于PLM系統，企業產品架型標準化和模塊化工作進展順利，研發項目設計周期（以新產品設計為例）從2014年的6.5天/套圖提高到2015年的5.2天/套圖，設計周期提高20%，產品模塊化率可達到60%，標準架型覆蓋率達到50%，大大減少了設計任務量，由于企業標準件及通用件的大量使用，同時設計開發套用標準架型及成熟架型，減少支架壓架費用，提高了產品套用煤安證的比例，從而降低了生產成本，增強企業競爭優勢。

5、 結語

在全球市場經濟激烈競爭的時代背景下，信息化水平的提高是實現企業利潤最大化的有效途徑，是企業獲得長遠發展的根本?；赑LM系統的研發項目管理平臺的構建，不僅提高了企業研發項目管理水平，而且也從根本上使研發項目管理平臺的成功實施提供了可靠性的借鑒。因此，以河南機械裝備投資集團為重要契機，轉型為投資+制造的新型制造業，借助PLM系統的研發項目管理平臺，加強煤礦智能化開采裝備技術的研究和應用，淘汰落后的開采方法和裝備，將現代自動化、信息化、智能化技術及先進制造技術等信息化集成技術與煤炭開采技術深度融合，全面提升產品品質，真正實現高端產品的智能化和國際化，走高端制造、綠色開采之路，才是企業長盛不衰的根本。

參考文獻

[1]王穎.煤機企業信息化人員體系建設分析[J].煤礦機械，2016，37（1）：1-2.

[2]陳珍.借助信息化技術構建煙草企業數字化研發平臺[J].中國管理信息化，19（2）：60-61.

[3]彭旭.基于PLM平臺打造高效研發項目管理體系[J].CAD/CAM與制造業信息化，2010，（7）：27-29.

[4]張浩.M集團產品全生命周期管理系統（PLM）的構建規劃研究[D].南京：南京理工大學，2010.

[5]賈紅雨，張力，楊蘭.產品生命周期管理系統效益評價研究現狀[J].現代制造工程，2009，（3）：136-140.