多系統協同的產品數據管理

華立科技股份有限公司 胡珊妹 浙江理工大學 李仁旺 國網臨汾供電公司 翟 帥

基于智能制造需求的產品數據管理以PLM、ERP、MES三大系統為主構成管理核心系統，支持客戶管理、供應鏈管理、產品研發、生產制造等企業業務（圖1）。其中ERP集成了企業物資資源管理、人力資源管理、財務資源管理、信息資源管理；PLM支持產品信息在全企業和產品全生命周期內(從概念到生命周期結束)的創建、管理、分發和使用。而在工廠層，以MES為核心的制造執行系統管理了工廠內部的各種工作，包括生產執行、物流執行、質量控制、模具管理、設備管理、能源管理等。SCM系統則負責管理采購執行和成品發運過程的外部物流監控。在自動化層，需要建立工業以太網用于連接設備與MES系統，實現設備的互聯。通過實現制造環節設備間的互聯互通的信息采集與發送，實現生產管理與企業管理系統間的互聯互通，能夠全面實現生產、資源調度、供應鏈、研發設計等不同系統間的互操作。

1 在多系統協同部署前產品數據策劃的關鍵點

在實施信息系統之前，可以先對產品數據流程進行改善，以適應未來的規范標準的管理。

物料主數據標準化。在統一納入PLM系統前首先要策劃標準定義。物料數據的來源是設計部門，采購部門是協同的支持部門。完成標準定義后，將圖紙、物料號等信息對應納入到PLM系統中管理，并且便于發放后的更改和追蹤。如果產品實物發生新的變化需確定采用升版還是新增，物料號需在主數據中以版本號或新的物料編碼進行區分，實物和物料號需一一對應，以降低采購跟蹤和庫房管理中對人經驗的依賴。

BOM方案的策劃。設計BOM和訂單BOM需在產品開發流程中管理，如果企業業務中訂單需求是相對標準化的，那么可選擇配置BOM方案，訂單BOM可自動根據客戶的定制生成而無需工藝每單都參與BOM流程。工藝路徑標準化并也納入PLM系統進行管理，將標準工藝路徑和訂單特殊要求的工藝進行區分，以方便對訂單的排產和制造資源的預估。

DFX設計理念的應用。通過集成DFX專業軟件，在產品設計過程中考慮如何便于制造和裝配的因素，將產品的制造成品考慮到總成本結構中。增加在項目過程中的質量策劃內容，將D-FMEA和P-FMEA的記過作為質量控制的輸入，以便獲得來料檢驗標準和生產檢驗的標準。

2 產品數據管理主要功能的優化

2.1 產品組合和項目管理及工程過程管理

在多產品系列的公司業務中把項目管理的流程和產品組合信息融合到一起，創建、維護并監測項目執行計劃，包括具體的每項任務、依賴關系、里程碑和起止日期等內容[1]。把這些計劃安排連接到自動化業務過程，該過程包括可重復的規則、用戶角色和工作流定義。利用模板快速實現過程的自動化和改進，可直接將過程關聯到由這些過程生成的產品和計劃數據上。

設計分類和重用功能可創建設計分類和CBB模塊，在數字倉庫中對以前創建的產品定義數據進行管理；并將那些數據用于新的產品方案或持續的改進項目中。制造工程師也可在設計定案前利用這些功能對備件和替代件進行評估；通過為產品開發人員提供快速訪問，以對設計定義進行驗證和標準化。設計專業軟件集成，從設計軟件中訪問集成的PLM平臺。訪問PLM的工作區和各種功能，如查找和檢索、縮略預覽，以及檢入/檢出，然后設計圖紙保存到PLM平臺中。也可將零件從數字倉庫中加載到設計軟件圖紙中，在PLM平臺上對設計軟件中的裝配、零件、圖紙的版本及修訂進行控制[2]。設計圖紙的可視化，包括多表單、模型、布局及圖層控制。可以自動閱讀圖紙信息，在PLM平臺中創建產品結構。

2.2 物料清單管理

物料主數據在PLM系統和ERP系統中需要實現以工作流方式進行溝通和對接，同時需要實現MES可以調用最新版本有效的物料主數據信息。物料清單管理功能可以通過產品定義、產品配置、以及這些信息產品生命周期中演進的方式清晰可見。

BOM數據需要與ERP系統、MES系統集成，當BOM發生變更時，相關系統中的BOM版本有效性等信息需保持一致性。BOM功能中可創建一個通用的產品結構，利用這個結構對所有適用于某個產品平臺的配置進行管理，包括產品系列、變型和選項的定義，實現模塊化的設計與定制化的產品相結合的功能。BOM通用產品結構可反映一個兼容所有可能的選項，據此可定義所有可能的變型；同時BOM還允許快速創建產品衍生，從現有產品組合衍生一個新的新產品。

通過運用變型條件和所列舉的約束來拓展通用產品結構，管理變型條件以生成具體的產品變型；可使用簡單或復雜的邏輯表達式來表示某個特殊部件應該配置于某個產品的變型。可以靈活采用物料組的方法滿足客戶物料定制的需求，同時以不同的物料號來追溯同一功能物料從不同供應商采購的功能。

2.3 機電一體化過程管理

PLM系統需要有機電一體化過程管理，以方便的將電路圖、結構設計和嵌入式軟件導入產品物料結構進行管理[3]。PCB設計集成功能能夠集成PCB設計專業軟件中創建的PCB數據，包括原理圖、物理布局、BOM、制造和裝配數據，可實現在PLM系統中打開或保存專業設計軟件中PCB數據，并提取原理圖及其實例中的屬性值。利用PLM系統，產品開發人員可把軟件作為一個單獨的零件編號，在整個產品生命周期內管理軟件產品的設計、變更以及重用，從而對BOM進行擴展。把嵌入式軟件管理與PLM的軟件配置管理功能結合起來使用，以便迅速地把軟件在使用過程中出現的問題追溯到它們的燒寫碼和源代碼。

3 在業務流程中產品數據的作用

智能制造系統中產品數據實現兩個端到端的業務流，從產品需求到產品實現量產的端到端流程，從訂單到交付的端到端流程（圖2）。通過跨系統的產品數據管理，可以減少試制時間加快產品上市，同時提升產品開發和制造的質量，也更有利于成本的控制。

3.1 支持建立端到端的需求管理流程

對市場需求和各類內外部需求實現閉環管理，實現需求結構化的分層、分級管理，與開發計劃集成，通過任務閉環實現需求驗證，實現需求與開發的零部件有效的關聯,實現需求跟蹤。

3.2 建立產品設計與工藝設計的協同平臺

通過工藝設計的介入與聯動，實現產品設計與工藝設計間的信息交互、并行協同。通過典型產品組件的標準庫及典型產品設計知識庫，在產品設計時進行匹配和引用；驅動工藝的通用性和標準化，提高運作效率，更直觀和方便地指導車間工人理解操作卡。

3.3 建立數據分析模型與信息表單

貫穿整個產品生命周期的大數據，不僅用于產品檢驗狀態的判斷，還可以建立分析模型，利用大數據分析技術對這些海量數據進行管理，生成信息表單，為研發、制造提供更多的信息，這些數據隱含了的巨大價值。