PLM 系統在制造業企業數字化管理的應用

文/資明庚，張濤，潘靜·珠海格力電器股份有限公司

PLM 系統是企業數字化轉型的重要管理手段，PLM 系統通過標準化架構，將企業的產品研發、工藝設計、試制改進、生產制造、圖文信息和項目管理等各業務板塊進行數字化集成，實現企業資源的數字化管理與內外部信息聯通利用，建立企業管理資源庫，改善企業組織結構，優化各類資源的柔性化配置。本文結合制造業企業PLM 系統的數字化管理應用，對PLM 系統在企業數字化管理的過程進行闡述。

隨著企業規模的不斷擴大，部門之間信息壁壘，各環節反復確認，變更信息傳遞不及時，產品零件組裝不匹配，產品下線不合格，需要投入更多的管理資源來處理各類數據問題，導致企業運營成本虛高，嚴重制約了企業的發展。制造業企業的訂單數字化管理應用流程如圖1 所示，從執行層往上均為數字化管理，消除了大量的紙質文件與溝通阻力。

PLM 作為將企業產品數據與變更過程進行流程化、系統化集成的信息化管理平臺，其發展至今已具有強大的數據連接整合能力，貫穿了產品全生命周期的數據管理，在眾多大型制造業企業得到應用，是應對信息技術不斷更新發展，市場對產品迭代速度要求不斷提高，實現企業數字化轉型的重要管理工具。企業數字化管理是集中高效的線上業務處理模式，基于標準化的數據基礎，構建從產品數據、工藝文檔、項目管理等各大環節資源數字化集成的一種企業管理模式。

數字化管理的標準化基礎

數字化管理應在企業標準化的基礎上實施，企業嚴格實施國家標準體系，使企業經營活動符合社會法規要求和對外相關業務的拓展更加有利。企業標準化源于國家頒發的《企業標準體系 要求》GB/T 15496-2017，企業標準化的過程就是將符合客戶需求與質量要求的重復活動進行規范化、流程化，并賦予具體的指標參數，以企業經營管理的最佳秩序與活動效益作為管理目標，將工作方式與方法科學化、具體化，能實現工作流程與結構的快速參照復制，保障相關工作人員操作規范、系統運行效率更高。企業標準化可分為事與物兩大類別，“物”指的是具體的人員、產品、材料、設備以及工具等；“事”則是在企業中開展工作的具體方法、參考示例、流程限定等能夠提升企業運行效率的操作或管理。標準化是企業信息化建設的前提，如PLM 系統就要求立項必須包括項目名稱、業務板塊、產品類別、部門領導、實施流程等標準內容。

數字化基于標準化，企業運行過程中龐大的數據量需要標準化的管理基礎，混亂的數據需要做好分類，按照既定的規則進行數據整理，最后上傳到PLM系統對應的數據庫，形成具有極高參考價值的歷史數據，為新產品的開發提供依據和保障，倘若原始數據與操作流程未能形成標準化的分類管理，即使上傳到了PLM 系統，也只是一堆毫無價值的數據垃圾，導致企業數據管理混亂，系統運作與實際工作格格不入。PLM 系統的成功推行需要標準化數據，研發設計團隊在此基礎上進行協同化的產品模塊組合設計。否則，PLM 系統的項目無法集成優勢資源，系統管理失去其意義。

企業標準化建設與PLM 系統管理是相輔相成的，通過系統的高效管理，能夠使企業標準化的文件體系不斷更新完善，形成一個符合企業發展需求的標準文件結構及其管理體系。企業標準一般通過企管部進行審定與統一管理下發，通過使用PLM 系統管理，將產品研發標準體系、產品制造標準體系、業務保障標準體系、崗位職責標準體系整合起來。此外，PLM 系統導出功能同樣也方便了企業標準模板修訂、標準文件分級受控打印等工作，實現研發與標準化工作同步，不僅有效提升產品全生命周期管理能力，而且促進產品質量的提高與企業技術的進步。

PLM 系統工藝管理數字化

應對零部件工藝規程管理，通過構建企業標準工藝規程要求的工藝資源體系，按照分類定義工藝系統中的工藝資源類別，實現工藝資源的集中管理，并采用結構化的數據框架將產品涉及的工藝標準、設備選型、模具、工裝容器、工藝參數、原材料等有序地關聯管理起來，形成能直接指導生產的完整工藝規程數據，同時將常規的工藝術語在PLM 系統中進行嵌入式語言管理，方便設計員直接引用這些常用術語，提升工藝規程編制效率與規范度。

工藝變更與簽審管理，基于PLM 系統強化設計工藝一體化變更管理，提升工藝變更管理可控性，增加設計工藝一體化變更中設計更改的工藝會簽環節，通過協同編輯程序實現MBOM 數據的同步變更，建立對工藝資源數據的創建、審核、更改功能，限制不同賬號的更改權限與設置生產管理人員簽審環節，只有經過各環節簽審的工藝規程才能投入到批量生產，同時系統以歷史數據標識設計變更信息，保障設計工藝信息的一致性。設計更改歸檔后，下發工藝更改任務，整個流程在歷史數據欄進行顯示，方便管理人員查看變更過程信息，實現設計工藝一體化更改數字化閉環管理，并在生產車間配置PC 端，方便生產班組直接查看電子工藝規程，消除紙質圖形文檔的打印與流轉，實現工藝規程與圖文數字化管理，從設計到生產的全過程產品工藝數字化管理流程如圖2 所示，各個環節設置的工藝簽審與歷史變更記錄，減少了產品工藝過程管理的復雜度，大大降低了產品升級改進后數據管理的難度。

圖2 PLM 系統產品工藝流程數字化管理

PLM 系統產品管理數字化

ERP 中的訂單確認后，即可形成對應的生產計劃需求，計劃下發到對應的生產系統，生產部根據MBOM 清單，安排物料的采購與自制生產，PLM 系統則按照既定的規則將EBOM 轉換成MBOM，構建EBOM 與MBOM 之間的實時數據關聯，并對零部件BOM 涉及的工藝規程進行管理。

通過PLM 系統對BOM 的生成進行標準化管理，減少企業資源的浪費。為滿足市場對產品定制化、多樣化的需求，同一規格的空調產品需設計多款型號，搭載不同的外觀與功能，應對不同的使用場景，這就導致配套的沖壓零件種類繁多，圖文設計變更頻繁，生產切換頻繁，大量的時間與加工資源浪費在不增值的校準、編程、工裝、模具切換步驟。為提升不同型號產品配套沖壓零件的兼容性，需依據PLM 系統的連接規則對產品進行精益設計及標準化管理，同時采用仿真設計與模擬生產等先進技術，優化設計結構，減少生產輔料的使用，并從源頭確定各型號產品對應的X 系列沖壓零件結構通用化特征及同系列零件模塊化的BOM 電子清單管理，以PLM 系統為基礎，對應產品的物料信息采用數字化管理，圖3 為產品各環節BOM 清單數字化管理過程。

圖3 產品BOM 物料信息管理數字化

采用標準化、模塊化的BOM 電子清單管理，消除因設計員或設計理念的變化對成熟產品的結構特征變化，其對應的物料編號都進行分類分族，嚴格進行設計圖文下發簽審。實際生產過程中，零件的外形設計應與設備的加工范圍相匹配，有些零件在滿足尺寸裝配要求的情況下，卻無法在現有的設備進行加工或加工的質量不符合控制要求，因此零件的設計審核者應當熟悉應用設備，確定零件的各項要求能夠正常保障，保障加工工藝符合現有生產條件，并形成該系列精益設計標準文件，減少因加工浪費造成的交期延后問題。通過產品模塊化精益設計，能夠大大縮短設計周期，提升設計面向生產的保障能力，有利于建立新員工標準化培養體系，縮短培訓周期。

PLM 系統項目管理數字化

PLM 系統具有產品結構管理、工作流程管理、工藝圖文管理、數據變更管理、零部件管理、集成與協同管理等功能，項目周期與產品生命周期(PLM)類似，通過PLM 進行系統化、數字化的管理方式，將所有與產品相關的數據在其整個生命周期內進行集成管理，能夠實現數據跨企業、跨空間、跨時間的管理，能夠集成與產品相關的管理資源、標準流程、應用系統和數據信息。

PLM 系統生成項目報表：不同層級的管理人員所關心的報表內容不同，公司領導者最關心公司整體的發展支撐項目概況、整體項目分布、整體投入成本、整體效益、回收周期，中層領導最關心的是本部門參與項目的概況、承接公司重大項目概況、部門異常項目，項目負責人則具體關注項目進度、資源分配、節點周期等，通過PLM 系統進行管理的項目則可根據權限層級進行報表的生成與打印，進一步優化了項目管理結構。

PLM 系統與規范流程：產品從概念到投產需要經歷一個又一個的優化及篩選流程，產品的開發過程按照項目的方式進行管理，不同的產品需求對應不同的項目類型，如拓展產品開發、系列化產品開發、創新研究型課題等。對按照項目的不同路線進行標準化整理，對應到系統上相應的產品開發流程，包括項目資源、研發簽審、工藝簽審、技術簽審等，從而形成標準的工程分解WBS，這樣可以做到分工明確，環節可控，任務清晰，方便整個過程的管理，圖4 為項目4 大過程的數字化管理，各環節均形成了過程記錄，方便項目管理人員對項目周期的管控。

圖4 基于PLM 系統的項目過程管理數字化

PLM 項目管理模板：PLM 系統一項重要的功能是項目管理模板建設，使用不同項目類型對應不同的細分模板，可減少不必要的資源投入，如研發型項目立項時對應到研發部門的資源配置與成果量化標準，按照項目的重要度與緊急程度參與的人員職級也可進行對應。項目管理過程在系統對應了標準處理模塊，如評審看板：提供各單位評審整改問題相應信息和各單位關鍵技術圖文相應信息；待辦任務：可處理所有PLM 任務，在任務區中集成簽審需查看對應狀態內容，如打開主要內容，更改單內容，實現快速簽審；批量編制：實現同類型的升級流程或變更流程，同文檔細類的標準流程可集中維護并批量啟動；批量簽審：實現同文檔細類且同簽審節點批量簽審；重新分配任務：實現將已收到不屬于自己的任務重新分配給他人。

項目計劃WBS 分解：完整的項目可細化分解到具體的實施步驟，如對項目開發的周期進行分解，可分為項目立項、項目方案、實施計劃、交付計劃、控制計劃等。工程分解結構(WBS)分解的實施步驟需切實可行，且能支撐項目落地的各個環節，系統可用關鍵路線圖CPM 進行事件與活動的可視化表述，對應到項目成員時可在立項階段進行節點負責人維護，項目成員進行節點簽審，并在工作看板中了解自身的工作任務，按照周期提交對應成果，保障項目整體交付。分解實施后的項目，隨著各個環節的交付，最終在系統形成完整的過程文檔，實現整個項目周期數字化管理。

PLM 在沖壓車間數字化管理的應用

以沖壓生產車間的數字化管理應用為例，沖壓生產車間的建設基于各大項目的集成應用，通過PLM與生產車間MES 信息化系統的數據連接共享實現對相關落地項目的全生命周期管理，可以有效地監控項目在生產車間的應用狀況，MES 信息化系統通過運用數據采集技術、網絡技術和數據庫技術等將線體設備狀態、工藝圖文信息、生產決策管理、實時進度數據等進行數字化集成，通過配置匯集Creo 助手及Creo參數化工具，應用沖壓Creo 參數化工具查看三維圖紙，配置系統個人看板管理，提供個人實時的系統信息，極大方便了車間班組長的日常管理工作，實現了車間資源的數字化管理與內外部信息聯通利用，進一步改善車間生產過程的資源組織和管理，優化各類資源的柔性化配置，有利于提高車間的制造質量、效率和過程可控性。

結束語

制造業企業實施PLM 系統管理首先應建立各項數據的標準化，并對各層級管理人員進行認知與操作培訓，構建系統實施基礎。制造業企業通過應用PLM系統，從點到面實現企業產品全生命周期的數字化管理，改善了企業內部管理結構，使企業從研發到生產流程更加規范合理，進一步發揮了企業各項資源優勢，有效避免了各類數據的混亂與管理資源的浪費，極大提升了企業運營效率，是企業規模化發展的重要管理工具。