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时间：2020-09-07 12:14:08 来源：勤学考试网 本文已影响 人 
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应用PLM实现企业产品研发的协同和创新
白永红
西安飞机工业（集团）有限责任公司
内容摘要：本文主要从协同的角度出发描述了产品生命周期管理 在产品研发中的巨大作用，首先引入了支持协同和创新的 PLM思想和 平台的概念，然后就怎样应用PLM来支持产品的协同研发和提高企业 的创新能力，最后介绍了西飞实施基于产品生命周期管思想的 LCA的 概况，通过LCA的实施应用为PLM丁下了坚实的基础。
关键词：PLM 产品快速研发 核心竞争力 PDM
一、 引言
近几年欧美等国家的GDF和产品利润率远高于中国等国家。懂得 宏观经济的人都知道：之所以产生这样的差距，重要原因就是因为欧 美等国家使用“产品至上、设计第一”的产品策略，这种“产品至上” 的研发策略是竞争的必然趋势。而 PLM（ Product Lifecycle Management产品生命周期管理）平台和技术是支持产品快速研发的 核心技术，PDM（ Product Data Management，产品数据管理）是 PLM 实施的基础。
PDM从上个世纪八十年代诞生到现在经历了一个 CAD数据管理、 产品配置管理以及对所有产品相关数据管理的过程， 大多数PDM系统
可以管理企业的产品数据和产品研发流程，实现了研发部门在正确的 时间，把正确的信息，传递给正确的人。产品管理在经历了 EDM
（Electric Data Management ，电子数据管理）、PDM两个阶段后， 上个世纪九十年代人们在制造业界第一次提出了产品全生命周期管
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理PLM的概念，第一次从产品的全生命周期管理的角度去认知产品研 发的内在规律和产品数据在产品生命期内各阶段的价值， 第一次从全
面解决方案的角度去研究产品的生命周期优化管理及其软件的实现。
PLM的最终目的就是建立一个管理产品生命周期中各种数据、过程和 应用的协同平台，通俗地讲就是让产品设计、工艺、工装、采购、生 产、质量、售后服务、客户等在相同的用户界面下对唯一数据源进行 正确的操作，各类管理工具使用同一种语言，互相通讯，协同工作， 从而提高企业生产效率和产品创新效能。
二、 PLM的内涵
PLM是指对产品设计、工艺设计、生产、使用维护到回收的整个 产品生命周期中产生的所有数据和过程进行管理， PLM将成为制造企
业整合和改进产品生命周期管理流程的有效工具和手段。
传统的PDM产品虽然或多或少地具有有效性管理的功能，并能在 一定程度上保证ERP和生产所需数据的准确性，但从来没有一个 PDM 可以有效的跟踪和管理产品的制造数据、质量数据、售后服务数据； 在更改管理和产品改型设计的支持上，也仅仅实现了设计数据发放和 配置管理，并没有把产品问题反馈、客户建议等更有价值的需求纳入 到系统管理和解决方案中，从这种意义上来说， PDMX仅实现了开环
的设计更改流程，这和当年的MRPH能进行开环的生产作业计划管理 何其相似。
PLM是将产品生命周期从市场、研发、试验、投产、销售到售后 的整个过程实现有效管理。听起来似乎很简单，其实是个很复杂的过 程。现在，产品生命周期的每个或某些过程基本都用相关软件进行管
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理。首先应用订货管理和 CR（Custome Relationship Management ， 客户关系管理）得到市场和用户的需求信息，再在设计中应用CAD软 件进行产品设计、应用CAE软件进行各类分析、应用PDM软件管理设 计数据，在工艺设计中应用 CAPP和 CAM软件，在生产中应用 ERP
（Enteprice Resource Planning ，企业资源计划）软件，在原材料
和成品的采购中应用SCM（供应链管理）软件，这些无不是围绕产品 的生成过程在应用软件来辅助完成相应的工作。不同的企业，产品研 发的不同阶段，对软件的需求也不尽相同。因此必须采用PLM建立统 一的协同平台，整合过程和应用。
PLM以柔性的面向对象的体系来搭建产品数据框架，以流程管理 协同In ter net环境、企业的合作者以及 ERP和CRM等系统，以业务 对象的生命周期控制产品演化策略和协同。只有这样， PLM系统才能
完全支持在整个生命周期的价值链中构思、评估、开发、管理和支持 企业业务。正如一位 CIO所说“有了 PLM系统，ERP CRM和 SCM系 统才终于有了它们一直需要的东西一一一个可靠的、可以普遍访问到 的、最新、最准确、最完整的产品信息源。”
PLM的核心是统一数据源，实现研发、生产、供应、仓储、销售、 售后以及财务等业务的无缝集成。因此， PLM主要目标是整合以PDM 为核心的产品数据平台和以ERP为核心的产供销资源管理平台，减少 中间环节，使所开发出来的产品更符合市场的需求。通过整合，一方 面缩短产品从研发到投产的周期；另一方面可以从系统中及时获取其 它部门提供的相关信息，为产品研发和改善提供依据。
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三、实施PLM实现产品研发的协同
PLM覆盖了从产品诞生到消亡的产品生命周期全过程的、开放 的、互操作的一整套应用方案，它是企业产品研发体系的各类软件系 统（如 CAD/CAPP/CAM/CAE工具软件）的集成应用平台。
PLM要真 正发挥威力，必须建立配套的管理措施，结合设计方法的优化，开展 标准化、系列化、模块化工作，规范产品研发过程。 PLM丁破了限制
产品设计、产品制造、销售、用户之间进行沟通的技术桎梏，通过互 联网进行协作，PLM可以使企业在产品的设计创新上突飞猛进，同时 可以缩短开发周期，提高生产效率，降低产品成本。
我们可以设想这样一个片段：飞机设计师们刚刚在电脑上完成新 零件的设计，并且应用PLM提供的协同平台完成了设计协调， 形成了 一架飞机的电子样机，客户立即看到了样机并反馈了意见， 并苛刻地 要求必须在十个工作日内完成更改 （一一要知道，这在过去需要至少 两个月的时间），位于异地的设计师们在 PLM平台上协同工作，提前 三天完成了任务。几年前，这似乎还是一个天方夜谭式的场景。而现 在，应用PLM就成为可能。
随着时代的发展，许多制造业企业的生产模式逐步向多品种、小 批量、定制化生产的方式转变。市场对产品从研发到投产周期的要求 越来越严，客户的个性化要求层出不穷，企业需要在最短时间内满足 客户更多的需求，因此，必须具有高效的协同平台。
同时，在同一个平台工作，销售订单一旦确定，各部门按照订单 确定的技术状态开展工作，各部门工作完成后，系统内用于指挥生产 的各类数据也就生成了，没有任何的重复工作和等待。另外，通过此
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种方式，各部门可以很方便的从系统中提取所需信息， 比如研发部门
可以提取历史销售信息、产品配置的被选信息、零部件的米购信息、 客户的习惯和需求等。研发部门通过分析后，来指导新产品的研发和 老产品的完善。
依据PLM业界经典的诺门架构（Norman s Structure ）,研发活 动是所有活动的源头，而 PLM系统是协同企业关键业务的核心架构。
整个企业在前端由CRM系统与客户联系，在后端电子化采购系统或供 应链管理系统（SCM与供货商沟通；研发活动的产出一--新产品的 资料会传到下端MRP系统进入生产程序；企业销货收入、成本、获利 的贡献，会经由ERP系统的财务数字反应给管理阶层得知。
国外企业 正是借这种架构并通过 PLM系统为主的整合系统实现了产品全生命 周期的协同运作。
具体来说，在PLM环境下的产品数据全生命周期管理协同运作主 要分为如下四个方面：
?产品销售以及售后服务：PLM保存了产品定义的所有信息以及 产品形成的过程信息，销售过程中输入/输出均依据PLM
?设计：设计师直接从 PLM中获得订单技术协议、以往产品的 问题反馈、类似产品的解决方案、设计雷区等信息和知识，然后使用 CAD/CAM/CA软件以及所有与这些系统配合使用的补充性软件，以协 同的方式在一起研发产品。
?生产和采购：在生产视图中管理产品技术状态和质量数据， 在客户视图中维护产品出厂数据、 客户服务数据；而这些是ERP系统 和以往的PDM解决方案不能成功解决又对企业管理整体优化影响重 大的业务。
?客户：客户通过In ternet访问产品维护数据、提交问题反馈、 进行自助式服务，所有这一切，会给用户准确的服务数据，并获得第 一手的客户需求，用以指导产品的下一轮研发。
需要说明的是PLM系统实现上述架构的方法并不是一味的在自身 数据库里存储这些数据，而是使用连接、整合的方法把分散在不同系 统的数据融合为一个完整的、实时的业务数据。
在一个企业中采用上述模式实现 PLM系统和ERP系统以及SCM系 统的协同，采用的切入方法关键在于，首先由PLM统一了设计、制造、 采购等环节的物料数据；然后由标准化部门牵头，采购部门协助共同 确定一定时间内的物料状态，对于目前性价比差或采购不到的物料设 置为禁用，性价比一般或低值物料设为可用，价格变化迅速、性价比 高或积压严重的物料设为优选；设计师在设计或更改时只能选取统一 管理的物料；PLM整合ERP不仅提供PLM系统存储的信息给设计师， 还把ERP当前物料的库存、在制品等数据整合在PLM界面中提供给设 计师。通过这种PLM协同ERP和采购供应链的方法，使得企业的物流 从源头上得到控制。
PLM整合企业信息化软件的架构关键在于协同，在于在产品生命 周期管理过程中整合各个系统，并借此把供应链中上下游厂商及顾客 的产品信息与制造核心流程互联互通，进而节省开发及制造产品所需 的成本及时间，并尽可能的激发产品创新。
四、 PLM是企业提高核心竞争力的强大武器
随着国内外制造业的全球化发展和竞争环境加剧，许多制造业企 业已经意识到提高设计效率和研发创新能力， 缩短设计周期，降低设
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计成本，快速推出新产品，迅速占领市场已经成为企业经营发展中的 主要瓶颈，而PLM等信息技术已经成为制造业企业产品创新的原动 力。
成功的ERP项目可以帮助企业降低生产和营销成本。要提高企业 的创新能力，增强企业的产品创新、过程创新， PLM解决方案是重要
途径之一。
PLM技术出现在产品价值链的每个点上，改变了价值活动的执行 方式与活动之间联结点的本质。它同时也影响了价值链范围，并重新 提供符合客户需求产品的方式。实施PLM核心是对企业整个业务流程 的整合，在整合过程中，需要对现有工作分工做较大调整。企业如何 看待和处理这种变革将会直接影响 PLM是否能够成功实施，特别是在 研发与产供销整合的时候；因为对于一个制造业企业来说， 研发和产 供销往往是两个相对比较独立的领域， 特点各不相同，相互之间惟一
的纽带就是产品，这是整个PLM整合环节中最困难的一项。而要实现 整个产品生命周期的协同和提高反应能力，这部分又是最关键的。
来自Aberdeen公司的分析显示，企业全面实施 PLM后，可节省 5%~10的直接材料成本，提高库存周转率 20%~40%降低开发成本
10%~20%进入市场时间加快15%~50%降低用于质量保证方面的费 用15%~20%降低制造成本10%提高生产率25%~60% 五、西飞在PLM上的实践
从技术角度上来说，PLM是一种对所有与产品相关的数据、在其 整个生命周期内进行管理的技术。既然PLM与所有与产品相关的数据 的管理有关，那么就必然与PDM密不可分，有着深刻的渊源关系，可
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以说PLM完全包含了 PDM的全部内容，PDM功能是PLM中的一个子集。
但是PLM又强调了对产品生命周期内跨越供应链的所有信息进行管 理和利用的概念，这又与PDM有着本质的区别。由于PLM与 PDM的渊 源关系，实际上每一个实施 PLM的企业都是先从实施PD研始的。
西飞公司从2002年开始了基于PLM思想的PDM的实施，首先根 据公司的长远发展对PDM的需求作了详细分析，同时结合飞机型号的 研制生产任务对型号数据和数据管理模式作了大量的分析研究， 确定
了以产品结构为主线组织产品设计、工艺、工装等数据的管理模式。
同时对国内外流行的PDM系统进行了广泛的调研和分析，充分考虑了 对产品生命周期管理的需求，2003年确定了在具有PLM思想的LCA 系统上进行西飞PDM的实施应用工作。到目前为止，以LCA系统为集 成框架，建立并在型号研制中应用了飞机产品生命周期中单一产品数 据源管理平台和体系，建立了飞机协同研制应用平台和支持并行工程 的技术环境，实现了基于成熟度支持设计、工艺、工装、制造之间的 协同和并行，不仅从逻辑上对零部件的 3D模型进行管理，而且对零 部件的空间关系进行管理，并使得产品的数字化描述能正确、简单、 完整地在LCA与 CATIA之间进行交换。实现了产品和工装设计的数据 管理、构型管理、产品研制流程的管理等，实现了产品数据源从多数 据源向单一数据源的变革。各机型统一的有效性管理，实现了多型号、 多系列、单（批）架次、多视图的产品构型管理，满足了飞机“技术 状态管理”和“构型管理”的要求，使技术状态管理由传统的事后统 计管理向过程管理的转变。特别是数据访问控制的安全机制、 备份机 制，这是任何传统手段都无法替代的， 保证了产品数据这一企业巨大 财富的安全性。
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西飞PDM勺实施虽然取得了一定的成绩，但技术的发展是无限的， 要从PLM思想出发不断完善西飞的产品生命周期数据管理还有很长 的一段路要走，还需要我们付出辛勤的劳动，西飞将会在一个完整的 产品生命周期数据管理体系和平台下，按照PLM-BO的思想完成产品 数据在设计、制造、售后服务过程中的管理，从而增强西飞的产品创 新研发能力，提高企业的核心竞争力。
六、 结束语
随着企业应用的深入，PLM理念中包含的在企业的多个部门和在 异地进行协同将逐渐成为现实，产品信息在供应链合作伙伴中的共享 也会逐渐实现。
同时，在整个PLM领域，CAE DMU（虚拟数字样机）、PPR-Hub等 技术正在逐渐成为研究应用的热点，这些技术可以帮助企业在产品研 发阶段通过虚拟仿真与优化而降低产品的试制成本， 进一步缩短产品
上市周期。
因此，PLM在制造业的应用方兴未艾，前景广阔。
参考文献：
范玉青，现代飞机制造技术M北京航空航天大学出版社，2001
白永红，王泽玉，邱唏，飞机制造企业PDM勺组织与实施J航 空制造技术，2004年第六期
王泽玉、白永红、侯卓兵，西飞 PDM实施技术总结报告，2006
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作者简介：白永红，女，1963年生人，一航西飞研究员，1983 年毕业于西北工业大学航空宇航制造工程专业并获得工学学士学位， 1997年获硕士学位，目前攻读正在博士学位，研究方向是制造业信 息化工程。曾负责CAD/CA系统的开发、维护和应用支持，飞机研制 中CAD/CAM技术应用工作，PDM的客户化实施及应用工作；参加过多 个型号研制信息技术应用工作，参加了“九五”、“十五”国家CIMS 工程和并行工程等项目。
