建立和完善企業(yè)基于ＰＬＭ技術(shù)的數(shù)字化制造系統(tǒng)

譚建新

[摘 要]使用PLM技術(shù)需要一種新的理念，企業(yè)應(yīng)深刻理解PLM技術(shù)的功能與特點(diǎn)，建立和完善基于PLM技術(shù)的數(shù)字制造系統(tǒng)的構(gòu)架與運(yùn)行模式，使該系統(tǒng)能成為提高企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)效率的有效途徑。

[關(guān)鍵詞]建立和完善 PLM技術(shù) 數(shù)字化制造系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671－7597（2009）0720027－02

隨著金融危機(jī)影響的深入，越來(lái)越多的企業(yè)認(rèn)識(shí)到產(chǎn)業(yè)升級(jí)的重要性，探索如何實(shí)現(xiàn)從“中國(guó)制造”向“中國(guó)創(chuàng)造”的飛躍，同時(shí)，我國(guó)離制造業(yè)強(qiáng)國(guó)的目標(biāo)仍相距甚遠(yuǎn)，核心產(chǎn)品與核心制造技術(shù)仍掌握在國(guó)際跨國(guó)大企業(yè)，如何提升企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)由制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變，已成為我國(guó)制造業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。國(guó)家在“十一五”規(guī)劃中明確提出：加快工業(yè)化，以信息化帶動(dòng)工業(yè)化。因此，加快企業(yè)的信息化進(jìn)程，依據(jù)信息化更好更快地研發(fā)新產(chǎn)品，加快產(chǎn)業(yè)升級(jí)的步伐，是企業(yè)提高競(jìng)爭(zhēng)力的有效途徑。PLM作為企業(yè)提升業(yè)務(wù)協(xié)同和產(chǎn)品創(chuàng)新能力的管理理念，近年來(lái)受到企業(yè)的廣泛重視，很多企業(yè)把PLM管理應(yīng)放在企業(yè)戰(zhàn)略層面，作為企業(yè)提高創(chuàng)新水平，提升核心競(jìng)爭(zhēng)能力的管理創(chuàng)新工程。構(gòu)建基于PLM技術(shù)的數(shù)字化企業(yè)制造系統(tǒng)，是目前許多企業(yè)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(shù)的數(shù)字制造系統(tǒng)作些研究與探索。

一、PLM技術(shù)概念、功能與特點(diǎn)

（一）PLM的概念及發(fā)展

PLM是英文Product Like-cycle Management的縮寫(xiě)，中文含義是產(chǎn)品生命周期管理，它是對(duì)產(chǎn)品整個(gè)生命周期的培育期、成長(zhǎng)期、成熟期、衰退期、結(jié)束期進(jìn)行全面管理，是企業(yè)目前唯一面向產(chǎn)品創(chuàng)新的系統(tǒng)，它將PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）與SCM（供應(yīng)鏈管理）、CRM（客戶關(guān)系管理），ERP（企業(yè)資源管理）等企業(yè)主要信息化系統(tǒng)進(jìn)行集成，解決企業(yè)信息中的“孤島”現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的接單、概念設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝流程與作業(yè)、產(chǎn)品供應(yīng)與售后服務(wù)等管理信息的全面數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與流程管理，從而全面提升企業(yè)效率與核心競(jìng)爭(zhēng)力，目前在制造業(yè)得到了迅速推廣。

作為一個(gè)概念，PLM出現(xiàn)的時(shí)間已經(jīng)很長(zhǎng)，但作為一個(gè)企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新的系統(tǒng)，作為一個(gè)整體的數(shù)字化解決方案，是近幾年才成為企業(yè)的選擇，它的技術(shù)基礎(chǔ)源于CAD、CAP、CAM、CAE、PDM及3D技術(shù)等，各種軟件系統(tǒng)的不斷推廣與完善，同時(shí)又有賴于企業(yè)數(shù)控機(jī)床，數(shù)控制造中心及柔性制造系統(tǒng)等基于數(shù)字信息的加工設(shè)備的規(guī)模應(yīng)用。它來(lái)源于PDM，但又跨越了PDM，它強(qiáng)調(diào)對(duì)產(chǎn)品整個(gè)生命周期所有信息進(jìn)行管理，雖然PLM以產(chǎn)品設(shè)計(jì)管理開(kāi)始，但擴(kuò)展到最后，基本涵蓋了企業(yè)所有業(yè)務(wù)范圍。它不再是一個(gè)技術(shù)層面的東西，而上升到企業(yè)產(chǎn)品管理的戰(zhàn)略，它決定企業(yè)向市場(chǎng)提供產(chǎn)品的適宜性、時(shí)機(jī)、質(zhì)量和可持續(xù)性。因此，將PLM定義為應(yīng)對(duì)競(jìng)爭(zhēng)，快速開(kāi)發(fā)與推出新產(chǎn)品的企業(yè)策略更為精確。

（二）PLM技術(shù)的功能與特點(diǎn)

目前許多世界頂級(jí)企業(yè)都采取了PLM集成技術(shù)，據(jù)Daratech統(tǒng)計(jì)，2004年全球PLM市場(chǎng)營(yíng)業(yè)額96.4億美元，較2003年增長(zhǎng)13%，2005年達(dá)到106億美元，而據(jù)Cimdata數(shù)據(jù)顯示，2008年將達(dá)到145億美元，年復(fù)合成長(zhǎng)率達(dá)8%，所有這些均顯示，PLM技術(shù)已成為制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。PLM本質(zhì)上是以企業(yè)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)為核心，解決用戶從需求、訂單信息、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造的綜合管理與過(guò)程管理，以信息化手段改變企業(yè)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造模式，為企業(yè)提供產(chǎn)品創(chuàng)新與業(yè)務(wù)協(xié)調(diào)的信息化平臺(tái)，增強(qiáng)企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的響應(yīng)能力，在一個(gè)實(shí)施了PLM技術(shù)的企業(yè)，通過(guò)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM），協(xié)同產(chǎn)品設(shè)計(jì)（CPD）、產(chǎn)品綜合管理（PPM）及客戶需求管理（CRM），供應(yīng)鏈管理（SCM），其產(chǎn)品在設(shè)計(jì)時(shí)各業(yè)務(wù)部門(mén)可以和設(shè)計(jì)部門(mén)同時(shí)介入，并行作業(yè)，預(yù)先考慮產(chǎn)品整個(gè)周期的各種因素，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)偏差，及時(shí)修正，并按照市場(chǎng)需求預(yù)測(cè)，不斷更新設(shè)計(jì)方案，優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低成本，響應(yīng)市場(chǎng)，大大縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間，顯著提高企業(yè)運(yùn)行效率。

PLM它是一種以產(chǎn)品為核心的戰(zhàn)略，它從地域上橫跨了整個(gè)企業(yè)與供應(yīng)鏈及客戶，從時(shí)間上覆蓋從產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)起直到退出市場(chǎng)，它不僅包含完整的產(chǎn)品信息與數(shù)據(jù)，也包含軟件文件及制造設(shè)備的程序信息，它通過(guò)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理與協(xié)作，電子商務(wù)，仿真技術(shù)，應(yīng)用集成、零部件供應(yīng)管理，勾通在延伸的產(chǎn)品定義供應(yīng)鏈上的所有合作伙伴，高效地把盈利，創(chuàng)新產(chǎn)品推向市場(chǎng)。通用汽車公司應(yīng)用PLM技術(shù)后，研發(fā)效率每年提高10%，新車從設(shè)計(jì)到上市，由原來(lái)的42個(gè)月縮短為12個(gè)月，每年開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品項(xiàng)目由原來(lái)每年16個(gè)增加到26個(gè)，韓國(guó)雙龍汽車公司采用PLM數(shù)字化制造系統(tǒng)推出的汽車，由概念車到量產(chǎn)車，周期不到兩年。因此，從發(fā)展上說(shuō)，PLM正迅速地從企業(yè)策略變?yōu)槠髽I(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，成為企業(yè)通過(guò)信息化促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的必由之路。

二、企業(yè)數(shù)字化制造系統(tǒng)的架構(gòu)與運(yùn)行

（一）數(shù)字化制造系統(tǒng)的構(gòu)架

企業(yè)在采用PLM之前，產(chǎn)品在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)有著明顯的先后順序，設(shè)計(jì)人員首先使用CAD等設(shè)計(jì)軟件，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后提交技術(shù)專家，進(jìn)行技術(shù)，經(jīng)濟(jì)測(cè)算，測(cè)試制造的可行性，修正后再測(cè)試，樣機(jī)出來(lái)后進(jìn)行工藝及制造，零部件采購(gòu)等，這種方式極大的延緩了產(chǎn)品創(chuàng)新的速度，而PLM技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)在于可以“并行作業(yè)，上下關(guān)聯(lián)”優(yōu)化流程管理。但PLM并不是一種簡(jiǎn)單的系統(tǒng)集成，一個(gè)PDM，加CAD/CAM，再輔以數(shù)字化裝配，連接某個(gè)ERP或SCM系統(tǒng)，這不是PLM的真正內(nèi)涵，這只是一種技術(shù)的堆積，真正的PLM是針對(duì)一個(gè)具體的使命，將ERP系統(tǒng)、SCM系統(tǒng)、CRM系統(tǒng)、PLM系統(tǒng)四個(gè)企業(yè)信息化的主要業(yè)務(wù)領(lǐng)域的系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)集成，通過(guò)信息化手段，將信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)和制造技術(shù)相結(jié)合。在這個(gè)集成過(guò)程中，軟件產(chǎn)品是基礎(chǔ)，服務(wù)是關(guān)鍵，數(shù)據(jù)是根本，用是目的、不同的企業(yè)，不同的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，PLM集成模式是不一樣的，一個(gè)成功的PLM集成可以從IT組織、財(cái)務(wù)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)，市場(chǎng)和實(shí)施五個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。其中至關(guān)重要的是定義問(wèn)題，依靠PLM解決方案的需求定位，企業(yè)才可以正確評(píng)判PLM的適用性。以下是企業(yè)常見(jiàn)的一種基于PLM技術(shù)的數(shù)字制造系統(tǒng)。

在這個(gè)系統(tǒng)中，產(chǎn)品信息流不必在CAD、CAM、CAPP這間直接交換，CAD、CAM、CAPP系統(tǒng)各自將生成的信息放回PLM系統(tǒng)，同時(shí)，隨時(shí)可以以PLM系統(tǒng)中提取所需信息，實(shí)現(xiàn)CAD、CAM、CAPP、PDM與PLM系統(tǒng)的集成，在PLM與ERP集成上，PLM不僅可以向ERP傳遞產(chǎn)品信息，同時(shí)ERP中生成的與產(chǎn)品有關(guān)的生產(chǎn)、維修、供應(yīng)、客戶信息，也可以提取到PLM系統(tǒng)，以最大限度地共享企業(yè)全部信息系統(tǒng)。

（二）數(shù)字化制造系統(tǒng)的運(yùn)行模式

在數(shù)字化制造系統(tǒng)中，PLM系統(tǒng)提供了一個(gè)虛擬的信息平臺(tái)，在此信息平臺(tái)上，所有產(chǎn)品、工藝、生產(chǎn)、流程和資源等信息均可以進(jìn)行虛擬管理和集成，其中信息流以電子樣機(jī)這種虛擬產(chǎn)品數(shù)據(jù)形式在各系統(tǒng)中流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)“并行設(shè)計(jì)、協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)、上下關(guān)聯(lián)、流程管理”，在這個(gè)數(shù)字化制造環(huán)境中，設(shè)計(jì)人員可以設(shè)計(jì)并管理自己的零件，同時(shí)還可以對(duì)裝配中的所有零件與自己設(shè)計(jì)的零件進(jìn)行協(xié)調(diào)，通過(guò)數(shù)字樣機(jī)可視化和信息技術(shù)，使技術(shù)人員在開(kāi)發(fā)過(guò)程的早期就虛擬檢查相關(guān)零件的幾何尺寸是否協(xié)調(diào)，通過(guò)3D檢查干涉狀況，這樣設(shè)計(jì)員可以在虛擬的裝配環(huán)境下設(shè)計(jì)，減少對(duì)物理樣機(jī)的需求，同時(shí)，客戶管理系統(tǒng)與供應(yīng)鏈系統(tǒng)也可提取電子樣機(jī)的數(shù)據(jù)、早期介入、并行作業(yè)，大大縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。

1．在這個(gè)流程中，銷售部接受訂單，通過(guò)CRM系統(tǒng)，生成產(chǎn)品特征信息，輸入PLM系統(tǒng)。

2．技術(shù)部接受產(chǎn)品特征信息進(jìn)行電子樣機(jī)的設(shè)計(jì)，將電子樣機(jī)的數(shù)據(jù)傳至PLM系統(tǒng)。

3．采購(gòu)部、生產(chǎn)部從PLM系統(tǒng)提取電子樣機(jī)數(shù)據(jù)，進(jìn)行虛擬采購(gòu)與虛擬生產(chǎn)，并將信息反饋至PLM系統(tǒng)。

4．技術(shù)部從PLM系統(tǒng)提取虛擬采購(gòu)與生產(chǎn)信息修改并完善電子樣機(jī)。

5．生產(chǎn)部從PLM系統(tǒng)提取改進(jìn)后的電子樣機(jī)數(shù)據(jù)，進(jìn)行工裝、工藝設(shè)計(jì)、組織生產(chǎn)，采購(gòu)部組織外協(xié)件采購(gòu)。銷售部開(kāi)始新產(chǎn)品推介。

三、企業(yè)建立和完善數(shù)字化制造系統(tǒng)需注意的問(wèn)題

（一）企業(yè)在數(shù)字化制造系統(tǒng)建設(shè)中存在問(wèn)題

我國(guó)的PLM技術(shù)起步較晚，企業(yè)原有信息程度低，因此，企業(yè)在數(shù)字化制造系統(tǒng)建設(shè)中存在一些問(wèn)題，具體表現(xiàn)在以下幾方面：

1．軟件環(huán)境不統(tǒng)一，各種平臺(tái)共存。

2．設(shè)計(jì)與制造自成體系，過(guò)程脫節(jié)。

3．?dāng)?shù)據(jù)管理落后；標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一與信息化程度低。

4．各種管理系統(tǒng)信息流不暢。

（二）企業(yè)在建立數(shù)字化制造系統(tǒng)時(shí)需加強(qiáng)的工作

1．加強(qiáng)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，建立數(shù)字化設(shè)計(jì)/制造協(xié)調(diào)平臺(tái)，及各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。

2．以PLM技術(shù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建企業(yè)全局信息集成框架，建立工業(yè)管理平臺(tái)，作好制造資源管理系統(tǒng)，優(yōu)化工藝流程，創(chuàng)建典型工藝。

3．用電子審簽流程取代手工簽審，加強(qiáng)企業(yè)信息化建設(shè)，保持信息流暢。

針對(duì)PLM，強(qiáng)調(diào)的是“業(yè)務(wù)協(xié)同創(chuàng)新”、“知識(shí)整合重用”、“系統(tǒng)應(yīng)用集成”。企業(yè)應(yīng)從發(fā)展戰(zhàn)略角度，著重進(jìn)行研發(fā)業(yè)務(wù)模式與流程分析，將以研發(fā)為管理核心的PLM應(yīng)用，分別向前到市場(chǎng)需求、向后到售后服務(wù)、向內(nèi)到業(yè)務(wù)協(xié)同，向外到系統(tǒng)全面集成來(lái)決定PLM的應(yīng)用策略和實(shí)施細(xì)節(jié)。

基于PLM技術(shù)的數(shù)字化制造系統(tǒng)作為產(chǎn)品研發(fā)和管理的高效的創(chuàng)新手段，從開(kāi)始提出到現(xiàn)在，已顯示出勃勃生機(jī)，成為各大企業(yè)競(jìng)相實(shí)施的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)策略，它改善了企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新體系。我國(guó)企業(yè)應(yīng)加快步伐，盡快構(gòu)建和完善基于PLM技術(shù)的數(shù)字化制造系統(tǒng)，以信息化促進(jìn)工業(yè)化，實(shí)現(xiàn)制造中心向研發(fā)中心轉(zhuǎn)變，才能跟上國(guó)際最先進(jìn)企業(yè)前進(jìn)的步伐，增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，盡快從金融危機(jī)中解脫出來(lái)，使企業(yè)更上一層樓。

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