建立和完善企业基于ＰＬＭ技术的数字化制造系统

谭建新

[摘 要]使用PLM技术需要一种新的理念，企业应深刻理解PLM技术的功能与特点，建立和完善基于PLM技术的数字制造系统的构架与运行模式，使该系统能成为提高企业产品研发效率的有效途径。

[关键词]建立和完善 PLM技术 数字化制造系统

中图分类号：TP2 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2009）0720027－02

随着金融危机影响的深入，越来越多的企业认识到产业升级的重要性，探索如何实现从“中国制造”向“中国创造”的飞跃，同时，我国离制造业强国的目标仍相距甚远，核心产品与核心制造技术仍掌握在国际跨国大企业，如何提升企业的核心竞争力，实现由制造大国向制造强国的转变，已成为我国制造业的当务之急。国家在“十一五”规划中明确提出：加快工业化，以信息化带动工业化。因此，加快企业的信息化进程，依据信息化更好更快地研发新产品，加快产业升级的步伐，是企业提高竞争力的有效途径。PLM作为企业提升业务协同和产品创新能力的管理理念，近年来受到企业的广泛重视，很多企业把PLM管理应放在企业战略层面，作为企业提高创新水平，提升核心竞争能力的管理创新工程。构建基于PLM技术的数字化企业制造系统，是目前许多企业致力于研究与推广的重要课题。本文将就建立和完善基于PLM技术的数字制造系统作些研究与探索。

一、PLM技术概念、功能与特点

（一）PLM的概念及发展

PLM是英文Product Like-cycle Management的缩写，中文含义是产品生命周期管理，它是对产品整个生命周期的培育期、成长期、成熟期、衰退期、结束期进行全面管理，是企业目前唯一面向产品创新的系统，它将PDM（产品数据管理）与SCM（供应链管理）、CRM（客户关系管理），ERP（企业资源管理）等企业主要信息化系统进行集成，解决企业信息中的“孤岛”现象，实现产品的接单、概念设计、产品设计、工艺流程与作业、产品供应与售后服务等管理信息的全面数字化，实现产品开发与流程管理，从而全面提升企业效率与核心竞争力，目前在制造业得到了迅速推广。

作为一个概念，PLM出现的时间已经很长，但作为一个企业产品创新的系统，作为一个整体的数字化解决方案，是近几年才成为企业的选择，它的技术基础源于CAD、CAP、CAM、CAE、PDM及3D技术等，各种软件系统的不断推广与完善，同时又有赖于企业数控机床，数控制造中心及柔性制造系统等基于数字信息的加工设备的规模应用。它来源于PDM，但又跨越了PDM，它强调对产品整个生命周期所有信息进行管理，虽然PLM以产品设计管理开始，但扩展到最后，基本涵盖了企业所有业务范围。它不再是一个技术层面的东西，而上升到企业产品管理的战略，它决定企业向市场提供产品的适宜性、时机、质量和可持续性。因此，将PLM定义为应对竞争，快速开发与推出新产品的企业策略更为精确。

（二）PLM技术的功能与特点

目前许多世界顶级企业都采取了PLM集成技术，据Daratech统计，2004年全球PLM市场营业额96.4亿美元，较2003年增长13%，2005年达到106亿美元，而据Cimdata数据显示，2008年将达到145亿美元，年复合成长率达8%，所有这些均显示，PLM技术已成为制造业的发展趋势。PLM本质上是以企业的产品数据为核心，解决用户从需求、订单信息、产品开发、工艺设计、生产制造的综合管理与过程管理，以信息化手段改变企业传统的设计、制造模式，为企业提供产品创新与业务协调的信息化平台，增强企业对市场的响应能力，在一个实施了PLM技术的企业，通过产品数据管理（PDM），协同产品设计（CPD）、产品综合管理（PPM）及客户需求管理（CRM），供应链管理（SCM），其产品在设计时各业务部门可以和设计部门同时介入，并行作业，预先考虑产品整个周期的各种因素，提前发现设计偏差，及时修正，并按照市场需求预测，不断更新设计方案，优化设计，降低成本，响应市场，大大缩短开发时间，显著提高企业运行效率。

PLM它是一种以产品为核心的战略，它从地域上横跨了整个企业与供应链及客户，从时间上覆盖从产品的概念设计起直到退出市场，它不仅包含完整的产品信息与数据，也包含软件文件及制造设备的程序信息，它通过产品数据管理与协作，电子商务，仿真技术，应用集成、零部件供应管理，勾通在延伸的产品定义供应链上的所有合作伙伴，高效地把盈利，创新产品推向市场。通用汽车公司应用PLM技术后，研发效率每年提高10%，新车从设计到上市，由原来的42个月缩短为12个月，每年开发的产品项目由原来每年16个增加到26个，韩国双龙汽车公司采用PLM数字化制造系统推出的汽车，由概念车到量产车，周期不到两年。因此，从发展上说，PLM正迅速地从企业策略变为企业的核心竞争力，成为企业通过信息化促进产业升级的必由之路。

二、企业数字化制造系统的架构与运行

（一）数字化制造系统的构架

企业在采用PLM之前，产品在设计和生产环节有着明显的先后顺序，设计人员首先使用CAD等设计软件，对产品进行设计，然后提交技术专家，进行技术，经济测算，测试制造的可行性，修正后再测试，样机出来后进行工艺及制造，零部件采购等，这种方式极大的延缓了产品创新的速度，而PLM技术最大的优点在于可以“并行作业，上下关联”优化流程管理。但PLM并不是一种简单的系统集成，一个PDM，加CAD/CAM，再辅以数字化装配，连接某个ERP或SCM系统，这不是PLM的真正内涵，这只是一种技术的堆积，真正的PLM是针对一个具体的使命，将ERP系统、SCM系统、CRM系统、PLM系统四个企业信息化的主要业务领域的系统进行有机集成，通过信息化手段，将信息技术、自动化技术、现代管理技术和制造技术相结合。在这个集成过程中，软件产品是基础，服务是关键，数据是根本，用是目的、不同的企业，不同的产品开发，PLM集成模式是不一样的，一个成功的PLM集成可以从IT组织、财务、产品设计，市场和实施五个方面进行评价。其中至关重要的是定义问题，依靠PLM解决方案的需求定位，企业才可以正确评判PLM的适用性。以下是企业常见的一种基于PLM技术的数字制造系统。

在这个系统中，产品信息流不必在CAD、CAM、CAPP这间直接交换，CAD、CAM、CAPP系统各自将生成的信息放回PLM系统，同时，随时可以以PLM系统中提取所需信息，实现CAD、CAM、CAPP、PDM与PLM系统的集成，在PLM与ERP集成上，PLM不仅可以向ERP传递产品信息，同时ERP中生成的与产品有关的生产、维修、供应、客户信息，也可以提取到PLM系统，以最大限度地共享企业全部信息系统。

（二）数字化制造系统的运行模式

在数字化制造系统中，PLM系统提供了一个虚拟的信息平台，在此信息平台上，所有产品、工艺、生产、流程和资源等信息均可以进行虚拟管理和集成，其中信息流以电子样机这种虚拟产品数据形式在各系统中流动，实现“并行设计、协调设计、上下关联、流程管理”，在这个数字化制造环境中，设计人员可以设计并管理自己的零件，同时还可以对装配中的所有零件与自己设计的零件进行协调，通过数字样机可视化和信息技术，使技术人员在开发过程的早期就虚拟检查相关零件的几何尺寸是否协调，通过3D检查干涉状况，这样设计员可以在虚拟的装配环境下设计，减少对物理样机的需求，同时，客户管理系统与供应链系统也可提取电子样机的数据、早期介入、并行作业，大大缩短产品开发周期。

1．在这个流程中，销售部接受订单，通过CRM系统，生成产品特征信息，输入PLM系统。

2．技术部接受产品特征信息进行电子样机的设计，将电子样机的数据传至PLM系统。

3．采购部、生产部从PLM系统提取电子样机数据，进行虚拟采购与虚拟生产，并将信息反馈至PLM系统。

4．技术部从PLM系统提取虚拟采购与生产信息修改并完善电子样机。

5．生产部从PLM系统提取改进后的电子样机数据，进行工装、工艺设计、组织生产，采购部组织外协件采购。销售部开始新产品推介。

三、企业建立和完善数字化制造系统需注意的问题

（一）企业在数字化制造系统建设中存在问题

我国的PLM技术起步较晚，企业原有信息程度低，因此，企业在数字化制造系统建设中存在一些问题，具体表现在以下几方面：

1．软件环境不统一，各种平台共存。

2．设计与制造自成体系，过程脱节。

3．数据管理落后；标准统一与信息化程度低。

4．各种管理系统信息流不畅。

（二）企业在建立数字化制造系统时需加强的工作

1．加强企业标准化建设，建立数字化设计/制造协调平台，及各种基础数据库。

2．以PLM技术为基础，构建企业全局信息集成框架，建立工业管理平台，作好制造资源管理系统，优化工艺流程，创建典型工艺。

3．用电子审签流程取代手工签审，加强企业信息化建设，保持信息流畅。

针对PLM，强调的是“业务协同创新”、“知识整合重用”、“系统应用集成”。企业应从发展战略角度，着重进行研发业务模式与流程分析，将以研发为管理核心的PLM应用，分别向前到市场需求、向后到售后服务、向内到业务协同，向外到系统全面集成来决定PLM的应用策略和实施细节。

基于PLM技术的数字化制造系统作为产品研发和管理的高效的创新手段，从开始提出到现在，已显示出勃勃生机，成为各大企业竞相实施的产品开发策略，它改善了企业产品创新体系。我国企业应加快步伐，尽快构建和完善基于PLM技术的数字化制造系统，以信息化促进工业化，实现制造中心向研发中心转变，才能跟上国际最先进企业前进的步伐，增强企业竞争力，尽快从金融危机中解脱出来，使企业更上一层楼。

参考文献：

[1]徐恒岩，基于产品全生命周期管理的咨询体系，2009.4.5.

[2]赵敏，PLM与企业信息化[J].CAD世界，2003.5.

[3]贺芳、叶文华，PLM在航空发动机制造企业的实施策略研究[J].CAD/CAM

制造业信息化，2005，2.

[4]UGS，产品生命周期管理解决方案在六西格玛中的应用[J].CAD/CAM与制造业信息化，2004，8.

[5]AMR公司，《2001～2006PLM应用报告》.