汽车行业的PLM应用

王宇恒

摘要：该文介绍了产品生命周期的基本概念以及汽车企业实施PLM的必要性，描述了在汽车行业实施PLM的平台选择、基本目标、实施的关键点和实施方案，最后归纳总结实施PLM为汽车企业带来的优势，为正在准备或正在实施PLM系统的汽车企业提供一些经验和借鉴。

关键词：PLM；汽车行业；Teamcenter；协同设计

中图分类号：TP31 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）15-3658-04

产品生命周期管理（Product Lifecycle Management， PLM）是一种先进的管理技术，所谓的产品生命周期，就是指人们对产品从需求开始，直到产品淘汰报废的全部生命周期。

在激烈的市场竞争中，越来越多的企业认识到产品的创新能力的重要性。建立创新工作环境和技术手段，是企业生存和可持续发展的必要条件。汽车的开发设计，必须通过数字化技术（CAD/CAE/CAM/EDA/PLM技术），才能设计和制造出技术含量高、受欢迎的产品。而将各种信息技术中的“点”技术通过PLM技术集成为“面”技术，只有在汽车的产品开发设计的全过程中，实现信息共享和协同开发，才能及时的开发设计出市场需要的产品。有鉴于此，汽车企业实施PLM非常必要。

1 汽车行业的PLM应用

1.1 PLM平台选择

汽车企业一般有多个厂区，需异地协同工作，依据汽车行业及制造业的企业特征，需PLM平台满足以下要求：

1）能够进行分布式部署，满足企业异地协同设计；

2）可以支持多语言环境，如中文、英文、德文等；

3）具有灵活的架构，能方便地根据业务发展进行调整；

4）具有较高的可靠性和安全性，能满足异地快速响应并保证数据安全；

经过综合评估，Siemens PLM软件Teamcenter完全可以支持汽车企业的PLM平台，该文主要介绍基于Teamcenter在 汽车行业的PLM实施方案。

1.2 PLM实施基本目标

PLM实施采用Siemens PLM价值实施方法论（VDM），结合汽车行业的最佳实践，融合企业文化和管理理念，建立一个集中统一的信息系统平台，制定项目的基本目标：

1）管理产品数据，达到信息一致，资源共用，企业系统深度集成，减少无谓的成本浪费；

2）建立标准流程，使设计、制造、采购相关部门的工作得以顺利的衔接；

3）统一的IT平台及工具，提高工作效率；

4）統一的数据源头，减少资料误用造成产品开发的成本增加；

5）形成企业知识库，真正意义的实现企业的知识共享。

1.3 PLM实施关键点

由于PLM实施过程比较复杂，涉及内容很多，必须抓住几个关键点实施，才能保证达到企业信息整合的目的。

首先要构建统一的研发体系，依据汽车产品的特点，构建适合汽车产品的研发体系，包括产品规划、概念、设计直到投产、销售等全生命周期，以此作为PLM系统运行的基础。

在构建统一的研发体系后，需构建统一的制度和研发管理规范，以确保研发体系的有效运行，如完善的项目管理制度、零件管理制度、文档管理制度、供应商管理制度、设计规范以及设计更改制度等。

构建统一的审批、更改流程，所有的流程都在Teamcenter系统中进行审批，不管用户身在何处，都能方便快捷的提交和审批任务，保证企业各部门、各地域之间的有效协同。

构建统一的数据模型，如零部件、文档、供应商、BOM等，定义统一共用的文档类型、名称、模板，以及统一的访问管理权限。

为了提高多厂区之间的相应速度，采用分布式部署方式，最大限度地降低网络的拥挤和冲突，提高系统的相应能力，部署分布式的服务器和数据仓库，如图2所示。

1.4 PLM实施方案

1.4.1 项目管理

针对企业领导难以及时掌握项目进度状态、项目经理不能实时获得项目组员的最新进展、项目负责人在项目中出现困难时不能及时地进行协作等困难，Teamcenter中可采用项目管理解决方案，如图3所示。

1.4.2 文档管理

随着Internet的普及，越来越多的文件以电子文档的形式传输，这些文档在各个职能部门及个人手中，没有有效地进行集中管理，造成大量的数据堆积，公司的文档资料不能有效利用。Teamcenter提供有效的文档管理功能，实现对产品的各零部件的图、文档的管理，用户在授权的权限范围内对产品的图文档进行浏览、创建、编辑、删除、拷贝、借用、打印的操作，并实现图文档的分类查询、统计。

设计师在设计过程中可能要产生很多设计版本，为保证数据的一致性，Teamcenter提供签入/签出的概念，保证数据在同一时间只能被一个人修改。文档经校审流程审批，最终置为被批准的状态；经过批准的文档由于特殊原因需要更改，就需要通过设计更改流程来实现，经过审批通过后，设计师可以将已批准的文档签出并编辑后再次签入；经过更改后定型的设计，不允许再修改，需要执行冻结操作，表示数据已准备完毕，可用于生产。

1.4.3 工作流程管理

PLM实施前，企业信息沟通费时费力，协同工作比较困难，尤其是各项目间的工作流程各有差异，给企业业务管理带来了很多不便。综合考虑企业现有的工作流程，结合企业文化和业务需要，制定企业通用的流程来实现企业业务流程的规范管理。

Teamcenter的 “工作流设计器”应用，以图形化的界面定义流程模板，通过处理程序、属性以及访问控制列表来定义任务行为，如签发人数和任务有效期等；同时提供“工作流查看器”应用，允许最终用户查看已初始化的流程的进度；而日常工作中，用户在Teamcenter中发起流程，并在“任务箱”中执行并完成任务；同时可在任务中设置邮件提醒，当有签发任务或订阅的任务时，系统自动发出邮件提醒。

1.4.4 零件分类管理

Teamcenter的分类使企业可以在数据仓库中对以前创建的产品定义数据（部件、子装配、装配）进行管理，在类定义中建立层次、类别、属性和有效的属性值，这样，设计工程师可以将这些数据用于新的产品方案或持续的改进项目中，制造工程师也可以在设计定案之前，利用這些功能对备件和替代件进行评估。

Teamcenter提供多种分类和资源管理工具，方便用户在短时间内建立一座数字仓库，在层次分类的基础上对定义的数据加以分类，并为每个分类建立包括物理特征（如高度、质量、密度、颜色和材料）在内的属性，设计师在搜索数据仓库时，可以用到这些特征。

1.4.5 产品结构与配置管理

产品结构管理是PDM的核心功能之一，产品结构管理以材料清单（BOM）为组织核心，把定义最终产品的所有工程数据和文档联系起来，实现对产品数据的组织、管理与控制。新建产品节点，每个产品节点都代表一个零部件，建立产品节点也就是增加一个零部件；更改产品节点，更改节点的名称及其他节点属性，例如重量、材料等；删除不用的产品节点；设定产品责任人，在任务分配时，需要将某产品零部件指定负责人；添加标准件和借用件，添加产品中的标准件到产品节点或者借用其他产品的零部件。

汽车产品管理主要是“一车一单”的方式，为了满足不同客户、不同市场的特定需求，产品配置要与市场需求紧密结合起来，同时体现产品之间的差异性。产品配置相关的数据是基于市场销售部门的客户需求，由设计开发部门结合产品的开发目标确定，当然，一类产品具有一定的共性，如车型系列的通用产品结构和整车配置项，可以总结归纳成为参考模板，方便该类产品的配置规划工作。Teamcenter系统配置管理以车型平台为核心，统一管理配置项/配置值、条件等配置信息，赋予零件相应的变量条件后，可以根据不同的筛选条件，选择出不同的车型配置，查看电子样车数据并可以到处车型的EBOM，如图4所示。

1.4.6 访问权限管理

分配权限由管理人员来设置，可用于控制系统管理权限、用户管理权限、图文档管理权限、产品结构管理权限、项目管理权限、流程管理权限， Teamcenter提供两种数据保护方式，其中，基于规则的保护是主要的安全机制，如图5所示，基于对象的保护作为次要的安全机制，如图6所示，允许赋予用户一些规则外的权限。

1.4.7 协同设计

作为成熟的PLM系统，Teamcenter具有强大的集成功能，也可以看做是一个集成框架，集成多种应用程序，使得分布在企业各个地方、在各个应用中运行的所有产品数据得以高度集成、协调、共享，所有产品研发过程得以高度优化或重组。

Teamcenter的集成分为两部分：系统内集成，包括Teamcenter与AutoCAD、UG、Office的集成，系统内集成较易实现，通过与AutoCAD、UG集成，实现图纸文档的在线浏览、圈阅和审批，通过Project创建和分配任务来驱动PLM系统中相应的工作流程；系统外集成，包括Teamcenter与CAD、CAPP、ERP的集成，系统外整体集成不容易实现，但可以部分集成，如PLM系统使用供应链系统的物料编码信息、财务管理系统的人员信息等。

2 PLM实施对汽车行业意义重大

汽车企业实施PLM项目后，实现了产品相关图文档的电子化管理，规范了文档编码、分类，设计人员可以在PLM系统中方便的查询、浏览相关图纸，并由系统辅助生成明细表和各类汇总表，减少了设计人员的工作量，也大大减少了因手工编制出现的误差，同时也为企业的ERP项目提供了基础数据。

PLM项目实现了对设计流程和变更流程的管理，明确了项目团队成员的职责，加快了设计过程中各环节的响应时间，提高了设计工作效率，并对设计过程进行了及时的了解和监控，改善了产品研发质量。

最重要的是，实施PLM实现了从设计到制造的集成，PLM-ERP的集成，PLM作为单一的数据源头，产品设计数据、图文档、BOM等信息均在PLM系统中管理，实现了企业的知识共享和协同设计。

3 结束语

本文通过对汽车行业的产品生命周期管理的需求分析，给出了基于Teamcenter平台的PLM实施方案，并分析了PLM项目实施的效果，提高了企业协同设计效率，增强了产品数据管理能力，为产品设计、开发、生产等产品生命周期建立了一个协作环境，对同行业或类似的制造行业进行PLM实施提供了丰富的经验和参考。

参考文献：

[1] 庞士宗，肖平阳，唐加福.产品数据管理（PDM）——现代企业信息化管理与集成的立项平台[M].北京：机械工业出版社，2001.

[2] 杨海成.制造业信息化迈向集成与协同的三条主线，2007.

[3] 蒋奕.STP公司PLM系统的开发及实施研究[D].华东理工大学，2013.

[4] 尹垒.基于PLM的需求管理的研究[D].山东大学，2011.