基于PDM的PLM系統體系結構探討

　　我國多數企業在實施企業信息化系統時，由于各部門各自為政，各個業務領域都具有自動化的信息處理系統，但不同業務或者領域之間的信息交流卻存在著不同程度的困難。

　　因此，正確實施PLM管理技術，構造適合企業的PLM系統體系架構，集成各子信息系統以解決“信息孤島”，成為各企業亟待解決的首要問題。

　　基本原理

　　企業信息化的發展從最早的文檔管理系統開始，通過逐步增加產品開發流程管理功能，以及產品結構管理功能，在企業研發管理信息化體系中出現了PDM系統。

　　隨著計算機網絡技術的應用，以及與企業其它信息系統(如ERP、SCM、CRM 等)的集成和應用，PDM系統又逐漸發展成為以PDM為基礎，以產品為核心，從地域上橫跨整個企業和供應鏈、從時間上覆蓋產品全生命周期的、協同作業的PLM系統。

　　PLM是從PDM的基礎上延伸出來的，因此PDM是實現PLM的一個關鍵系統。PDM僅局限于產品的設計及設計流程，而PLM則更偏重于業務流程的管理。因此，PLM更是一種以產品設計為核心，以PDM為基礎，對業務流程進行協同優化的管理思想。

　　從技術角度上來說，PLM是一種對所有與產品相關的數據在其整個生命周期內進行管理的技術。可以說PLM完全包含了PDM的全部內容，PDM功能是PLM中的一個子集。

　　從企業信息化角度講，企業需要的是與產品生命周期相關的所有信息的集成，而PDM則是信息集成的基礎和核心。

　　PLM生態系統是一個以PDM為集成平臺，包含有外部過程(如來自ERP、SCM 和CRM 的數據交換)，井形成產品生命周期內上下游充分利用產品知識的、自循環的體系結構。在這個系統里，有其自身的良性結構，有不同系統的相互作用，有信息的加工與流動，有自學習的功能，有知識的提煉等，所有這些構成了一個穩定的PLM生態系統(如圖1)。

圖1 PLM生態系統

　　功能框架

　　完整的PLM系統應包括5大功能，即產品組合管理、采購和外包管理、客戶需求管理、協同產品設計和產品數據管理(如圖2)。

圖2 PLM系統功能

　　產品組合管理(PPM)

　　產品組合管理是一套工具集，它為管理產品組合提供決策支持，包括新產品和現有產品。從戰略、市場、技術、風險、現金流等角度，對企業處于不同生命周期的產品組合進行分析，對產品規劃、產品開發、產品退出等決策進行支持。

　　具體功能包括新產品開發決策智能、研發規劃管理，研發項目管理、相關報告/報表生成等。

　　采購和外包管理(DMS)

　　產品設計階段一般會鎖定產品成本的70% 。因此，對零部件和供應商進行管理，井提供給設計人員更準確的零部件信息，是采購和外部管理要解決的核心問題。

　　具體功能包括戰略采購(按照不同類別的物資采取不同的采購策略)、零部件和供應商管理、招投標管理、變更管理等。

　　需求管理(CNM)

　　在客戶經濟條件下，不了解客戶需求的產品開發等于自取滅亡，因此準確捕獲、描述和分析客戶需求，是客戶需求管理要解決的核心問題。

　　具體功能包括需求管理、客戶偏好分析以及對于面向訂單的設計和制造模式的支持。

　　協同產品設計(CPD)

　　協同產品設計功能目的在于為多學科、跨部門、跨企業、異地的產品開發團隊，提供協同設計的環境和工具。具體功能包括產品設計工具、流程支持工具、可視化工具以及Cax集成工具。

　　產品數據管理(PDM)

　　產品數據管理起著中心數據倉庫的作用，提供了產品數據的創建、組織、存儲、控制、發布等功能，是目前應用較多的功能。從這些中心倉庫，企業管理各類與研發和生產相關聯的材料清單。

　　具體功能包括產品結構管理、文檔管理、工程變更管理、產品數據發布、服務部件目錄和配置管理等。

　　其中，PDM是PLM的基礎和核心，它是以產品為中心，通過計算機網絡和數據庫技術，把企業生產過程中所有與產品相關的信息和過程集成起來，統一管理，使產品數據在其生命周期內保持一致、最新和安全。

　　一般而言，與產品相關的信息包括項目計劃、設計數據、產品模型、工程圖紙、技術規范、工藝資料等等；與產品相關的過程包括工作流程、機構關系等過程處理程序。

　　PDM技術就是將它們集成并管理起來，使企業的并行工程能夠真正發揮效益。

　　集成是PDM系統的基礎功能。PDM把產品信息和開發過程有機地集成起來，做到把正確的信息、在正確的時間、以正確的方式、傳遞給正確的人。

　　PDM作為支持協同工作的基本技術，首先能支持異構計算機環境，包括不同的網絡與數據庫；其次，能實現產品數據的統一管理與共享，提供單一的產品數據源；第三，PDM能方便地實現對應用工具的封裝，便于有效地管理全部應用工具產生的信息，提供應用系統之間的信息傳遞與交換平臺；最后，它可以提供過程管理與監控，為協同工作中的過程集成提供必要支持。

　　綜合上述四個方式，PDM在突出產品數據管理的基礎上，正逐步完善其作為制造業領域集成框架的功能，為協同工作提供更強大的自動化環境。

　　體系結構

　　在當今研發協同時代，新產品開發已經成為企業滿足客戶需求、降低產品成本、追求成長與獲利的關鍵，研發活動取代財會活動而成為企業電子化營運的核心。

　　依據諾門架構(如圖3)，研發活動是企業所有活動的源頭，而協同商務的架構核心是基于PDM的PLM系統。

圖3 諾門架構

　　整個研發活動在前端由CRM 系統與客戶聯系，在后端則透過電子化采購系統，或SCM系統與供貨商溝通；研發活動對于企業銷貨收入、成本、獲利的貢獻，會經由ERP系統的財務數字，反應給管理層得知；研發活動的產出新產品的資料，會傳到下端MRP系統進入生產程序。

　　在此同時CRM會與ERP交換產品需求數量、交貨時間、價格等資料。在研發活動執行的過程中及結束后，PDM會與ERP交換庫存組件、新產品零件清單等資料；PDM則與電子化采購系統交換新組件規格及需求數，以及上游新產品技術等資料； 同時PDM也會將產品研發資料交付給MRP系統。

　　另一方面，ERP系統會與電子化采購系統溝通零件供應數量、價格等資料，而MRP系統則與電子化采購系統溝通生產排程，零件供應數量及時間等資料。

　　根據以上功能框架及系統架構分析，可以進一步得出基于PDM的PLM系統的典型的體系結構和系統層次劃分(如圖4)。

圖4 PLM系統典型體系結構和系統層次劃分

　　在這個模型中，基于PDM的PLM系統是面向產品生命周期的支持協同商務的一個框架，最底層是支持系統的各種技術，中間是基于PDM的PLM系統的核心功能，其次是可以集成到系統環境的各種應用軟件，最外層在其它各層的基礎上構成了完整的企業解決方案。

　　在此體系結構中，通信層和對象層的作用是為PLM系統提供一個在網絡環境下的面向對象的分布式計算基礎環境。

　　中間三層是本項日產品開發的主要內容。其中，基礎層為核心和應用層提供公共的基礎服務，核心層提供對數據和過程的基本操作功能，應用層主要針對產品全生命周期管理的特定需要，而開發的一組應用功能集合。

　　利用基于PDM的PLM，可以很好地整合企業內外的各種資源，在企業、產品和項目的各個層次上解決“信息孤島”問題，達到了信息集成、過程集成和企業集成。PLM使產品的開發過程實現并行工程，達到集成和優化企業活動的各個要素的目的。

　　根據以上的分析，基于PDM的PLM系統充分利用PDM系統開放性好、適用面廣、支撐技術先進的特點，采用模塊化集成的概念，將各種企業信息系統作為一個個對象集成進來，使得分布在企業各個地方、在各個應用中使用的所有產品數據，得以高度集成、協調、共享，產品全生命周期的過程，得以高度優化和重組。

　　小結

　　企業想要加快自身對市場變化的響應速度， 并且在全球數字化經濟中對業務進行重組改進，充分考慮PLM的作用，并且把基于PDM的PLM系統的實施作為企業戰略的一部分， 是一個明智的選擇。

　　以PLM思想為指導，以企業目標為導向，通過對產品生命周期各階段進行擴展、組臺等操作，形成基于松散耦合框架的解決方案，有利于從總體上把握信息集成的方向。基于PDM 的PLM 系統提供的松散耦合的集成框架，為企業各個成熟業務系統的集成，提供了便利。