如何有效利用PLM系统？

原创 张福明 PLM之神2022-11-05 21:00发表于湖北

导读：本文结合笔者在日本三菱电机稻泽制作所的多年从事以PLM为平台的机械研发经历及现在从事SAP PLM实施顾问的工作经验，阐述使用PLM系统的体会及PLM系统模式下的业务改善项目所涉及到关键点，揭示先进大型制造企业有效利用PLM系统的诀窍。并针对企业信息化建设，结合日本企业实施信息化的经验，总结出PLM系统与业务结合的要点。

作者：张福明 | 来源：e-works

一些有远见的企业纷纷效仿发达国家的企业，开始导入PLM系统，增强自身的竞争力，但是大多数成果并非令人满意。即使那些曾经成功导入过ERP、PDM系统的企业，也未取得显著效果。

另一方面如果不导入PLM系统，中国企业与发达国家的企业之间的差距将会越来越大。信息化系统成功导入的与否已经成为国内大中型企业进一步发展的瓶颈，所以如何成功的导入PLM系统或者如何充分发挥PLM机能成了企业当前信息化建设的首要课题。

从业务的视点认识PLM系统

随着PLM系统被中国企业的认知，导入PLM系统仿佛一夜之间成为时尚。可惜成功者甚少，相反“导入PLM系统还不如不导入”、“ 用起来很费劲”等抱怨声不绝于耳。以至某些企业视PLM等信息化为毒药，认为PLM系统不适合中国企业，起码不适合自身企业。

从欧美日等发达国家的企业导入PLM的经验来看，也不乏失败案例，可见PLM导入项目的失败并非中国企业独有。那么从那些成功导入PLM系统的企业身上，我们能得到哪些启示？

PLM系统的本质作用是推进业务变革，目的是实现收益向上，这和企业战略息息相关。如果现有业务模式不适合这种变革，那么企业也很难用好PLM系统。从图1中可以看出，PLM系统不仅关注产品的虚拟阶段，而且和采购、生产、售后等实体阶段有联系。单纯以提高研发效率或缩减成本为目的导入PLM系统，很容易进入局部陷阱，导致项目的失败。

通常客户的要求是变动的，而设计人员的数量是相对固定的。把“接受订单后进行设计”的模式变成“订单前已经完成设计”的模式，这是企业经营者很希望的事情，因为后者能够对客户的需求做出迅速反应，也能够缩短研发部门的时间。实践证明这种模式是可行的，在日本它被成为“流用设计”或者是“借用设计”。

浅谈PLM系统的种类

PLM覆盖了从产品开发到售后服务的整个阶段，根据PLM解决方案的提供商的立场不同，大体上PLM系统分为三类：以CAD为中心的PLM、以PDM为中心的PLM和以ERP为中心的PLM。此外还有一种辅助性的PLM，以物料主数据为中心的PLM。虽然有些老生常谈，但笔者会更多从业务角度去分析这四种PLM模式。

以CAD为中心的PLM

此模式的PLM通过3DCAD软件实现产品数据化，实现产品生命周期的数据共有。3DCAD软件本身具有高效的设计效率和可视化的界面，通过PLM平台能够实现设计者的共同作业。在实际业务中，企业可能存在多种3D设计软件或者同一软件不同版本的情况，这就导致了数据的不一致性和不准确性。这需要企业构筑LDM（Local Data Management）和TDM（Team Data Management）数据管理功能，通过版本等履历来管理日常完成的CAD数据。此外三维建模是一种复杂设计工作，需要对产品涉及到的参数和容差有深刻的认识，这方面的业务更加考验研发设计人员的品质工学的能力。

另一方面，通过PLM系统企业实现了数据共有，但3DCAD数据非常庞大，如果发生工程变更，尤其在产品研发阶段，设计内容不断的变更，这会极大地影响网络传输速度和PLM响应速度，引起制造工程信息的混乱甚至PLM系统的崩溃。为了解决这个矛盾，PLM把图纸状态分成了“Work in数据”和“共有数据”2种，并且在“共有数据”阶段，实现了3D轻量化模型的功能。

但这还不足够，企业必须从业务着手，推进产品标准化、模块化的建立和图纸借用制度，也就是需要建立PLM（横断业务的数据共享）和LDM（设计中的数据共享）的模式。

以PDM为中心的PLM

通过PDM管理设计成果（图纸、设计手册、零部件属性等）建立面向产品研发业务的PLM系统。PDM最初是用来解决“信息孤岛”问题，实现设计效率化。此模式PLM的核心是PDM功能，通常以BOM为中心进行产品管理。需要注意的是，PDM业务关注研发设计共享，而PLM关注的是以产品为轴的各业务之间的信息传递。由于理解上的偏差，导致PLM项目失败的案例很多。

从图2中我们可以看出PLM和PDM的区别，再结合PLM成功的项目案例，显然导入PLM系统不是单纯的软件问题，更涉及到各个相关业务部门。根据笔者的研发改善经验，要想充分发挥PDM系统功能一是需要建立标准化、模块化的产品结构；二是是推动“图纸借用”制度。而要充分发挥PLM系统功能，需要建立能够正确顺畅传递产品信息的模式，现在可行的办法是对BOM进行统一化管理，也就是需要建立统合BOM主数据。

以ERP为中心的PLM

此模式的PLM的关注点是企业经营能力，通过实现经营信息的可视化，把客户需求的产品信息与企业的经营战略结合起来。ERP着眼于企业的管理能力，以财务系统为中心的信息化系统。信息收集的范围涉及到生产管理、销售管理、采购管理等，是企业的基础系统。结合PLM系统后，管理层能够对产品开发相关的资源进行项目管理，并使企业系统（生产管理、销售管理、采购管理等）具有柔性，在很多项目制企业或者石化企业中，都采用以ERP为核心的PLM。

和PDM为中心的PLM有些类似，要想充分发挥PLM功能，需要采用结合BOM的方法推进业务与系统的结合。并且此模式的PLM，还需要输入物料相关的材质与素材等生产采购信息，对产品标准化、模块化、参数化的要求更高。

以主数据为中心的PLM

没有专门的提供商，通常作为PLM的辅助模块（例如SAP MDM的模块）实现信息快速而准确地传递。实际上，最先导入ERP系统的企业占据了大多数。当导入PLM系统后，需要实现设计信息和生产信息的共有化。但由于业务部门的内容不同或者供应商对相同产品命名的不同，会导致一物多码，影响业务效率。

因此，此模式PLM对业务能力要求最高，除了用标准化参数化的设计理念来准备数据外，还需要对各部门的数据进行统一化管理，并且对各部门的业务规则统一化。2
明确PLM系统导入的目的

PLM项目导入成功的前提在于目的的明确。从图2我们可以得出PDM的目的是实现设计作业的效率化，这是一个很明确的课题。而PLM的目的是实现企业收益性向上，换句话说，PLM关注客户需求的新产品开发。这是全局性的视点，但也导致了PLM导入目的的模糊性。

所以在导入PLM系统前，首先企业应该以全局性的视点来审视自身特点，把握企业的特性和业务需求，明确PLM系统涉及的产品和业务。PLM的导入不仅仅是设计部门的课题，而是产品开发过程的课题，和企业的方针紧密的关联。

根据笔者的经验，PLM系统导入的前提条件需要整备一下几点：

• PLM系统导入的背景和目的的明确；
• 设计/开发作业的明确；
• 专业术语、名称的明确统一化；
• PLM系统范围的明确；
• 把握设计信息和部门的关系。

深刻理解PLM系统的业务机能

虽然不同的PLM提供商对PLM的理解不同，提供的PLM核心内容也不同，但PLM的功能点大都相同，此文就不加以赘述，笔者从业务角度探讨一下PLM系统的机能。对于PLM系统涉及到的业务人员，希望PLM能够快速、准确地提供数据，要求系统具有快速响应性和稳定性。另一方面，PLM系统导入是一种业务变革，是从使用CAD、CAM等软件进行的个别型设计转变成了PLM系统下统合型设计。这种变革不仅仅体现在组织形式，更是反映在了人员的思想上。

那么从业务角度上看，PLM系统可分为以下3种功能群。

核心解决方案群，例如统合BOM解决方案，文档管理方案，产品开发项目管理方案，门户方案，信息安全方案等。

设计应用方案群，例如CAD集成方案，设计开发方案，组合设计方案，物料信息管理解决方案，国际分散设计方案，协作开发方案等。

价值链解决方案群，例如ERP连接方案，采购辅助方案，知识管理方案，配置关联方案，产品企划方案等。

充分发挥PLM系统机能，现行的企业业务适合吗？

PLM系统与业务结合程度影响着PLM使用的效果。上文已经说过，PLM是以全局性为视点的系统，涉及了横断的业务部门。那么制造企业的研发设计视点是全局性的？还是局部性的？如果是局部性的，那么必然会和PLM系统产生冲突。

要想实现企业的变革和PLM系统的成功导入，必须从理解市场开始。科技的进步和日趋复杂的市场环境，使企业关注小批量多品种的生产模式。要想以适合的成本，适合的时机推出优质产品，必须推进跨部门的研发模式，例如：并行工程、IPD（集成产品开发）、QFD（质量功能展开）或者DFX（面向X的设计）。

另一方面，产品的品质和成本80%以上是在设计阶段决定的，建立以研发为中心的生产模式符合现代企业的经营战略，因此PLM系统是实现产品研发战略的有效系统。企业通过PLM系统综合公司以往的产品和技术成果，推进标准产品和模块的建设，有效地集约资源，达成设计效率化，这是持续追求产品的最适QCD（品质、成本、交期）的活动。1
业务的理解是PLM系统导入成功的关键

PLM系统涉及到多个业务部门，项目负责人应该对产品开发流程有清晰的认识，这里说的研发流程不单纯地局限在研发设计部门，而是和市场、企划、研发、生产、采购等多部门相关的流程。如图1所示，PLM系统涉及多个部门业务，又和其他系统有交互。

现代市场竞争中，企业以用适合的成本在适合的时机推出优质产品为目标，那么企业如何是把握产品的生命周期呢？如何迅速淘汰滞销或利润降低的产品？如何快速推出新产品？如何把握产品品质？等等都是企业所面临的课题，而PLM系统能够很好解决有关产品QCD的课题，借用日本PTC社长的话：PLM旨在管理畅销产品的规格。如何理解畅销产品的规格，需要对业务有深刻的理解。

品质管理体系的确立

实际上PLM系统并不提供QM（品质管理）工具，但却管理QM活动产生的成果物，如图3。国内企业的品质管理活动大都停留在生产阶段的QA（品质保证）阶段和QC（品质管理）阶段，而对从研发端提高产品的QCD的QE（品质工学）理念没有关注。然而在六西格玛或者精益生产中，都强调研发设计在公司的重要作用。“从开始就把事情做好！”这是日本企业的口号，他们在研发设计端的投入也超过欧美企业。如果设计端发生错误或者延迟，必然对后续环节产生影响，生产的连续性必然也会被打断。另一方面，品质工学里面有涉及多部门协作研发的工具，能够帮助设计者更好的理解PLM的应用。

建立标准化、模块化的产品结构

很多企业导入PLM系统后，并没取得预期效果，相反抱怨迭起：“重码、废码太多”，“设计BOM转化成MBOM太费劲”，“出货产品与图纸对应不上”，“对研发帮助不大”等。供应商和客户的不同，功能样式的不同导致产品的多品种多规格。

如果每个零部件都建立新的图纸和数据，显然是费时费力。其实PDM的出现就是用来解决信息孤岛问题的，但仅仅靠规范的命名并不能解决数据越来越庞大的问题，也不能区分畅销和滞销的产品信息。PLM系统通过产品轴管理产品的生命周期，另一方面畅销产品和滞销产品并非完全没有联系，相反它们大部分结构是相同的，因此PLM系统需要把这部分信息区分出来。

并且业务人员以BOM的形式传递产品数据（图纸、文档等），为了缩短交货周期和削减在库库存，需要把产品标准化。但是客户的需求多种多样，如果针对每种要求都进行设计的话，显然增加了设计量。这种情况下，先进制造企业通过模块化的手段（不同模块的组合来实现产品的多样化）满足客户要求。综合企业实际和客户两方面考虑，模块可以分为：标准模块、可选模块和定制化模块。2
研发过程的梳理

中国被称为“世界工厂”，实际上更类似“世界代工厂”，因为中国企业的研发能力比较薄弱，更多的是模仿设计和生产。在发达国家制造企业中，研发和设计是两个部门。国内有些企业虽然区分了研发和设计业务，但了解研发意义的企业却是少数。

可以这样解释研发和设计的不同：研发部门制定相应规则，如设计手册、标准图纸等；设计部门则是在规则体系下，接合客户要求进行设计，如定制模块的图纸、设计BOM等。这样做的好处是，设计内容前置，也就是市场人员能够进行提案销售和配置设计，迅速报价等，对降低库存和生存管理也有巨大作用。

PLM与业务的结合点

PLM系统主要与研发设计业务结合，所以需要企业对ECM（设计链）进行管理和改善，把握业务应用的关键点，发挥PLM系统的功能。1
建立知识管理体系

如果物料凌乱地堆放在工厂，势必影响生产效率，因为生产人员需要花费大量时间搜寻所需物料。同理，数据信息凌乱地“堆放”在PLM系统中，势必影响设计效率，因为设计人员需要花费大量时间搜寻所需产品信息。

和物料不同的是，技术部门的成果物是虚拟产品。工厂显然不能随意丢弃物料，一是物料需要花钱购买，二是工厂也没有这么多堆放物料的地方。虽然知识也被看作财富，但当寻找图纸还不如画一份的图纸省事时，设计者自然而然不断地重复画相同图纸，而且这种行为是不断持续的。

工厂物料很凌乱时，工厂人员可以通过5S和管理制度来整理。同理技术部门也可以通过5S和知识管理体系来建立共享式的资料库。值得注意的是，活动面向的内容是虚拟的产品信息，对象为脑力劳动者。2
统合BOM的应用

对于业务人员，使用PLM系统的层面更多的是局限在BOM和CAD的操作，通过BOM传递来实现信息在产品轴上传递。但由于横跨产品生命周期的PLM系统所涉及的业务内容不同，导致各部门所涉及的BOM也不同（订单BOM、设计BOM、制造BOM、采购BOM等）。

为了实现产品生命周的信息正确快速地传达，需要对各种BOM进行统一化管理。要想建立统合BOM系统，需要有全局性的观点，通过编码体系建立的映射关系，以设计BOM为基础把涉及部门联系起来。换句话说：统合BOM是横断型的产品信息集合。上文提到的以物料主数据为中心的PLM，实际上就是统合BOM的基础，因为BOM是由P/N（零部件编码）和P/S（零部件关系）两部分组合成的。3
并行工程的推进

从图4中我们可以看出，并行工程可以看成横断型的设计思想。虽然并行工程的成果物大都是图纸等设计成果物，但是参与并行工程的人员却涉及到生产、采购、销售、售后等多业务部门人员，也就是要在设计阶段考虑制造、采购和运输等问题。通过PLM系统，可以缩短并行工程之间的衔接，也就是把从设计到试制阶段的交叉过程整合到一个阶段，如图4中的改善目标。

因此同时，从研发到量产阶段，信息量骤然增大。虚拟性的图纸成为实物出现在工厂的各个环节。为了连接2个世界（设计部门的虚拟产品和生产部门的实物产品），通过Bill of Process（过程清单），也就是生产过程管理表来实现的。通过PLM和CAD、CAM技术实现生产准备过程的模拟，缩短虚拟与现实的转化时间。

结论

总之，成功导入PLM系统和充分发挥PLM功能，需要以企业战略为指导，建立以研发设计业务为基础的多部门协作机制。不断完善知识管理体制，推进标准化和制度化的建设，通过全体员工的合作努力，建立适合公司业务的信息化系统。