導讀：本文結合筆者在日本三菱電機稻澤製作所的多年從事以PLM為平台的機械研發經歷及現在從事SAP PLM實施顧問的工作經驗，闡述使用PLM系統的體會及PLM系統模式下的業務改善項目所涉及到關鍵點，揭示先進大型製造企業有效利用PLM系統的訣竅。並針對企業信息化建設，結合日本企業實施信息化的經驗，總結出PLM系統與業務結合的要點。 一些有遠見的企業紛紛效仿發達國家的企業，開始導入PLM系統，增強自身的競爭力，但是大多數成果並非令人滿意。即使那些曾經成功導入過ERP、PDM系統的企業，也未取得顯著效果。 另一方面如果不導入PLM系統，中國企業與發達國家的企業之間的差距將會越來越大。信息化系統成功導入的與否已經成為國內大中型企業進一步發展的瓶頸，所以如何成功的導入PLM系統或者如何充分發揮PLM機能成了企業當前信息化建設的首要課題。
1. 從業務的視點認識PLM系統
隨著PLM系統被中國企業的認知，導入PLM系統彷彿一夜之間成為時尚。可惜成功者甚少，相反“導入PLM系統還不如不導入”、“ 用起來很費勁”等抱怨聲不絕於耳。以至某些企業視PLM等信息化為毒藥，認為PLM系統不適合中國企業，起碼不適合自身企業。
從歐美日等發達國家的企業導入PLM的經驗來看，也不乏失敗案例，可見PLM導入項目的失敗並非中國企業獨有。那麼從那些成功導入PLM系統的企業身上，我們能得到哪些啟示？
PLM系統的本質作用是推進業務變革，目的是實現收益向上，這和企業戰略息息相關。如果現有業務模式不適合這種變革，那麼企業也很難用好PLM系統。從圖1中可以看出，PLM系統不僅關注產品的虛擬階段，而且和採購、生產、售後等實體階段有聯繫。單純以提高研發效率或縮減成本為目的導入PLM系統，很容易進入局部陷阱，導致項目的失敗。
通常客戶的要求是變動的，而設計人員的數量是相對固定的。把“接受訂單後進行設計”的模式變成“訂單前已經完成設計”的模式，這是企業經營者很希望的事情，因為後者能夠對客戶的需求做出迅速反應，也能夠縮短研發部門的時間。實踐證明這種模式是可行的，在日本它被成為“流用設計”或者是“借用設計”。
■ 淺談PLM系統的種類
PLM覆蓋了從產品開發到售後服務的整個階段，根據PLM解決方案的提供商的立場不同，大體上PLM系統分為三類：以CAD為中心的PLM、以PDM為中心的PLM和以ERP為中心的PLM。此外還有一種輔助性的PLM，以物料主數據為中心的PLM。雖然有些老生常談，但筆者會更多從業務角度去分析這四種PLM模式。
以CAD為中心的PLM
此模式的PLM通過3DCAD軟件實現產品數據化，實現產品生命週期的數據共有。 3DCAD軟件本身俱有高效的設計效率和可視化的界面，通過PLM平台能夠實現設計者的共同作業。在實際業務中，企業可能存在多種3D設計軟件或者同一軟件不同版本的情況，這就導致了數據的不一致性和不准確性。這需要企業構築LDM（Local Data Management）和TDM（Team Data Management）數據管理功能，通過版本等履歷來管理日常完成的CAD數據。此外三維建模是一種複雜設計工作，需要對產品涉及到的參數和容差有深刻的認識，這方面的業務更加考驗研發設計人員的品質工學的能力。
另一方面，通過PLM系統企業實現了數據共有，但3DCAD數據非常龐大，如果發生工程變更，尤其在產品研發階段，設計內容不斷的變更，這會極大地影響網絡傳輸速度和PLM響應速度，引起製造工程信息的混亂甚至PLM系統的崩潰。為了解決這個矛盾，PLM把圖紙狀態分成了“Work in數據”和“共有數據”2種，並且在“共有數據”階段，實現了3D輕量化模型的功能。
但這還不足夠，企業必須從業務著手，推進產品標準化、模塊化的建立和圖紙借用制度，也就是需要建立PLM（橫斷業務的數據共享）和LDM（設計中的數據共享）的模式。
以PDM為中心的PLM
通過PDM管理設計成果（圖紙、設計手冊、零部件屬性等）建立面向產品研發業務的PLM系統。 PDM最初是用來解決“信息孤島”問題，實現設計效率化。此模式PLM的核心是PDM功能，通常以BOM為中心進行產品管理。需要注意的是，PDM業務關注研發設計共享，而PLM關注的是以產品為軸的各業務之間的信息傳遞。由於理解上的偏差，導致PLM項目失敗的案例很多。
以ERP為中心的PLM
此模式的PLM的關注點是企業經營能力，通過實現經營信息的可視化，把客戶需求的產品信息與企業的經營戰略結合起來。 ERP著眼於企業的管理能力，以財務系統為中心的信息化系統。信息收集的範圍涉及到生產管理、銷售管理、採購管理等，是企業的基礎系統。結合PLM系統後，管理層能夠對產品開發相關的資源進行項目管理，並使企業系統（生產管理、銷售管理、採購管理等）具有柔性，在很多項目制企業或者石化企業中，都採用以ERP為核心的PLM。
和PDM為中心的PLM有些類似，要想充分發揮PLM功能，需要採用結合BOM的方法推進業務與系統的結合。並且此模式的PLM，還需要輸入物料相關的材質與素材等生產採購信息，對產品標準化、模塊化、參數化的要求更高。
以主數據為中心的PLM
沒有專門的提供商，通常作為PLM的輔助模塊（例如SAP MDM的模塊）實現信息快速而準確地傳遞。實際上，最先導入ERP系統的企業佔據了大多數。當導入PLM系統後，需要實現設計信息和生產信息的共有化。但由於業務部門的內容不同或者供應商對相同產品命名的不同，會導致一物多碼，影響業務效率。
因此，此模式PLM對業務能力要求最高，除了用標準化參數化的設計理念來準備數據外，還需要對各部門的數據進行統一化管理，並且對各部門的業務規則統一化。
■ 明確PLM系統導入的目的
PLM項目導入成功的前提在於目的的明確。從圖2我們可以得出PDM的目的是實現設計作業的效率化，這是一個很明確的課題。而PLM的目的是實現企業收益性向上，換句話說，PLM關注客戶需求的新產品開發。這是全局性的視點，但也導致了PLM導入目的的模糊性。
所以在導入PLM系統前，首先企業應該以全局性的視點來審視自身特點，把握企業的特性和業務需求，明確PLM系統涉及的產品和業務。 PLM的導入不僅僅是設計部門的課題，而是產品開發過程的課題，和企業的方針緊密的關聯。
根據筆者的經驗，PLM系統導入的前提條件需要整備一下幾點：
- PLM系統導入的背景和目的的明確
- 設計/開發作業的明確
- 專業術語、名稱的明確統一化
- PLM系統範圍的明確
- 把握設計信息和部門的關係
■ 深刻理解PLM系統的業務機能
雖然不同的PLM提供商對PLM的理解不同，提供的PLM核心內容也不同，但PLM的功能點大都相同，此文就不加以贅述，筆者從業務角度探討一下PLM系統的機能。對於PLM系統涉及到的業務人員，希望PLM能夠快速、準確地提供數據，要求系統具有快速響應性和穩定性。另一方面，PLM系統導入是一種業務變革，是從使用CAD、CAM等軟件進行的個別型設計轉變成了PLM系統下統合型設計。這種變革不僅僅體現在組織形式，更是反映在了人員的思想上。
那麼從業務角度上看，PLM系統可分為以下3種功能群。
核心解決方案群，例如統合BOM解決方案，文檔管理方案，產品開發項目管理方案，門戶方案，信息安全方案等。
設計應用方案群，例如CAD集成方案，設計開發方案，組合設計方案，物料信息管理解決方案，國際分散設計方案，協作開發方案等。
價值鏈解決方案群，例如ERP連接方案，採購輔助方案，知識管理方案，配置關聯方案，產品企劃方案等。
2. 充分發揮PLM系統機能，現行的企業業務適合嗎？
PLM系統與業務結合程度影響著PLM使用的效果。上文已經說過，PLM是以全局性為視點的系統，涉及了橫斷的業務部門。那麼製造企業的研發設計視點是全局性的？還是局部性的？如果是局部性的，那麼必然會和PLM系統產生衝突。
要想實現企業的變革和PLM系統的成功導入，必須從理解市場開始。科技的進步和日趨複雜的市場環境，使企業關注小批量多品種的生產模式。要想以適合的成本，適合的時機推出優質產品，必須推進跨部門的研發模式，例如：並行工程、IPD（集成產品開發）、QFD（質量功能展開）或者DFX（面向X的設計）。
另一方面，產品的品質和成本80%以上是在設計階段決定的，建立以研發為中心的生產模式符合現代企業的經營戰略，因此PLM系統是實現產品研發戰略的有效系統。企業通過PLM系統綜合公司以往的產品和技術成果，推進標準產品和模塊的建設，有效地集約資源，達成設計效率化，這是持續追求產品的最適QCD（品質、成本、交期）的活動。
■ 業務的理解是PLM系統導入成功的關鍵
PLM系統涉及到多個業務部門，項目負責人應該對產品開發流程有清晰的認識，這裡說的研發流程不單純地局限在研發設計部門，而是和市場、企劃、研發、生產、採購等多部門相關的流程。如圖1所示，PLM系統涉及多個部門業務，又和其他系統有交互。
現代市場競爭中，企業以用適合的成本在適合的時機推出優質產品為目標，那麼企業如何是把握產品的生命週期呢？如何迅速淘汰滯銷或利潤降低的產品？如何快速推出新產品？如何把握產品品質？等等都是企業所面臨的課題，而PLM系統能夠很好解決有關產品QCD的課題，借用日本PTC社長的話：PLM旨在管理暢銷產品的規格。如何理解暢銷產品的規格，需要對業務有深刻的理解。
品質管理體系的確立
實際上PLM系統並不提供QM（品質管理）工具，但卻管理QM活動產生的成果物，如圖3。國內企業的品質管理活動大都停留在生產階段的QA（品質保證）階段和QC（品質管理）階段，而對從研發端提高產品的QCD的QE（品質工學）理念沒有關注。然而在六西格瑪或者精益生產中，都強調研發設計在公司的重要作用。 “從開始就把事情做好！”這是日本企業的口號，他們在研發設計端的投入也超過歐美企業。如果設計端發生錯誤或者延遲，必然對後續環節產生影響，生產的連續性必然也會被打斷。另一方面，品質工學裡面有涉及多部門協作研發的工具，能夠幫助設計者更好的理解PLM的應用。
建立標準化、模塊化的產品結構
很多企業導入PLM系統後，並沒取得預期效果，相反抱怨迭起：“重碼、廢碼太多”，“設計BOM轉化成MBOM太費勁”，“出貨產品與圖紙對應不上”，“對研發幫助不大”等。供應商和客戶的不同，功能樣式的不同導致產品的多品種多規格。
如果每個零部件都建立新的圖紙和數據，顯然是費時費力。其實PDM的出現就是用來解決信息孤島問題的，但僅僅靠規範的命名並不能解決數據越來越龐大的問題，也不能區分暢銷和滯銷的產品信息。 PLM系統通過產品軸管理產品的生命週期，另一方面暢銷產品和滯銷產品並非完全沒有聯繫，相反它們大部分結構是相同的，因此PLM系統需要把這部分信息區分出來。
並且業務人員以BOM的形式傳遞產品數據（圖紙、文檔等），為了縮短交貨週期和削減在庫庫存，需要把產品標準化。但是客戶的需求多種多樣，如果針對每種要求都進行設計的話，顯然增加了設計量。這種情況下，先進製造企業通過模塊化的手段（不同模塊的組合來實現產品的多樣化）滿足客戶要求。綜合企業實際和客戶兩方面考慮，模塊可以分為：標準模塊、可選模塊和定制化模塊。
■ 研發過程的梳理
中國被稱為“世界工廠”，實際上更類似“世界代工廠”，因為中國企業的研發能力比較薄弱，更多的是模仿設計和生產。在發達國家製造企業中，研發和設計是兩個部門。國內有些企業雖然區分了研發和設計業務，但了解研發意義的企業卻是少數。
可以這樣解釋研發和設計的不同：研發部門製定相應規則，如設計手冊、標準圖紙等；設計部門則是在規則體系下，接合客戶要求進行設計，如定制模塊的圖紙、設計BOM等。這樣做的好處是，設計內容前置，也就是市場人員能夠進行提案銷售和配置設計，迅速報價等，對降低庫存和生存管理也有巨大作用。
3. PLM與業務的結合點
PLM系統主要與研發設計業務結合，所以需要企業對ECM（設計鏈）進行管理和改善，把握業務應用的關鍵點，發揮PLM系統的功能。
■ 建立知識管理體系
如果物料凌亂地堆放在工廠，勢必影響生產效率，因為生產人員需要花費大量時間搜尋所需物料。同理，數據信息凌亂地“堆放”在PLM系統中，勢必影響設計效率，因為設計人員需要花費大量時間搜尋所需產品信息。
和物料不同的是，技術部門的成果物是虛擬產品。工廠顯然不能隨意丟棄物料，一是物料需要花錢購買，二是工廠也沒有這麼多堆放物料的地方。雖然知識也被看作財富，但當尋找圖紙還不如畫一份的圖紙省事時，設計者自然而然不斷地重複畫相同圖紙，而且這種行為是不斷持續的。
工廠物料很凌亂時，工廠人員可以通過5S和管理制度來整理。同理技術部門也可以通過5S和知識管理體係來建立共享式的資料庫。值得注意的是，活動面向的內容是虛擬的產品信息，對象為腦力勞動者。
■ 統合BOM的應用
對於業務人員，使用PLM系統的層面更多的是局限在BOM和CAD的操作，通過BOM傳遞來實現信息在產品軸上傳遞。但由於橫跨產品生命週期的PLM系統所涉及的業務內容不同，導致各部門所涉及的BOM也不同（訂單BOM、設計BOM、製造BOM、採購BOM等）。
為了實現產品生命週的信息正確快速地傳達，需要對各種BOM進行統一化管理。要想建立統合BOM系統，需要有全局性的觀點，通過編碼體系建立的映射關係，以設計BOM為基礎把涉及部門聯繫起來。換句話說：統合BOM是橫斷型的產品信息集合。上文提到的以物料主數據為中心的PLM，實際上就是統合BOM的基礎，因為BOM是由P/N（零部件編碼）和P/S（零部件關係）兩部分組合成的。
■ 並行工程的推進
從圖4中我們可以看出，並行工程可以看成橫斷型的設計思想。雖然並行工程的成果物大都是圖紙等設計成果物，但是參與並行工程的人員卻涉及到生產、採購、銷售、售後等多業務部門人員，也就是要在設計階段考慮製造、採購和運輸等問題。通過PLM系統，可以縮短並行工程之間的銜接，也就是把從設計到試制階段的交叉過程整合到一個階段，如圖4中的改善目標。
因此同時，從研發到量產階段，信息量驟然增大。虛擬性的圖紙成為實物出現在工廠的各個環節。為了連接2個世界（設計部門的虛擬產品和生產部門的實物產品），通過Bill of Process（過程清單），也就是生產過程管理表來實現的。通過PLM和CAD、CAM技術實現生產準備過程的模擬，縮短虛擬與現實的轉化時間。
4. 結論
總之，成功導入PLM系統和充分發揮PLM功能，需要以企業戰略為指導，建立以研發設計業務為基礎的多部門協作機制。不斷完善知識管理體制，推進標準化和製度化的建設，通過全體員工的合作努力，建立適合公司業務的信息化系統。
※作者：張福明 | 來源：e-works
