基于PDM的PLM系统体系结构探讨

　　我国多数企业在实施企业信息化系统时，由于各部门各自为政，各个业务领域都具有自动化的信息处理系统，但不同业务或者领域之间的信息交流却存在着不同程度的困难。

　　因此，正确实施PLM管理技术，构造适合企业的PLM系统体系架构，集成各子信息系统以解决“信息孤岛”，成为各企业亟待解决的首要问题。

　　基本原理

　　企业信息化的发展从最早的文档管理系统开始，通过逐步增加产品开发流程管理功能，以及产品结构管理功能，在企业研发管理信息化体系中出现了PDM系统。

　　随着计算机网络技术的应用，以及与企业其它信息系统(如ERP、SCM、CRM 等)的集成和应用，PDM系统又逐渐发展成为以PDM为基础，以产品为核心，从地域上横跨整个企业和供应链、从时间上覆盖产品全生命周期的、协同作业的PLM系统。

　　PLM是从PDM的基础上延伸出来的，因此PDM是实现PLM的一个关键系统。PDM仅局限于产品的设计及设计流程，而PLM则更偏重于业务流程的管理。因此，PLM更是一种以产品设计为核心，以PDM为基础，对业务流程进行协同优化的管理思想。

　　从技术角度上来说，PLM是一种对所有与产品相关的数据在其整个生命周期内进行管理的技术。可以说PLM完全包含了PDM的全部内容，PDM功能是PLM中的一个子集。

　　从企业信息化角度讲，企业需要的是与产品生命周期相关的所有信息的集成，而PDM则是信息集成的基础和核心。

　　PLM生态系统是一个以PDM为集成平台，包含有外部过程(如来自ERP、SCM 和CRM 的数据交换)，井形成产品生命周期内上下游充分利用产品知识的、自循环的体系结构。在这个系统里，有其自身的良性结构，有不同系统的相互作用，有信息的加工与流动，有自学习的功能，有知识的提炼等，所有这些构成了一个稳定的PLM生态系统(如图1)。

图1 PLM生态系统

　　功能框架

　　完整的PLM系统应包括5大功能，即产品组合管理、采购和外包管理、客户需求管理、协同产品设计和产品数据管理(如图2)。

图2 PLM系统功能

　　产品组合管理(PPM)

　　产品组合管理是一套工具集，它为管理产品组合提供决策支持，包括新产品和现有产品。从战略、市场、技术、风险、现金流等角度，对企业处于不同生命周期的产品组合进行分析，对产品规划、产品开发、产品退出等决策进行支持。

　　具体功能包括新产品开发决策智能、研发规划管理，研发项目管理、相关报告/报表生成等。

　　采购和外包管理(DMS)

　　产品设计阶段一般会锁定产品成本的70% 。因此，对零部件和供应商进行管理，井提供给设计人员更准确的零部件信息，是采购和外部管理要解决的核心问题。

　　具体功能包括战略采购(按照不同类别的物资采取不同的采购策略)、零部件和供应商管理、招投标管理、变更管理等。

　　需求管理(CNM)

　　在客户经济条件下，不了解客户需求的产品开发等于自取灭亡，因此准确捕获、描述和分析客户需求，是客户需求管理要解决的核心问题。

　　具体功能包括需求管理、客户偏好分析以及对于面向订单的设计和制造模式的支持。

　　协同产品设计(CPD)

　　协同产品设计功能目的在于为多学科、跨部门、跨企业、异地的产品开发团队，提供协同设计的环境和工具。具体功能包括产品设计工具、流程支持工具、可视化工具以及Cax集成工具。

　　产品数据管理(PDM)

　　产品数据管理起着中心数据仓库的作用，提供了产品数据的创建、组织、存储、控制、发布等功能，是目前应用较多的功能。从这些中心仓库，企业管理各类与研发和生产相关联的材料清单。

　　具体功能包括产品结构管理、文档管理、工程变更管理、产品数据发布、服务部件目录和配置管理等。

　　其中，PDM是PLM的基础和核心，它是以产品为中心，通过计算机网络和数据库技术，把企业生产过程中所有与产品相关的信息和过程集成起来，统一管理，使产品数据在其生命周期内保持一致、最新和安全。

　　一般而言，与产品相关的信息包括项目计划、设计数据、产品模型、工程图纸、技术规范、工艺资料等等；与产品相关的过程包括工作流程、机构关系等过程处理程序。

　　PDM技术就是将它们集成并管理起来，使企业的并行工程能够真正发挥效益。

　　集成是PDM系统的基础功能。PDM把产品信息和开发过程有机地集成起来，做到把正确的信息、在正确的时间、以正确的方式、传递给正确的人。

　　PDM作为支持协同工作的基本技术，首先能支持异构计算机环境，包括不同的网络与数据库；其次，能实现产品数据的统一管理与共享，提供单一的产品数据源；第三，PDM能方便地实现对应用工具的封装，便于有效地管理全部应用工具产生的信息，提供应用系统之间的信息传递与交换平台；最后，它可以提供过程管理与监控，为协同工作中的过程集成提供必要支持。

　　综合上述四个方式，PDM在突出产品数据管理的基础上，正逐步完善其作为制造业领域集成框架的功能，为协同工作提供更强大的自动化环境。

　　体系结构

　　在当今研发协同时代，新产品开发已经成为企业满足客户需求、降低产品成本、追求成长与获利的关键，研发活动取代财会活动而成为企业电子化营运的核心。

　　依据诺门架构(如图3)，研发活动是企业所有活动的源头，而协同商务的架构核心是基于PDM的PLM系统。

图3 诺门架构

　　整个研发活动在前端由CRM 系统与客户联系，在后端则透过电子化采购系统，或SCM系统与供货商沟通；研发活动对于企业销货收入、成本、获利的贡献，会经由ERP系统的财务数字，反应给管理层得知；研发活动的产出新产品的资料，会传到下端MRP系统进入生产程序。

　　在此同时CRM会与ERP交换产品需求数量、交货时间、价格等资料。在研发活动执行的过程中及结束后，PDM会与ERP交换库存组件、新产品零件清单等资料；PDM则与电子化采购系统交换新组件规格及需求数，以及上游新产品技术等资料； 同时PDM也会将产品研发资料交付给MRP系统。

　　另一方面，ERP系统会与电子化采购系统沟通零件供应数量、价格等资料，而MRP系统则与电子化采购系统沟通生产排程，零件供应数量及时间等资料。

　　根据以上功能框架及系统架构分析，可以进一步得出基于PDM的PLM系统的典型的体系结构和系统层次划分(如图4)。

图4 PLM系统典型体系结构和系统层次划分

　　在这个模型中，基于PDM的PLM系统是面向产品生命周期的支持协同商务的一个框架，最底层是支持系统的各种技术，中间是基于PDM的PLM系统的核心功能，其次是可以集成到系统环境的各种应用软件，最外层在其它各层的基础上构成了完整的企业解决方案。

　　在此体系结构中，通信层和对象层的作用是为PLM系统提供一个在网络环境下的面向对象的分布式计算基础环境。

　　中间三层是本项日产品开发的主要内容。其中，基础层为核心和应用层提供公共的基础服务，核心层提供对数据和过程的基本操作功能，应用层主要针对产品全生命周期管理的特定需要，而开发的一组应用功能集合。

　　利用基于PDM的PLM，可以很好地整合企业内外的各种资源，在企业、产品和项目的各个层次上解决“信息孤岛”问题，达到了信息集成、过程集成和企业集成。PLM使产品的开发过程实现并行工程，达到集成和优化企业活动的各个要素的目的。

　　根据以上的分析，基于PDM的PLM系统充分利用PDM系统开放性好、适用面广、支撑技术先进的特点，采用模块化集成的概念，将各种企业信息系统作为一个个对象集成进来，使得分布在企业各个地方、在各个应用中使用的所有产品数据，得以高度集成、协调、共享，产品全生命周期的过程，得以高度优化和重组。

　　小结

　　企业想要加快自身对市场变化的响应速度， 并且在全球数字化经济中对业务进行重组改进，充分考虑PLM的作用，并且把基于PDM的PLM系统的实施作为企业战略的一部分， 是一个明智的选择。

　　以PLM思想为指导，以企业目标为导向，通过对产品生命周期各阶段进行扩展、组台等操作，形成基于松散耦合框架的解决方案，有利于从总体上把握信息集成的方向。基于PDM 的PLM 系统提供的松散耦合的集成框架，为企业各个成熟业务系统的集成，提供了便利。