PLM(Product Life Management)—產(chǎn)品生命周期管理是當代企業(yè)面向全球客戶和市場，充分利用企業(yè)資源配置，實現(xiàn)整體利益最大化的先進管理理念。產(chǎn)品全生命周期管理系統(tǒng)是針對擴展型制造業(yè)的企業(yè)解決方案，可以與現(xiàn)有企業(yè)信息系統(tǒng)如企業(yè)資源計劃(ERP)、供應鏈管理(SCM)客戶關系管理(CRM)等進行協(xié)同運作，在企業(yè)內(nèi)部各個部門、企業(yè)與客戶、企業(yè)與合作伙伴之間共享產(chǎn)品數(shù)據(jù)，對整個協(xié)同過程起調(diào)配作用。產(chǎn)品的生命周期，就是指從人們對產(chǎn)品的需求開始，到產(chǎn)品淘汰報廢的全部生命歷程。本文介紹的是某公司實施PLM系統(tǒng)進行產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的解決方案和應用介紹。
一、企業(yè)在產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理方面管理存在的弊端和方案的提出背景
1．近年來，在機械制造加工行業(yè)，CAD應用及企業(yè)信息化建設方面已取得了臣大成效，企業(yè)逐漸積累了大量的圖紙、文檔等技術資料。這些電子圖檔是企業(yè)產(chǎn)品設計的主要信息資源，為企業(yè)今后進一步實現(xiàn)信息化集成打下了良好的基礎。但目前我們以及國內(nèi)絕大部分企業(yè)還只停留在單純使用CAD進行產(chǎn)品設計的初期階段，也沒考慮到如何對大量的設計技術圖檔進行合理、有效、安全的管理；存在著：設計資料的重用率低、設計人員對圖檔的重復設計、設計數(shù)據(jù)的傳遞仍然通過傳統(tǒng)的文件傳遞方式來完成等弊端；因此對數(shù)據(jù)安全性無法保證，對圖文檔的分類管理無從談起，圖檔版本混亂，更無法實時監(jiān)控圖檔的整個設計流程。
2．項目制造型企業(yè)的產(chǎn)品一般都是關系國家經(jīng)濟命脈的裝備類產(chǎn)品，為其它制造企業(yè)提供裝備或工作母機。其生產(chǎn)組織方式不同于制造業(yè)其它產(chǎn)品的生產(chǎn)方式，是極為特殊和復雜的一種；產(chǎn)品完全依客戶需求而設計，屬于按訂單設計(Engineer To Order)，簡稱ETO。產(chǎn)品結構復雜、生產(chǎn)周期長、生產(chǎn)組織難度較高。由于是按客戶的要求進行設計、制造，因此項目前期的報價和訂單承諾很重要，取得訂單一般都集中在價格高低和交貨期長短上。價格方面，由于產(chǎn)品結構十分復雜，因此要在客戶需求明確后給出準確報價有一定的難度。在交貨期方面，對于企業(yè)而言，由于單件生產(chǎn)的管理、組織非常復雜，因此交貨期也很難把握。如果報價過低，將直接影響收益，價格過高則有可能在竟標中失敗。隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展和競爭的加劇，客戶對交貨期的要求也越來越短，因此企業(yè)要想在激烈的競爭中獲勝，沒有先進的管理信息系統(tǒng)的支持幾乎很難實現(xiàn)快速反應、科學管理。
所以，基于上述原因，我們提出了一套面向產(chǎn)品全相關數(shù)據(jù)管理的方案，來優(yōu)化企業(yè)的數(shù)據(jù)管理模式。
二、PLM的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理解決方案簡述
以產(chǎn)品結構為主線的產(chǎn)品相關數(shù)據(jù)管理和以項目管理為主線的工程數(shù)據(jù)管理是PLM系統(tǒng)管理的兩條主線。圍繞這兩條主線，在基于產(chǎn)品全生命周期的優(yōu)化的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型下，建立企業(yè)級全局的信息資源體系，提高企業(yè)產(chǎn)品零部件設計的重用性與通用性；通過在PLM系統(tǒng)中構建設計和工藝一體化數(shù)據(jù)模型和過程管理模型，建立以產(chǎn)品結構為核心的數(shù)據(jù)全相關管理，來確保數(shù)據(jù)的完整性、借用件的有效管理和數(shù)據(jù)變更管理，從而縮短新產(chǎn)品設計準備周期與變型設計準備周期，支持業(yè)務過程的協(xié)同運作，實現(xiàn)設計和工藝一體化協(xié)同工作平臺。
本方案主要分以下方面：
1．搭建有效的數(shù)據(jù)管理平臺
對產(chǎn)品的相關數(shù)據(jù)采取分類管理，搭建數(shù)據(jù)管理平臺，在數(shù)據(jù)模型上采用對象分類模型和關聯(lián)模型作為產(chǎn)品信息的基礎構架；產(chǎn)品數(shù)據(jù)被封裝成一個一個的對象，一個對象包含一組彼此之間關聯(lián)的信息，通過關聯(lián)管理確保數(shù)據(jù)的正確性、完整性和一致性。
2．基于產(chǎn)品結構的圖文檔管理
圖文檔管理是PLM系統(tǒng)的重要組成部分，其管理的對象包括從設計階段產(chǎn)生的AutoCAD圖紙的數(shù)據(jù)文件、3D實體造型的數(shù)據(jù)文件、工藝流程卡，到制造階段可能產(chǎn)生的變更單等，達到取代人工方式管理電子文檔、使用戶能夠更方便、快捷、安全地存取、維護和處理各種產(chǎn)品的文檔的目的。
PLM系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)安全不僅體現(xiàn)在安全保存大量的電子文檔數(shù)據(jù)上，同時管理系統(tǒng)自身的安全性也是一個很重要的問題。任何一種不合適、不嚴謹?shù)陌踩呗远紩斐蒔LM系統(tǒng)的安全漏洞，使圖文檔流失。所以，在制訂系統(tǒng)安全方案時，我們考慮采取如下技術方案，實施綜合加密、保密措施來保證圖文檔的安全性管理：
1)文件的數(shù)據(jù)庫存放及加密
PLM系統(tǒng)采取的是將圖文資料壓縮加密存入數(shù)據(jù)庫而不是以文件方式存放到服務器共享目錄下；文件方式存貯的安全性控制是通過操作系統(tǒng)身份認證、共享目錄安全等方式來保證的。
2)加密方案的選擇
在PLM系統(tǒng)中主要是針對文件進行加解密。我們采用可靠的加密軟件系統(tǒng)與PLM系統(tǒng)集成來保證系統(tǒng)文件的安全和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。該軟件在系統(tǒng)運行穩(wěn)定性方面，全面采用微軟公司最新的研發(fā)技術，使用最成熟的控制手段；在客戶端文檔加解密穩(wěn)定性方面，系統(tǒng)采用了國家密碼管理局認證的密鑰算法，結合微軟公司正規(guī)支持的底層開發(fā)技術，達到了文檔加解密過程的高度穩(wěn)定，并在保證企業(yè)數(shù)據(jù)安全的前提下達到了理想的運行速度。
3)采取數(shù)據(jù)集中、管理分散的操作模式和有效的數(shù)據(jù)庫備份機制
系統(tǒng)采用C/S構架，通過企業(yè)局域網(wǎng)，客戶端可以分布在網(wǎng)絡的任何節(jié)點上，最終的操作結果均存儲在數(shù)據(jù)庫服務器上，通過網(wǎng)絡實現(xiàn)多個用戶之間的協(xié)同工作的同時，保證了數(shù)據(jù)的集中存儲。同時，建立了有效的數(shù)據(jù)庫備份機制。
4)用戶權限的安全管理
在用戶權限的控制上，采取的是用戶角色授權管理和自主授權管理來實現(xiàn)權限的安全管理。系統(tǒng)通過為角色和人員設置其對系統(tǒng)中各種定制的數(shù)據(jù)類型、關聯(lián)關系、安全級別、用戶身份的有效期限等的操作權限來實現(xiàn)圖文檔的安全管理，如：瀏覽、檢出、檢入、刪除、打印、更改等。此權限控制方式，在一定程度上也保證了數(shù)據(jù)訪問的效率。
3．建立以零部件管理為核心數(shù)據(jù)全相關管理
在產(chǎn)品數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理的基礎上，PLM系統(tǒng)以零部件為核心、產(chǎn)品結構樹為主線組織多種產(chǎn)品信息視圖，對產(chǎn)品相關數(shù)據(jù)進行全關聯(lián)管理。不同用戶根據(jù)權限范圍可以在產(chǎn)品結構的引導下，方便地查詢與管理各種與零部件有關的數(shù)據(jù)。
4．建立以系列化、標準化產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理為核心的數(shù)據(jù)管理
建立以系列化、標準化產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理為核心的數(shù)據(jù)管理，滿足零件標準化設計，部件通用化設計和產(chǎn)品個性化設計的要求。PLM提供BOM復制、整批替換、修改等多種方式來支持系列化產(chǎn)品變形設計；通過電子化審批，實現(xiàn)數(shù)據(jù)狀態(tài)管理、數(shù)據(jù)版本管理、電子數(shù)據(jù)流轉、電子數(shù)據(jù)交付和發(fā)放管理，保證數(shù)據(jù)的有效性。
5．建立以產(chǎn)品為協(xié)同工作中心的業(yè)務過程協(xié)同工作平臺
建立以產(chǎn)品為協(xié)同工作中心的業(yè)務過程協(xié)同工作平臺。在設計和工藝統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型管理下，提供了工藝部門基于設計基礎數(shù)據(jù)進行工藝設計以及產(chǎn)前準備工藝信息管理模式，支持工藝人員進行BOM編制、工藝文件設計，使設計EOM和制造BOM的統(tǒng)一管理，實現(xiàn)了產(chǎn)品設計、工藝、生產(chǎn)和制造等一體化管理。
三、以項目管理為主線的項目預算管理的應用探討
如前所述，以項目管理為主線的工程數(shù)據(jù)管理是PLM系統(tǒng)管理的另外一條主線。由于按訂單設計(Engineer To Order)來組織項目管理的制造型企業(yè)，其生產(chǎn)模式的特殊性決定了在進行數(shù)據(jù)匯總和項目預算決策時，必須借助先進的信息系統(tǒng)來實現(xiàn)快速反應、準確分析、快速決策的預算數(shù)據(jù)的管理。
以下對如何利用信息管理系統(tǒng)實現(xiàn)快速項目預算的應用做一分析討論。
1．項目預算流程
圖1 項目預算流程圖
本流程僅是對技術方案本身的預算提供依據(jù)，其預算價格應為生產(chǎn)成本部分的預算，即材料成本、生產(chǎn)人員工資、制造費用三大部分，以及從技術方案的角度來對應的技術風險保證金。
2．項目預算的實現(xiàn)
從上面的流程中可以得知，項目預算主要是生產(chǎn)成本的預算，即料工費部分的預算。
1)材料
材料部分的預算分為兩部分，第一部分是直接材料成本，第二部分是間接材料成本，我們主要考慮直接材料成本，直接材料成本取決于兩個因素，一個是材料數(shù)量，一個是材料價格。我們說，材料價格要取未來的預期價格，其有效期取決于項目的執(zhí)行周期，主要包括預算價格的有效期和合同生效的有效期兩個因素。
綜合以上因素，預算價格體系的管理非常重要，它是對價格和價格有效期的動態(tài)管理。
再說一下材料數(shù)量的計算方法（圖2）。
計算上述結構，得出結果(表1)：
圖2 目前的設計數(shù)據(jù)結構
表1 圖2所示數(shù)據(jù)結構計算結果
從上表中看出，這種數(shù)據(jù)結構得出的結果無法直接來計算價格，因為最底層有很多是“零件”類別，不是材料類別，對于設計過程來講，零件是隨時隨地都在產(chǎn)生的，這也是設計過程中必須的一個環(huán)節(jié)，但如果系統(tǒng)不提前給它價格信息，它自然無法計算。零件的產(chǎn)生是開放式的管理，沒有規(guī)律可言。這就需要對數(shù)據(jù)結構進行改造。圖3即為改造后的產(chǎn)品結構。
圖3 調(diào)整后的設計數(shù)據(jù)結構
計算上述結構，得出結果表2
因為最底層都變成了材料，這樣就可以方便企業(yè)提前規(guī)劃企業(yè)標準材料和預算價格等信息。
我們剛才解決了數(shù)據(jù)結構的問題，下面再解決如何構建這個數(shù)據(jù)結構的過程。如果在預算之前能夠完整地構建出這個結構表，當然很好，但對于項目制造方式來講，這種情況不多見，大多數(shù)情況是一個新的方案并不能很明確地構建出上述這樣的完整BOM結構表來，注意，這個假設是前提，仍以上述結果為前提，比如以上面的結構為藍本，在這個基礎上進行變型設計，形成產(chǎn)品B，如圖4所示：
表2 圖3所示數(shù)據(jù)結構計算結果
圖4 產(chǎn)品B
計算以上結構，得出結果：表3
表3 圖4所示數(shù)據(jù)結構計算結果
又出現(xiàn)了一個部件，這仍然是無法計算的一個結果，因為這個部件沒有足夠的數(shù)據(jù)支撐進行計算，這雖然是一個例子，但對于項目制造來講，你可能總會出現(xiàn)一個無法處理的數(shù)據(jù)。那么上面的這個無法處理的部件如何處理呢？前提是我已無法對它再向下詳細分解了（可能是結構、時間等等），兩個思路：一個是變型設計結果的修訂，如表4是B1這個部件的基型C1的材料表；
經(jīng)過與方案對照后直接形成B1的材料表如表5所示
表4 部件B1的基型C1的材料表
表5 B1的材料表
另一個思路就是非變型設計，直接編制材料表，這個構想最大的問題就是數(shù)據(jù)的量可能非常大，準確程度比較低，時間也會比較長。這就需要引入概算的思路，這在土建工程上利用較多。但對于復雜的裝備制造，我們需要設定的參數(shù)可能會很多，但仍然會有一些共性的東西可能估計，這就需要預算管理部門對預算模型進行設定，比如：
普通鋼材——∑重量*預算單價
不銹鋼——∑重量*預算單價
爐襯材料——∑重量*預算單價
動作點——-∑電機數(shù)量*預算單價
通過這種預算模型的使用，技術方案編制人員對無法精確處理的部分或全部可以用概算的方法進行計算，當然概算部分與精算部分在整個項目里面的比例也是最后項目風險評估的重要指標之一。
2)工資
生產(chǎn)工人的直接工資，由技術方案編制人員根據(jù)公司標準制造工時表估算工時，與財務部門提供的“生產(chǎn)工人小時費率”相乘后得出。
3)制造費
與工資的計算方法相同，估算工時與“制造費率”相乘得出。
PLM系統(tǒng)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理方案和應用（二）
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