1 項目背景介紹
市場的需求在不斷變化，對產品的結構、性能的需求越來越苛刻，從而使新產品的研制變得越來越復雜。企業要力爭在最短時間(T)內，消耗最少的資金(C)，生產出滿足市場需求(Q)的產品。PLM，全稱Product Lifecycle Management（產品生命周期管理），是對產品的整個生命周期（培育期、成長期、成熟期、衰退期、結束期）進行管理，越來越多的企業已經認識到使用PLM系統來組織、存取和管理設計、開發及制造數據的重要性。使用PLM技術可以縮短產品上市時間，降低產品的成本，提高產品的質量。這項技術在當今競爭的時代,增加產品的應變能力,為企業在市場競爭中產生巨大的效益。
思源電氣股份有限公司（以下簡稱思源電氣）是國內知名的專業研發和生產輸配電及控制設備的高新技術企業、國家重點火炬計劃企業，是電力設備制造與服務業中發展最快的上市公司之一。公司通過建設企業級PLM平臺希望對項目管理、質量管理、零部件和產品結構管理、圖文檔和變更管理、供應商管理、企業可視化等范圍進行管控。促進企業發展并實行思源電氣集團設計管理平臺信息化，統一管理設計和數據，實現數據和設計標準化，建立知識庫，強化流程和企業內外的工作協同，提高工作效率。
2 項目目標與實施原則
在企業中要建立一個實用的PLM管理系統，不是簡單的購買一些硬件和軟件產品把它們互相連接起來就可以實現的。從本質上講，PLM是一種理念、一種信息化思想，而不是一個單一的軟件產品，PLM是支持產品整個生命周期的解決方案，PLM系統把人、過程和信息有效地集成在一起，作用于整個企業，遍歷產品從概念到報廢的全生命周期，支持與產品相關的協作研發、管理、分發和使用產品定義信息。要實施這樣一個大型系統，必須要有很強的規劃性及前瞻性，此次一期項目的實施采用“總體規劃、分步實施、效益驅動、平滑過渡”的為原則，依托項目管理方法論來運作實施，從機制上確保項目成功。
PLM系統實施前，思源電氣存在著以下一些實際管理難點：1）體系規范已經相對完備，但執行過程不太規范和細致，缺乏有效的支撐手段對流程進行固化和優化；2）各個專業部門、專業支撐部門及輔助部門之間組成近強矩陣模式運行，但資源仍然緊張、缺乏資源整合和能力平衡的有效途徑；3）工程項目報價時無法查看到實時、準確的BOM結構，無法快速響應客戶需求。一旦產品發生重大變更，無法及時得到通知。工程項目的交期準確率低，目前使用的項目管理軟件操作繁瑣，數據關聯性差，項目監控及項目質量監控均采用人工控制，管理不順暢；4）隨著集團業務的拓展，人員快速增長，對日益重要的知識傳遞和智力資產重用缺乏有效手段和系統支持。經過需求分析調研并結合公司的實際情況，確定了思源電氣PLM項目的四個目標：
2.1 研發和工程項目管理
支撐思源規范、統一、標準化的研發和工程體系建設
加強新產品開發及工程項目的計劃、進度的實時控制與管理
平衡研發資源的配置，提高項目研發開發效率
通過項目敏捷管理，降低產品開發成本和工程交付周期
2.2 創新過程體系建設與知識管理
思源研發體系的知識積累，提高產品開發過程的重用性
建立產品配置模型，支持產品快速配置，縮短訂單交付周期
建立電子化規范化的作業流程審批方式，打破時間和空間的限制
建立產品的標準化、通用化和模塊化體系，支持產品快速創新
2.3 產品質量控制
控制作業流程過程的規范性，保證數據產生過程可靠、可追溯
通過全生命周期內的需求匹配和變更控制，確保產品符合客戶和市場需求
建立產品質量開發過程跟蹤，支持產品質量的持續改進
2.4 成本控制
實現電子化、可視化的數據評審，提高內外部協同，降低運營成本
通過合理的項目資源協調和規劃執行，縮短項目周期，減少資源占用
通過零部件重用，減少重復設計，提高零部件重用率，降低研發采購成本
3 項目實施與應用情況詳細介紹
3.1 項目系統規劃
PLM系統是模塊化的系統，具有極大的柔性，可隨時根據思源集團的業務發展需要選擇增加模塊或模塊數量并進行客戶化定制。產品各階段生命周期的管理解決方案完全集成在同一個環境中。集團不僅可以根據業務發展需要選擇不同階段的管理解決方案，更可以在階段性解決方案中選擇功能模塊組合，形成針對性極強的解決方案。為了控制項目風險，思源集團公司決策層決定在其一家子公司思源高壓電氣（以下簡稱GIS）實施PLM一期項目并積累了成功經驗。項目成熟后將推廣至集團各子公司，完成企業級PLM平臺建設的目標。其中PLM項目一期將實現產品研發項目和工程項目管理中工程設計、零部件管理、產品結構管理、圖文檔管理、全局變更管理、ERP 集成等六大主要功能模塊和業務需求。二期項目實現3D 工具導入及深入應用、全局變更和工程配置管理（一期項目深化）、客戶需求管理、質量數據管理、工藝數據管理五大功能模塊和業務需求。
圖1 項目系統規劃
3.2 項目選型和項目啟動
PLM系統的選型和實施是一項系統工程，此次項目的選型和實施工作嚴格按照項目管理方法論來執行，每一個步驟都對應著明確的項目目標，并把這些步驟與事先詳細定義過的交付指標對應起來。這樣，每一步驟都將客戶的總體方案向前推進了一步。同時根據PLM領域產品的具體特點，將抽象的項目管理理論濃縮、提煉成規范化的過程階段，并提供每個階段相應的文檔資料模板，使得PLM項目管理能夠沿襲、遵從一種規范化的、并且能夠借鑒成功經驗的項目管理模式。此次PLM項目選型共分為以下幾個階段：
3.2.1 目立項階段
公司管理層在2009年底有初步引入PLM系統的設想，并組織進行相關的市場調研和信息收集，2010年4月正式啟動PLM戰略項目，并對此極其重視和寄予厚望。管理層的重視是極其關鍵的。PLM的實施，從某種程度來講，是對傳統的一些管理制度和業務模式的一種挑戰。要讓管理層充分認識企業實施PLM的重要性，才能在未來PLM實施的過程中得到各部門的理解支持與配合。
3.2.2 建PLM內部實施團隊
一個良好的項目管理組織可以保證項目有條不紊地按照預定計劃進行，保證階段目標的按時實現。盡量減少和協調項目內部以及項目之間的沖突，充分發揮每個項目成員的工作效率。建立優秀的項目團隊，是項目成功的關鍵。此次的項目組組織和傳統IT項目不同，小組成員不但包括了集團高層領導和IT實施，還包括了關鍵部門的業務代表和關鍵用戶，使整個項目的實施緊緊圍繞著公司實際業務展開，以避免純IT組織或純最終用戶組織帶來的弊端。
3.2.3 PLM項目啟動暨培訓大會
項目啟動暨培訓大會的目的在于介紹項目愿景、目標、實施方法論和規劃的好形式、是廣泛溝通最佳時機。會議中介紹了PLM項目組的人員名單、組織機構、實施日常安排并進行了PLM項目的理念導入和內部培訓。通過會議結束后的調研問卷，項目小組初步對內部客戶具體需求有了一定了解，為下一步的調研打下了基礎。
3.2.4 部調研和流程梳理、進行公司PLM應用的需求分析
在同供應商接觸的同時，項目組已經開始了內部流程梳理。希望借助PLM項目的實施，將現有的流程進行優化和固化。項目小組成員廣泛地與公司各業務部門進行聯系，認真收集公司各個部門的信息，弄清產品研發目標和當前產品狀態，詳細分析單位的技術基礎結構，了解各個部門的需求，使梳理活動最終由發散到收斂，形成符合實際需求的《PLM選型需求分析報告》，以制定出項目的規劃、目標和功能模塊需求。
3.2.5 PLM供應商商務洽談和技術交流
此次候選的供應商為業界的前四大供應商，其技術水準不容置疑。在項目選型的半年中，項目小組同四大供應商的交流活動計68次，平均每周有3次之多。各供應商也提供了業界先進的管理理念和技術資料。這些交流活動和技術參考文檔給項目組的飛速成長帶來了極大的幫助和促進，使整個項目實施小組從最初的一張白紙逐步成長為對整個PLM業界技術和企業管理都具備相當認知程度的專業團隊，并逐步形成和制定了自己的技術標準和管理方法。
3.2.6 典型客戶考察
通過對PLM典型客戶的考察，來具體地了解要關心的內容。項目小組分別對候選供應商的典型用戶進行了實地技術考察，并準備了完整的考察提綱，涉及研發流程、IT架構、業務模式、組織規劃等多個方面并在考察完成后及時進行匯總分析。
3.2.7 供應商根據需求分析撰寫初步解決方案和DEMO演示
在和項目小組交流和各供應商自己進廠調研的基礎上，各供應商提出了他們的初步解決方案，解決方案包含了實施方案、實施計劃、功能描述、產品配制、實施隊伍等內容，這些都是項目小組將來對其評估打分的重要依據。
3.2.8 制定PLM評分標準，招投標和供應商評分
制定一個詳細的評分標準，對供應商進行詳細的評估，以選擇出最適合的供應商。項目小組從以下幾個方面來對供應商進行評判：
供應商的實施方案比較：側重對供應商顧問對我公司目前情況的了解、項目實施規劃的合理性、實施分段的可驗收性、對項目實施人員的配備與承諾、產品價格等進行比較；
供應商的區域市場比較：PLM全球地區排名、PLM應用對企業帶來的收入、PLM客戶應用情況、PLM市場占有率等；
軟件功能比較：系統結構、用戶界面、客戶化的難易程度、系統管理特點、產品配置、項目管理、工作流管理、文檔管理、查詢程度等；
供應商的發展方向比較：產品集成能力、最近獲取的有關咨詢公司的榮譽、在同等產品中是否提出新概念、對WEB/電子商務的考慮等；
供應商實施隊伍比較：是否有自己的實施方法論、實施顧問資源及能力、本地合作伙伴等；
產品價格和實施服務費用比較：產品價格和實施服務費用是否有競爭力。
最終經過招投標和評分流程，最終確定了法國Dassault System的Enovia Matrix one和廣州凱思軟件工程有限公司成為思源集團PLM項目的系統平臺和實施服務提供商。
3.3 項目方案定義與應用
3.3.1 研發項目和工程項目管理
項目管理是企業策劃、組織和指揮才能的綜合體現，它有利于調動項目成員的積極性，增加企業效益。美國項目管理協會在項目管理知識體系里把項目管理分為9個知識領域，包括范圍管理、時間管理、成本管理、質量管理、人力資源管理、溝通管理、采購管理、風險管理和綜合管理。項目管理的對象是項目全生命周期（從項目設想立項，直到竣工、收回投資、達到預定目標）中的全部工作。目標是在有限的資源條件下，保證項目的時間、質量、成本達到最優化。項目管理與一般的企業管理一樣也具有計劃、組織、控制、溝通和激勵等基本職能。但是，由于項目管理的特殊要求，在這些職能中，以計劃、組織、控制更為重要。此次集團PLM項目將在現有基礎上對相關項目管理制度和管理方法加以優化和改進；將產品數據的提煉上升為改變企業管理模式的系統工程；在PLM系統的基礎上，建立集成產品開發隊伍，實現產品研發人員在并行化產品設計過程中的協同工作環境，并通過清晰明了的展示界面來掌握整個項目的實施情況和進度以供領導層決策。項目管理模塊實現的具體功能包括：
項目成本、資源和進度
項目負責人可以在項目啟動時預計項目的成本及收益，并隨著項目不同的階段實際發生的費用隨時對成本及收益目標進行調整。同時隨著項目實施經驗的不斷積累成熟、項目數量的不斷增加，還可以采用項目模板來管理項目成本規劃和項目數據庫。使用項目模板新建項目大大減少了工作量，并有助于項目的規范和項目審計。
圖2 項目模板
思源集團項目管理是強矩陣管理模式，項目各個環節之間的聯系非常緊湊。所有項目涉及均多個部門、多科室、多用戶參與。對于整個系統而言，單個用戶、科室、部門可同時參與多個項目。項目資源規劃和資源平衡是實施項目管理過程中非常關注的功能，PLM系統提供標準的工時及進度回報功能，同時根據集團的個性需要可定制相應的界面。
決策支持
在PLM系統中，決策層可以同時監控多個項目。每個項目的詳細信息均可以點擊鏈接直觀獲得。項目的關鍵績效指標如成本、進度和風險等可以用圖表的方式進行顯示。還可以用不同顏色（紅、黃、綠）來顯示任務執行的情況，說明任務是否按時完成。在項目執行的同時，實時對項目的關鍵點進行監控、統計和分析。
圖3 決策支持
PLM系統可以隨時統計項目、任務的交付載體的狀態，交付載體的審批流程狀態可以和任務的完成狀態相關聯：可以用圖形化的方式對項目的關鍵指標（進度、成本、風險等）進行圖形化的顯示并支持對相關信息的逐步點擊獲取（即鉆取（Drill‐Down））功能。
3.3.2 零部件分類和重用管理
零部件是企業生產中的基本單元，是數據的基礎。零部件分類和重用的主要目的在于：零部件信息完整準確、分類合理清楚，可分類檢索；零部件、供應商優選等級維護及時準確，方便重用；零部件選用和新件申請流程規范并受系統控制。通過比較在功能、物理屬性、供應鏈和環保等方面相符的重要特性，快速有效地找到并重復使用首選的零件。此次PLM系統選用的分類和重復使用模塊提供了全面的零部件管理功能，包括數據的開發、整理、驗證、發布、控制以及變更管理。借助導航工具，它顯著增加了用戶找到并重復使用零件而不是產生新的冗余零件的可能性。
將零件按照可檢索的屬性進行典型分類：零件的類型 (彈簧、螺栓……)、幾何屬性 (長度，直徑……)、物理屬性 (材料，重量……)、性能屬性 (功率，排放……)。……在產品開發的流程中，幫助設計者最大限度地重復利用已有的零部件的設計、幫助采購部控制零部件類別和數量的增加。關鍵收益如下：
降低產品成本：在設計早期（此時確定了約70%的產品成本）選擇“正確”的零件；通過提高已知“優良”零件的重復使用率，減少維護成本；通過關注少數戰略性供應商以優化批量定價機會。
提高工程生產力：更快找到“正確”的零件，并減少用在搜索零件上的時間（可能占用工程師25% 的時間）；允許在設計中有效地重復使用首選的零件和供應商；減少近似重復的設計，降低制造和管理成本。
獲得更快的產品上市速度：通過避免使用過時、不守規則或提前期很長的零件，減少了重新設計新產品的成本，加快了新的關鍵路徑零件的采購和資格認證速度。
PLM系統同時對零部件不同階段實行分類管理，新添加的對象在輸入相應的檔案屬性字段后歸納到初審庫，需修改時則進行檢出操作，同時系統自動創建版本備份以保留記錄確保可追溯性，也可以經過授權直接發布到發布庫（歸檔），發布庫的文檔為正式使用的文檔，不允許直接修改，設計人員必須創建新的版本并發布ECR（工程變更請求）才能進行修改。而發布庫的文檔隨著零部件使用的終結歸檔到廢止庫，廢止庫的零部件不再參與生命周期操作，但提供瀏覽等操作以方便企業售后服務時查詢，并追溯原來的設計和變更記錄。
圖4 PLM系統對零部件分類管理
3.3.3 全局變更管理
企業有關產品信息的變更是否能夠控制，很大程度上直接反映在產品的質量和成本上。通常情況下變更的范圍無法確定，零件互換和配套更改無法實現，設計人員總是通過設計新零件來處理產品生產、使用過程中產生的問題，更改通知不及時，尤其是涉及到需供應商提供的產品，誤工、重工，產品的綜合成本無法控制。
一個產品的設計需要經過許多的過程變更，需要制定嚴格的更改程序。PLM系統能夠通過預先規定的業務流程，完成對設計結果的變更工作，同時能夠搜索某項變更所涉及的范圍，及時給有關人員發送電子郵件，使其關注某項變更可能會引起的影響。工程變更將與產品零部件的版本管理及產品結構配置管理結合起來。有助于確定產品零部件之間的借用關系，評估變更影響，提供一個完整的產品信息管理解決方案。在PLM系統中工程變更的實現需要將變更管理器、生命周期和工作流程管理器相互結合起來才能完成上述工程變更過程。
由于PLM系統所維護的產品模型可以確定產品零部件之間的借用關系，所以可以評估變更影響，提供一個完整的產品變更解決方案。同時，使用強大的版本控制和工作流程管理功能，根據企業或行業標準（例如，CMII）對變更問題的描述、變更單成立、執行變更、變更發布進行有效性控制，保證變更的正確性、及時性和完整性。
PLM變更類型和流程控制，對應于不同的變更類型，如供應商變化、版本升級、零件替換等，可以自動地選擇對應的變更流程。
圖5 PLM變更類型和流程控制
3.3.4 單一BOM的多視圖產品結構管理
我們知道一個產品要經過工程設計、工藝制造設計、生產制造三個過程才能形成，而這三個過程只是產品生命周期的一小部份。在這三個過程中，雖然它們有著十分相似的物料清單（Bill Of Material），但正是這些物料清單中小小的一點差異卻決定了它們各自的專業技術和管理思維方式。PLM系統中通常關注的BOM分為以下幾類：
設計EBOM（Engineering BOM）是產品工程設計管理中使用的數據結構，它通常精確地描述了產品的設計指標和零件與零件之間的設計關系。
工藝規劃PBOM（Produce BOM）是工藝工程師根據工廠的加工水平和能力，對EBOM再設計出來的。它用于工藝設計和生產制造管理，使用它可以明確地了解零件與零件之間的制造關系，跟蹤零件是如何制造出來的，在哪里制造，由誰制造，用什么制造等信息。
生產制造MBOM（Manufacturer BOM）是制造部門根據己經生成的PBOM，對工藝裝配步驟進行詳細設計后得到的，主要描述了產品的裝配順序、工時定額、材料定額以及相關的設備、刀具、卡具和模具等工裝信息，反映了零件、裝配件和最終產品的制造方法和裝配順序，反映了物料在生產車間之間的合理流動和消失過程。PBOM和MBOM也是提供給計劃部門(ERP)的關鍵管理數據之一。
思源電氣PLM系統上線前使用的產品結構模式為單一BOM結構構建，即在一顆BOM樹上混合了EMOB、PBOM和MBOM等產品信息。這樣的BOM結構設計在公司發展的初期有著響應速度快、易于接受理解和操作等優點，但隨著公司規模和業務不斷的擴展，也不可避免的出現了信息冗余、下游的信息更改（工藝更改、制造更改）逼迫不必要的上游設計更改，更改信息傳遞困難等種種弊端。所以此次的一期項目方案設計中，PLM系統可以在同一個零部件庫基礎上, 使不同的職能部門可以從自己的角度 (視圖) 查看產品結構, 允許每個視圖可以同時并獨立地生成, 但同時保持各BOM 間的演化與繼承關系，從而從根本上解決了產品信息的重復錄入、信息不統一與上述提及的單一BOM樹的種種弊端。同時該方案也轉變了以圖為綱的傳統工作模式，從而引導用戶習慣于以BOM清單為信息傳遞媒介的更為合理和高效的業務傳遞模式。
圖6 單一BOM的多視圖產品結構管理
3.3.5 圖文檔管理
產品文檔是企業重要的智力資產，通過對產品電子文檔的有效管理，可以有效的促進企業對智力資產的整理、固化和重用。
通過PLM可以提供的統一電子數據平臺，將原本分散在企業內各處的各種產品文檔實現集中統一管理，實現設計過程中相匹配的“項目-總圖-部件-組件-零件”級的文件管理結構，同時為了保證文檔的安全性和有效性，并通過電子流程來管理文檔的審核與分發，同時提供強大的數據查詢功能，為實現企業智力資產的重用提供良好的保障。
所有文檔都納入了PLM的管理范疇。PLM管理的數據包括與產品和項目有關的所有技術文件、設計圖紙、標準件、設計更改單、圖紙清單、零部件匯總報表、技術規范、檢驗文件等數據，可以按產品或項目分類保存。
靈活的數據模型不僅可滿足企業現有各種文檔分類的需求，同時也有利于企業將來的業務擴展。
圖7 圖文檔管理
4 PLM系統實施效益分析
思源的PLM一期項目經過歷時一年半的項目工作周期（2010.4~2011.8期間涵蓋6個月選型調研和8個月項目實施工作）。實施PLM系統后的收益來講可分為兩大類：定性收益和定量收益。定性收益從企業不同的職能部分、角色等劃分包括了以下幾大部分：
高管層收益：降低庫存與維護成本、提升產品質量形象、縮短產品上市時間、降低產品與零件周轉、降低變更的影響成本、提高技術核心與獲利……。
部門管理層收益：減少零部件數量、提升產品與零部件數據質量、縮短開發時間、提高設計重用比率、減少試驗返工、提升跨部門溝通績效……。
操作層收益：提高零部件檢索效率、提高BOM的準確性、減少重復的數據輸入、推進圖紙/數據重用、縮短圖文搜索時間……。
定量的收益依據統計有以下幾點
減少了設計錯誤率約20%。
產品設計成本降低了15%。
設計人員所花費的設計時間減少了約15%。
產品的信息有效性信息增加了100%
會簽成本和人際溝通成本減低了約75%。
5 結束語
PLM系統的成功實施對整個集團來說具有非常深遠的意義，但是任何新鮮事物在其實施過程中都必然伴隨著一些新老思想、習慣的碰撞、產生與消亡。對于一個可以改變我們工作方式的新事物，一定會帶來許多新的問題，隨著用戶在工作中逐漸體會到使用PLM的樂趣與效率和后續項目的實施，企業的競爭力也將有前所未有的突破。
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