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以BOM为核心的PLM系统数据流管理

数据流即数据从无到有,一个环节接一个环节传递应用,同时各个环节按照业务或规范等要求应用、输入和输出,以及各个应用系统之间相互对接的过程。在此过程中,各个环节的数据规范、业务要求以及正确应用是数据流管理的关键所在。企业在实施、推行和应用PLM的过程中,不同环节不同部门对数据信息的要求和使用各不相同,一定要重点关注数据输入、输出和应用。数据信息的传递过程是否顺畅与合理,直接决定着PLM系统的实施、推行和应用成败。


在当前刺激效应衰减、信贷收减、经济低迷、产能过剩的情况下,对于工程机械行业来说,如何转变增长方式、培育行业内生力是当务之急。提升企业内生力、提升企业产品竞争力、提升产品质量、降低产品成本,其源头在技术设计。至此提升企业技术管理水平、做好企业技术管理信息化尤为重要,最为关键;而其中产品全生命周期管理(PLM)是技术管理的灵魂,其理念必须得到高度的重视,并在企业全面宣传、灌输与应用。


1 山河智能PLM项目背景


公司前期研发管理平台PDM存在的问题:无法实现异地研发数据管理与有效备份;无法实现产品多阶段数据管理与维护;无法实现研发项目管理的有效性和设计集成性;无法进行有效的设计变更闭环管理;不支持三维\电气\控制程序数据管理;无法实现集团物料编码管理;不能有效支持设计标准化和模块化;无法实现基本的工艺BOM管理。

基于以上问题,通过实施PLM系统以达到以下效果:搭建支持异地数据管理的集团级PLM工作平台,实现分布式部署,在分布式部署基础上支持集中管控;集团所有二维三维设计、电气图纸、工艺、工装等图文档统一纳入PLM平台管理,形成企业知识管理体系,实现图文档全生命周期管理;实现多阶段数据管理以及各类数据之间的关联,实现以项目模式关联和产品结构树关联;在确保安全的前提下,实现产品数据的高度共享,实现产品数据快速检索,提高产品开发设计效率;梳理、优化产品研发、工程变更技术管理业务流程,建立完善的工程变更管理机制;提高产品研发的标准化、通用化、系列化水平,增强企业核心竞争能力;建立统一规范的编码体系,实现企业各业务系统之间的信息集成;实现与项目管理系统的集成,提高产品研发项目管理能力。


2 山河智能PLM数据流管理


PLM数据流管理主要体现在CAD阶段、编码阶段、BOM创建和管理阶段、产品配置阶段。

图1 产品数据管理及应用与产品生命周期


2.1 基于业务内核(BOM)的产品数据管理及应用


以产品BOM为主线,实现产品基础信息电子化,完善并提升产品数据标准;统一管理各种BOM视图,提高设计、工艺、生产、销售、采购、财务、售后服务等BOM的一致性和准确性,实现与ERP/CRM等系统的有效集成;管理BOM对象间的关联关系,实现BOM数据的辅助转换。


BOM作为数据流的核心骨干,在不同阶段不同环节其用途、要求、BOM视图均不一样。从原始的CAD-BOM到具体的业务BOM,其演变过程复杂多变。故在PLM实施前一定要理清BOM在系统中的演变过程,以确定各项业务的关联关系。如下图2、图3所示。

以BOM为核心的PLM数据流管理


图2 PLM-BOM演进示意图

图3 PLM-BOM关系示意图


2.2 数据流之分布式+集中式编码(品号)数据源管理


物料编码(品号)是企业PDM\CAPP\ERP\CRM\财务等系统的基础信息,做好物料编码管理的实施和应用至关重要。在前几年,山河智能涉及到多个领域的制造,分公司分布在不同的省份,彼此之间采购件有类似或相同。如果按照独立经营的要求所有物料编码(品号)信息完全可以独立分开,然而按照集团管理要求采购件需进行集中采购,其他物料编码(品号)及规则可以根据领域不同具有特殊性。面临这样的问题,使用集中式很难满足不同地域不同领域要求,且对网络带宽要求很高,成本也很高;如果使用分布式,则又很难满足ERP提出的集中式采购需求。即既要实现集中采购又要实现独立管理,为此公司编码管理实现分布式+集中式,实现采购件集中,其他自制件物料编码(品号)独立分布。通过这样很好地解决集团物料编码(品号)共享与独立的问题,不再依赖网络、不再担心因集团总部的服务器问题影响其他分公司或其他地域用户的正常使用,只需要分公司服务器与集团服务器进行同步验证即可。如图4所示。

图4 编码系统模块分布+集中式示意图


公司通过分布+集中方式建立集团公共物料库(采购件库),其中包括标准件、原材料、外购件,分公司或子公司调用集团总部编码规则在各自的编码系统中申请,通过采购件审批流程首先在集团公共库发布,然后再定时同步到各分公司或子公司采购件库;各分公司或子公司部件、零件等其他非采购件编码均在本地服务器上直接调用相关编码规则进行编码申请,通过各分公司或子公司的审批流程完成编码的申请与发布。通过以上方式,既实现了各公司非采购件独立自由性,又实现了集团编码采购件的一致性,管理和使用均灵活方便。


物料编码(品号)规则的制定是很多企业实施PLM系统,甚至ERP等系统的一件头等大事,规则制定直接关系到后续的使用、适用和灵活性,更有可能不利于标准化、模板化设计,造成重复设计,增加了生产管理成本和仓库管理成本。不同领域不同公司对自己产品规则要求都不相同,自然在规则的定义上大相径庭。不管理怎样,编码规则的制定一定要考虑到系统实施完成后的数据挖掘和分析使用;限制采购件的申请范围,避免采购件重码产生,确保采购件物料的唯一性,降低采购和仓库管理成本;制定物料编码(品号)名称的填写规范,形成相关标准规范,并遵循和应用;最理想状态是编码系统模块与CAD\PDM\ERP\PLM等系统实现集成,确保数据的一致性,以便系统之间的数据交流与共享。


2.3 山河智能PLM数据流特殊式应用管理


PLM的应用对于不同企业不同用户均是五味俱全,界面操作要简单、功能使用要灵活、点点鼠标就能了事,轻松便捷式工作,似乎个性化使用最为突出。


PLM的认知和了解直接决定了人们对PLM的使用要求和目的不同;关注的重点和方向不一样,其实施的结果也就不一样。而真正的PLM是集成人、流程、信息和业务的系统;战略性的业务手段;业务解决方案的一体化集合;协同地创建、使用、管理和分享与产品相关的智力资产;支持上下游企业协同;跨越完整的产品/工厂生命周期,从概念产生到产品生命的终结;而不是人们理解的设计性工具,只追求功能应用。山河智能PLM是结合业务管理以及特殊应用而实施的,很多功能都带有个性性以及独特性。现就几个特殊应用列举如下:


PLM特殊应用1:工程变更管理是PLM系统实施的关键之一,工程变更流程的制定需结合生产、采购、售后等环节,不能只局限于技术部门,同时考虑工程变更流程的可执行性、追溯性,能否形成闭环管理,如图5所示。工程变更如果缺乏合理有效的管理机制、实施办法、传递方式,从而会造成不必要的生产错误和制造成本浪费,更容易产生呆滞物料。

图5 变更示意图


PLM特殊应用2:如何利用PLM实现标准化、系列化、模块化设计,通过“三化”来提升企业的产品质量和性能,降低产品制造和设计成本,如图6所示;在PLM系统中建立产品模型库,便于制造、销售、售后管理、应用和使用。这些在某种意义上体现了PLM的价值和效益。

图6 标准化系数统计


PLM特殊应用3:如何挖掘和利用PLM已有的数据,进行分析和总结,为管理和决策层提供数据支撑。在PLM中有很多数据可以通过挖掘分析,比如产品标准系数、产品重用率,通过分析了解产品主要成本体现在哪些方面,如图7所示,又如何去降低成本,产生更大的市场价值。同时通过分析得出公司产品的差异化、竞争优劣势。

图7 零部件分布及原材料示意图


2.4 数据流过程中的项目管理


研发项目如果无法实现项目有效管理和过程的跟踪监控管理,没有相应的业务流程支撑,使我们的任何项目都缺乏时效性和组织性,完全是在我们的意识形态中去自由式完成,使得任何项目效率较低、无法管控,更无法做到准时把产品推行市场,失去市场竞争力。这对企业来说是致命的打击,不利于企业的发展。然而企业在推行研发项目过程总会遇到各式各样的阻碍,这主要是中国企业注重创新,把设计工程师娇惯坏而致。然而只有通过项目管理实现技术绩效管理,提升技术管理水平,鞭策设计创新,才能有利于企业的创新推动,才能使创新具有源动力。项目管理关键在于执行力,需建立相关的项目管理机制和强有力的执行力,同时要得到企业领导的充分重视和支持。只有实现项目管理才能发挥企业管理的精髓,一切才可能在掌控之中,如图8所示。

图8 任务监控示意图


山河智能的项目管理主要功能有:项目计划管理、个人仪表盘、工作日志、资源统计、项目统计、绩效报表等,如图9所示。

图9 项目计划示意图


山河智能在实施PLM过程中把原先的RPM项目管理系统整合到新PLM平台中,充分整合公司的人、财、物等资源,提高项目运作效率,降低项目成本,确保项目质量,实现知识沉淀,同时培养公司复合性人才,公司对所有的项目采用项目管理模式进行管理;并在此基础大力推进技术绩效管理,大大提升了设计工程师的工作激情。现今山河智能PLM项目管理支撑产业集群发展,建立集团项目管控平台,实现可视化、精细化管理;支撑企业管理变革,预防和解决企业运行中诸如流程障碍、沟通障碍等问题;建立项目管理的知识体系,促进知识沉淀常态化,将项目管理工作上升到企业战略高度引导产品开发。通过两年多项目推行,产品开发项目周期缩短、项目完成质量很高。使技术管理透明化,建立公平的竞争环境,为企业的内增力提供极力的保障。


2.5 数据流过程中的工艺管理


企业怎样用最低的产品设计和生产成本去获取最高的市场利润是当前很多企业最关注的问题。但大家都忽视了工艺环节,现在比拼在某种程度上不是创新能力而是制造能力。目前很多国内企业的现状是:公司生产规模不断扩大,而制造、工艺、设计脱节,形成“设计—制造—工艺”的形式,完全违背了“设计—工艺—制造”的原则,从而导致了很多生产问题,制造与设计总是问题不断;工艺资源分散,未进行集中管理、共享与整合,工艺资源不能有效地进行工艺改善与提升;编制工艺过程中工艺术语不规范,容易产生加工制造过程中的理解错误等。


工艺管理系统以产品的工艺BOM为中心,实现工艺数据的结构化管理和工艺数据的共享,有效解决企业产品设计、工艺、生产等环节的业务关联性和数据集成性。工艺管理系统将作为PLM系统和ERP的桥梁和纽带,切实实现工艺指导生产的目标。


在设计部门完成图纸设计并在PLM系统中建立设计BOM后,工艺人员可对设计BOM转换调整生成工艺BOM,基于工艺BOM,可在系统中完成工艺路线以及工艺过程的编制,每一个工艺过程节点就是一道具体的工序。基于工艺过程描述,可实现按工序工种的工艺设计任务分配。每道工序可在InteCAPP中完成具体操作的工序卡编辑,并将工序卡存入协同平台中,同时将工序卡中的工艺数据自动提取,存放到协同平台的数据库中,以便供ERP使用。如图10所示。

图10 工艺模块功能示意图


同时可对自制件和外协件编制其材料定额、工时定额、冲压工艺、机加工艺、热处理工艺、焊接工艺、涂装工艺等信息。


基于工艺BOM可按照工位进行物料的分配形成装配BOM,装配过程卡和作业指导书挂靠在相应的工位下。


在完成工艺BOM、工艺路线及材料定额等信息后可通过系统向ERP系统提交工艺BOM清单、品号信息、材料定额、工艺路线等信息。


作为设计向制造转化的桥梁,工艺基础信息规范和积累,直接影响到ERP数据准确性和应用。随着企业产品的多样化、国际化,对产品质量要求越来越高,从而更加依赖工艺,工艺也成为制约产品制造的瓶颈,工艺的成败从某种意义上讲决定了未来公司产品以及生产效率和市场占有的成败。总之工艺管理关系到一个企业的产品质量,关系一个企业的生产和制造能力,同时也关系到ERP能否顺利应用成功,它是PLM与ERP的桥梁,至关重要。


2.6数据流中号机配置管理


2.6.1配置原理


建立产品模型库;关联产品BOM根节点搭建模型BOM;定义产品参数、特征、性能等描述信息的选配行;再将这些选配项与模型BOM的零部件建立映射关系,选配时通过对选配项的选取,来决定BOM上哪些零件被选择应用;勾选选配项,系统自动进行逻辑校验和处理,根据选择的选配项对模型的超级工艺BOM进行筛选,形成选配后的定型BOM。


2.6.2 配置过程


山河智能产品成本配置主要分为四个过程(如图11所示)。

以BOM为核心的PLM数据流管理


图11 产品配置过程


A.产品模型管理

产品模型是实施配置的基础,系统提供对模型的分类管理及模型的完整BOM管理。

B.配置定义

配置定义是实施配置的条件和约束,在产品模型上建立多个选配项,再将选配项与模型的零件相互关联,通过选项的取舍映射到BOM结构上零件的取舍。选项之间还可设置跟随、互斥规则。

C.选装配置

选装配置是实施配置并产生配置结果(定型产品),通过对选项的选取,再进行配置校验(约束关系及完整性),最后由系统根据选项与零件的关联关系运算出精确的定型产品BOM结构。

D.产品派生

配置产生的定型产品随着运用场景的不同,BOM结构有所不同,因此基于定型产品可派生出实际的业务BOM,如销售BOM、售后BOM等。


2.6.3 执行产品配置


产品选配是依据客户和订单需求,对产品模型进行选项的筛选,最终将产品模型实例化成定型产品的过程。山河智能产品配置过程实现流程化管理,进行了有效产品配置管理,确保产品配置的准确性。具体流程如图12所示。

以BOM为核心的PLM数据流管理


图12 配置流程


通过建立模型,设置关联关系,定义选配项后,BOM配置人员只需进行简单的操作就可在简单直观的配置页面,快速完成产品配置,并提交走流程,如图13所示。

以BOM为核心的PLM数据流管理


图13 产品配置界面


针对每个产品,直接定义“标准配置”和“默认配置”,在查询和使用过程中可以快速查看相关的默认配置和标准配置,类似的配置可以做更多。这些标准配置和默认配置随着工程变更自动更新,保持BOM或配置中永远使用最高版本的零部件。若需查询以前的配置,只能通过号机管理中的配置来查询。即在不同时期内配置BOM清单中的零部件版本与其所在时期内其真实的状态有关。


2.6.4 号机管理


号机:为便于记录、跟踪整机或部件的数量而赋予的流水号。


号机是山河智能独特的生产管理方式,相关的计划、车间、仓库、财务、采购、售后等都是围绕其进行的。号机配置唯一性贯穿设计后的各个环节,它的准确性直接决定着每个环节的数据的准确度。号机本应是ERP或MES中的一部分,把它溶合到PLM系统中,就可以准确地定义每个客户的准确配置,并把每个客户产品信息完美地管理起来,便于后续的售后服务等事宜。


定义号机:当完成产品配置生成定型产品BOM,对定型配置指定一个号机范围。相关业务部门按照号机完成任务。发货部门在发货填写发给某个客户的具体号机,并记录下客户相关信息,这样就完成了号机在PLM系统中的管理。未来只要查询某个客户的配置,直接输入客户信息就可以直接查到到时的具体配置及零部件版本真实情况。如14所示。

图14 创建号机信息


3 结论


山河智能产品全生命周期管理系统——PLM系统项目目标是搭建一个对工程机械产品数据和研发过程进行规范管理的协同工作平台,有效地管理工程机械及其相关配件产品型谱数据,积累企业的产品知识经验,保证产品数据的安全性和一致性。通过实施PLM系统优化企业业务流程,规范相关作业行为,强化技术标准化、模块化工作,从而更好的适应企业信息化发展,增强企业内生力、提升企业产品竞争力、提升产品质量、降低产品成本。

【作者:李茂森】

思普PLM系统国家工信部PLM行业标准的主导起草单位,国内领先的产品生命周期管理PLM系统服务提供商
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