PLM系统在轨道交通制造业的应用

产品生命周期管理（Product Life-Cycle Management，PLM），是企业信息化的重要组成部分，在轨道交通制造业中，可以对产品信息和研发设计过程进行统一的管理和系统集成，其核心在于能够使所有与项目有关的人员在整个信息生命周期中共享与产品相关的异构数据。

PLM系统的成功实施，通过图文档管理、BOM管理、工艺管理、系统集成等模块的建设，打通前端的研发与数字化制造环节，紧密围绕产品的研制生产主线，实现研发与工艺设计过程中的信息管理，基于标准化有效整合管理设计数据、工艺信息、资源信息等，建立制造生产协同体系、研制生产的高效运行模式和管控流程，进一步有效提升企业的研发能力、工艺管理能力、协同效率和快速反应能力，増强企业的核心竞争力。

1、需求分析

通过对轨道交通制造行业的调査，在产品设计研发工作过程中，目前存在的主要问题有：

基础数据缺乏有效的管理，数据较为混乱，设计资料的可靠性、保密性和有效性无法保证；信息传递不畅通，相关联的部门无法获取最全最新的资料，导致生产制造滞后；设计方法缺乏系统的集成管理，协同设计难以开展；MBOM缺乏完善的管理，多依赖手工处理；流程审批大多数无闭环处理，容易造成生产物料的浪费；知识库建设不足，无法从以往的项目中积累知识，相关技术资料也没有共享，査找麻烦。

归纳总结轨道交通制造行业对于PLM的功能需求，主要有：

（1）产品设计图文档管理。建立统一的企业产品图文档库，保证数据来源单一且一致。记录全部产品数据、变化、关联性。文档受更改控制和状态控制。

（2）各类知识库如标准件、材料、工艺工装、通用件等能集中统一維护管理。减少多头数据源的问题情况，统一规范的物料编码，消除系统信息孤岛，确保设计数据源能在企业中顺利贯通。

（3）实现与各种设计软件的良好集成，支持高效并行设计。可实现CAD文件直接输入/输出、CAD结构与BOM的双向自动同步、CAD模版管理等。

（4）BOM模板管理，在PLM环境中创建、维护BOM。BQM与CAD结构的双向自动同步。可实现产品结构图示化比较。

（5）工艺设计管理，支持从工艺策划、工艺方案、工艺流程、工位、工序等一定次序设计过程，体现出工艺设计结构的完整性。可維护工艺相关文件，如作业指导书、工艺卡片、工作图、委外供货技术条件、技术规格书和工装图管理。对设计过程的各个阶段和输出资料（方案设计、技术设计、产品图样设计、设计变更等）可实现进行工艺审査并形成工艺审査记录。

（6）工程更改管理，对于变更管理具备严格的流程控制，并具有影响分析和通知功能。实现产品设计变更全过程管理和控制，保证电子图档、BOM结构、更改通知的关联性和一致性。通过版本控制和管理，保证电子图档的准确性。

2、实施方案

基于产品全生命周期PLM系统的强大功能，建立企业数字化协同研发与工艺管理平台，业务范围应包括产品规划与设计、工艺管理、流程管理、更改管理、BOM管理、资源管理等，系统应具有充分的开放性和扩展性，满足未来的业务扩展要求。

（1）搭建产品设计研发与工艺管理信息化平台。通过PLM系统支持，将设计工具以及其他应用如Office等各类工具进行集成，对各种产品研发基础数据（如物料、图纸、文档等）进行统一规范的管理，建立各基础数据的相关属性、版本及状态信息，提供产品数据资料的各种条件的査询，并可基于企业的組织架构、人员角色等对数据的访问权限进行管理・

（2）产品数据管理。PLM系统对数据进行集中管理，包括数据的存储、数据关系的管理，数据的属性与版本信息等。每个数据应具有着唯一的标识，并有着不同的状态，数据之间的关系得以有效管理，数据可通过各种属性进行方便的査询和检索。数据可以随流程进行电子审批，可以有着不同发布状态。数据可以进行有效的追溯，可以进行影响性分析等。

（3）工程更改管理。针对产品设计、工艺设计、工装设计、供应商和生产等环节的需求变更进行管理、控制，保证产品生命周期知识资产如产品更改、工艺更改、工装变更的结果与物理产品，同时配套实施，实现一致性和完整性。

（4）工艺管理。使用PLM系统进行工艺规划和工艺数据管理，基于数据模型用结构化工艺将工艺文件、产品BOM等数据有机关联起来，完整定义表达产品形成的工艺过程。设计数据的共享与访问、产品结构管理、三維模型和工程图的可视化、工作流管理、变更管理等，完成工艺描述与定义，连接设计和生产之间的信息孤岛（集成PLM/ERP），确保数据的一致、有效和重用。

（5）BOM管理。以产品结构为核心組织和管理数据，利用图形化的方式对产品结构进行浏览和编辑。通过产品结构树，对BOM、文档之间，以及文档与产品结构之间的双向关联。实施的内容应包括EBOM和MBOM的管理，方便进行BOM编辑、BOM比较、BOM査询、BOM版本管理、BOM多视图管理等，并可以将MBOM自动高效传递到ERP系统，节省人工成本，避免错误。

3、实施规划

PLM系统建设可分为三个阶段：设计平台建设期，数字化工艺平台建设期，深化应用推广期。

设计平台建设阶段实施目标为：实现设计管理及相关的核心管理功能，实施的主要内容包括EBOM管理，CAD数模管理，图纸管理，CITIA集成，技术文件管理，设计文件发布流程，工艺文件及批准发布，版本管理，产品设计更改管理，分类管理，项目文件夹管理，可视化，MBOM， ERP （SAP）集成。

数字化工艺平台建设阶段实施目标为：实现建立工艺平台建设，实施内容主要包括：制造資源管理，工时定额管理，材料定额管理，工艺变更，工艺知识库，统计报表，电子作业指导书，ERP （SAP）集成优化。

深化应用推广阶段实施目标为：在前两期建设的基础上，深化应用系统并推广前期内容。实施内容主要包括：需求管理，项目管理，产品配置管理，工艺验证，装配仿真，产品/过程特性管理，控制计划，检验作业指导书，QMS集成。

4、效益、风险分析

通过PLM产品生命周期管理系统的成功实施，可以取得的成效包括：研发设计、工艺等数据得到有效管理。数据的访问权限、安全、有效性、一致性得到保证。企业知识和经验得以积累，可最大化的重用各类资源，如标准件库、符号库、知识库、工艺库等。实现了设计与工艺间的协同，有效的将研发设计与工艺集成到了同一个平台上，打通了设计与工艺的数据壁垒，使得设计与工艺可以共享数据与信息，有效解决设计与工艺之间的衔接问题，提升产品设计与制造工艺协同效率。

分析PLM实施成功与否也存在一些风险，包括：企业研发业务开展过程中三维图纸较少，可能影响到PLM系统在使用过程中三维数据功能应用不充分，造成资源浪费。企业研发战略定位的变更，可能造成建设投入与应用存在较大差异。应对上述风险点，应随公司研发业务的发展，三维图纸数据逐渐健全，在项目规划阶段，寻找小型PLM系统投入建设，最小化业务需求范围。

5、总结

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。在国家强国战略和高铁战略的指导下，紧密围绕产品的研制生产主线，以信息集成为技术手段，建设支撑产品全生命周期管理的PLM系统，有助于实现研发与工艺设计过程中的信息管理，建立在数字化制造数据管理统一平台下的制造生产协同体系、研制生产的高效运行模式和管控流程。进一步有效提升企业研发能力、工艺管理能力、协同效率和快速反应能力，増强企业的核心竞争力。

【作者：李燕，叶浩亮】