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思普软件 - 23年专注PLM系统

PLM应用的改善方向与演进路径

自去年以来,随着中美之间的竞争,从贸易扩展到金融、科技等领域,尤其是美国对华为公司的全面限制;人们发现,在产品研发和工业软件等方面,我们的短板似乎还停留在上世纪90年代,中国如果要从制造大国走向制造强国,技术创新和产品研发能力的成熟化是一道必须迈过去的坎。如果说技术创新还存在很大的不确定性,还难以标准和量化,产品研发却是有规律可循,完全可以学而知之,行而得之;具体到数字化工作中,那就是PLM应用的不断改善和持续演进。
按IT咨询公司Gartner的观点:PLM不仅仅是一种软件,更是一种专业、方法、过程和文化。遵循“如果无法量化或评价,就无法持续改进”的管理原则,我们可以从组织维度、过程维度和数据维度等角度来评价PLM的应用现状,具体如图1所示:

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图1:PLM应用的评价维度
      组织维度
组织维度,也就是PLM应用所涉及的组织范围,代表了PLM应用的某种广度。从组织维度看,PLM的应用范围可以是企业的产品研发部门,整个公司,产业链上下游,乃至包括最终客户和各种利益相关者在内的产业生态。我们知道,信息共享的范围越大,频率越高,信息的价值就越显著。因此,从应用广度看,将PLM的应用从产品研发部门不断扩展到整个产业生态,是PLM应用改善的方向之一。
     流程维度
以过程的观点来看,产品研发活动的本质是产品结构和生产工艺的定义、开发和迭代的过程,这也代表了PLM应用的另一种广度。从过程维度看,产品研发的全过程包括产品创意(idea)、概念开发、详细设计、工程设计、验证和确认、量产准备、产品制造、商品运营、报废和回收等环节。基于企业所设定的经营目标,将上述过程全部予以数字化,是PLM应用改善的另一方向。当然,产品研发的不同阶段,其业务的表现形式和管理对象有不同,数字化的特点也不同。
数据维度
数据维度代表了PLM应用的深度。在PLM应用的初级阶段,人们通常以文档的形式来记录和管理产品研发活动,比如需求说明文档、产品二维图纸或三维模型、工艺指令说明,等等。很多文档是非结构化信息的堆积,在可读性、易用性、复用性等方面都存在很大的提升空间。后来,逐渐演进到以产品/零件(item,项目)为中心的数据管理(各种形式的BOM),以及面向机、电、软一体化产品的系统工程和数据模型,乃至基于工业互联网技术的数字孪生(Digital Twins)。从以文档为中心,到以产品/零件为中心,到以模型为中心,再到以数字孪生为中心,企业中与产品有关的数据,其形式日益结构化、模型化和系统化,PLM的应用深度也越深。
    在实际中,企业的PLM应用现状是组织维度、过程维度和数据维度的混合体(mixture)。这些混合体,根据其应用水平的高低和不同,可以大体分为五类:lPDM(Local Product Document Management,部门级产品文档管理)、gPDM(Grouped Product Design Management,协作型产品设计管理)、xPDM(eXtended Product Development Management,扩展型产品开发管理)、iPLM(Integrated Product Lifecycle Management,集成式产品生命周期管理)和cPLM(Connected Product Lifecycle Management,互联式产品生命周期管理)。

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图2:企业中PLM应用水平的分类
localPDM,部门级产品文档管理,是PLM应用水平的最初级。在这种应用水平中,企业应用PDM或PLM软件,主要以文档的形式记录和管理与产品研发有关的活动或数据,且主要在技术或产品研发部门内使用,其PDM/PLM系统的应用价值还很低。根据笔者的观察,在实施了PDM/PLM系统的制造型企业中,有50%以上仍处于这种水平。
gPDM,协作型产品设计管理。在这种应用水平中,除了以文档形式来管理产品数据外,企业还借助PDM/PLM系统的应用,实现了本地团队和离岸(远程)团队之间的设计协同,这需要有虚拟设计环境、文档的检出/检入、文档的校验审批等功能做支撑。对企业而言,相比较localPDM,gPDM实现了一定程度的研发协同,可以帮助企业缩短产品研发周期,降低研发成本,并在一定程度上提高产品质量。根据笔者的观察,在实施了PDM/PLM系统的制造型企业中,有30%左右完整地达到了gPDM的应用水平。
xPDM,扩展性产品开发管理。在这种应用水平中,企业以产品/零件为中心来组织和管理产品数据,并在技术、采购、生产、销售等主要业务部门中实现了产品开发过程的数据共享。以产品/零件为中心的产品开发管理,其数据对象是产品/零件主数据和各种形式的产品BOM。通过原型BOM、工程BOM、制造BOM、销售BOM、服务BOM等不同用途的BOM之间的演变和迭代,企业可以清晰而又结构化地管理各类产品数据,并实现架构化产品研发和BOM驱动(自上而下)的产品研发。根据笔者的观察,在实施了PDM/PLM系统的制造企业中,有10%左右已经达到这种水平。
iPLM,集成式产品生命周期管理。这里的集成,重点强调的是需求、技术、功能与产品之间,以及机械、电子电气和软件之间的集成。随着产品智能化程度的日益提高,产品构成中的软件成分也越来越大,甚至起到了决定性作用。在机、电、软一体化的产品形态中,机械、电子电气和软件的开发和管理特点不尽相同,需要以逻辑模型来进行抽象和重构,也就是基于模型的系统工程(Model-Based System Engineering,MBSE)在产品研发中的应用,而iPLM针对的就是这种环境下的数字化产品研发管理水平。
cPLM,互联式产品生命周期管理。cPLM是基于工业互联网技术的数字化产品研发解决方案。在cPLM中,数据对象的主要表现形式是数字孪生。通过数字孪生,企业可以将用户端、企业端、协作端的产品数据完全打通,不再通过用户需求的假设,而是根据最终用户的真实使用数据来对产品进行迭代和完善。借助产品数字孪生的支持,企业还可以向服务型制造转型,以实现产品、运营或商业模式等多方位的创新。
根据笔者的观察,在实施了PLM系统的制造企业中,只有不到5%的企业达到了iPLM或cPLM所描绘的应用水平。
localPDM、gPDM、xPDM、iPLM和cPLM是企业中PDM/PLM应用水平的五种概括,也可作为PDM/PLM应用改善的五个里程碑。针对这五个里程碑,PDM/PLM应用可以为企业分别带来协同化、规模化、精益化、创新性、生态化等五种程度的业务价值。

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图3:PLM应用价值的演进路径
协同代表专业和效率。通过PLM系统的应用,企业可以实现产品研发的专业化,以及产品研发过程中各专业、各职能、各团队之间的信息高度共享和业务高效协同。
规模代表复用和规范。通过PLM系统的应用,产品研发活动不再是说不清、道不明的迷糊或大杂烩,而是规范、结构、有序、清晰、透明、可重复、可量化的序列化活动,是可以推而行之,举而措之的确定性作业和业务实践。规模化的产品研发中,企业的产品研发就像“下饺子”。规划化产品研发是普通企业走向优秀企业所必须迈过去的“坎”。
精益代表质量和效益。通过PLM系统的应用,不仅可以帮助企业正确地研发产品,还可以帮助企业研发出正确的产品来,其本质就是精益思想在产品研发中的数字化落地。
创新代表变革和发展。运营效率的提升可以帮助企业节流,直播带货也许能带来短暂的“眼球”,只有产品或过程的创新才能带来企业的可持续发展。通过PLM系统的应用,企业不仅可以实现架构化产品开发,还可以将数字化技术作为产品或过程创新的构成要素。
生态代表绿色和生命。市场环境在变,客户需求在变,而企业经营的要务是知变和应变,产品创意是知变,产品开发是应变。要想准确、完整、及时地掌握市场变化和客户需求,最好是企业融入到整个生态中,与客户保持尽可能多的“触点”,cPLM和智能互联产品可以在其中扮演关键角色。
    理越辨越明。本文中,笔者采用解构、表征和统御的数字化方法论,从组织维度、过程维度和数据维度对企业的PLM应用进行剖析,并以localPDM、gPDM、xPDM、iPLM和cPLM等五种分类对PLM应用水平进行了概括,再以协同化、规模化、精益化、创新性和生态化等五个层次作为PLM应用价值提升和演进路径。其中,有些说法或术语是笔者的一家之言,不一定权威,但其中的内容和诠释逻辑可以作为参考,以指导企业中PLM应用的持续改善。

(本文作者:丁肇之)

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