聲稱能夠管理產品生命周期中的所有信息是PLM(Product Lifecycle Manage-ment,產品生命周期管理)的承諾。但當某件事物看上去功能太過強大和完美的時候,首先就會有人質疑它的可行性,之后就會對它的實際應用前景產生懷疑。PLM已經走過了最初不為用戶所認可的階段,但現實問題是,那么大的一個概念,如何落到實處?在實際應用中,用戶更看重它哪些方面的能力?用戶的實際使用與PLM的理想狀態是否存在錯位?
“一部分”也算是PLM
PLM涵蓋產品的整個生命周期,而企業對PLM的需求往往只局限在其中的某一部分,如三維CAD、圖文檔管理等。
PLM最初源自PDM(產品數據管理),而PDM則是源自CAX,包括CAD(計算機輔助設計)、CAPP(計算機輔助工藝過程設計)、CAE(計算機輔助工程)及CAM(計算機輔助制造)等,因此它的源頭在于提高工程設計人員在產品設計、工藝編制、質量仿真、數控編程、測試分析等領域的工作效率和質量,所以最初使用CAX的人群是制造企業的產品設計和制造部門。
中國石油天然氣集團公司北京石油機械廠總工程師鄒連陽在接受記者采訪時表示,其石油鉆采配件頂驅裝置的設計在利用CAD工具及企業圖文檔管理系統的輔助之后,設計周期從三年縮短到了一年。許繼集團則通過PLM建立起了研發體系管理架構,大大增強了產品設計的可重用性。而福田汽車在部署PLM系統之后,所有電子圖文檔的變更修改和歸檔都是由系統自動進行的。
盡管后來PLM將覆蓋范圍擴展到了前期的需求管理以及后期維修服務中產品資料的追蹤甚至產品報廢,但在實際場景中,PLM應用仍主要集中在產品設計和生產階段。早已認可PLM的大中規模制造企業不再質疑PLM的必要性和能力,但許繼集團有限公司信息中心主任郝子現和北汽福田汽車股份有限公司工程研究院PLM科項目經理陸勤柱都表示,自己迫切需要的PLM功能并沒那么多。而對于北京石油機械廠這樣規模更小一些的企業來說,基本的圖文檔管理系統和各類CAX工具基本上就可以滿足需求了。
它們所實施的都可以稱為PLM的一部分,但都不是全部。實際上對于PLM的定義,每個PLM商家的說法還不盡相同,在具體實現時,模塊功能交互、劃分邊界不清,常常讓用戶也有些糊涂。盡管都說自己可以提供一個完整的PLM解決方案,但仍然在不斷地開發新功能。或許從現階段看,PLM有時顯得有些大而無當,涵蓋面很寬,實際上不可能擴展到咨詢公司所說的那樣完備。UGS高級顧問婁忻在接受記者采訪時如此剖析PLM:可以認為它和ERP一樣,都可以推動企業進步和發展。
以設計為導向
產品是制造企業經濟活動的主要載體,產品的設計與開發成本占據總成本的70%,而將產品的研發與設計流程更為規范地管理起來則是PLM的誘人之處。
現階段PLM對制造企業的最大貢獻莫過于將企業的產品研發和設計流程更為規范地管理起來。有人稱,PLM管理的是制造企業無形的知識資產,而知識的載體則是各種產品。在以產品生產為主要經濟活動的制造企業中,產品開發的成本占據了產品生命周期成本的70%還多,而ERP只能改善另外30%的成本。
在軟件開發逐漸規范之后,人們常常將軟件業稱為制造業,實際上軟件制造除了在工藝制造階段比傳統制造業簡化了很多,其他方面的工序基本雷同,尤其在制造業多品種、小批量的特性越來越明顯的今天。從需求管理到概要設計、詳細設計、測試分析等,期間貫穿著文檔管理、變更管理、配置管理等,都是二者必須經歷的過程,只是軟件設計的最終表現形式是程序代碼,而產品設計的表現形式是二維或三維圖紙。軟件開發在更早的時候就有CMM、軟件工程技術的輔助,而國內制造企業對PLM的重視只是近兩年的事。
在許繼集團,所生產的裝備其實是嵌入式設備,既有硬件也有軟件,但從前只是對硬件型號有較為細致的管理,至于里面輸入的是什么版本的軟件模塊,并沒有詳細的標識和追蹤,而且在開發過程中,無法對每個階段的狀態進行管理。在實施PLM之后,各個軟件模塊被當作一個一個零件進行管理,并賦予每個軟件一個BOM(Bill Of Material,物料清單)號,從而將軟件的管理硬件化。每個出廠設備都對應惟一的硬件BOM號和軟件BOM號,無論是最終用戶的意見反饋還是軟件測試過程中的反饋,都可以追溯到具體的“零部件”。
在福田汽車也曾有過類似的情況發生,研發部門設計出來各種配件,例如幾種發動機、幾種變速箱,但并不規定什么發動機配什么變速箱,而是由生產部門自己組合,導致研發部門最終不知道上市的某款車內發動機、變速箱的具體型號,以致發生問題之后無從追溯。
貫穿研發、設計和生產過程中相對統一的BOM編碼是PLM的基礎,也是PDM的核心,因為產品在PLM系統中的物化表現就是這些編碼及其中標注的各種屬性,設計過程中有任何變化,都要快速傳遞到生產系統中,最終的生產就是以這些BOM數據為準。
另一方面,產品設計的形象表現就是二維、三維圖紙和文檔,這些是另一種類型的數據,相對來說,它們的活躍期主要是在設計階段,一旦設計定型,就會自動在系統中申報,并根據需要通知相關人員,進行進一步校核、審核、會簽、審定、批準等,最終將文檔自動歸檔入庫。從前,福田汽車的文檔歸檔純粹是手工操作,先是一系列涉及多個業務和管理部門的審批流程在紙質圖紙上走一遍,有任何修改也都是在紙質圖紙上進行。到了檔案室,不僅要把紙質圖紙歸檔,還要將其對應的電子圖紙也歸檔,但因為審批過程中的修改有相當一部分是在紙質文檔上進行,常有電子圖文檔沒有及時更新就存檔的情況發生。PLM將設計審批的流程固化在了系統中,因此任何改動都要在系統中進行。雖然國內制造企業完全采用電子歸檔的還很少見,不過大、中規模的企業都在從紙質歸檔逐步過渡到電子歸檔。在福田汽車,異地的文檔共享,都已通過電子發放的形式實現。
據郝子現介紹,目前許繼集團的PLM主要實現了項目管理、文檔管理、重用管理、更改管理和缺陷管理五個部分。主要都是集中在建立研發體系管理框架和建立工程體系管理框架。而福田汽車的PLM實施則主要覆蓋了文檔管理、三維CAD的集成、配置管理等方面,直接使用PLM的用戶將近700人,通過PLM查詢產品信息的人數達2000人,包括生產、銷售、市場等部門的員工都會直接或間接地與PLM產生關聯。
像許繼集團和福田汽車這樣同時擁有設計和生產部門的企業在實施PLM的時候都是以研發、設計部門為主。而對于那些沒有生產部門的研究所,項目管理、需求管理、圖文檔管理才是它們目前的主要關注點。國內還有一類特殊的制造企業,其設計、研發都是在國外完成,國內工廠只是接受來自國外的數據,相比較而言,它們的PLM更注重PDM與ERP、SCM等其他系統之間的連接和集成。
另外,像北京石油機械廠這樣的中小規模制造企業,最看重的只是圖文檔管理和3D設計工具。正如鄒連陽所說,設計流程一旦固定,當有緊急任務的時候,想變通使用更為靈活的方式都難,反而增加了內部溝通成本。貫穿PLM始終的協作精神對中小企業來說,可能并不是非常吸引人。
PLM需求現狀
對PLM的現實需求狀況與其理想狀態還存在著較大的差距。
為什么用戶對PLM的其他方面不那么感興趣?就算是被商家熱炒的協同設計,在實際應用中也沒有那么高的使用熱情。
●協同設計不被廣泛接受
現階段PLM的最大貢獻是將企業的產品研發和設計流程規范地管理起來。
北京石油機械廠的協同主要就體現在其PLM軟件中自帶的一款IM(即時消息)工具,利用它召開網絡會議、發布通知,而設計協同,就是一邊撥通電話,一邊打開自己的設計文件,雙方在電話里交流設計意見。鄒連陽感覺這樣已經很方便了,以前國際長途很貴,但現在電話費不再是問題,遠比差旅費便宜,而且這樣的溝通非常直觀。
在福田汽車,二維的協同設計完全能夠實現,從任何入口進入PLM系統都可以進行協同設計,但三維的協同設計還不能完全實現。實際上福田是以生產商用車為主,大量的零部件并沒有三維數據,因為商用車對于裝配等方面的要求并不那么嚴格,所以三維設計在福田只是作為一種驗證手段,證明總體設計沒有問題即可。是否以三維數據為生產依據其實具備很強的行業特性,例如空客、波音的設計文檔早已是3D發放,國際上轎車的生產也基本都是以3D為依據。但在國內,大多數制造企業的圖文檔仍是以二維數據為主,因此基于三維的協同設計并不被廣泛接受。
另一方面,三維CAD設計工具是否統一以及網絡帶寬等因素也會影響異地三維協同設計的效果。通常一個企業內部會擁有多種CAD軟件,工程師會選擇自己習慣使用的工具,或是企業會根據不同CAD軟件的優勢,讓它們分別去處理不同的設計問題,而設計工具不統一對于協同設計會有較大影響。至于網絡帶寬,就算是為了提供文檔共享而租用的專線網絡,和異地之間的帶寬也只是在2M左右,根本不具備3D協同設計的條件。從設計人員相對封閉的性格看,更多的人不愿意在設計途中將圖紙放進系統共享,而是在設計完了之后再放進去。此外,企業和企業之間的協同設計更是因為安全等因素無法實現。通常在為下游生產廠商提供圖紙的時候,仍然是以光盤為主。
●需求管理在PLM之外
早期的需求管理來自兩類應用:一是軟件開發,項目中用戶需求總是在變,而且某一點改動之后,可能會影響后面所有的模塊。在一個大型軟件系統中,設計周期通常較長,且邏輯關系復雜,設計人員很可能記不清需求的變動到底會影響到哪些方面;二是國防工程,同樣是因為工程復雜,供應商繁多,某個部件性能的改善可能就會影響到對另一部件的性能需求。但是對于研發周期不長的項目,企業用戶通常就不會考慮使用需求管理工具。
郝子現將需求管理分為兩個部分:起始需求的可行性和設計過程中的變更需求。要論證最初的用戶需求是否可行,通常需要經過集團領導層和專家的評審,并要經過立項委員會討論通過,才能正式立項,其中會涉及多個管理部門和業務部門,而且需求的可行性研究結果也是在不斷變化當中。當確定了需求的可行性,真正成為研發的需求時,才能進入PLM系統,開始其設計之旅。
許繼集團目前對需求管理的做法比較具有代表性,需求管理被放在了PLM系統之外。因為需求可行性研究過程中需要充分發揮人的主觀能動的創造力,這不是系統能夠代替的。
值得一提的是,許繼集團將上述兩種需求中的后一種放在了PLM系統中,它沒有稱之為需求管理,而是叫做缺陷管理。任何在設計、測試、生產以及用戶使用過程中產生的反饋意見,只要是與產品設計有關,都會被納入缺陷管理中,研發部門會根據這些反饋意見修改設計需求,從而不斷完善產品設計本身。
●CAPP純屬中國特色
將CAPP(計算機輔助工藝過程設計)獨立在PLM之外目前是中國的特色現象,在國外獨立的CAPP工具已經很少使用。細心的用戶會發現,CAPP工具都是國產的,一個重要原因是,國外的制造目前是以數控機床為主,只需要編寫數控程序即可。而在國內,機床仍是主要的生產工具,一個機床只能做一件事,一個零件可能需要很多個工序,因此才需要CAPP這樣的工具。
實際上工藝設計本身是非常復雜的決策過程,CAPP并不能自動生成工藝流程,它只是類似辦公軟件一樣的東西,可以輔助技術人員去設計工藝流程。
盡管PLM也將CAPP容納進來,但它能做的也只是和3D設計連在一起,從而為工藝人員提供一個三維的環境,以前工人拿著一張張設計卡片坐在機器旁,而現在則是看著電子的3D圖片去工作。而且將CAPP集成進PLM,也使得PLM與ERP的集成更容易。
孤島難除
當前,相當多企業信息化的主要工作是消除信息孤島,但在相當長的一段時間內,孤島問題還是難以有效解決。
任何新的技術、新的工具都能帶來效率的提升,哪怕只是使用其中的一部分,只要將流程理順就沒問題。PLM與ERP的巨大不同在于,PLM的流程是可以順應企業的實際業務流程去設計的,所以從理論上說PLM的部署難度要低于ERP,尤其在有過ERP實施的經驗之后。
但隨之而來的問題是,作為新興事物,PLM需要與企業的原有系統融為一體。例如與3D設計工具、ERP、SCM等,這當中的集成工作又該由誰來做?
根據鄒連陽的觀點,原來的“千島湖”變成了“百島湖”,信息孤島少了,但平臺之間仍然是割裂的。北京石油機械廠的PLM和ERP之間是完全獨立的,因為是兩個供應商分別提供,如今的集成問題沒有人主動幫助解決,現在只能靠手工操作Excel表在兩個系統之間導入導出數據。以北京石油機械廠目前的生產規模來說,這樣的手工操作不會影響目前的正常生產,鄒連陽表示,這種情況他們并不急于改變。
不過對于更大規模的企業來說,兩者之間的集成問題必須解決。在婁忻看來,20世紀90年代ERP失敗的原因,最終其實應該歸結于ERP數據導入的效率和質量問題沒能解決。當時雖然上線了ERP系統,但系統的數據導入以及這些數據的生成都是手工完成,技術人員需要先將圖紙上的數據錄入計算機,并建立相應的數據組,導入到ERP中,數據不進ERP系統,則無法開通生產。所以無論是從時間還是正確性上來說,都對這些技術人員提出了相當大的挑戰,但遺憾的是,圖紙設計出來了是設計部門的功勞,生產出來了是ERP的功勞,這種數據導入的工作無疑是吃力不討好,誰也堅持不了多久就跑了,最終的結果是ERP沒能真正用起來。
有了PLM之后,顯然數據的生成工作量大大減輕,但是來自不同廠商的ERP和PLM之間的BOM數據很難做到“一碼通”,多一個屬性或少一個屬性是常有的事,所以常用的做法仍然是進行定制化開發,實現數據的自動導入和轉換。不過就算是福田汽車這樣規模的企業,目前仍有部分數據是通過Excel表設定自動導入功能。
婁忻提醒用戶,PLM和ERP之間的集成其實可以分為四個層面:一是物料的屬性統一,通常產品的設計屬性和生產屬性會存在差異,因為兩個階段關心的重點不同;二是將設計BOM轉換成生產BOM;三是生產工藝有些是由研發部門產生,需要將它們傳遞到ERP中;四是任何設計變更也需要時時同步到ERP中去。
除了與ERP的集成問題,北京石油機械廠的三維CAD設計工具和圖文檔管理系統之間也是相互獨立的。且不說登錄它們需要不同的密碼,設計數據也需要用戶自己導入導出,而無法自動關聯。
對三維CAD軟件的集成,算是國產PLM的一大劣勢。相對而言,大型PLM工具在這方面做得更好一些。因為三維數據模型非常復雜,而且成本非常高,所以它與其他系統的集成不是一般人能做得了的,國外有些第三方機構專門做這件事,而國內這方面的技術力量弱了很多
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本文標題:PLM概念大而難以在企業落地