多系统协同的产品数据管理

华立科技股份有限公司 胡珊妹 浙江理工大学 李仁旺 国网临汾供电公司 翟 帅

基于智能制造需求的产品数据管理以PLM、ERP、MES三大系统为主构成管理核心系统，支持客户管理、供应链管理、产品研发、生产制造等企业业务（图1）。其中ERP集成了企业物资资源管理、人力资源管理、财务资源管理、信息资源管理；PLM支持产品信息在全企业和产品全生命周期内(从概念到生命周期结束)的创建、管理、分发和使用。而在工厂层，以MES为核心的制造执行系统管理了工厂内部的各种工作，包括生产执行、物流执行、质量控制、模具管理、设备管理、能源管理等。SCM系统则负责管理采购执行和成品发运过程的外部物流监控。在自动化层，需要建立工业以太网用于连接设备与MES系统，实现设备的互联。通过实现制造环节设备间的互联互通的信息采集与发送，实现生产管理与企业管理系统间的互联互通，能够全面实现生产、资源调度、供应链、研发设计等不同系统间的互操作。

1 在多系统协同部署前产品数据策划的关键点

在实施信息系统之前，可以先对产品数据流程进行改善，以适应未来的规范标准的管理。

物料主数据标准化。在统一纳入PLM系统前首先要策划标准定义。物料数据的来源是设计部门，采购部门是协同的支持部门。完成标准定义后，将图纸、物料号等信息对应纳入到PLM系统中管理，并且便于发放后的更改和追踪。如果产品实物发生新的变化需确定采用升版还是新增，物料号需在主数据中以版本号或新的物料编码进行区分，实物和物料号需一一对应，以降低采购跟踪和库房管理中对人经验的依赖。

BOM方案的策划。设计BOM和订单BOM需在产品开发流程中管理，如果企业业务中订单需求是相对标准化的，那么可选择配置BOM方案，订单BOM可自动根据客户的定制生成而无需工艺每单都参与BOM流程。工艺路径标准化并也纳入PLM系统进行管理，将标准工艺路径和订单特殊要求的工艺进行区分，以方便对订单的排产和制造资源的预估。

DFX设计理念的应用。通过集成DFX专业软件，在产品设计过程中考虑如何便于制造和装配的因素，将产品的制造成品考虑到总成本结构中。增加在项目过程中的质量策划内容，将D-FMEA和P-FMEA的记过作为质量控制的输入，以便获得来料检验标准和生产检验的标准。

2 产品数据管理主要功能的优化

2.1 产品组合和项目管理及工程过程管理

在多产品系列的公司业务中把项目管理的流程和产品组合信息融合到一起，创建、维护并监测项目执行计划，包括具体的每项任务、依赖关系、里程碑和起止日期等内容[1]。把这些计划安排连接到自动化业务过程，该过程包括可重复的规则、用户角色和工作流定义。利用模板快速实现过程的自动化和改进，可直接将过程关联到由这些过程生成的产品和计划数据上。

设计分类和重用功能可创建设计分类和CBB模块，在数字仓库中对以前创建的产品定义数据进行管理；并将那些数据用于新的产品方案或持续的改进项目中。制造工程师也可在设计定案前利用这些功能对备件和替代件进行评估；通过为产品开发人员提供快速访问，以对设计定义进行验证和标准化。设计专业软件集成，从设计软件中访问集成的PLM平台。访问PLM的工作区和各种功能，如查找和检索、缩略预览，以及检入/检出，然后设计图纸保存到PLM平台中。也可将零件从数字仓库中加载到设计软件图纸中，在PLM平台上对设计软件中的装配、零件、图纸的版本及修订进行控制[2]。设计图纸的可视化，包括多表单、模型、布局及图层控制。可以自动阅读图纸信息，在PLM平台中创建产品结构。

2.2 物料清单管理

物料主数据在PLM系统和ERP系统中需要实现以工作流方式进行沟通和对接，同时需要实现MES可以调用最新版本有效的物料主数据信息。物料清单管理功能可以通过产品定义、产品配置、以及这些信息产品生命周期中演进的方式清晰可见。

BOM数据需要与ERP系统、MES系统集成，当BOM发生变更时，相关系统中的BOM版本有效性等信息需保持一致性。BOM功能中可创建一个通用的产品结构，利用这个结构对所有适用于某个产品平台的配置进行管理，包括产品系列、变型和选项的定义，实现模块化的设计与定制化的产品相结合的功能。BOM通用产品结构可反映一个兼容所有可能的选项，据此可定义所有可能的变型；同时BOM还允许快速创建产品衍生，从现有产品组合衍生一个新的新产品。

通过运用变型条件和所列举的约束来拓展通用产品结构，管理变型条件以生成具体的产品变型；可使用简单或复杂的逻辑表达式来表示某个特殊部件应该配置于某个产品的变型。可以灵活采用物料组的方法满足客户物料定制的需求，同时以不同的物料号来追溯同一功能物料从不同供应商采购的功能。

2.3 机电一体化过程管理

PLM系统需要有机电一体化过程管理，以方便的将电路图、结构设计和嵌入式软件导入产品物料结构进行管理[3]。PCB设计集成功能能够集成PCB设计专业软件中创建的PCB数据，包括原理图、物理布局、BOM、制造和装配数据，可实现在PLM系统中打开或保存专业设计软件中PCB数据，并提取原理图及其实例中的属性值。利用PLM系统，产品开发人员可把软件作为一个单独的零件编号，在整个产品生命周期内管理软件产品的设计、变更以及重用，从而对BOM进行扩展。把嵌入式软件管理与PLM的软件配置管理功能结合起来使用，以便迅速地把软件在使用过程中出现的问题追溯到它们的烧写码和源代码。

3 在业务流程中产品数据的作用

智能制造系统中产品数据实现两个端到端的业务流，从产品需求到产品实现量产的端到端流程，从订单到交付的端到端流程（图2）。通过跨系统的产品数据管理，可以减少试制时间加快产品上市，同时提升产品开发和制造的质量，也更有利于成本的控制。

3.1 支持建立端到端的需求管理流程

对市场需求和各类内外部需求实现闭环管理，实现需求结构化的分层、分级管理，与开发计划集成，通过任务闭环实现需求验证，实现需求与开发的零部件有效的关联,实现需求跟踪。

3.2 建立产品设计与工艺设计的协同平台

通过工艺设计的介入与联动，实现产品设计与工艺设计间的信息交互、并行协同。通过典型产品组件的标准库及典型产品设计知识库，在产品设计时进行匹配和引用；驱动工艺的通用性和标准化，提高运作效率，更直观和方便地指导车间工人理解操作卡。

3.3 建立数据分析模型与信息表单

贯穿整个产品生命周期的大数据，不仅用于产品检验状态的判断，还可以建立分析模型，利用大数据分析技术对这些海量数据进行管理，生成信息表单，为研发、制造提供更多的信息，这些数据隐含了的巨大价值。