PLM 系统在制造业企业数字化管理的应用

文/资明庚，张涛，潘静·珠海格力电器股份有限公司

PLM 系统是企业数字化转型的重要管理手段，PLM 系统通过标准化架构，将企业的产品研发、工艺设计、试制改进、生产制造、图文信息和项目管理等各业务板块进行数字化集成，实现企业资源的数字化管理与内外部信息联通利用，建立企业管理资源库，改善企业组织结构，优化各类资源的柔性化配置。本文结合制造业企业PLM 系统的数字化管理应用，对PLM 系统在企业数字化管理的过程进行阐述。

随着企业规模的不断扩大，部门之间信息壁垒，各环节反复确认，变更信息传递不及时，产品零件组装不匹配，产品下线不合格，需要投入更多的管理资源来处理各类数据问题，导致企业运营成本虚高，严重制约了企业的发展。制造业企业的订单数字化管理应用流程如图1 所示，从执行层往上均为数字化管理，消除了大量的纸质文件与沟通阻力。

PLM 作为将企业产品数据与变更过程进行流程化、系统化集成的信息化管理平台，其发展至今已具有强大的数据连接整合能力，贯穿了产品全生命周期的数据管理，在众多大型制造业企业得到应用，是应对信息技术不断更新发展，市场对产品迭代速度要求不断提高，实现企业数字化转型的重要管理工具。企业数字化管理是集中高效的线上业务处理模式，基于标准化的数据基础，构建从产品数据、工艺文档、项目管理等各大环节资源数字化集成的一种企业管理模式。

数字化管理的标准化基础

数字化管理应在企业标准化的基础上实施，企业严格实施国家标准体系，使企业经营活动符合社会法规要求和对外相关业务的拓展更加有利。企业标准化源于国家颁发的《企业标准体系 要求》GB/T 15496-2017，企业标准化的过程就是将符合客户需求与质量要求的重复活动进行规范化、流程化，并赋予具体的指标参数，以企业经营管理的最佳秩序与活动效益作为管理目标，将工作方式与方法科学化、具体化，能实现工作流程与结构的快速参照复制，保障相关工作人员操作规范、系统运行效率更高。企业标准化可分为事与物两大类别，“物”指的是具体的人员、产品、材料、设备以及工具等；“事”则是在企业中开展工作的具体方法、参考示例、流程限定等能够提升企业运行效率的操作或管理。标准化是企业信息化建设的前提，如PLM 系统就要求立项必须包括项目名称、业务板块、产品类别、部门领导、实施流程等标准内容。

数字化基于标准化，企业运行过程中庞大的数据量需要标准化的管理基础，混乱的数据需要做好分类，按照既定的规则进行数据整理，最后上传到PLM系统对应的数据库，形成具有极高参考价值的历史数据，为新产品的开发提供依据和保障，倘若原始数据与操作流程未能形成标准化的分类管理，即使上传到了PLM 系统，也只是一堆毫无价值的数据垃圾，导致企业数据管理混乱，系统运作与实际工作格格不入。PLM 系统的成功推行需要标准化数据，研发设计团队在此基础上进行协同化的产品模块组合设计。否则，PLM 系统的项目无法集成优势资源，系统管理失去其意义。

企业标准化建设与PLM 系统管理是相辅相成的，通过系统的高效管理，能够使企业标准化的文件体系不断更新完善，形成一个符合企业发展需求的标准文件结构及其管理体系。企业标准一般通过企管部进行审定与统一管理下发，通过使用PLM 系统管理，将产品研发标准体系、产品制造标准体系、业务保障标准体系、岗位职责标准体系整合起来。此外，PLM 系统导出功能同样也方便了企业标准模板修订、标准文件分级受控打印等工作，实现研发与标准化工作同步，不仅有效提升产品全生命周期管理能力，而且促进产品质量的提高与企业技术的进步。

PLM 系统工艺管理数字化

应对零部件工艺规程管理，通过构建企业标准工艺规程要求的工艺资源体系，按照分类定义工艺系统中的工艺资源类别，实现工艺资源的集中管理，并采用结构化的数据框架将产品涉及的工艺标准、设备选型、模具、工装容器、工艺参数、原材料等有序地关联管理起来，形成能直接指导生产的完整工艺规程数据，同时将常规的工艺术语在PLM 系统中进行嵌入式语言管理，方便设计员直接引用这些常用术语，提升工艺规程编制效率与规范度。

工艺变更与签审管理，基于PLM 系统强化设计工艺一体化变更管理，提升工艺变更管理可控性，增加设计工艺一体化变更中设计更改的工艺会签环节，通过协同编辑程序实现MBOM 数据的同步变更，建立对工艺资源数据的创建、审核、更改功能，限制不同账号的更改权限与设置生产管理人员签审环节，只有经过各环节签审的工艺规程才能投入到批量生产，同时系统以历史数据标识设计变更信息，保障设计工艺信息的一致性。设计更改归档后，下发工艺更改任务，整个流程在历史数据栏进行显示，方便管理人员查看变更过程信息，实现设计工艺一体化更改数字化闭环管理，并在生产车间配置PC 端，方便生产班组直接查看电子工艺规程，消除纸质图形文档的打印与流转，实现工艺规程与图文数字化管理，从设计到生产的全过程产品工艺数字化管理流程如图2 所示，各个环节设置的工艺签审与历史变更记录，减少了产品工艺过程管理的复杂度，大大降低了产品升级改进后数据管理的难度。

图2 PLM 系统产品工艺流程数字化管理

PLM 系统产品管理数字化

ERP 中的订单确认后，即可形成对应的生产计划需求，计划下发到对应的生产系统，生产部根据MBOM 清单，安排物料的采购与自制生产，PLM 系统则按照既定的规则将EBOM 转换成MBOM，构建EBOM 与MBOM 之间的实时数据关联，并对零部件BOM 涉及的工艺规程进行管理。

通过PLM 系统对BOM 的生成进行标准化管理，减少企业资源的浪费。为满足市场对产品定制化、多样化的需求，同一规格的空调产品需设计多款型号，搭载不同的外观与功能，应对不同的使用场景，这就导致配套的冲压零件种类繁多，图文设计变更频繁，生产切换频繁，大量的时间与加工资源浪费在不增值的校准、编程、工装、模具切换步骤。为提升不同型号产品配套冲压零件的兼容性，需依据PLM 系统的连接规则对产品进行精益设计及标准化管理，同时采用仿真设计与模拟生产等先进技术，优化设计结构，减少生产辅料的使用，并从源头确定各型号产品对应的X 系列冲压零件结构通用化特征及同系列零件模块化的BOM 电子清单管理，以PLM 系统为基础，对应产品的物料信息采用数字化管理，图3 为产品各环节BOM 清单数字化管理过程。

图3 产品BOM 物料信息管理数字化

采用标准化、模块化的BOM 电子清单管理，消除因设计员或设计理念的变化对成熟产品的结构特征变化，其对应的物料编号都进行分类分族，严格进行设计图文下发签审。实际生产过程中，零件的外形设计应与设备的加工范围相匹配，有些零件在满足尺寸装配要求的情况下，却无法在现有的设备进行加工或加工的质量不符合控制要求，因此零件的设计审核者应当熟悉应用设备，确定零件的各项要求能够正常保障，保障加工工艺符合现有生产条件，并形成该系列精益设计标准文件，减少因加工浪费造成的交期延后问题。通过产品模块化精益设计，能够大大缩短设计周期，提升设计面向生产的保障能力，有利于建立新员工标准化培养体系，缩短培训周期。

PLM 系统项目管理数字化

PLM 系统具有产品结构管理、工作流程管理、工艺图文管理、数据变更管理、零部件管理、集成与协同管理等功能，项目周期与产品生命周期(PLM)类似，通过PLM 进行系统化、数字化的管理方式，将所有与产品相关的数据在其整个生命周期内进行集成管理，能够实现数据跨企业、跨空间、跨时间的管理，能够集成与产品相关的管理资源、标准流程、应用系统和数据信息。

PLM 系统生成项目报表：不同层级的管理人员所关心的报表内容不同，公司领导者最关心公司整体的发展支撑项目概况、整体项目分布、整体投入成本、整体效益、回收周期，中层领导最关心的是本部门参与项目的概况、承接公司重大项目概况、部门异常项目，项目负责人则具体关注项目进度、资源分配、节点周期等，通过PLM 系统进行管理的项目则可根据权限层级进行报表的生成与打印，进一步优化了项目管理结构。

PLM 系统与规范流程：产品从概念到投产需要经历一个又一个的优化及筛选流程，产品的开发过程按照项目的方式进行管理，不同的产品需求对应不同的项目类型，如拓展产品开发、系列化产品开发、创新研究型课题等。对按照项目的不同路线进行标准化整理，对应到系统上相应的产品开发流程，包括项目资源、研发签审、工艺签审、技术签审等，从而形成标准的工程分解WBS，这样可以做到分工明确，环节可控，任务清晰，方便整个过程的管理，图4 为项目4 大过程的数字化管理，各环节均形成了过程记录，方便项目管理人员对项目周期的管控。

图4 基于PLM 系统的项目过程管理数字化

PLM 项目管理模板：PLM 系统一项重要的功能是项目管理模板建设，使用不同项目类型对应不同的细分模板，可减少不必要的资源投入，如研发型项目立项时对应到研发部门的资源配置与成果量化标准，按照项目的重要度与紧急程度参与的人员职级也可进行对应。项目管理过程在系统对应了标准处理模块，如评审看板：提供各单位评审整改问题相应信息和各单位关键技术图文相应信息；待办任务：可处理所有PLM 任务，在任务区中集成签审需查看对应状态内容，如打开主要内容，更改单内容，实现快速签审；批量编制：实现同类型的升级流程或变更流程，同文档细类的标准流程可集中维护并批量启动；批量签审：实现同文档细类且同签审节点批量签审；重新分配任务：实现将已收到不属于自己的任务重新分配给他人。

项目计划WBS 分解：完整的项目可细化分解到具体的实施步骤，如对项目开发的周期进行分解，可分为项目立项、项目方案、实施计划、交付计划、控制计划等。工程分解结构(WBS)分解的实施步骤需切实可行，且能支撑项目落地的各个环节，系统可用关键路线图CPM 进行事件与活动的可视化表述，对应到项目成员时可在立项阶段进行节点负责人维护，项目成员进行节点签审，并在工作看板中了解自身的工作任务，按照周期提交对应成果，保障项目整体交付。分解实施后的项目，随着各个环节的交付，最终在系统形成完整的过程文档，实现整个项目周期数字化管理。

PLM 在冲压车间数字化管理的应用

以冲压生产车间的数字化管理应用为例，冲压生产车间的建设基于各大项目的集成应用，通过PLM与生产车间MES 信息化系统的数据连接共享实现对相关落地项目的全生命周期管理，可以有效地监控项目在生产车间的应用状况，MES 信息化系统通过运用数据采集技术、网络技术和数据库技术等将线体设备状态、工艺图文信息、生产决策管理、实时进度数据等进行数字化集成，通过配置汇集Creo 助手及Creo参数化工具，应用冲压Creo 参数化工具查看三维图纸，配置系统个人看板管理，提供个人实时的系统信息，极大方便了车间班组长的日常管理工作，实现了车间资源的数字化管理与内外部信息联通利用，进一步改善车间生产过程的资源组织和管理，优化各类资源的柔性化配置，有利于提高车间的制造质量、效率和过程可控性。

结束语

制造业企业实施PLM 系统管理首先应建立各项数据的标准化，并对各层级管理人员进行认知与操作培训，构建系统实施基础。制造业企业通过应用PLM系统，从点到面实现企业产品全生命周期的数字化管理，改善了企业内部管理结构，使企业从研发到生产流程更加规范合理，进一步发挥了企业各项资源优势，有效避免了各类数据的混乱与管理资源的浪费，极大提升了企业运营效率，是企业规模化发展的重要管理工具。