0 引言
隨著計算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)在工業(yè)界的應(yīng)用，企業(yè)在利用高新技術(shù)提高自身設(shè)計能力和管理水平的過程中，正被大量的產(chǎn)品數(shù)據(jù)所包圍，各個自動化孤島之間的信息不能充分共享，產(chǎn)品設(shè)計過程的信息無法交流。信息的普遍性和分布性，對制造企業(yè)提出新的挑戰(zhàn)。企業(yè)間競爭的優(yōu)勢不僅僅依靠技術(shù)，還要求企業(yè)加強合作和全球化。企業(yè)間通過互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接，多個機(jī)構(gòu)組成的一個組織，能共享知識和資源，并協(xié)同提供一種產(chǎn)品或服務(wù)。這種協(xié)作和聯(lián)盟可以最大限度地發(fā)揮各自的優(yōu)勢，通過向客戶提供綜合解決方案，在更好滿足顧客全面需求的同時，去實現(xiàn)每個聯(lián)盟伙伴自己的目標(biāo)。產(chǎn)品整個生命周期管理（Product Lifecycle Management，PLM）技術(shù)明確定位為面向制造企業(yè)，以產(chǎn)品為管理的核心，以數(shù)據(jù)、過程和資源為管理信息的三大要素。企業(yè)采用PLM，其商業(yè)目標(biāo)就是以最低的成本，提供符合市場個性化需求的產(chǎn)品，快速占領(lǐng)市場。
湖南中聯(lián)重科車橋有限公司作為一定生產(chǎn)規(guī)模的中型企業(yè)，現(xiàn)已形成以汽車車橋為主體，客車底盤、客車整車為補充的三大系列的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。企業(yè)主導(dǎo)產(chǎn)品汽車車橋總成已形成11種產(chǎn)品系列，是國內(nèi)輕型車橋產(chǎn)銷規(guī)模最大、品種最多的專業(yè)化生產(chǎn)企業(yè)。隨著企業(yè)的發(fā)展壯大，產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)和技術(shù)文檔也呈現(xiàn)出“信息爆炸”的增長勢頭，如果企業(yè)內(nèi)部缺乏有效的信息傳遞和交換，勢必形成“信息孤島”。如何解決這些發(fā)展的“瓶頸”，成為名副其實的車橋行業(yè)巨人，對企業(yè)內(nèi)部的數(shù)據(jù)管理體系提出了更高的要求。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理在企業(yè)內(nèi)部信息的嚴(yán)謹(jǐn)性、正確性和唯一性，在企業(yè)間的信息協(xié)同交流、維護(hù)復(fù)雜性等方面都存在不足。本文作者介紹了PLM技術(shù)在湖南中聯(lián)重科車橋有限公司前后橋產(chǎn)品中的應(yīng)用。
1 PLM系統(tǒng)在前后橋產(chǎn)品中的應(yīng)用
1.1 PLM簡介
PLM起源于產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(Product Data Management，PDM)。PDM是管理所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息和過程的技術(shù)。與產(chǎn)品相關(guān)的所有信息，即描述產(chǎn)品的各種信息，包括零部件信息、結(jié)構(gòu)配置、文件、CAD檔案、審批信息等；與產(chǎn)品相關(guān)的過程，即對這些過程的定義和管理，包括信息的審批和發(fā)放等。它以產(chǎn)品為中心，通過軟件技術(shù)把企業(yè)生產(chǎn)過程中所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息和過程集成起來，統(tǒng)一管理，使產(chǎn)品數(shù)據(jù)在生命周期內(nèi)保持一致、最新和安全。PDM系統(tǒng)則可以明顯提高企業(yè)的產(chǎn)品信息共享程度、信息傳遞速度與數(shù)據(jù)安全性，增強新產(chǎn)品開發(fā)能力，規(guī)范業(yè)務(wù)管理，從而促進(jìn)企業(yè)核心競爭力的全面提高。
PLM技術(shù)是PDM技術(shù)發(fā)展歷程中的第三個階段。PLM起源于產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理，以工程設(shè)計為基礎(chǔ)，是對產(chǎn)品從概念設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、生產(chǎn)、投用、維護(hù)和后期服務(wù)直到退出市場并消亡的完整生命周期的管理。通過培育期研發(fā)成本最小化和成長期至結(jié)束期的企業(yè)利潤最大化實現(xiàn)降低成本和增加利潤。
1.2 PLM的實施過程
中聯(lián)車橋PLM系統(tǒng)的實施總體分為4個階段。在第一階段，PLM實施目標(biāo)為建立基本的PLM數(shù)據(jù)管理框架，實現(xiàn)基本的項目管理、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、二維CAD的集成、電子審批和設(shè)計變更等流程管理。同時，通過多站點協(xié)同技術(shù)實現(xiàn)分公司和中聯(lián)總部的采購件同步功能。在數(shù)據(jù)管理方面，不僅結(jié)合了中聯(lián)編碼和中聯(lián)車橋公司現(xiàn)存的編碼體系，而且融合了汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TS16949的質(zhì)量控制體系思想。
在第二階段，PLM實施目標(biāo)為：(1)實現(xiàn)對制造工藝的管理，對工藝路線進(jìn)行定義和編制，根據(jù)工藝路線指導(dǎo)工藝分工。從設(shè)計BOM向工藝BOM轉(zhuǎn)換，保證設(shè)計BOM與工藝BOM數(shù)據(jù)的一致性。(2)實現(xiàn)與三維CAD集成，推進(jìn)車橋零部件產(chǎn)品設(shè)計的三維化。中聯(lián)車橋應(yīng)用的PLM產(chǎn)品Teamcenter2007，具有業(yè)界領(lǐng)先的三維CAD集成能力，基于三維軟件和Teamcenter環(huán)境將形成協(xié)同的產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計環(huán)境。(3)實現(xiàn)數(shù)據(jù)分類管理，利用成組技術(shù)對零件進(jìn)行分類，對不同類的零件如標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行不同的特征參數(shù)定義，方便設(shè)計人員按特征參數(shù)查詢零件，提高零件和設(shè)計的重用率。同時還可對工藝資源如工具、夾具、刀具等進(jìn)行分類和參數(shù)管理。(4)實現(xiàn)產(chǎn)品配置管理，這其中涵蓋版本有效性配置管理和變量配置管理。這些規(guī)則定義好之后，使用人員在輸入變量的選項值之后，PLM系統(tǒng)根據(jù)規(guī)則運算，自動選裝、選配與選項值定義條件相符合的零部件，縮短產(chǎn)品配置時間，避免產(chǎn)品手工配置容易發(fā)生的錯誤。變量配置管理可以減少車橋最終需要管理的產(chǎn)品數(shù)量，同時通過配置產(chǎn)生新的產(chǎn)品，可以提高設(shè)計效率。變量配置管理更致力于提高中聯(lián)車橋未來產(chǎn)品設(shè)計過程中的標(biāo)準(zhǔn)化和通用化水平。(5)實現(xiàn)項目進(jìn)度管理，跟蹤項目進(jìn)度等。
PLM技術(shù)通過第一和第二階段的推進(jìn)，為第三階段的工作奠定堅實的基礎(chǔ)。在第三階段的工作中，實施目標(biāo)是全面推行三維產(chǎn)品設(shè)計，實現(xiàn)三維工藝設(shè)計和三維工藝仿真，實施MES制造執(zhí)行系統(tǒng)，全面提升制造管理水平。在第四階段的工作中，實施目標(biāo)是全面實行與供應(yīng)商和主機(jī)廠的協(xié)同應(yīng)用。
2 PLM在前后橋產(chǎn)品實施中的功能化
2.1 基本數(shù)據(jù)管理
在中聯(lián)車橋?qū)嵤㏄LM技術(shù)的整個過程中，第一個階段是關(guān)鍵，更是基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)管理是Teamcenter2007的重要功能之一。管理對象包括各種類型的文檔、產(chǎn)品數(shù)據(jù)以及相應(yīng)的屬性和版本信息。首先是數(shù)據(jù)的創(chuàng)建：在【我的Teamcenter】中創(chuàng)建文件夾，文件夾可以包含其他任何工作區(qū)對象（產(chǎn)品圖紙、產(chǎn)品清單、技術(shù)文檔、工藝文件、其他文件夾等）(見圖1)。每個文件夾必須有一個名稱，但不是唯一的，允許相同。這樣在指定位置就可以看到新創(chuàng)建的文件夾了。
圖1 創(chuàng)建文件夾
其次是創(chuàng)建Item: Item（對象）是Teamcenter 2007中的基本數(shù)據(jù)模型。它們一般是產(chǎn)品的組成部分包括零件、部件、外購件、文檔等或者是其他的數(shù)據(jù)如工藝卡、測試規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)件、工具、工程更改等。在前后橋產(chǎn)品中常用的Item類型一般包括：技術(shù)文檔、自制件、問題報告、更改通知單等(見圖2)。而這幾種常用的Item類型都可以相對它的版本對象自動生成一個編碼（見圖3）。
圖2 創(chuàng)建版本對象
圖3 創(chuàng)建版本對象的編碼
第三是創(chuàng)建數(shù)據(jù)集：數(shù)據(jù)集Dataset用來存放管理由其他軟件產(chǎn)生的數(shù)據(jù)文件。常用的類型有：MSExcel電子表格數(shù)據(jù)；MSWord文檔數(shù)據(jù)；Text文檔數(shù)據(jù)；PDF文檔數(shù)據(jù)；ACADDWC二維圖紙數(shù)據(jù)和ProPrt、ProAsm三維模型數(shù)據(jù)等。
第四是數(shù)據(jù)的修改：在產(chǎn)品全生命周期中，產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)在不同階段會處于不同狀態(tài)。一旦數(shù)據(jù)發(fā)布就不能直接修改，這就需要通過“修訂”產(chǎn)生新的版本。如圖4所示的1114-980168-1010這個零件通過“修訂”產(chǎn)生B版本，設(shè)計人員可對升版后零組件的屬性表單、BOM清單、數(shù)據(jù)集進(jìn)行編輯和保存。
圖4 修訂版本對象
為了保證數(shù)據(jù)的安全性，在同一時間內(nèi)只允許一個用戶對數(shù)據(jù)有修改權(quán)限。因此當(dāng)用戶將數(shù)據(jù)簽出(Check out，簡稱CO)后，其他用戶對該數(shù)據(jù)的內(nèi)容不能再更改。當(dāng)用戶完成對數(shù)據(jù)的修改，將數(shù)據(jù)簽入(Check-in)后，其他具有修改權(quán)限的用戶才恢復(fù)對該數(shù)據(jù)的修改權(quán)限。
第五是數(shù)據(jù)的查詢：幾種常用的查詢方式如下：
(1)自制件版本查詢，如圖5所示。
圖5 查詢自制件
(2)外購件版本查詢，如圖6所示。
圖6 查詢外購件
第六是引用和使用：
(1)查看零組件的使用情況。在【我的Teamcenter】中，使用關(guān)系是指零部件之間的裝配關(guān)系。通過查看零組件的使用關(guān)系可查到它被裝配到了哪些零組件中。使用深度級別分為：一級（查看它的直接父件）；所有級（查看它的所有父件）；頂級（查看它被裝到哪一個產(chǎn)品中，即最頂層的組件，中間組件不顯示）。
(2)查看對象的引用情況。在【我的Teamcenter】中，引用( Reference)關(guān)系最主要是通過復(fù)制一個對象，然后粘貼到其他地方形成的。通過剪切操作就可以解除對象和對象之間的引用關(guān)系。引用深度級別分為：一級（查看它的直接引用對象）；所有級（查看它的各級引用對象，一直到最頂層，同時顯示中間各級的對象）；頂級（查看它的最頂層引用對象，中間對象不顯示）。如圖7所示。
圖7 查看版本對象的引用
第七是數(shù)據(jù)集的下載：有下載權(quán)限的用戶可以將系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)下載到本地。
第八是數(shù)據(jù)的刪除：用戶只能刪除未發(fā)布的、自己有所有權(quán)、沒有被引用或使用、且不在流程中的數(shù)據(jù)對象，包括文件夾、Item和數(shù)據(jù)集等。
2.2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理
產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理器(Product Structure Editor，PSE)主要用于查看、創(chuàng)建和修改產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)編輯器【PSE】是Teamcenter 2007為用戶提供的專門創(chuàng)建和維護(hù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的一個應(yīng)用程序。PSE的主要功能有：瀏覽產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、建立和編輯結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的查詢、更改比較等功能。其中比較產(chǎn)品結(jié)構(gòu)具有實用性和廣泛性，如圖8所示。
圖8 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的比較
2.3 PCCAD/Teamcenter集成
接口功能Teamcenter上線后，前后橋產(chǎn)品研發(fā)過程的大部分工作仍然在PCCAD環(huán)境下進(jìn)行，不同點是圖文檔的創(chuàng)建、編輯、存儲和工作流管理將在Teamcenter系統(tǒng)下進(jìn)行，并且Teamcenter為設(shè)計、工藝和下游制造部門提供了一個網(wǎng)絡(luò)化的協(xié)同工作環(huán)境。PCCAD與Teamcenter 2007的集成接口就是連接設(shè)計工具PCCAD與PLM管理系統(tǒng)（Teamcenter 2007）的橋梁和工作界面。創(chuàng)建新圖，通過PCCAD先進(jìn)行圖框設(shè)置，圖號、產(chǎn)品編碼、圖樣名稱、版本、質(zhì)量等級、質(zhì)量、材質(zhì)、比例等基本信息，可將圖紙保存到Teamcenter中指定的文件夾。同時Teamcenter中會掛上CAD圖和一張PDF格式的圖(見圖9)，PSE結(jié)構(gòu)相應(yīng)也以最新導(dǎo)入的為準(zhǔn)。
圖9 創(chuàng)建產(chǎn)品圖紙
2.4 項目管理
項目管理是Teamcenter 2007系統(tǒng)的重要功能之一，是系統(tǒng)的運用基礎(chǔ)，是開發(fā)設(shè)計的源頭。項目對象包括策劃文檔、設(shè)計文檔、研發(fā)管理文檔、產(chǎn)品設(shè)計和工藝設(shè)計等產(chǎn)品相關(guān)的項目。首先是創(chuàng)建項目，具有項目管理權(quán)限的管理人員才可以創(chuàng)建項目，一般技術(shù)人員只有瀏覽項目的權(quán)限。其次是創(chuàng)建項目團(tuán)隊，根據(jù)該項目組的有關(guān)要求，針對開發(fā)該產(chǎn)品所需要的人員創(chuàng)建該項目組的團(tuán)隊成員，主要包括設(shè)計、工藝、標(biāo)準(zhǔn)化、研發(fā)領(lǐng)導(dǎo)等相關(guān)人員。
2.5 工作流程管理
對產(chǎn)品開發(fā)的流程進(jìn)行管理是PLM系統(tǒng)的基本功能，流程是為了實現(xiàn)一個目標(biāo)的業(yè)務(wù)活動，所有的工作通過一個或多個步驟來實現(xiàn)，流程使得這些業(yè)務(wù)活動自動化。在執(zhí)行流程的過程中，通過流程步驟使文檔、任務(wù)、信息等在不同人員之間傳遞。工作流程大到一個產(chǎn)品的整個生命周期，小到一張圖紙、一個文件的審批。用戶可以建立串行或并行的工作流程，使得工程技術(shù)人員并行地協(xié)調(diào)工作。當(dāng)用戶打開我的工作列表時，就可以看到最新的工作任務(wù)清單。設(shè)計人員可以隨時查看整個項目的執(zhí)行狀態(tài)，直到該工作全部完成。我的工作列表包括要執(zhí)行的任務(wù)和要跟蹤的任務(wù)兩大類，這兩大類文件夾又涵蓋了圖中的幾個文件夾（見圖10）。
圖10 工作任務(wù)列表
3 結(jié)束語
通過PLM系統(tǒng)在前后橋產(chǎn)品中的應(yīng)用，可以看出PLM技術(shù)的先進(jìn)性，它也必將成為將來發(fā)展的趨勢。在需求分析階段，對各項基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的詳細(xì)調(diào)研，是進(jìn)行PLM客戶化的基礎(chǔ)，以這些數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，開發(fā)出真正適合中聯(lián)車橋股份有限公司實際需求的PLM系統(tǒng)。
在客戶化工作過程中，采用了軟件供應(yīng)商與技術(shù)部設(shè)計人員相結(jié)合的方法。讓企業(yè)技術(shù)人員以圖紙為核心，參與歷史數(shù)據(jù)導(dǎo)入，不僅可以為企業(yè)培養(yǎng)熟悉PLM的技術(shù)骨干，而且對于PLM的后續(xù)服務(wù)非常有利。利用Teamcenter的多站點協(xié)同模塊，與中聯(lián)總部實現(xiàn)采購件等集團(tuán)級統(tǒng)一數(shù)據(jù)的同步。PLM的應(yīng)用是一個相當(dāng)長期的過程，比如定義數(shù)據(jù)集管理PRo三維圖紙，并可與對應(yīng)的Item關(guān)聯(lián)，對于三維模型文件，打包上傳到PLM系統(tǒng)等。PLM系統(tǒng)的實施并不是購買一套軟件產(chǎn)品就可以成功的，它的使用過程也是一個不斷改進(jìn)和優(yōu)化的過程。因此良好的用戶服務(wù)在PLM的實施中占據(jù)了相當(dāng)重要的地位，只有良好的技術(shù)支持和服務(wù)，PLM的實施與運用才能算得上成功。
核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。
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本文標(biāo)題：產(chǎn)品全生命周期管理(PLM)系統(tǒng)在前后橋產(chǎn)品中的應(yīng)用
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