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祁国宁:PDM系统的应用与实施策略分析
——“2005年中国制造业信息化(PLM)年会”主题演讲连载
发表时间:2005-12-20 祁国宁教授   来源:e-works
关键字:PLM PDM 

  

    各位同行,下午好。下面我用30分钟的时间给大家汇报一下我们在PDM跟PLM方面的一些工作体会。
    我下午的汇报分三个部分,第一部分有一个很小的引言,第二部分讲一讲产品数据管理,就是PDM,因为现在PDM概念经常跟PLM在一起使用的,所以我们想稍微再回顾一下PDM的发展情况。第三部分我们会转入到介绍的主题,就是简单介绍一下产品全生命周期管理,因为我们也在前几年开始对PLM做了一些探索,可能我们有一些体会想趁这个机会跟大家介绍一下。
    首先我有一个小小的引言。在这个图里面,实际上把在产品开发设计过程当中信息集成技术做了一个很简单的总结,我们把整个产品开发设计过程中的信息集成分成三个不同的水平。第一个是过程序列。在产品开发设计过程中,每一个阶段,实际上采用了很多的信息系统,信息技术,但是他们产生的结果都是通过一些文件或者其他的形式传递到下游的,这个时候叫做过程序列。第二个程度我们叫做过程链,这种过程链的阶段实际上已经是基于PDM,是基于同一个数据库,同一个数据来的,所有的应用被集成在PDM上面,这个是当今使用的一些情况。但是现在在研究什么东西?我们也在看国外研究机关的研究情况,实际上现在在做的就是基于项目管理,基于序列产品模型,基于网络的产品,这样我们把它叫做过程流的阶段,在过程流的阶段,所有的活动被有机地集成在PDM上面,然后它使用了一个同列的数据模型,我们把它叫做虚拟产品模型,是基于互联网的。我们现在实际上大部分的企业还是集中在过程序列,少部分的已经到了过程链的程度,所以这个就是我们现在PDM应用的现状,现在研究是集中在过程流上面,怎么基于项目管理,怎么虚拟产品模型来进行产品开发设计过程中的信息集成。这个是目前我们对产品开发设计过程中信息集成的一个判断。
    大家对PDM效益的认识,我这里想引用麦肯锡公司对德国企业用PDM的效应进行了调查,在调查过程中把PDM产生的效益分成节约时间、降低成本、提高质量,又把整个产品的生命周期分成产品的销售、开发设计、采购,制定生产计划,生产产品,然后提供服务这六个阶段,它对每一个阶段PDM产生的效果进行统计。由于PDM应用最早是源自于产品的开发设计过程,所以应用了PDM之后,对产品的开发设计应该产生很大的效果,所以能够处理的需求时间缩短70%,然后降低成本和设计成本的10-20%,提高质量具体反映在减少设计处20%,减少工程更改40%,这个是预料当中的结果。但实际上调查当中发现很有趣的结果,比如说在应用PDM以后,对整个售后服务产生了很好的效果,比如说能够缩短服务响应的时间缩短一半,然后故障恢复的时间缩短一半,降低投入的成本是20%-40%。从这个表上我们可以看到很多结论,最主要的结论就是PDM绝对不是产品开发设计过程当中的任务,它关系到整个产品的生命周期,这个是我们想用两副图来简单地回顾一下我们现在PDM的应用情况跟PDM能够产生的效益。
    接下来我们再简单地看一下产品数据管理的一些应用,从它的应用范围看可以把产品的数据管理系统分成三个阶段,第一个是用在项目组合或者部门内部,我们叫做部门级的项目组,第二个阶段是企业级的PDM,第三个阶段是虚拟级的PDM。
    部门级的PDM实际上是把部门之间的应用集成在一起,通过部门级的PDM跟ERP进行集成,这个是目前我们国内大部分企业处于这种阶段。
    第二个阶段是企业级的PDM,这个范围就有所扩大,它可以支持分布在全球的,企业的各个部门的协同工作,它可以支持不同地点的一些用户使用同一个虚拟产品模型,然后它可以支持在不同地点的协同、设计开发,但它有一个特点就是跟后面我们要介绍到的,虚拟企业级的PDM有一个比较大的不同,它在不同的地点由不同的工作人管理系统来进行控制,所以我们看到地点A、地点B、地点C实际上有三个不同的工作流管理系统在进行控制。企业级的PDM系统现在在我们国内已经有一些企业在采用了,而且得到了很好的效果,在企业级的PDM采用过程中还会有这种情况,比如说用了企业级的PDM,但是对于不同的部门还有部门级的PDM,这种情况很长的一段时间还会存在的,因为很多部门级的PDM跟CAD系统有很好的集成,能够支持CAD系统在设计方法学上面发挥很好的作用,比如说用CAXA的PDM系统,可以实现很多深层次的设计功能。这种也是现在在我们国内有很多企业实际上是这么采用的,比如说像中行的第一研究院在设计RJ21,就是刚刚早上他们介绍的一个例子,实际上它在企业阶段的PDM采用的是部门级的PDM,但是在内部还是采用达索的PDM系统,因为它可以支持CAD系统做一些深层次的工作。
    第三种层次就是范围更广了,深度更深了,实际上我们在这个图里面把它的两个特点表示出来。第一个特点虚拟企业级的PDM系统采用同一个虚拟产品模型,不管分布在不同地方的企业的不同部门跟合作伙伴、跟供应商跟客户,使用了同一个虚拟产品的模型,这是第一个特点。第二个特点,在这种虚拟企业级的PDM系统里面,它是用同一个项目管理系统来进行管理的,这个是跟部门级的PDM有一个很大的不同。有一个例子,我们也经常举联合空间战斗机的例子,这个联合空间战斗机整个开发设计过程是非常复杂的,它要实现全球化的数字协同网络,然后进行全生命周期的管理,在这个平台上面,大概有五万多在使用这个系统,然后它在制造方面要在一条生产线上进行装配跟制造,而不是对不同的机种分别进行安装制造,它在设计方法里面采用了很多先进的设计方法,在各种机型当中,零部件的通用性要达到80%以上,实际上在后台是有信息系统的框架的,支持了整个协同设计开发的过程,这个应该是代表了我们到目前为止看到的最先进的案例之一,像空客的380,都是非常的先进。
    我们很简单地谈了一下产品的数据管理,因为刚刚也讲到,产品的数据管理跟产品的全生命周期管理往往是联系在一起的,这个也是根据我们现在的发展情况,实际上我们现在进行的产品全生命周期管理确切地说应该是产品全生命周期的数据管理。为什么要进行产品全生命周期的管理?这里的观点可能跟前面的专家观点稍微有一些不一样,我们刚刚讲了倾向于SAP的全生命周期管理,这些是SAP公司的一些资料,我们以前在进行产品开发设计过程当中,我们关心整个方案的构思,这个方案构思以后来进行产品的生产管理,然后把这个产品卖给顾客,这样实际上是在企业内部的生产过程。而当一个产品,比如说一辆汽车,你卖给顾客以后,有可能顾客会用上十年或者八年,但在这个八年跟十年里面,企业到底应不应该管这个过程?现在就发现,很多产品,它制造这个产品获得的利润实际上要低于它提供售后服务获得的利润,比如说汽车慢慢会有这种情况,制造一辆汽车可能还是他提供服务得到的利润高,所以现在很多企业慢慢就把注意力放到后续的集成,放到售后服务。这也对信息系统也提出了一种新的要求,就是怎么样来支持企业重心的转移,当然产品的开发设计制造过程是非常重要,但是相对于服务过程而言,开发、设计制造过程的信息化程度是比较高的,现在的问题是怎么用后续的信息技术来支持一些后续的过程。这副图就是明确地表示了产品的全生命周期实际上代表了一个产品的制造过程以及个别产品的使用过程,这个是我们对产品全生命周期的理解。所以它要管理的对象不仅仅是全生命周期里面的数据,还要管理全生命周期里面各种各样的活动。比如我们也刚刚举了汽车的例子,比如说一个新车型的构思,开始生产,然后这个车型停止生产,这个车型的零部件停止生产,退出市场,但到这个时候,实际上很多用户买了这个产品以后还要不断地需要服务,这个在提供服务的过程中,信息技术怎么去支持这个过程?向我们提出了一个新的需求。所以有很多很多的产品全生命周期管理的模型,我们这里举的是SAP的模型,SAP全生命周期的模型大家一看就知道范围非常广,包括产品全生命周期的数据管理,然后包括生产这个产品的一些生产资源的全生命周期管理,还包括计划管理跟项目管理,还包括协作管理,再包括质量管理,甚至包括环境、健康、安全管理,它实际上把企业的所有活动都归纳到产品的全生命周期管理的范畴里面。至于它对不对,我们现在可能也没法下一个定论,到底把产品全生命周期定义在什么样的程度呢?可能最后还要过很长时间才会取得一致,或许也永远不会取得一致,因为每个人对这件事情的看法不一定相同。现在在讨论全生命周期问题的时候,上午我们在讨论的时候觉得,就像15年以前我们讨论计算机集成制造一样,当时也觉得这个概念怎么从它的方法,从这个系统,从这整套概念,怎么把它来应用,到现在实际上也没有一个定论,很多时候就是要拿它来解决问题,解决企业的自身问题。
    到目前为止,产品的全生命周期管理,我说的是目前为止,它基本上是由PDM和ERP来支持的。在这个图里面可以看到,在产品的开发设计阶段,最主要是PDM在支持,包括一些需求的风险、订单的处理、产品的开发,产品的设计跟编制、工艺、规划等等,这些过程结束以后得到了一个虚拟产品,而我们取这个名字,最主要是跟它的最终物理产品要有一些区别,都是纸面上的。然后它有了一个虚拟产品以后,就可以送到ERP里面,然后由ERP来制定生产计划,来进行制造、采购、装配,然后把产品提供给用户进行售后服务。在制造过程中,最主要是由ERP在起作用,但是我们在这副图里大家可能也注意到,我们把PDM跟ERP的集成,两个颜色是融合在一起,从蓝的转到紫色的,是融合在一起,没有固定的分界的,这里想说明什么问题呢?实际上PDM和ERP的集成绝对不是像一些简单的做法,就是把PDM归到ERP,或者是反过来进行处理,绝对不是这么一个过程,它是融合在一起,有很多很多复杂的处理过程,所以在这个里面是延伸出来,用这种方式表示。
    在制造过程中,也需要一套PDM。在很多现在车间制造过程中,把图纸都省去了,然后所有的生产指令、生产的指示、图纸等等都在工位的显示器上时时进行显示,到了用户服务的过程中,ERP跟PDM更要在进行协同,所以整个产品的生命周期过程中,ERP跟PDM是融合在一起。这个核心其实是一个虚拟产品的模型或者是虚拟产品,这个虚拟产品不管用什么样的CAX系统来建立,当然可以借助原模型的方法,把这些描述一个产品不同视觉的一些片断集成起来,这些不同的片断可以存放在网络里面不同的地方,但问题就是要把它很有机的集成起来。比如说这里一个很简单的例子,就是它的部件模型跟其他的零件模型都是由不同的CAX系统产生的,但是这里不影响我们的集成,原来的集成我们希望有一个统一的数据模型,现在就慢慢观念转变了,现在就想到要比较被动的集成还不如比较主动的,这个就是现在一个新的课题。现在中国很多学校跟欧盟在做研究,就是在现有的情况下不同系统之间进行操作,所以我们现在在PDM、ERP里面就是要有一个比较好的模型结构。另外在PDM跟ERP的集成中,刚刚讲了,它是由PDM跟ERP的集成然后再支持产品的全生命周期管理,集成的方式有很多种,首先有一种就是PDM跟ERP的对接集成,这个是最能解决问题的方法。第二种就是两个系统在一个工作流管理系统上面,由工作流管理系统来控制PDM跟ERP。第三种做法范围更大,由集成系统把工作流管理,把PDM、ERP集成起来,通过这两个系统的集成,再把下面的CAX系统再集成起来。至于企业要做用什么样的方法,这个可以看实际的情况再来处理。在第三种情况下面,实际上能够得到一个支持PLM的平台,然后通过集成把PDM,包括MES、ERP等等集成在一起,然后在统一的虚拟产品模型支持下面,在统一的工作流管理系统和项目管理系统的控制下面进行产品的全生命周期管理。
    在这个里面,我们刚刚讲到,我们其实对于PLM的认识,我们觉得PLM不光光包括了产品的全生命周期的数据管理,产品全生命周期的数据管理是一个重要的内容,但是它不是PLM所有的内容,因为产品的全生命周期管理现在大家可能也看到过这个国际标准,国际标准规定了配制管理的核心功能,有四方面的内容,时间关系我就不展开了。实际上是要求你在产品的配制过程中,比如说我们开发一个新的车型,开发完了以后有一个标准车型,但是每一个用户根据自己的要求来配制定制产品,比如说这三个零件是用户A1的具体要求,用户A2、A3都有自己的具体要求,在ISO  007的标准里面,规定所有的配制都要一一记录下来,要有可查找性,比如说用户A1在五年以后说某某零件坏了,你这个企业就要马上能找到五年以前生产这个零件所用图纸的版本,这个是国际标准新的规定。
    这个问题是比较复杂的,比如说我们这个标准配制在一段时间里面改成标准配制B了,在标准配制B下面又产生了成千成万变形的产品,这个状态根据007国际标准,必须要结合起来,像这个工作就只能由PDM进行管理。由于这个问题会变得非常复杂,如果考虑了版本,考虑了各种各样文档的源数据,整个结构会变得非常复杂,我们这里是一个很简单的例子,就是一个部件,下面有一个子部件,有一个零件,子部件下面又有两个零件,就这么小的一个例子,这么小的一个部件,如果考虑到版本的话,我们看到是非常复杂的。每一个产品的每一个标准模型派生出来的具体模型都要记录下来,可见这是非常复杂的一个过程,但是PDM只要在很有效的产品数据模型支持下面,能做到这一点。
    现在在做的一个工作就是跟德国雅斯鲁(同音)工业大学在合作一个项目,也是做一个项目管理跟工作流管理,跟产品模型、产品数据管理集成的一个例子。比如说一个很大的项目,这个大的项目可以分成很多的任务,大任务又分成小任务,每一个小任务又有一个工作人员来完成,问题很多,可以由工作流来进行完成。所有的工作流里面又有分成不同的活动,不同的活动要有不同的人来完成,又要使用不同的资源,不同的活动会产生不同的数据结果。工作流管理系统,想要做到这一点,使得他前面所有的工作流,所有的活动产生的产品数据的片断能够时时地反映在项目模型,比如大的产品设计过程,在整个设计过程中模型在慢慢完善,这个过程要记录下来,并且是可追溯的。
    刚刚也讲到,我们可能认为的产品全生命周期管理不光光是一个产品全生命周期的数据管理,所以怎么来支持在售后服务上一些应用,这个我们觉得也是属于产品全生命周期管理的一部分。我们这里举一些例子,比如说宝马公司开发了一个基于增强现实的,增强现实是虚拟现实里面的一种类型,开发了这么一个系统,可以帮助维修人员进行产品的维修,这个维修整个模型实际上是建立在计算机里面,然后维修人员眼睛里面看到的实物模型根计算机里面的虚拟模型何以附加在一起,比如说他要维修这个汽车的发动机,就能告诉你发动机应该怎么维修,碰到问题应该怎么解决,所以这样我们也觉得应该是属于产品全生命周期管理。下面这一个我们也认为是属于产品全生命周期管理的一个内容,这也是我们在做的一个工作,比如说大型的模具,我们开发出来,设计出来,制造出来,这个模具在使用过程中要磨损,磨损怎么来修复这个模型?我们现在在做的项目就是它给保时捷公司做模型的光学测量,就是一个模型拿来以后用光学进行测量,测量完了以后在设计过程中CAD的设计进行对比,全是自动的,对比以后发现哪些地方已经磨损了,或者哪些地方已经破损了,然后自动地生成激光焊补的程序,自动地进行焊补,焊补以后自动地进行补修,这个就是项目里面做的,所有的工作是在一次装甲以后,自动地进行测量,自动地来进行修复,这个我们觉得它应该也是属于PLM的一个混合。
    由于时间关系,我用最后一分钟,把刚刚介绍的内容再回复一下。刚刚我们很简单地介绍了一下产品数据管理现在应用的大致情况,我们提出了产品全生命周期,我们对它的一些学习或者是认识,我们觉得产品全生命周期可能不光光是包括了产品的全生命周期的数据管理,还有更多的内涵,就像刚刚举的两个例子一样,实际上这也是一个产品的全生命周期管理的一个内容,我的介绍就到这里,谢谢各位。

(本文根据“2005年中国制造业信息化(PLM)年会”现场录音整理,未经作者本人确认)

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 责任编辑:张敏