企业数字化建设最核心的环节是以产品为导向的数字化升级，而其中最关键的是建立完整的产品数字化体系和符合市场环境需求的产品生命周期控制管理，即本文将要介绍的PLM软件。

本文将从以下几个部分对PLM进行介绍，读者可根据目录选择自己需要的信息阅读：

一、PLM的概念及其内容

二、PLM的发展历史

三、PLM的应用范围

四、PLM的应用现状

五、PLM的发展趋势

一、PLM的概念及其内容

根据业界权威的CIMDATA的定义，PLM是一种应用于在单一地点的企业内部、分散在多个地点的企业内部，以及在产品研发领域具有协作关系的企业之间的，支持产品全生命周期的信息的创建、管理、分发和应用的一系列应用解决方案。它能够集成与产品相关的人力资源、流程、应用系统和信息。

PLM抽象的描述，是一种管理策略。企业应用产品生命周期的理念，把从产生产品的第一个想法，到设计，研发，实验，原型机，采购，制造，市场，销售，售后服务所有的流程统一优化管理，意图提升企业的生产效率，减少错误发生，从而降低成本，提高利润。

PLM直观的描述，是一个软件，是一个统一的数据操作和管理平台。一个优秀的PLM平台可以实现与企业的数据库和其他的工程和商业软件互联，用统一的平台整合企业内部的所有信息。与此同时，PLM又不单单是一个软件。一个优秀的PLM供应商可以基于成熟标准的思路，根据客户的自身特点和商业需求，为客户量身定做PLM解决方案，进而帮助企业优化各个环节的商业流程，提高企业的KPI（关键绩效指标）。

PLM包含以下五个方面的内容：

1. 基础技术和标准（如：XML、可视化、协同和企业应用集成）；

2. 信息创建和分析的工具（如：机械CAD、电气CAD、CAM、CAE、计算机辅助软件工程CASE、信息发布工具等）；

3. 核心功能（如：数据仓库、文档和内容管理、工作流和任务管理等）；

4. 应用功能（如：配置管理、配方管理、合规）；

5. 面向业务/行业的解决方案和咨询服务（如：汽车和高科技行业）。

二、PLM的发展历史

任何优秀的技术，都是为了解决存在的问题而产生的。PLM也不例外，它要解决的就是企业信息系统和数据管理的问题。伴随着科技和生产方式的变化，为了解决企业数据管理和使用的问题，到今天为止，人们走出了五步：

1. 手工管理

IT技术刚刚应用到数据管理领域时，人们是通过手工来管理生产活动中产生的数据的。人们会用计算机记录数据文件，之后打印，归类，装订，存储。某个新用户想再次使用数据的时候，必须申请到足够的权限，到档案馆调用原版文件。如果不同的生产地点或者部门需要同一份文件，这份文件就只能通过复印或者移动硬盘的方式，从一个地点以人工的方式带到另一个地点。

这种方式需要很大的时间和管理成本，同时也很难保证精确性和高效率。例如，文件手工归类和再次检索，就是一个非常复杂的工作。随着企业运营数据的增加，结构逐渐变得复杂，这种模式会使数据检索变的繁重而枯燥，且更容易造成丢失的情况。

2. 基于文件服务器的管理

随着用户系统的发展和融合，人们不再将重要的数据和文件打印出来存储，而是直接在文件服务器中以电子版的形式存储下来。

为了给数据分类，人们会使用文件系统本身的分类方式。例如，在硬盘中建立复杂的文件夹结构，用文件夹的名称进行数据的分类存储。利用不同服务器之间的互联，人们实现了数据的多地分享。但是，随着文件越来越多的产生，数据库也越来越大。人们越来越需要更加简单的操作，需要更细致地给数据分类，以方便检索。

3. 基于文件的管理

上个世纪80年代，人们发明了第一个EDM(Engineering Data Management)系统，即工程数据管理系统。在文件服务器的基础上，EDM系统提供了更加丰富的功能，例如用户管理，单一文件多版本等等。在使用EDM的过程中，用户需要有固定的权限，才能将数据库中的数据提取到Vault(电子仓库)中，进行相应的更改。

EDM最革命性的是将元数据(Metadata)和数据体(Payload)分隔开来。数据体或者说实际数据代表的是数据所欲传递的实际信息，例如图纸上设备的几何图形。元数据用于辅助传递跟数据体相关的数据，例如这份图纸的尺寸，日期，创建者等等。数据体一般存储在文件系统中，而元数据会在中心数据库中进行存储。 

4. 基于产品结构的管理

由于引入元数据和数据库，人们开始将数据按照产品结构进行配置和管理。这样慢慢形成了最初的产品BOM。基于产品结构的管理能够更加直观的展现出组装件和单个加工产品之间的联系。人们可以更方便地了解产品结构，生成物料清单，或者使用列表等等。

5. 基于产品机构和企业流程的管理

现在的PLM系统不仅可以按照产品结构来存储数据，也可以用更多的数据形式来描述企业的运行管理流程。

优秀的PLM系统的使用目标是为整个公司各个部门建立一个集成的数据模型，然后将所有的产品相关和流程相关的数据存储到这个数据模型中。例如，用户在CAD软件中完成产品设计后，CAD系统便将数据体和元数据归类存入数据模型中。企业的流程信息也会存入数据模型中。因此，优秀的PLM平台需要强大的数据库作为后台，来保障数据的实时性和一致性。

三、PLM的应用范围

PLM应用是一个或多个PLM核心功能的集合体，提供一套可满足产品生命周期具体需求的功能，它代表了PLM解决方案的某一视图。随着PLM在企业的推广应用，许多不同的PLM功能应用被开发出来，如配置管理、工程变更管理、文档管理等，现在都已成为PLM的标准功能。这些应用缩短了PLM的实施时间，并将许多成功的实施经验融合在这些应用中。

典型的PLM应用有：

1. 变更管理（Change/Revision Management）

使数据的修订过程可以被跟踪和管理，它建立在PLM核心功能之上，提供一个打包的方案来管理变更请求、变更通知、变更策略，最后到变更的执行和跟踪等一整套方案。

2. 配置管理（Configuration Management）

建立在产品结构管理功能之上，它使产品配置信息可以被创建、记录和修改，允许产品按照特殊要求被建造，记录某个变形被使用来形成产品的结构。同时，也为产品周期中不同领域提供不同的产品结构表示。

3. 工作台（Console/Dashboard）

将完成特定任务必须的所有功能和工具集成到一个界面下，使最终用户可以在一个统一的环境中完成诸如设计协同、数据样机、设计评阅和仿真等工作。

4. 文档管理（d0cument Management）

提供图档、文档、实体模型安全存取、版本发布、自动迁移、归档、签审过程中的格式转换、浏览、圈阅和标注，以及全文检索、打印、邮戳管理、网络发布等一套完整的管理方案，并提供多语言和多媒体的支持。

5. 项目管理（Project Managmenet）

管理项目的计划、执行和控制等活动，以及与这些活动相关的资源。并将它们与产品数据和流程关联在一起，最终达到项目的进度、成本和质量的管理。

6. 产品协同（Product collaboration）

提供一类基于Ineternet的软件和服务，能让产品价值链上每个环节的每个相关人员不论在任何时候、任何地点都能够协同地对产品进行开发、制造和管理。

7. 产品构型（Product configuration）

产品构型管理是应对系列化产品设计和生产的有效方法。通过构型管理避免产品发生局部修改，或更换选件时重新构造BOM表和数据准备等繁重任务。

8. 产品研发管理（Product Development)

通常PLM会被用于生产研发，所以研发管理是十分关键的，贯穿于整个研发部门和环节。当然，研发不见得只有研发部门用，通常会牵扯到多个部门，如包装部、配方研发部等。

9. 合规（Regulatory Compliance）

合规通常会用于食品饮料、化工、日化、电子领域的产品研发，因为这些行业需要大量的去匹配标准，以保证自己的产品不会违反相关部门的规定。如食品不能违反食品添加剂法规，化工不能违反EHS法规等。

四、PLM的应用现状

目前，很多制造型企业都实施和应用了PLM系统，但应用的效果则千差万别，我们可以借鉴CMM能成熟度模型来开发一个PLM应用成熟度评估模型，并以之来评估企业中PLM系统的应用效果。

PLM系统的应用如图所示，我们可以把企业中PLM系统的应用效果或水平分为五个等级：

1. 一级，实现了企业中CAD数模、图纸、工艺文件等文档的集中和版本管理。

2. 二级，在一级的基础上，通过项目的形式，实现了团队协作，过程规范的研发管理。通常，很多企业的PLM应用水平处于一级和二级之间，我们称之为1.5级，依此类推。

3. 三级，在二级的基础上，实现了工程变更管理，工程数据变更的全过程可追溯。

4. 四级，在三级的基础上，实现了以零件为中心，配置和BOM化结构的产品定义；其中，BOM包括原型BOM、工程EBOM、制造MBOM、服务SBOM等之间的有机迭代和一体化，并实现了上述信息在市场、工程、采购、制造、服务等专业领域的共享、协同和集成。

5. 在四级的基础上，工程文档、项目管理、工程变更、配置管理、全局性BOM等实现了产业链级的共享、协同和集成。

从实际应用效果看，中国的大部分制造企业PLM应用效果处于一级和二级之间，部分应用效果较好的企业处于二级和三级之间，极少数国内领先的制造企业的处于三级和四级之间。可以说，就国内而言，PLM应用水平达到并超过四级的制造企业少之又少。

五、PLM的发展趋势

在PLM的发展过程中，根据国内外PLM厂商的发展动向，以及对PLM关键技术的研究，PLM在未来几年将围绕以下几个重要的方向发展：

1.可定制化的解决方案

PLM成功应用的关键取决于软件供应商对企业的需求响应的速度和代价，响应速度越快并且付出代价合理，那么系统实施成功并且不断深化的可能性就越大。因此，PLM必须是一个可定制化解决方案。

从PLM系统的发展轨迹来看，PLM系统的可定制能力经历了缺乏可定制、模型可定制、模型驱动的构件可定制的这样的发展过程。随着实施企业的逐渐理性，PLM需要提供一个使企业可以快速、安全、稳定并且低成本的部署，并运行一个数据模型和业务模型符合具体需求的可定制的解决方案。

当前主流的国际PLM厂商在可定制化方面做了相当多的研究，例如，PTC公司的Windchill在基于Java平台的基础上，实现了企业实施过程中的二次开发功能；同时，可以进行简单的数据建模。但这需要企业进行一定量的开发，而且提供的建模能力远远满足不了不同企业的个性需要。例如，企业在PLM系统实施中，经常需要定制大量的基于业务过程驱动的具有严格权限控制的各类业务单据。，国外主流PLM厂商的解决方案距离真正的可定制化的解决方案尚有距离。

2. 高效多层次协同应用

随着PLM的快速发展，PLM已经逐步覆盖从产品市场需求、概念设计、详细设计、加工制造、售后服务，直到产品报废回收等全过程的管理，并逐步实现了与企业其它信息系统的深入集成。

目前国内外许多集团型企业也在使用PLM系统，同时产业链上的上下游企业之间也需要通过PLM实现协同，因此伴随着的问题就是解决产品不同阶段、不同参与人员和组织之间的协同，因为只有高效的协同应用，优化的业务过程，才能真正提高企业的工作效率，缩短响应时间，为企业带来更好的利润回报。

协同的应用根据企业的业务需求可以分为多个层次，我们把协同应用分为三个大的层次：项目管理协同、业务过程管理的协同和业务数据协同管理。目前PLM系统在协同方面的应用还主要停留在企业内部业务规则和业务数据的协同，虽然部分企业也实施了项目管理，但是和PLM系统的高效紧密集成还有一定距离。

3. 多周期产品数据管理

PLM产品是从PDM产品发展起来的，在企业的应用已经从研发部门延伸到企业的各个部门，对于同一份系统中的数据，根据企业的划分标准不同，会有多个生命周期。例如，对于一个文档对象，根据不同的标准，可能会参与两个生命周期的变化，即业务生命周期和数据生命周期的变化，因此，多周期的数据管理是PLM系统发展应用的趋势。

目前主流的PLM厂商都有自己的产品生命周期管理解决方案，但是还没有多周期产品数据管理。单周期的数据管理对于项目型的应用比较适合，因为项目本身就包含了一次性的特点，而产品的管理是重复迭代、周而复始的，需要更加复杂的周期管理。

4. 知识共享与重用管理

现在知识管理已经非常热门，企业不断推出各种知识管理解决方案。关于知识管理系统定义非常多，例如：“知识管理系统是一种把企业的事实知识(know-what)、技能知识（know-how）、原理知识(know-why)与存在于公司数据库和操作技术中的显性知识组织起来的技术。”随着企业应用PLM的时间越来越长，积累的数据来越多，这其中包含了企业多年沉淀的知识，如何让这些知识能够在企业内部以方便的方式共享和传播就显得非常重要。

知识的共享和重用的应用包含两个方面：一是获取知识，即进行数据挖掘和数据的整理；二是知识传播，即把已经整理好的知识融入到PLM系统，依靠PLM系统把必要的知识传递给相关的人。这可以为企业的生产进行服务，以减少不必要的重复劳动或者探索。通过知识分类和梳理，可以把企业的各类知识进行有效的管理，从而有效地形成企业的知识资产。

5. 数字化仿真普及应用

随着企业对生产制造过程的仿真和管理的需求不断增加，全球三大PLM厂商西门子、达索TC均已拥有了自己的数字化制造解决方案，开始了产品生命周期的一个新阶段的应用探索。通过数字化仿真，企业可以节约产品研发、生产准备和生产节拍制定等方面需要的许多成本，同时，也可为其节约大量的时间。

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华天海峰-中国智能制造信息化专家

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