利用PLM构架全生命周期产品及研发管理一体化平台
某国防军工电子企业
随着经济全球化和电子技术、软件技术的迅速发展，电子行业企业正面对更多的挑战。更短的研发周期，更好的用户体验，促使电子行业的企业由原有的对内以成本管控为中心、对外以价格竞争为手段的发展模式不得不让位于以产品创新为中心、迎合客户需求为目标的发展模式。而产品创新促进了企业对于建立高效的研发管理体系和产品全生命周期管理平台的IT系统的需求。本文主要结合某电子行业的研发管理特点，从PLM系统实施和使用的角度来分析PLM系统的意义和给企业带来的实际效果。
一、 企业的产品及研发特点分析
该企业产品涉及电子、机械、软件等多个领域，拥有业内完整的产品线和产品链条，可以面向多种用户提供完整的解决方案，具有电子及离散制造行业多品种、小批量制造的特点。从行业、产品及企业自身特点上分析，具有如下特点：
1. 组织构架以职能划分，相关部门在研发项目中各有分工，部门内部之间按照职能划分为各个角色；
2. 研发体系采取IPD，在产品研发中，采取跨部门合作；
3. 产品种类、在产种类繁多，电子类板卡设计负责，需要的物料种类较多，对于元器件新增和复用要求较高；
4. 研发周期很短，需要在尽可能短的时间内响应销售、市场和售后部门反馈的客户意见；
5. 多学科、多领域并行开发，在研发过程中，结构设计、硬件设计和软件设计需要紧密协同。
二、 PLM项目关键解决方案
该企业是2010年年初开始实施清软英泰的产品全生命周期管理系统的，以下为本项目实施的主要工作。
1. 物料虚拟库房和新器件的认证管理
该企业产品种类和规格型号繁多，造成电子元器件和结构件种类很多，不同种类的电子元器件之间可共用属性较少，所以在 PLM解决方案采用了虚拟元器件库和虚拟分类属性。在设计前期，设计师即可通过如图1所示的与ERP完全集成的虚拟元器件库分类物料库进行器件的优选和复用。如果设计师发现在PLM系统的虚拟物料库中没有适用的器件，则开始进行新增器件和认证工作，这样就从源头避免了同类物料的多次申请和无序新增的情况。
图1 物料分类和资源库管理
对于电子行业企业通常存在的器件之间属性无法重用的情况，在PLM解决方案中，进行了基于虚拟分类的属性设置，规范了元器件属性信息，使得各种元器件的属性显示真正做到了个性化。
2. 以产品为主线、以物料为核心的全关联管理模式
该企业产品线较多，设计到军品、民品等各个领域。 PLM系统解决方案中，采取了产品线-产品- 项目的研发管理模式，以产品为主线，以项目为基线，以研发BOM为核心。将BOM和相关的技术文档、结构化的表单作为一个有机的整体建立全关联，真正做到了产品数据管理的“由点及面”。BOM结构中包含了机械、电子、软件等各个领域的相关内容，做到了不同专业领域、不同部门的协同设计，体现了PLM系统协同、共享的研发管理理念。
3. 产品资料的生命周期及状态管理
产品数据是企业发展过程中不断积累的无形财富，也是指导研发和生产各个环节的有效记录，在该企业的PLM系统解决方案中，针对行业背景和企业实际情况，采取了按照阶段、责任工程师、与物料的相关性等方法进行了规范的分类。如图2所示, PLM构架为产品数据的管理提供了生命周期及状态管理机制，将与产品及项目相关的数据，进行集中、系统、统一的管理，通过系统确保产品及项目数据的完整性、一致性和正确性，同时也能够方便相关人员在权限范围内查找到所需数据，实现企业内部的知识共享，提高知识的重用，避免重复劳动，缩短设计研发周期，提高设计研发质量。
图2 资料分类及评审流程表
4. 结构化和高效率的协同工作流程管理
新产品开发是一个复杂而庞大的系统，必须清楚地定义及结构化，明确流程阶段和流程的层次划分。所以，PLM平台建设和实施的又一重点是结构化协同流程的重新定义。在结构化流程的每一个阶段及决策点，由不同功能部门人员组成的跨部门团队协同工作，完成产品开发战略的决策和产品的设计开发，通过项目管理及管道管理来保证项目顺利地得到开发。其次，该企业借助PLM平台同工作机制，把集成产品开发思想和结构化工作流程融合到了PLM平台中，在PLM平台中建立了规范和高效的流程协同和执行体系，将产品研发过程中的人、数据和过程组合在一起，有效的获取企业已有的知识积累来支撑企业的技术创新，实现需求数据、设计数据、工艺数据、制造数据、售后服务数据、资源数据、试验数据和生产数据及研发业务过程的协同和统一管理。从而消除了流程中非增值的环节和部门隔墙，提高产品研发的市场响应速度和产品竞争力。最终提高资源利用率、缩短开发周期、降低研发成本和稳定研发质量。
图3 结构化的工作流程管理中心
5. 基于产品快照的订单式BOM管理
该企业的产品中线中有较多为军品，在军品的生产供货中，需要做到严格按照订单进行生产，所以在BOM管理和生产组织上有其特定的需求。例如，客户在下达某批次订单后，可能在后续的某个时间会继续采购该种产品，而且严格要求按照上一批次的产品数据进行生产，这就产生了对于产品数据的快照管理需求。PLM解决方案中使用了产品快照功能对于在某一时间产生的订单以及相关的产品数据进行固化，在后续需要按照前期产品快照状态组织生产时，即可快速实现BOM和技术资料的追溯、任务下达。对于该批次的销售订单，采取将生产任务书表单通过PLM系统的结构化工作流功能进行管理的办法，随着生产过程的逐步进行，任务下达的会签过程、生产各个环节的组织工作等均能够以图形化的界面显示给公司领导层和生产、计划、销售等相关部门组织。（如图5）连续的生产过程以节点的方式提供出来，为公司组织销售和采购等相关工作提供了更大帮助。将订单、生产任务和售后服务数据建立了全关联，达到了全生命周期的订单管理效果。
图4 订单式的BOM管理
6. 基于PLM系统结构化流程的生产计划、生产任务管理
该企业产品线中存在军品和民品并存的现象，在实际的生产任务过程中，生产的进度需要实时提现给关注生产的各个部门和领导。首先由生产调度根据订单BOM下达生产任务书，经过各个相关部门会签，确认下达的各项BOM、图纸及技术资料为有效版本，生产部门开始根据 现有情况预计生产可行性。各个部门会签完毕后，生产任务开始启动，则在生产的各个环节中，如装配、测试、终检、入库后，则通知销售部开始发货。在生产任务书中，产品部的生产计划人员会针对研发BOM进行相应的调整后给出具体的生产制造BOM和装箱BOM。
图5 基于结构化流程的生产任务管理
图6 驱动结构化流程的表单
7. 基于PLM系统和Protel软件的集成
该企业硬件设计使用Protel软件进行硬件设计，主要完成电子产品逻辑设计、电路设计（包括逻辑图输入和自动生成后续设计所用的中间数据文件）和工程化设计（如VLSI的布图布线设计，PCB的布局，分层、布线设计等）。EDA数据作为产品硬件信息的源头数据， PLM平台建立了ECAD和PLM的双向集成体系，实现了如下EACD设计业务的管理：
1）电子BOM建模及提取管理。PLM平台提供强大的电子BOM建模工具，采取关键属性匹配管理机制自动提取ECAD图纸，通过属性匹配机制，与标准元器件库进行匹配自动生成产品电子BOM。如果ECAD软件设计数据中出现了与PLM系统元器件库无法匹配的情况，则BOM数据无法进入PLM系统中，保证了只有经过认证的元器件才能够进入到PLM系统中。
2）电子设计信息完整性管理。PLM平台提供了面向电子行业ECAD软件特点的多图一件合并功能。在电子行业中，某个器件在一个解决方案中可能会在多张原理图中出现，以往研发人员在编写料单过程中，需要人工去将同一器件的数量和坐标信息进行人工合并，工作量大且容易出错。PLM系统解决方案可以将某个项目下所有原理图中存在的同种器件的数量和位置信息合并至BOM中，减少了研发人员的工作，提高了研发工作效率，进一步降低研发成本。
3）ECAD电子文件的可视化浏览。PLM平台提供专业ECAD电子文件浏览插件，对ECAD产生的电子文件进行浏览和圈阅批注等操作。
8. 基于PLM与RTX集成的无缝隙沟通平台
该企业在信息化的建设过程中，采用了RTX软件作为即时交流平台。而且，OA系统的工作流通知也使用RTX作为即时通知工作。PLM解决方案在综合各种因素后，采取了PLM系统与RTX集成的方案。将PLM系统中工作流、项目的各种通知和消息使用RTX发布，将企业的即时消息集成到同一平台，实现了工作交流单一发布接口。用户可以在接到工作通知后再行打开PLM系统进行各种工作。提高了企业内部的沟通效率，为协同工作搭建了良好的交流平台。
三、结束语
目前PLM项目实施已经有1年的时间，PLM系统在企业已经得到广泛的应用，目前管理的产品共25套，正在准备进入PLM系统进行生命周期管理的产品有2套。物料现有1592项，图纸740张/套、工作流程实例481项。
随着该企业产品由军品为主到民品为主转型，产品的设计和生产会更多的呈现出多品种、小批量、更新换代快和研发周期进一步缩短的特点。要面对变革迎头赶上，就必须提高企业的核心竞争力，进一步提高研发能力和响应市场变化的能力。而实现的前提就是依托信息化建设的先进管理理念和先进的工程制造技术，进一步提高企业在新经济大环境下的竞争能力，实现更迅猛的发展。
