張省平  賈鵬杰

（信息中心）

摘  要  國家提出智能制造發展目標后，產品生命周期管理（Product Lifecycle Management，PLM）受到各大企業的重視，該系統是各種應用系統的集合，以產品為主線，實現對產品從需求輸入、設計、研發、制造、更改、技術服務、升級和停產等產品生命期的全環節管理。本文綜述了PLM涵蓋的功能架構，PLC在大型結構件企業的實現方式，闡述了基于PLM實現產品全周期智能制造的方式。

關鍵字  PLM  大型結構件 信息化

1  引言

德國工業4.0自2011年在德國漢諾威工業博覽會上，正式提出之后，其概念和內涵被德國企業和政府不斷解讀和充實。德國工業4.0提出：用戶需求個性化、多樣化、多變化，是未來制造業發展的必然趨勢和原始驅動力；大規模定制化制造將帶來企業經營理念的重大變革。《中國制造2025》規劃經李克強總理簽批，已由國務院于2015年5月8日公布，意味著醞釀多時的中國智能制造戰略正式拉開了帷幕。規劃提出了中國制造強國建設三個十年的“三步走”戰略，是第一個十年的行動綱領，是中國版的“工業4.0”規劃。中國制造2025從中國實際出發，涉及面非常廣，在工業化和信息化深度融合方面，著重提出了把智能制造作為兩化深度融合的主攻方向。

PLM以對產品從需求輸入、設計、研發、制造、更改、技術服務、升級和停產等產品數據的全部環節的管理，對整個產品生產過程進行控制；PLM可以與多種開發設計工具集成，如：Auto CAD、ECAD、Cadence、Altium、SolidWorks的可視化集成，以及MS office、PDF、WPS等常用辦公軟件在系統內的封裝使用[1]。PLM在大型結構件加工中關注產品整個生命周期，從用戶選型、設計、制造、交付及售后服務與售后建議。PLM存在編碼信息不統一、設計與生產脫節、質量追溯難等問題。而當前由于用戶個性化需求的增長，為滿足用戶訴求，需在大數據分析的基礎上加入人工智能，以快速設計和制作出滿足用戶需求的產品，同時提供三維仿真，便于用戶在選型時對所選產品有全面的了解。要實現以上功能，必須加入人工智能，保證90%以上工作由人工智能自動完成，10 %的工作針對新需求，人工完成后，更新人工智能算法，逐步實現人工智能，并不斷總結人工智能存在的問題，不斷完善，保證人工智能應用PDCA循環。

2  大型結構件加工中PLM功能架構

2.1  大型結構件加工企業信息平臺架構

大型結構件加工企業信息化一般由企業資源計劃（ERP）、PLM、辦公自動化（OA）、執行制造系統（MES）、門禁安防等系統組成，按照架構由可以分為集團信息化系統和廠區信息化系統。大型鋼結構信息平臺架構圖見圖1。

PLM作為一個以產品為主線的信息化平臺，所管理的數據包括產品從構想、設計、生產、銷售、售后服務等。涉及的數據廣，數據結構形式多，數據量大。所有在建設PLM平臺時，應根據公司現有信息系統配置PLM平臺，昆鋼目前已經具備集團級系統，所以建設PLM平臺時只需提供相應接口與集團級系統進行交互既可。而MES平臺及門禁安防平臺未建立，在搭建PLM平臺時需增加里面與產品相關的功能數據采集及數據存儲。PLM平臺的數據可以自動導入各種設計圖紙，可以自動采集原有系統數據，也可以采集現場PLC數據及檢化驗數據等。PLM平臺數據的傳遞應是無縫的、可靠的、高兼容的。PLM數據關系圖見圖2。

2.2  大型結構件企業PLM功能

PLM是以產品為中心，將整個產品周期集成統一管理的平臺，所以功能也是服務于產品。針對產品特點，PLM需具備以下功能：

1）讓產品與設計溝通

PLM平臺所有產品，都應包含設計標準，詳細設計圖紙等設計資料。而當設計人員對產品有更新時，PLM平臺應記住修改，并通過產品反映出來，同時保留新舊版本的設計方案及產品。產品變更時，應記錄產品每次更新的部位，進行更新的人員，更新的時間等關鍵信息。

2）使產品與生產過程交互

產品一經確認，PLM平臺需把產品設計圖紙自動分發到各生產單位，由生產單位自行排產，安排生產，PLM平臺采集排產計劃數據以及實際生產數據，形成企業和用戶關心的各種報表和數據，如產品生產進度信息。

3）產品與售后服務關聯

產品交互用戶后，在使用過程中實時掌握所售產品信息，PLM平臺具備實時采集產品運行數據，同時具備收錄用戶意見功能。通過PLM平臺，用戶可以方便地查看該類產品常用問題、操作手冊、其他用戶經驗等。

4）具備高度集成性和兼容性

PLM平臺提供的數據包括產品全壽命周期，所有要求其支持的文檔、文件種類繁多，如常用的辦公軟件OFFICE、繪圖軟件CAD、BIM、CAM等等。這些就要求PLM平臺具備強大的兼容性，能夠支持辦公軟件，三維軟件，工業軟件等。PLM平臺具備集成所有軟件和工具的能力

5）具備WEB功能

PLM平臺需提供WEB功能，以便于制造企業與用戶溝通，且WEB支持版本應不受操作系統限制。

3  PLM在大型結構件加工中的實現

3.1  大型結構件加工的核心目標

大型結構件加工智能制造的核心目標是滿足定制化和個性化產品生產要求，同時生產成本最低。而個性化、定制化生產就要求設計研發周期縮短，要求采購周期最短，要求審批流程必須高效，要求工程生產線具備軟性，要求質量管理必須有效。而這些因素在實際生產和運行中又相互制約和影響。如縮短設計研發周期，對質量管控造成負面作用。系統準確地權衡這些因素，這需要PLM系統平臺提供數據支持。所以PLM系統平臺是完成智能制造的核心系統。

3.2  PLM的痛點

（1）編碼信息不統一

圍繞產品涉及的部門和單位眾多，如前期的銷售部門，設計部門，生產過程中的生產部門，物資采購部門，第三方供貨商，售后服務部門等等。各個部門都按照各自的習慣對產品各部件進行編碼，作為產品的信息，過去沒有很好的技術手段讓信息在各部門有效傳輸。使得產品生產流程冗長，質量控制困難，無法進行定制化生產。

（2）設計與生產脫節

傳統流程都是設計人員設計完，然后將資料交給生產人員，期間只有發生重大事情，才會做下來一起商量，起不到防微杜漸作用。過去無技術平臺將設計人員與生產人員聯系起來，導致生產中可以很好改善設計的經驗無法實時傳遞到設計人員手中，而設計人員新的設計理念有無法實時更新到在生產的產品中。另一方面，設計人員設計好的執行程序，只能通過拷貝方式傳輸給設備機器，任何修改都需要來回于生產車間與辦公室，費時費力。傳統技術平臺無法通過網絡將執行程序遠程傳輸給機器，并且遠程實時查看運行效果。

（3）質量追溯難

產品生產過程中要素眾多，各種材料是否拿錯，工人操作水平高低，制定的焊接工藝規程是否符合，組裝方法是否得當，作業時環境是否符合等都是產品質量的影響因素，過去都是靠人記錄，未統計進入數據庫中。傳統技術無法針對產品全流程、全要素跟蹤，當產品出現質量問題，很難全面細致的分析產品質量原因。

3.3  PLM在大型結構件加工中的實現

大型結構件加工企業的智能制造需在商務談判時實現智能，在設計時實現智能，在生產時實現智能，在售后時實現智能。PLM在這些智能中起到橋梁的作用，搭建了智能制造高速數據通道。PLM實現智能需建立大型結構件加工企業的大數據，不斷開發和挖掘大數據內的內容，分析數據，實現智能。

（1）PLM在商務談判時

過去我們進行商務談判需要進行很多輪，首先要讓技術人員相互溝通，核對產品技術參數，確認技術方案；然后再開始商務談判，商務談判確認后才能夠簽訂產品合同。利用PLM平臺就不需要這么麻煩了，直接利用PLM平臺窗口，提供模塊化產品參數，模塊化產品內同時包含價格，以便于用戶根據實際需求確認是否需要，用戶選定后自動出具三維產品展示圖，性能表，價格表等數據。當出現特殊需求后，通過PLM平臺，雙方技術人員實時溝通，溝通都基于PLM平臺提供的樣品和數據，如兩人面對面交流，確認后也相應出具三維展示圖和性能表、價格表等。以此作為談判基礎，極大地簡化了談判流程。實現了商務談判智能進入PLM平臺數據庫，便于產品設計和后續工作。

（2）PLM在設計時

PLM平臺將商務談判后確認的設備參數推送到設計軟件，由具備智能化的設計軟件自動完成產品各模塊的設計，同時創建新模塊數據，形成材料設備清單及安裝規程圖等文件，經設計人員審核無誤后存入PLM平臺數據庫，實現設計的智能。

（3）PLM在生產時

通過PLM平臺將設計數據自動分發給個生產單位，同時將采購信息傳遞給企業ERP，實現自動采購，自動分配任務。各單位根據其現有任務情況，安排生產計劃，生產計劃及實際生產情況實時采集進PLM平臺，實現對產品生產的智能跟蹤。將該智能跟蹤結果同時提供給客戶，方便客戶掌握自己采購的產品生產進度，實現客戶智能跟蹤產品進度。PLM平臺根據采集來的實時生產數據，如焊接機器人運行狀況，下料機運行狀況等，PLM平臺能夠智能判斷產品生產進度，并更新到PLM平臺數據庫中。

（4）PLM在售后時

產品出廠檢驗證書及檢驗數據表存入PLM平臺數據庫，讓每個產品質量在PLM平臺內可查。產品在現場使用后，根據采集回來的產品運行數據，PLM平臺對比出廠產品數據，智能檢測出產品運行狀態，需更換維護的產品部件，提交給公司售后服務人員及客戶，并推送相應的更換維修手冊，實現售后智能。

（5）PLM在全流程

PLM平臺提供給客戶針對產品的服務窗口，客戶使用過程中有比較好的建議，可以錄入到PLM平臺，PLM平臺根據收集到的建議，經公司確認為好建議后，PLM根據篩選出好建議傳遞給設計部門，由設計部門不斷完善產品，同時更新產品模塊數據庫，便于快速更新升級產品。實現整個流程閉環智能。

3.4  PLM在大型結構件加工智能制造的問題及對策

當前，在大型結構件加工企業智能制造實施非常困難，主要有以下幾個方面的問題

（1）智能制造方向不明

國家層面提供中國智能制造后，全國對智能制造的熱情高漲。但從企業領導到基礎員工，都對智能制造很疑惑，不知如何應對。智能制造雖然很熱，但仍在摸索階段，無任何企業可提供借鑒。正是如此，企業更是要立足實際情況，對企業做個全面地智能制造規劃，不要因為投資昂貴就不重視，只有總體規劃好，才能夠指明企業未來發展方向，提高企業競爭力，讓企業不被時代淘汰。現在企業無那么多資金，可整體規劃后，逐步實施，在前面的實施中才會往智能制造規劃的方向前進。另外，智能制造的核心目標是個性化、定制化生產，只有抓住這個核心，才能以產品為中心，制定智能制造規劃，而PLM作為以產品為中心的平臺，是智能制造的橋梁。

（2）PLM平臺無相應的管理體系做支撐

不管多先進的平臺系統，都需要管理體系做支撐，只有先進的平臺系統，管理體系未建立，最終系統平臺是個擺設。因為建設任何一個新系統時，不是所有部門，所有人員都熟悉平臺，如果無管理體系進行約束，企業人員都不會主動去接收新系統平臺，不會去學習和熟悉系統，從而使用好系統平臺。管理體系應服務好系統平臺，而不是系統平臺仍跟隨老管理流程。原有管理流程都是缺乏信息技術支持，所以對系統平臺很不適應，有些人會認為系統平臺不可靠。導致系統無法發揮其優勢。新的管理體系應以系統平臺為支撐，所有分析，考核，指標都應基于平臺數據。這樣才能夠使系統平臺真正服務企業。而企業依靠系統平臺，能夠快速掌握企業運行情況。PLM作為涵蓋產品整個周期的系統平臺，其管理體系也應涵蓋公司所有與產品相關的部門。

4  總結

PLM作為一款涵蓋整個產品生命周期的系統平臺，以產品為核心進行數據管理。符合大型結構件企業智能制造核心目標的要求：個性化、定制化生產。PLM在大型結構件企業起到橋梁作用，能夠把與產品相關的所有數據連接起來，形成以產品為中心的大數據，待充分挖掘大數據后，便可實現大型結構件全流程的智能制造。同時，建設PLM系統平臺時，也要非常重視配套管理體系的建立。只有PLM系統平臺和管理體系兩條腿都成熟，才能讓企業智能制造站的更穩，走的更遠。

5  參考文獻

[1] 楊昕霖 研發型制造企業的PLM應用分析[J].江蘇科技信息.2013.3.