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现代PDM思想及其商业模型

2011-11-22 模具联盟网
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  【模具联盟网 技术应用】 回顾总结了PDM的发展的四个阶段,剖析了现代主流的三种PDM思想:协同产品商务(CPC)、协同产品定义管理(PDM)和产品全生命周期管理(PLM),深入分析了它们之间的异同点,并以此为基础,提出了完整的现代PDM的商业模型,模型由基础技术、核心功能、特定应用和解决方案四个层次组成,对每个层次都作了深入介绍。该模型可以作为PDM开发商或企业实施PDM的参考。

1. PDM基本概念

PDM可以定义为以软件技术为基础,以产品为核心,实现对产品相关的数据、过程、资源一体化集成管理的技术。PDM进行信息管理的两条主线是静态的产品结构和动态的产品设计流程,所有的信息组织和资源管理都是围绕产品设计展开的,这也是PDM系统有别于其他的信息管理系统,如管理信息系统(MIS)、物料管理系统(MRP)、项目管理系统(Project Management)的关键所在。

PDM技术最早出现于八十年代初期,目的是为了解决大量工程图纸、技术文档以及CAD文件的计算机化的管理问题,后来逐渐扩展到产品开发中的三个主要领域:设计图纸和电子文档的管理、材料报表(BOM)的管理以及与工程文档的集成、工程变更请求/指令的跟踪与管理。现在所指的PDM技术源于美国的叫法,是对工程数据管理(EDM)、文档管理(DM)、产品信息管理(PIM )、技术数据管理(TDM)、技术信息管理(TIM)、图像管理(IM)及其它产品信息管理技术的一种概括与总称。

20世纪末的PDM继承并发展了CIM等技术的核心思想,在系统工程思想的指导下,用整体优化的观念对产品设计数据和设计过程进行描述,规范产品生命周期管理,保持产品数据的一致性和可跟踪性。PDM的核心思想是设计数据的有序、设计过程的优化和资源的共享,通过人、过程、技术三者的平衡使虚拟制造过程进一步增值。

根据美国CIMdata的统计,PDM市场在2000年增长了62%,即使在全球IT不景气的2001年,仍然增长了25%,达到$36亿美元。CIMdata预测今后五年内,PDM市场将保持每年43%的复增长。经过这些年的发展,PDM技术已经在全球的诸多领域获得了广泛的应用,包括机械、电子、汽车、航空、航天以及非制造业等,并逐渐成为支持企业过程重组(BPR,如技术重组、产品重组、信息重组等)、并行工程(CE)、CIMS工程、虚拟制造(VM)和ISO9000质量认证等系统工程的使能技术。

2. PDM的发展与演化

伴随着企业信息化进程以及先进信息和管理技术的发展,PDM经历了四个发展阶段:基于图档管理的PDM、面向过程的PDM、面向商务协同的PDM和面向产品全生命周期的PDM。

1. 早期以图档管理为核心的PDM

20世纪的80年代初,CAD/CAE/CAM等设计自动化工具已经得到广泛应用,工程师们在享受设计高效率的同时,也不得不面对信息迅速增加所带来的信息查找问题,电子数据的存储和获取的新方法需求变得越来越迫切。产品数据管理(PDM)应运而生,各CAD厂家配合自己CAD软件推出了第一代PDM产品,目标主要是解决大量电子数据的存储和管理问题,提供了维护“电子数据仓库”的功能。这个时期,人们的一个普遍观念就是“产品就是图纸,产品数据管理就是图档管理”。

2. 专业化的PDM

很快,许多新的功能被添加到PDM中,并且出现了许多解决产品开发过程中特定问题的综合应用,比如:产品变更控制和产品配置,PDM开始走向专业化的道路。同时,PDM数据管理的范围超越设计职能界限,开始覆盖制造等产品生命周期阶段。到90年代中期,PDM已经具备对产品生命周期内各种形式的产品数据的管理能力、对产品结构与配置的管理、对电子数据的发布和更改的控制以及基于成组技术的零件分类管理与查询等,同时软件的集成能力和开放程度也有较大的提高,少数优秀的PDM产品可以真正实现企业级的信息集成和过程集成。PDM已经形成产业 ,在商业上获得了巨大的成功。

与此同时,PDM技术在标准化方面也迈出了崭新的一步。1997年2月,OMG组织公布了PDM Enabler标准草案,为新一代标准化PDM产品的发展奠定了基础。作为PDM领域的第一个国际标准,草案由当时许多PDM领域的主导厂商参与制订,如IBM、SDRC、PTC等。

3. 集成了协同商务的PDM

90年代中期以后,企业经营全球化趋势以及基于Internet的电子商务的掀起,对PDM开发和使用产生深远影响。新的协同和电子商务技术的出现大大促成了分布在地理不同位置的团队成员之间实时、同步的开展工作。企业的业务模式也随之发生着悄然的变化,“大而全”的传统企业开始转而注重自己的核心竞争业务,而将非核心的业务外包出去,整个产品价值链通过企业与业务合作伙伴的商务协同来达到利润最大化。这一时期有代表性的PDM思想是协同产品商务(CPC,Collaborative Product Commerce),相应的代表产品包括PTC公司的Windchill和MatrixOne公司的eMatrix。

4. 以产品创新为焦点的PDM

进入21世纪,企业之间的竞争更加激烈,客户对产品的个性化要求越来越高。越来越多的成功企业开始意识到企业真正的生命力在于新产品的创新能力。随着Web技术的日益成熟,企业竞争热点从产品的成本、质量和上市时间转向能够快速相应市场变化的产品创新。将产品整个生命周期的所有数据收集并有效组织起来,通过提供一个统一的入口让产品开发工程师随时能够共享、访问并重复利用这些企业财富,在短时间内开发出高质量满足用户个性化要求的产品成为众多企业追求的目标。90年代末出现的协同产品定义管理(cPDM,collaborative Product Definition Management)进一步演化为产品全生命周期管理(PLM,Product Lifecycle Management),并成为企业参与全球竞争的一种战略性方法。EDS、SAP、IBM和PTC等大型企业领导着这一趋势。

3. 现代PDM思想

CPC、cPDM和PLM代表了现代PDM的最新思想和理念。但它们都是对PDM的扩展,PDM仍然是核心,它们的出发点都是为了实现企业内部和企业之间的信息集成和业务协同,最终使企业在产品的创新和推向市场的速度方面获得竞争优势。同时它们又各有侧重。CPC更多强调商务上的协同;cPDM更多地从企业协同运作角度来考虑问题;PLM则更多地强调产品本身,产品创新是它的驱动力。产品是一切制造型企业业务活动的核心,如果产品资源不能有效地加以管理和利用,作为财富来对待,任何先进管理理念都只能是纸上谈兵、空中楼阁。

1、协同产品商务(CPC)

Aberdeen Group给CPC下定义是:CPC是一类基于Internet的软件和服务,它能让每个相关人员在产品整个生命周期内协同地对产品进行开发、制造和管理,不管这些人员在产品的商业化过程中担任什么角色,使用什么计算机工具,处在什么地理位置或在供应链的什么环节[19]。

CPC的理念把传统PDM的功能扩展到了扩展企业的信息、过程和管理集成平台的高度。通过CPC系统,企业的产品信息可上升为整个扩展企业的有限共享知识资产。被授权的CPC用户可在产品从概念设计到报废回收的全部生命周期中,使用任何一种标准的浏览器访问并操作扩展企业信息系统中一组分布、异构的产品开发资源(这些资源一般位于多个信息仓库中,并且由相互独立的实施和维护系统来管理)。将数据和应用功能的松散耦合式集成为一种并不依赖数据通用性来保证个体之间的相互协作的统一的数据模型是CPC系统的一个重要特点,它使得企业应用软件之间的集成变得很容易实现。另外,构件式的应用即插即用以及基于角色的权限控制,支持企业结构的动态重组。

此外,采用Internet技术的CPC将产品设计、制造、采购、销售、营销、现场服务等利益干系方以及客户紧密地联系在一起,形成一个全球的产品知识网络。因此,CPC产品可以作为建立新一代的电子商务所必须的扩展企业的基础结构,用于协同完成产品的开发和管理工作。任何使产品在其全生命周期过程中增值的工具和服务都将基于这一基础结构运行。

2、协同产品定义管理(PDM)

PDM是由CIMdata提出的。其定义是:cPDM是一种战略经营方法,运用一套调和的商业解决方案来协同地管理扩展企业环境下的产品定义生命周期[23]。cPDM最大的的特点也在于它的“扩展(Extended)”性。cPDM强调协同工作过程,协同产品商务(CPC),供应商集成,企业应用集成(EAI)等,其核心是信息的集成和工作的协同。

CIMdata咨询公司认为,任何工业企业的产品生命周期都由三个基本的紧密交织在一起的生命周期组成,它们是:产品定义生命周期、产品生产生命周期和运作支持生命周期[27]。产品定义生命周期开始于最初的客户需求和产品概念,结束于产品报废和现场服务支持,研究的对象是作为智力资源的产品,包含产品是如何设计、制造和服务等信息;产品生产生命周期与产品生产和发运等企业活动相关,管理的对象是物理意义上的产品;运作支持生命周期则主要是对企业运作所需的基础设施、人力、财务和(制造)资源的统一监控和调配。

产品定义生命周期完成贯穿整条产品价值链的包括产品定义本身(机械的和电子的)及相关软件、文档和产生这些数据的过程的描述,是其它两个产品生命周期的基础。MC的两大关键性问题:成本和时间都取决于产品的定义生命周期,因此cPDM对于MC的成功实施有着积极的意义。

PDM并不仅是一组应用或技术方案,cPDM是一种战略性经营策略,它依赖于一整套成熟的技术,包括业务过程、产品数据管理、可视化、协同、CPC、企业应用集成(EAI)、组件供应商管理等。注意到,CPC只是其中的一项关键技术。

3、产品全生命周期管理(PLM)

产品个性化、市场不断细化是当今市场的特征。迎接这一挑战,企业必须有一套快速响应的机制。从已有的产品中改型得到满足个性化要求的产品,是一条比较有效的途径,同时,这也符合人们对世界事物的认识过程和解决问题的思维习惯。重复利用已有产品资源,仅有设计结果信息是远远不够的,产品数据产生的过程,蕴涵了大量的设计知识,产品在投放生产,交付使用的过程中,会有大量的反馈信息产生,这些对于改进产品的性能和质量都是十分重要的参考。因此,完整的产品的信息应该包括产品从需求到概念、定义,到采购、生产、服务、维护和报废各个生命周期阶段的相关数据、过程、资源分配、使用工具等信息以及这些信息之间的有机关联。因此,有必要记录并跟踪产品全生命周期的数据及其演化过程,并将它们应用到新产品的开发当中去,这就是产品全生命周期管理(PLM)的内涵。

2002年,CIMdata给PLM下了一个完整定义:PLM是一种战略性的商业方法,它应用一组一致的业务解决方案来支持在扩展企业内创建、管理、分发和使用覆盖产品从概念到消亡整个生命周期的定义信息,它集成了人、过程和信息。

PLM一方面将提升企业产品创新和迅速占领市场的能力,同时也为企业信息化建设带来前所未有的严峻挑战和发展机遇。

4. 现代PDM的商业功能模型

要实现虚拟制造过程的集成和协同,PDM必须提供一组能力来支持它。根据功能层次的高低,可以把PDM提供的能力分为四个层次,即基础技术、核心功能、特定应用和虚拟制造解决方案。合起来称为虚拟制造的集成协同框架。

基础技术层提供最基本的技术来构造一个环境基础结构,使用户能与底层的操作系统、数据库和网络等隔离开来。这些基础技术包括:

数据转换技术:实现数据格式的自动转换,使用户能够访问到的是正确的数据格式;

数据迁移技术:数据在满足一定的条件下,从一个数据仓库自动转移到另一个数据仓库;

系统管理技术:提供系统安装、控制和检测能力,包括:数据库和网络配置、用户授权、数据备份与安全和数据打包等,同时保证系统具备一定的伸缩性;

通讯和通知技术:提供基本的在线交流能力,并在重要事件发生的时候,比如上游数据已经准备就绪、数据发生变更,相关的人员能够自动接受到通知;

可视化技术:这里的可视化技术是指对扫描数据、2D图纸和实体模型等数据的同步浏览和操作,以及签审过程中常用到的浏览、圈阅和标注功能;

协同技术:允许分布的团队实地的协同工作,消除时间异步带来的理解不一致;

企业应用集成(EAI, Enterprise Application Integration):使不同的个人系统无缝地集成在一起,业务过程和数据能够在跨应用和网络的环境中进行交流。

核心功能是一组有关数据存储、获取和管理的功能的集合。它包括:

电子数据仓库功能:提供一种安全、透明的数据存取机制,建立一个单一的数据逻辑视图,不管数据在物理上分布在什么地方。同时,提供元数据管理能力以及数据发布流程控制的能力,并且能够管理历史数据,包括非电子的数据;

工作流管理功能:使业务流程自动化,能够控制、记录并维护过程中发生的事件和相关信息,为流程跟踪以及过程信息的再利用提供支持;

产品结构/视图/配置管理功能:维护产品BOM,产品其它定义数据围绕该“骨架”展开;视图为生命周期阶段提供对数据的不同组织方式;配置则能够跟踪版本、有效性和设计变型等信息;

分类管理功能:提供相似产品数据的成组能力,提高数据的标准化程度和避免重复设计;

计划管理功能:提供活动和资源的协同能力。

特定应用是在基础技术和核心功能的基础上建立的面向解决产品研发领域中某些特定问题的方案及其实现,这些特定应用包括:

变更管理:提供工程变更发生时从变更请求、变更通知,到变更策略,再到最后变更执行、最后变更配置的一整套方案;

文档管理:提供结构化的图档、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,全文检索、打印、邮戳管理、网络发布等一整套完整的管理方案,并提供多语言和多媒体的支持;

产品平台:是以产品结构管理为核心,结合了分类功能、配置功能和视图功能而形成的将相似产品数据组织在一起的产品族结构,同时集成了实例检索、变更设计流程的,能够支持并加快新产品的研发过程;

工作平台:将完成特定任务所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个统一的环境中完成诸如设计协同、数字原型、设计签审、仿真等活动;

协同商务:提供一类基于Internet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;

项目管理:管理与项目相关的计划、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相关联在一起,最终达到进度、成本和质量等项目目标。

解决方案是在基础技术、核心功能和特定应用之上构筑的一个面向行业或职能领域的技术基础结构,它不仅包括了一系列灵活、可配置的软件工具,而且包括了以往相关实施的最佳实践经验、实施的方法和资源以及一些原则性的指导等等。(end)

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