張省平  賈鵬杰

（信息中心）

摘  要  國(guó)家提出智能制造發(fā)展目標(biāo)后，產(chǎn)品生命周期管理（Product Lifecycle Management，PLM）受到各大企業(yè)的重視，該系統(tǒng)是各種應(yīng)用系統(tǒng)的集合，以產(chǎn)品為主線，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品從需求輸入、設(shè)計(jì)、研發(fā)、制造、更改、技術(shù)服務(wù)、升級(jí)和停產(chǎn)等產(chǎn)品生命期的全環(huán)節(jié)管理。本文綜述了PLM涵蓋的功能架構(gòu)，PLC在大型結(jié)構(gòu)件企業(yè)的實(shí)現(xiàn)方式，闡述了基于PLM實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全周期智能制造的方式。

關(guān)鍵字  PLM  大型結(jié)構(gòu)件 信息化

1  引言

德國(guó)工業(yè)4.0自2011年在德國(guó)漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上，正式提出之后，其概念和內(nèi)涵被德國(guó)企業(yè)和政府不斷解讀和充實(shí)。德國(guó)工業(yè)4.0提出：用戶需求個(gè)性化、多樣化、多變化，是未來(lái)制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)和原始驅(qū)動(dòng)力；大規(guī)模定制化制造將帶來(lái)企業(yè)經(jīng)營(yíng)理念的重大變革。《中國(guó)制造2025》規(guī)劃經(jīng)李克強(qiáng)總理簽批，已由國(guó)務(wù)院于2015年5月8日公布，意味著醞釀多時(shí)的中國(guó)智能制造戰(zhàn)略正式拉開(kāi)了帷幕。規(guī)劃提出了中國(guó)制造強(qiáng)國(guó)建設(shè)三個(gè)十年的“三步走”戰(zhàn)略，是第一個(gè)十年的行動(dòng)綱領(lǐng)，是中國(guó)版的“工業(yè)4.0”規(guī)劃。中國(guó)制造2025從中國(guó)實(shí)際出發(fā)，涉及面非常廣，在工業(yè)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(duì)產(chǎn)品從需求輸入、設(shè)計(jì)、研發(fā)、制造、更改、技術(shù)服務(wù)、升級(jí)和停產(chǎn)等產(chǎn)品數(shù)據(jù)的全部環(huán)節(jié)的管理，對(duì)整個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制；PLM可以與多種開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)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(tǒng)內(nèi)的封裝使用[1]。PLM在大型結(jié)構(gòu)件加工中關(guān)注產(chǎn)品整個(gè)生命周期，從用戶選型、設(shè)計(jì)、制造、交付及售后服務(wù)與售后建議。PLM存在編碼信息不統(tǒng)一、設(shè)計(jì)與生產(chǎn)脫節(jié)、質(zhì)量追溯難等問(wèn)題。而當(dāng)前由于用戶個(gè)性化需求的增長(zhǎng)，為滿足用戶訴求，需在大數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上加入人工智能，以快速設(shè)計(jì)和制作出滿足用戶需求的產(chǎn)品，同時(shí)提供三維仿真，便于用戶在選型時(shí)對(duì)所選產(chǎn)品有全面的了解。要實(shí)現(xiàn)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(dòng)完成，10 %的工作針對(duì)新需求，人工完成后，更新人工智能算法，逐步實(shí)現(xiàn)人工智能，并不斷總結(jié)人工智能存在的問(wèn)題，不斷完善，保證人工智能應(yīng)用PDCA循環(huán)。

2  大型結(jié)構(gòu)件加工中PLM功能架構(gòu)

2.1  大型結(jié)構(gòu)件加工企業(yè)信息平臺(tái)架構(gòu)

大型結(jié)構(gòu)件加工企業(yè)信息化一般由企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）、PLM、辦公自動(dòng)化（OA）、執(zhí)行制造系統(tǒng)（MES）、門禁安防等系統(tǒng)組成，按照架構(gòu)由可以分為集團(tuán)信息化系統(tǒng)和廠區(qū)信息化系統(tǒng)。大型鋼結(jié)構(gòu)信息平臺(tái)架構(gòu)圖見(jiàn)圖1。

PLM作為一個(gè)以產(chǎn)品為主線的信息化平臺(tái)，所管理的數(shù)據(jù)包括產(chǎn)品從構(gòu)想、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售、售后服務(wù)等。涉及的數(shù)據(jù)廣，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式多，數(shù)據(jù)量大。所有在建設(shè)PLM平臺(tái)時(shí)，應(yīng)根據(jù)公司現(xiàn)有信息系統(tǒng)配置PLM平臺(tái)，昆鋼目前已經(jīng)具備集團(tuán)級(jí)系統(tǒng)，所以建設(shè)PLM平臺(tái)時(shí)只需提供相應(yīng)接口與集團(tuán)級(jí)系統(tǒng)進(jìn)行交互既可。而MES平臺(tái)及門禁安防平臺(tái)未建立，在搭建PLM平臺(tái)時(shí)需增加里面與產(chǎn)品相關(guān)的功能數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。PLM平臺(tái)的數(shù)據(jù)可以自動(dòng)導(dǎo)入各種設(shè)計(jì)圖紙，可以自動(dòng)采集原有系統(tǒng)數(shù)據(jù)，也可以采集現(xiàn)場(chǎng)PLC數(shù)據(jù)及檢化驗(yàn)數(shù)據(jù)等。PLM平臺(tái)數(shù)據(jù)的傳遞應(yīng)是無(wú)縫的、可靠的、高兼容的。PLM數(shù)據(jù)關(guān)系圖見(jiàn)圖2。

2.2  大型結(jié)構(gòu)件企業(yè)PLM功能

PLM是以產(chǎn)品為中心，將整個(gè)產(chǎn)品周期集成統(tǒng)一管理的平臺(tái)，所以功能也是服務(wù)于產(chǎn)品。針對(duì)產(chǎn)品特點(diǎn)，PLM需具備以下功能：

1）讓產(chǎn)品與設(shè)計(jì)溝通

PLM平臺(tái)所有產(chǎn)品，都應(yīng)包含設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，詳細(xì)設(shè)計(jì)圖紙等設(shè)計(jì)資料。而當(dāng)設(shè)計(jì)人員對(duì)產(chǎn)品有更新時(shí)，PLM平臺(tái)應(yīng)記住修改，并通過(guò)產(chǎn)品反映出來(lái)，同時(shí)保留新舊版本的設(shè)計(jì)方案及產(chǎn)品。產(chǎn)品變更時(shí)，應(yīng)記錄產(chǎn)品每次更新的部位，進(jìn)行更新的人員，更新的時(shí)間等關(guān)鍵信息。

2）使產(chǎn)品與生產(chǎn)過(guò)程交互

產(chǎn)品一經(jīng)確認(rèn)，PLM平臺(tái)需把產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖紙自動(dòng)分發(fā)到各生產(chǎn)單位，由生產(chǎn)單位自行排產(chǎn)，安排生產(chǎn)，PLM平臺(tái)采集排產(chǎn)計(jì)劃數(shù)據(jù)以及實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，形成企業(yè)和用戶關(guān)心的各種報(bào)表和數(shù)據(jù)，如產(chǎn)品生產(chǎn)進(jìn)度信息。

3）產(chǎn)品與售后服務(wù)關(guān)聯(lián)

產(chǎn)品交互用戶后，在使用過(guò)程中實(shí)時(shí)掌握所售產(chǎn)品信息，PLM平臺(tái)具備實(shí)時(shí)采集產(chǎn)品運(yùn)行數(shù)據(jù)，同時(shí)具備收錄用戶意見(jiàn)功能。通過(guò)PLM平臺(tái)，用戶可以方便地查看該類產(chǎn)品常用問(wèn)題、操作手冊(cè)、其他用戶經(jīng)驗(yàn)等。

4）具備高度集成性和兼容性

PLM平臺(tái)提供的數(shù)據(jù)包括產(chǎn)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(tái)具備強(qiáng)大的兼容性，能夠支持辦公軟件，三維軟件，工業(yè)軟件等。PLM平臺(tái)具備集成所有軟件和工具的能力

5）具備WEB功能

PLM平臺(tái)需提供WEB功能，以便于制造企業(yè)與用戶溝通，且WEB支持版本應(yīng)不受操作系統(tǒng)限制。

3  PLM在大型結(jié)構(gòu)件加工中的實(shí)現(xiàn)

3.1  大型結(jié)構(gòu)件加工的核心目標(biāo)

大型結(jié)構(gòu)件加工智能制造的核心目標(biāo)是滿足定制化和個(gè)性化產(chǎn)品生產(chǎn)要求，同時(shí)生產(chǎn)成本最低。而個(gè)性化、定制化生產(chǎn)就要求設(shè)計(jì)研發(fā)周期縮短，要求采購(gòu)周期最短，要求審批流程必須高效，要求工程生產(chǎn)線具備軟性，要求質(zhì)量管理必須有效。而這些因素在實(shí)際生產(chǎn)和運(yùn)行中又相互制約和影響。如縮短設(shè)計(jì)研發(fā)周期，對(duì)質(zhì)量管控造成負(fù)面作用。系統(tǒng)準(zhǔn)確地權(quán)衡這些因素，這需要PLM系統(tǒng)平臺(tái)提供數(shù)據(jù)支持。所以PLM系統(tǒng)平臺(tái)是完成智能制造的核心系統(tǒng)。

3.2  PLM的痛點(diǎn)

（1）編碼信息不統(tǒng)一

圍繞產(chǎn)品涉及的部門和單位眾多，如前期的銷售部門，設(shè)計(jì)部門，生產(chǎn)過(guò)程中的生產(chǎn)部門，物資采購(gòu)部門，第三方供貨商，售后服務(wù)部門等等。各個(gè)部門都按照各自的習(xí)慣對(duì)產(chǎn)品各部件進(jìn)行編碼，作為產(chǎn)品的信息，過(guò)去沒(méi)有很好的技術(shù)手段讓信息在各部門有效傳輸。使得產(chǎn)品生產(chǎn)流程冗長(zhǎng)，質(zhì)量控制困難，無(wú)法進(jìn)行定制化生產(chǎn)。

（2）設(shè)計(jì)與生產(chǎn)脫節(jié)

傳統(tǒng)流程都是設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)完，然后將資料交給生產(chǎn)人員，期間只有發(fā)生重大事情，才會(huì)做下來(lái)一起商量，起不到防微杜漸作用。過(guò)去無(wú)技術(shù)平臺(tái)將設(shè)計(jì)人員與生產(chǎn)人員聯(lián)系起來(lái)，導(dǎo)致生產(chǎn)中可以很好改善設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)無(wú)法實(shí)時(shí)傳遞到設(shè)計(jì)人員手中，而設(shè)計(jì)人員新的設(shè)計(jì)理念有無(wú)法實(shí)時(shí)更新到在生產(chǎn)的產(chǎn)品中。另一方面，設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)好的執(zhí)行程序，只能通過(guò)拷貝方式傳輸給設(shè)備機(jī)器，任何修改都需要來(lái)回于生產(chǎn)車間與辦公室，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。傳統(tǒng)技術(shù)平臺(tái)無(wú)法通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將執(zhí)行程序遠(yuǎn)程傳輸給機(jī)器，并且遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)查看運(yùn)行效果。

（3）質(zhì)量追溯難

產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中要素眾多，各種材料是否拿錯(cuò)，工人操作水平高低，制定的焊接工藝規(guī)程是否符合，組裝方法是否得當(dāng)，作業(yè)時(shí)環(huán)境是否符合等都是產(chǎn)品質(zhì)量的影響因素，過(guò)去都是靠人記錄，未統(tǒng)計(jì)進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)中。傳統(tǒng)技術(shù)無(wú)法針對(duì)產(chǎn)品全流程、全要素跟蹤，當(dāng)產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，很難全面細(xì)致的分析產(chǎn)品質(zhì)量原因。

3.3  PLM在大型結(jié)構(gòu)件加工中的實(shí)現(xiàn)

大型結(jié)構(gòu)件加工企業(yè)的智能制造需在商務(wù)談判時(shí)實(shí)現(xiàn)智能，在設(shè)計(jì)時(shí)實(shí)現(xiàn)智能，在生產(chǎn)時(shí)實(shí)現(xiàn)智能，在售后時(shí)實(shí)現(xiàn)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(shù)據(jù)通道。PLM實(shí)現(xiàn)智能需建立大型結(jié)構(gòu)件加工企業(yè)的大數(shù)據(jù)，不斷開(kāi)發(fā)和挖掘大數(shù)據(jù)內(nèi)的內(nèi)容，分析數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)智能。

（1）PLM在商務(wù)談判時(shí)

過(guò)去我們進(jìn)行商務(wù)談判需要進(jìn)行很多輪，首先要讓技術(shù)人員相互溝通，核對(duì)產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)，確認(rèn)技術(shù)方案；然后再開(kāi)始商務(wù)談判，商務(wù)談判確認(rèn)后才能夠簽訂產(chǎn)品合同。利用PLM平臺(tái)就不需要這么麻煩了，直接利用PLM平臺(tái)窗口，提供模塊化產(chǎn)品參數(shù)，模塊化產(chǎn)品內(nèi)同時(shí)包含價(jià)格，以便于用戶根據(jù)實(shí)際需求確認(rèn)是否需要，用戶選定后自動(dòng)出具三維產(chǎn)品展示圖，性能表，價(jià)格表等數(shù)據(jù)。當(dāng)出現(xiàn)特殊需求后，通過(guò)PLM平臺(tái)，雙方技術(shù)人員實(shí)時(shí)溝通，溝通都基于PLM平臺(tái)提供的樣品和數(shù)據(jù)，如兩人面對(duì)面交流，確認(rèn)后也相應(yīng)出具三維展示圖和性能表、價(jià)格表等。以此作為談判基礎(chǔ)，極大地簡(jiǎn)化了談判流程。實(shí)現(xiàn)了商務(wù)談判智能進(jìn)入PLM平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，便于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和后續(xù)工作。

（2）PLM在設(shè)計(jì)時(shí)

PLM平臺(tái)將商務(wù)談判后確認(rèn)的設(shè)備參數(shù)推送到設(shè)計(jì)軟件，由具備智能化的設(shè)計(jì)軟件自動(dòng)完成產(chǎn)品各模塊的設(shè)計(jì)，同時(shí)創(chuàng)建新模塊數(shù)據(jù)，形成材料設(shè)備清單及安裝規(guī)程圖等文件，經(jīng)設(shè)計(jì)人員審核無(wú)誤后存入PLM平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的智能。

（3）PLM在生產(chǎn)時(shí)

通過(guò)PLM平臺(tái)將設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)自動(dòng)分發(fā)給個(gè)生產(chǎn)單位，同時(shí)將采購(gòu)信息傳遞給企業(yè)ERP，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采購(gòu)，自動(dòng)分配任務(wù)。各單位根據(jù)其現(xiàn)有任務(wù)情況，安排生產(chǎn)計(jì)劃，生產(chǎn)計(jì)劃及實(shí)際生產(chǎn)情況實(shí)時(shí)采集進(jìn)PLM平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)的智能跟蹤。將該智能跟蹤結(jié)果同時(shí)提供給客戶，方便客戶掌握自己采購(gòu)的產(chǎn)品生產(chǎn)進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)客戶智能跟蹤產(chǎn)品進(jìn)度。PLM平臺(tái)根據(jù)采集來(lái)的實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，如焊接機(jī)器人運(yùn)行狀況，下料機(jī)運(yùn)行狀況等，PLM平臺(tái)能夠智能判斷產(chǎn)品生產(chǎn)進(jìn)度，并更新到PLM平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中。

（4）PLM在售后時(shí)

產(chǎn)品出廠檢驗(yàn)證書(shū)及檢驗(yàn)數(shù)據(jù)表存入PLM平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，讓每個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量在PLM平臺(tái)內(nèi)可查。產(chǎn)品在現(xiàn)場(chǎng)使用后，根據(jù)采集回來(lái)的產(chǎn)品運(yùn)行數(shù)據(jù)，PLM平臺(tái)對(duì)比出廠產(chǎn)品數(shù)據(jù)，智能檢測(cè)出產(chǎn)品運(yùn)行狀態(tài)，需更換維護(hù)的產(chǎn)品部件，提交給公司售后服務(wù)人員及客戶，并推送相應(yīng)的更換維修手冊(cè)，實(shí)現(xiàn)售后智能。

（5）PLM在全流程

PLM平臺(tái)提供給客戶針對(duì)產(chǎn)品的服務(wù)窗口，客戶使用過(guò)程中有比較好的建議，可以錄入到PLM平臺(tái)，PLM平臺(tái)根據(jù)收集到的建議，經(jīng)公司確認(rèn)為好建議后，PLM根據(jù)篩選出好建議傳遞給設(shè)計(jì)部門，由設(shè)計(jì)部門不斷完善產(chǎn)品，同時(shí)更新產(chǎn)品模塊數(shù)據(jù)庫(kù)，便于快速更新升級(jí)產(chǎn)品。實(shí)現(xiàn)整個(gè)流程閉環(huán)智能。

3.4  PLM在大型結(jié)構(gòu)件加工智能制造的問(wèn)題及對(duì)策

當(dāng)前，在大型結(jié)構(gòu)件加工企業(yè)智能制造實(shí)施非常困難，主要有以下幾個(gè)方面的問(wèn)題

（1）智能制造方向不明

國(guó)家層面提供中國(guó)智能制造后，全國(guó)對(duì)智能制造的熱情高漲。但從企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)到基礎(chǔ)員工，都對(duì)智能制造很疑惑，不知如何應(yīng)對(duì)。智能制造雖然很熱，但仍在摸索階段，無(wú)任何企業(yè)可提供借鑒。正是如此，企業(yè)更是要立足實(shí)際情況，對(duì)企業(yè)做個(gè)全面地智能制造規(guī)劃，不要因?yàn)橥顿Y昂貴就不重視，只有總體規(guī)劃好，才能夠指明企業(yè)未來(lái)發(fā)展方向，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，讓企業(yè)不被時(shí)代淘汰。現(xiàn)在企業(yè)無(wú)那么多資金，可整體規(guī)劃后，逐步實(shí)施，在前面的實(shí)施中才會(huì)往智能制造規(guī)劃的方向前進(jìn)。另外，智能制造的核心目標(biāo)是個(gè)性化、定制化生產(chǎn)，只有抓住這個(gè)核心，才能以產(chǎn)品為中心，制定智能制造規(guī)劃，而PLM作為以產(chǎn)品為中心的平臺(tái)，是智能制造的橋梁。

（2）PLM平臺(tái)無(wú)相應(yīng)的管理體系做支撐

不管多先進(jìn)的平臺(tái)系統(tǒng)，都需要管理體系做支撐，只有先進(jìn)的平臺(tái)系統(tǒng)，管理體系未建立，最終系統(tǒng)平臺(tái)是個(gè)擺設(shè)。因?yàn)榻ㄔO(shè)任何一個(gè)新系統(tǒng)時(shí)，不是所有部門，所有人員都熟悉平臺(tái)，如果無(wú)管理體系進(jìn)行約束，企業(yè)人員都不會(huì)主動(dòng)去接收新系統(tǒng)平臺(tái)，不會(huì)去學(xué)習(xí)和熟悉系統(tǒng)，從而使用好系統(tǒng)平臺(tái)。管理體系應(yīng)服務(wù)好系統(tǒng)平臺(tái)，而不是系統(tǒng)平臺(tái)仍跟隨老管理流程。原有管理流程都是缺乏信息技術(shù)支持，所以對(duì)系統(tǒng)平臺(tái)很不適應(yīng)，有些人會(huì)認(rèn)為系統(tǒng)平臺(tái)不可靠。導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。新的管理體系應(yīng)以系統(tǒng)平臺(tái)為支撐，所有分析，考核，指標(biāo)都應(yīng)基于平臺(tái)數(shù)據(jù)。這樣才能夠使系統(tǒng)平臺(tái)真正服務(wù)企業(yè)。而企業(yè)依靠系統(tǒng)平臺(tái)，能夠快速掌握企業(yè)運(yùn)行情況。PLM作為涵蓋產(chǎn)品整個(gè)周期的系統(tǒng)平臺(tái)，其管理體系也應(yīng)涵蓋公司所有與產(chǎn)品相關(guān)的部門。

4  總結(jié)

PLM作為一款涵蓋整個(gè)產(chǎn)品生命周期的系統(tǒng)平臺(tái)，以產(chǎn)品為核心進(jìn)行數(shù)據(jù)管理。符合大型結(jié)構(gòu)件企業(yè)智能制造核心目標(biāo)的要求：個(gè)性化、定制化生產(chǎn)。PLM在大型結(jié)構(gòu)件企業(yè)起到橋梁作用，能夠把與產(chǎn)品相關(guān)的所有數(shù)據(jù)連接起來(lái)，形成以產(chǎn)品為中心的大數(shù)據(jù)，待充分挖掘大數(shù)據(jù)后，便可實(shí)現(xiàn)大型結(jié)構(gòu)件全流程的智能制造。同時(shí)，建設(shè)PLM系統(tǒng)平臺(tái)時(shí)，也要非常重視配套管理體系的建立。只有PLM系統(tǒng)平臺(tái)和管理體系兩條腿都成熟，才能讓企業(yè)智能制造站的更穩(wěn)，走的更遠(yuǎn)。

5  參考文獻(xiàn)

[1] 楊昕霖 研發(fā)型制造企業(yè)的PLM應(yīng)用分析[J].江蘇科技信息.2013.3.