1 PLM思想

    近几年，各大软件公司看准了未来10年企业信息化发展的趋势，纷纷投入了PLM系统的研发行列，例如EDS、IBM、微软等，而且他们对于PLM系统的架构和实现方法提出了各自不同的观点。虽然关于PLM系统的具体描述各不相同，但是PLM的管理思想是一致的，即把以前那些只针对单点的解决方案(如CAD、CAE、SCM、ERP等)都能够很好地协同起来，在统一的环境下管理企业的一切智力资产(CorporateIntel lectual Capital)CIC，包括产品定义、产品历史和最佳经验等信息)，并且使企业目前已经使用的方案和工具更充分地发挥作用。这个统一的环境就是PLM系统。

    过去，为了要把不断推出的各种解决方案统一起来，人们想到的往往是要建立一个理想的接口，把譬如CAD、CAM、PDM或ERP等这些系统无缝集成起来，然而，经过各种努力，不仅工作量大，而且收效与人们的期望还有一段较大的距离。PLM则不同，它是在积累了前人的经验后提出的新的理念，因此不能用传统的集成思维来理解PLM思想。
 
    以往一个新的解决方案的产生，基本上是对旧系统的“变革”或者“革新”，基于这种思想进行“改革”的后果是，新系统虽然比旧系统的功能更完善，使用更方便，但是往往要对旧系统进行大量的修改，工作不仅繁重而且困难重重，有时甚至不得不放弃旧系统，使以前的开发工作付之东流，同时还迫使使用者对新系统重新学习和适应，甚至要做大量的数据导入导出工作，使已经应用旧系统的企业不愿意尝试使用新的系统，相应地在选择其他配套工具时也受到了限制。
 
    PLM摒弃了这种“改革”的做法，而采用“进化”的方式，使企业已经使用的系统和各种工具具有长期的生命力。根据企业的要求开发的新解决方案或新工具可以直接挂在原来的PLM系统上，原有的功能还能继续使用或只进行了部分必需的改变，用户不必丢弃原先系统的使用习惯，只需要学习新增添的那部分功能或工具。这种充满生命力的“进化”方式不仅降低了开发的工作量和难度，而且保证了用户选择各种工具的灵活性，使企业对新功能的尝试更加积极主动。目前，部分PLM应用软件已经具备了PLM的理念雏形并部分地实现了上述功能。
 

2 PLM系统的体系架构
    PLM系统的这种“进化”方式不仅给自己提供了很好的成长环境，还加强了各种应用模块、工具和解决方案的联系，推动各个企业信息管理系统更有效地协同工作，使其成为了一个有机的整体。PLM与其他系统的关系如图1所示(图中:a表示清洗，b表示组织，c表示传递，具体含义见下文)。
 
2.1基于XML的Web协同工作平台
    PLM系统采用基于XML的Web协同工作平台，提供统一风格的企业Web客户端，为达到跨地区跨企业跨项目的协同工作提供了前提。采用XML架构的Web协同工作平台提供了丰富的扩展功能，同时也提供了对产品数据在不同阶段的集成。另外，在Internet上，企业的合作伙伴可以与企业进行工作交流，浏览查询企业的文化、产品信息;企业内部的工作人员可以完成产品定义、流程控制等工作。PLM系统严格管理用户的使用权限，为不同性质和权限的用户提供不同布局和结构的Web界面，保证企业信息的安全。
 
    从分布式数据到单一产品数据源的迁徙和转化单一产品数据源是指将原来物理上分布于多个数据库的产品数据，经过组织形成一个逻辑上的单一数据库，它本身并不是一个单独的数据库。可以由存储产品相关数据的多个数据库组成，“单一”并不是物理上的单一，而是逻辑上的单一。工程协同应用工具及应用模块是指工程制图工具、会议工具、图形显示工具和Office软件等应用工具以及CAD、CAE、CAM等工程应用模块。
 
    由这些工具和模块产生的各种图形、文档、声音等这些类型繁多的物理文件分散在企业的各个部门，保存的格式也多种多样，例如只对于图纸文件而言格式就有很多种，必须安装大量的工具才能阅读，十分不利于信息的传递与交流，PDM、ERP、SCM等这些企业解决方案要直接使用这些数据就更加困难。所以，PLM系统必须支持一定的转化机制，将这些物理数据转化为元数据(Metadata)，并将之保存到单一产品数据源(SSPD)中。

现有的数据转换机制有:
a.清洗。将分散在企业内部原有的大量信息中的无用的、错误的、冗余的数据进行剔除、修改等清洗工作，使保留下来的数据具有可操作性、准确性和唯一性。
b.组织。将数据进行分类和修复，并保证数据之间的关联性。
c.传递。控制Metadata在SSPD与各电子资料室之间的流动。
 
    存入SSPD的数据就构成了企业的智力资产(CIC)，通常按照使用状态将这些数据大致分为3类，一类是正在使用的数据，这些数据经常被各部门访问和使用;一类是备份的数据，通常一个大企业(例如航空航天制造业)要求它的数据信息能够保存10年以上，所以大量的数据需要在SSPD中备份，以便在出现重大问题时对产品历史进行追溯，PLM系统须提供这种功能;还有一类是废弃的数据，它通常闲置在SSPD中，不起任何作用，PLM系统必须限制这种类型的信息量。
 
2.2 PLM系统与其他信息系统的集成
    PLM的核心功能主要是实现企业智力资产的存储与管理，它的基础功能是组织产品信息，完成产品定义、文档管理以及流程管理等工作。基础功能已经能够满足CIC的一般管理需要，这部分功能基本上是开箱即用的，但是不同的行业对产品的管理方式有各自不同的要求，因此还有一部分功能是需要客户化的。针对这种行业上的需求，PLM提供了企业集成扩展环境，用于实现系统功能的扩展。
 
    例如，航空制造业在应用PLM系统时可以采用航空航天解决方案，船舶制造业可采用船舶制造解决方案，由于这些解决方案是在统一的环境下开发的，因此能够很容易地挂到基础的PLM系统上。另外，企业集成应用扩展环境还保证在统一的操作界面下PLM系统与企业资源计划ERP、供应链管理SCM和客户关系管理CRM等解决方案进行安全顺畅的数据交流，进一步说，通过企业集成扩展环境，PLM把SCM、ERP等纳入到了企业产品生命周期的管理“PLM生态系统中”。
 
    综上所述，PLM为企业提供了一套完整的技术和服务构架，让企业及其合作伙伴共同构思、设计、创造产品，PLM在整个生命周期中管理产品，它以管理产品开发各阶段的CIC为核心，使产品概念设计、研发、制造、销售、售后服务等信息能快速流动。
 

3PLM系统的功能
3.1基础功能
    PLM的基础功能是整个PLM系统的核心。它为企业的CIC提供存储和有效的管理。目前的PLM软件对于其功能的实现有所侧重。一般来说，PLM应用软件应提供以下功能:
 
    (1)数据仓库和访问安全。数据仓库Vault是为信息的共享和安全提供保证的场所，它能够存储用于定义CIC的各种类型的数据，支持具有灵活性、扩展性和用于描述产品、过程定义以及满足组织需求的数据模型，同时，PLM还监控这些数据的流向。Vault是一个抽象的概念，它是容纳数据对象的容器而不是一个具体的地址，通常一个Vault对应多个存放具体信息的地址VaultLocation，这些VaultLocation分散在不同的主机里，但其内在的数据都属于同一个数据仓库，不同的用户根据各自的权限来访问这些VaultLocation，将数据在数据仓库与个人工作区WorkLoaction之间信息检入检出。
 
    (2)企业服务和应用工具。一般的PLM系统会提供一些基本的服务工具，使用户不用退出PLM系统就能阅读和修改各种不同类型的资料。这些工具一般包括操作系统资源的访问，例如直接调用打印和文字处理等，还有通知服务，可视化工具(例如视图和标注)，协同工具(例如网络服务、会议工具)等。
 
    (3)用户职能定义。系统提供一个默认的超级用户负责分配不同的管理级别，即为不同的用户分配管理职能和权限。具有最高管理职能的用户，例如项目负责人可以作为系统管理员，可以给其他用户分配任务和设置权限，可以创建数据仓库、编码规则等管理级对象，也可以分配和修改系统资源;一般用户，例如设计人员可以作为一般系统用户，只能修改删除他本人负责任务的产品定义等信息;权限最低的用户，例如供应商只能作为客人，只可以访问与之有关的产品信息。
 
    (4)协同Web端结构配置工具。PLM系统具有统一的界面，但不同客户的Web客户端的界面风格内容不完全相同。一种情况是用户权限不同，当以不同身份登陆Web客户端时，界面应该是有区别的，例如权限较低的用户没有创建菜单和高级检索的工具;另一种情况是使用了特定的行业解决方案，虽然软件开发商提供了多种可选功能和工具，但这些不一定都被企业使用，使用者按照自己的行业需要设置Web端界面的结构和菜单。PLM系统提供Web端结构配置功能，使用户易于在企业中部署适合自身企业实际情况的PLM系统。
 
    (5)核心数据管理功能。包括工程项目管理功能、文档管理功能、产品结构与配置管理功能、关系管理功能以及工作流管理功能等。这是整个PLM系统的最重要的部分，它涵盖了整个生命周期中的所有信息。PLM提供了丰富的编码机制，允许客户以产品对象为中心组织管理信息;PLM系统还加强了产品结构配置管理，管理包含从客户需求的功能样机结构开始，到维护阶段的产品结构为止。提供了各阶段产品结构视图的配置与提取工具，使各阶段产品数据信息保持一致。

    产品结构配置管理的改善，使企业的产品定义能够跨项目重复利用，加快了企业新产品开发的速度，降低了风险;同时，PLM系统大大加强了工作流管理的功能，并围绕流程控制增加了许多内容，例如设计流程、更改流程、产品追溯流程等，这些流程可以是串行的、平行的，也可以是二者的结合，充分发挥了协同工作的优越性，把流程管理真正融入企业的设计、生产、维护等环节，使企业管理更清晰，效率更高。
 
3.2企业集成应用扩展与开发
    企业集成扩展环境是PLM系统的又一个重要组成部分，也是PLM系统的一大特色，十分有利于系统自身的发展进化以及相互独立的企业应用系统之间的协同工作。企业集成扩展环境为PLM系统功能的扩充提供统一的工具和方法，使新建的功能能够很方便地构建在基础功能之上。它主要提供以下功能:
 
    (1)应用扩展工具。每一个特定的行业都有特殊的行业标准和产品定义规则，每一个企业都具有适合自身的个性化管理方式或业务需求，因此在PLM系统实施之前需要进行客户化，例如开发新的行业解决方案，或者修改扩充某个功能等。应用扩展工具提供特定的语法规则来修改和创建消息规则、类和源文件，例如EDS公司的TeamCenterEnterprise软件提供MODeL语法(MetaphaseObjectDefinitionLanguage)以及方法类型的文件包(包含MODeL语法和C语法)。开发者可以使用C语言，按照它提供的规则编写代码进行客户化，这样使新创建的功能能够很方便地加到原来的系统上。
 
    (2)集成和协同工具。主要作用是使其他一些企业商务应用能够接入PLM系统，使企业合作伙伴之间以及企业各部门之间能够相互交流，紧密合作，共享企业数据库资源。集成和协同工具按照统一的标准和合法的格式清洗、组织和传递数据，使文件交换和数据传递能够在PLM、ERP、SCM、CRM等企业级应用系统之间通畅地进行。
 
    其传递的过程如图2所示，所有工具、应用模块以及企业应用系统产生的物理数据文件都由PLM转化为元数据Metadata传入SSPD中，当其他应用系统要提取这些信息时，再由PLM将元数据提取出来转换成可读文件传送给企业应用系统或模块。此项功能十分有利于各职能部门的合作交流，以及海量数据的导入导出。

 
3.3 行业解决方案
    行业解决方案是PLM系统的特殊功能，是系统的个性化标志。行业的不同，PLM系统的解决方案也不同，例如IBM公司推出的CATIA船舶制造解决方案，EDS公司推出的航空航天和防务解决方案等，都是针对企业的要求开发出来的解决方案。这些解决方案一般包括具有行业特色的质量检测标准、质量控制流程、产品图纸编码规则、版本和有效性控制规则等。
 

4 结语
    综上所述，PLM侧重以产品为核心，在其生命周期内横跨整个企业和供应链，充分利用企业智力资产，协同推动新产品的研发。迄今为止，它是唯一面向产品创新的系统，也是最具互操作性的系统，并且为系统发展更新提供了全新的思想以及更合理的结构。PLM系统的基础功能使企业智力资产第一次作为一个有机的整体被合理地管理起来，而不是分散在不相容的系统中成为信息孤岛。PLM系统的企业集成扩展环境也更有利于系统自身的发展进化，使新开发的功能以及其他企业应用工具能够很容易的成为原有PLM系统的一部分，并使PLM系统与SCM、ERP、CRM等企业应用更方便顺畅地进行数据交换，实现更全面意义上的协同工作。
 
    PLM虽然是一种理想的企业信息化整体解决方案，然而到目前为止，尚未有一个PLM软件能够实现该理念指导下的所有功能。但PLM系统的优越性已经引起国内外的广泛重视，华为、联想以及CAXA等国内公司也纷纷投入了PLM系统的研发行列。在研发与应用的互动下，PLM软件将逐渐走向成熟，期望PLM能够在企业信息化管理中发挥切实有效的作用。
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