僅供學習使用，會隨時更新

工程機械跨生命周期數據管理系統

來源：清華大學

工程機械跨生命周期數據管理系統

淺論企業PDM/PLM系統建設成功經驗

來源：e-works 作者：陳凡
https://articles.e-works.net.cn/pdm/article149572.htm

隨著“中國制造2025”強基工程戰略的穩步推進，企業數字化轉型實施如火如荼的踐行落地，作為構建企業研發制造數字化轉型重要支撐平臺的PDM/PLM系統建設成功與否，對實現企業的數字化轉型至關重要。

筆者現結合部分典型企業PDM/PLM的建設成功經驗進行淺顯總結分享，旨在相互學習、相互促進，助推企業高水平發展、助力企業全產業鏈數字化轉型，努力向著“碳達峰”、“碳中和”目標邁進。歡迎批評指正。

1.PDM/PLM平臺選型建議

企業推進數字化轉型，第一步即規劃構建企業數字化信息支撐架構平臺，進行企業數字化轉型基礎設施建設，而PDM/PLM平臺選型就是其重要的基礎性工作之一。市場上PDM/PLM系統提供商，雖型號眾多品牌廣泛，其中不乏國際知名PDM/PLM系統供應商、也有雨后春筍般的國產跟進PDM/PLM系統供應商，但經過市場檢驗和時間沉淀，具有市場主導地位的PDM/PLM系統平臺，現階段仍為歐美三巨頭PTC、西門子、達索。

產品認可價值

圖1 產品認可價值

1.1 PDM/PLM系統支撐領域

新一代PDM/PLM系統平臺的產品全生命周期管理能力包括：需求管理、產品數據管理、項目協調管理、BOM管理、變更及配置管理、制造過程管理、服務流程管理。

圖2 產品全生命周期管理能力

1.2 可選 PDM/PLM系統產品特性要求

1.2.1 產品特性

具備完整的產品線
產品地位高；
產品覆蓋廣；
產品模塊全。
構建強大的技術架構
體系架構的先進性；
系統的開放性和靈活性；
系統服務器支持；
強大的系統集成；
良好的擴展能力；
易學、易用、易維護；
安全性。
搭建強大的技術支撐
成熟技術應用；
新技術應用。

1.2.2 應用價值

產品能持續提升用戶研制能力；
產品更便于工程化應用；
產品支撐企業技術變革，支持企業戰略發展。

2.PDM/PLM建設核心內容

2.1 需求管理

2.1.1 構建系統工程模型

使用統一建模語言（Unified Modeling Language，UML），應用SysML工具，把SysML的建模工具和已有專業分析軟件如FEA、CAD等進行集成，給出MBSE的整體解決方案，用于工程系統的開發。

2.1.2 統一的需求信息庫

建立產品研制統一的需求項信息存儲庫，支持能力包括：需求信息的捕獲；需求項屬性定義；需求的追溯；需求的更改；需求報告；需求的協同。

2.1.3 構建基于MBSE的產品全生命周期管理

建設基于系列化的產品平臺實施應用，驅動數字世界與物理世界有效融合，提升跨團隊與跨學科的軟件和系統工程設計成熟度來加速產品創新與企業增值。
基于MBSE的產品全生命周期管理放大圖片
圖3 基于MBSE的產品全生命周期管理

2.2 數字化研發項目管理

2.2.1 項目管理模板定義

PDM/PLM系統建設平臺項目管理重點構建定義項目管理模板的能力，使用不同項目類型及對應模板的定義（按事業部、按規模、按重要程度），定義不同項目的模板、包括項目中計劃、可交付結構、項目團隊模角色、文檔模板、文件夾結構、權限模板等。可根據實際項目進行裁剪。

2.2.2 項目計劃WBS分解

項目或產品開發有其固有的生命周期，如項目的立項、方案設計、詳細設計、制造、采購、服務等。工作分解結構（WBS），定義項目必須完成的工作活動，它標識必須被完成的步驟，定義活動的排序。分解復雜項目成可管理的組件，在一個非常大的項目或者方案中，定義一個頂層結構，接著定義一級的活動計劃和任務接受者，一級任務接受者可定義二級的活動計劃，三級的依次類推。

2.2.3 項目任務與項目成果物關聯交付管理

PDM/PLM系統平臺建設需保障設計師能夠在個人工作看板中了解到工作任務，按要求開始工作，提交交付物，走相應的審批流程，達到批準狀態，完成設計任務。

PDM/PLM系統平臺建設保障落地項目文檔的集中存儲和共享，根據項目的階段劃分文件夾，項目的團隊成員能夠及時上傳項目的數據，很多的任務需要提交交付項，交付項可以與任務，里程碑關聯，每個任務可關聯多個交付項，交付項數據類型和文件模板都可以在項目模板中定義好。

圖4 工作任務

圖5 新建交付項

2.3 數字化研發數據管理

2.3.1 機械數據管理

結合設計工具應用，完成MCAD設計工具集成，實現機械結構數據的管理。為了簡化設計人員的數據重復錄入和實現系統的良好集成，產品數據管理系統應該能夠提供相應的CAD系統的接口，保證系統能夠直接將CAD系統的產品BOM輸入到數據管理系統中，建立對應的產品結構樹或BOM結構。并將其與CAD系統的模型文件或圖紙建立關聯。

2.3.2 電子數據管理

結合設計工具應用，完成ECAD設計工具集成，實現電子設計數據的管理。如Windchill提供和Mentor/Cadence/Altuim等ECAD工具的集成接口，設計人員在ECAD中完成原理圖/印制板圖的設計后，可以通過Windchill和ECAD之間的集成模塊，將設計的結果以及BOM表上載到Windchill系統中進行管理和后續的簽審工作。如圖7是ECAD軟件與Windchill的接口示意。

圖6 MCAD集成

圖7 ECAD集成

2.3.3 基礎數據管理

在實現基于MCAD-ECAD的機電一體化數據管理過程中，需要結合企業自身實際落實企業的標準件及標準件模型管理、電子元器件管理、通用件管理、外購件管理、原材料管理。

2.3.4 產品技術文檔管理

根據企業的研發設計管理程序文件規定，研發產品數據需要根據產品的研制類型和研制階段進行產品技術文檔編制提交，保證項目研制過程的產品技術文檔提交完整、簽審發布合規、歸檔下發正確，保障產品技術文檔的齊套、分類管控精準、產品交檢順利，后續資料文檔追溯便捷。

2.3.5 產品EBOM數據管理

PDM系統是以產品結構（EBOM）為核心進行產品數據的管理。在PDM系統中，作為產品研發設計的協同管理平臺，圍繞EBOM形成和管理研發相關的所有產品數據，各業務單位通過EBOM可以準確獲取各自所需的產品相關的數據。

圖8 業界標準CMII變更控制規范

2.4 數字化研發流程管理

2.4.1 研發數據首版發布管理流程

產品研發數據管理的核心流程之一是產品BOM結構關聯的模型圖紙、技術文件的首版簽審發布，其流程提交的便捷性、友好性，簽審數據的合規性，審核數據的操作易用性，流程路由的穩定性等至關重要。

2.4.2 研發數據變更發布管理流程

產品研發數據管理的核心重要流程變更發布管理流程，在PDM/PLM系統建設過程中需重點落實數據版本控制、變更歷史可追溯目標，同時需充分考慮更改流程執行效率及可行性。

建立基于CMII變更管理要求的工程變更管理體系（如圖8），同時，結合企業實際簡化更改管理流程。

2.5 數字化工藝制造管理

2.5.1 工藝MBOM管理

在生產實施和計劃過程中，企業通過MBOM進行指導生產，PLM系統需要提供EBOM向MBOM轉換的能力，并建立EBOM與MBOM之間的動態關聯。

工藝MBOM的核心管理要素如下：

建立設計零部件對等的工藝零部件；
基于eBOM，在MBOM中進行零部件裝配數量的拆分；
增加用于制造和運輸的相關零部件和消耗品；
指派工藝零部件的所屬；
為同一車間或不同車間定義多種有效的BOM；
分析MBOM的數量，確認它消耗的數量和eBOM相同；
實現基于MBOM的工藝任務分工與工藝路線創建。

圖9 工藝BOM管理

2.5.2 工藝設計管理

實現基于結構化的工藝設計管理，構建更小顆粒的數據管理體系，拓展數據管理細化至工序、工步級別。以此進行結構化工藝設計管理，并能基于統一操作界面修改多個制造相關的數據結構。同步實現裝配動畫、工序模型及工藝標準文件通過關聯的方式與工序、工步節點建立關系，實現基于結構樹的一體結構化管理。

2.5.3 工藝資源管理

著力構建實現按照企業要求的工藝資源分類定義工藝系統中的工藝資源類別，實現工藝資源的集中管理，并以結構化的數據方式將各種工藝標準、規范、設備、工裝、工藝術語、量具、材料等有序的關聯管理起來，并能夠詳細的描述它們之間的依存和約束關系。建立對工藝資源數據的創建、審核、更改功能。同時將經常被使用或者經過驗證并被推薦重用的工藝編輯的常用語在PLM系統中進行發布提升管理，提升為典型工藝方便工藝員直接調用這些常用語，實現具體產品的實際工藝規程編制。在輸入工藝內容過程中，建立輸入內容或首字母與工藝常用語庫中內容匹配智能化，構建系統智能自動提示后面的內容關聯能力。

圖10 結構化的工藝編輯器

圖11 工藝資源管理

2.5.4 工藝變更管理

基于PLM系統平臺強化設計工藝一體化變更管理，提升工藝變更管理質量，落實設計工藝一體化變更中設計更改的工藝會簽機制，落實工藝提前協同程序，并支持工藝開展MBOM同步變更。同時系統以顯性標識顯示設計變更信息，設計變更必須要在MBOM進行落實，保障設計工藝信息一致性。設計更改歸檔后，下發工藝更改任務繼續執行MBOM/工藝規程換版更改，實現設計工藝一體化更改閉環管理。

圖12 工藝變更管理

2.5.5 工藝發布管理

實現企業級工藝發布需求，整合定制三維的、動態的、基于網頁的工藝發布模式，支持三維模型、動畫、二維圖、文本、特殊符號等多種工藝設計內容的發布與展示，同時建立工藝發布信息在車間終端展示的平臺載體能力，減少紙質圖紙文檔的下發與車間流轉現象，實現數字化管理應用與智能化發布應用。

圖13 無紙化發布

2.6 數字化售后服務管理

2.6.1 售后服務SBOM管理

在產品全生命周期的不同階段，BOM數據結構因業務關注點不同而存在差異，從而衍生出不同類型的BOM，例如設計階段的EBOM、生產階段的MBOM和售后服務的SBOM、OSBOM等。每種BOM都基于上一環節的BOM進行改造處理，可達到最大程度復用企業已有BOM以及貫通企業上下游數據鏈的目的。

針對高端產品售后服務領域數據不能有效管理，更改的設計數據不能及時傳遞到售后服務部門，而導致產品數據在不同部門不一致的問題，在EBOM數據管理的基礎上，分析EBOM數據到SBOM數據、再到OSBOM的轉換處理方式，提出以SBOM為主線組織、管理和存儲售后服務數據。SBOM作為SLM業務的核心，關聯了EPC、IETM等業務應用，SBOM的功能包含SBOM管理、變更、配置以及基礎數據等。

圖14 基于SBOM的售后服務業務邏輯圖

2.6.2 基于SBOM的電子零備件目錄EPC

EPC系統專注于優化售后服務和零備件業務，用于查看產品的電子零備件目錄，導航管理、產品信息發布(打印，互聯網發布)；各類產品信息及零備件的搜索/瀏覽；零備件的訂單生成（電子商務，電子采購）；客戶、技術服務人員交換信息和注釋，便于反饋；與經銷商系統集成，用于上下游協調管理。

圖15 EPC系統業務流程

2.6.3 基于SBOM的交互式電子技術手冊IETM

以技術手冊為載體的服務信息作為售后服務支持的重要組成部分，直接關系到售后服務的成效和水平。其所涉及的信息不僅包括設計、試驗、生產、使用等環節產生的數據，技術手冊的電子化、網絡化、標準化的特征，決定了其在售后運維中的核心地位和作用。在企業快速成長的過程中需要依托業界領先的、成熟優秀的產品和專業的技術服務，助力企業實現各種服務信息（產品說明書、技術說明書、使用說明書、維護與保養手冊、故障分析與排除手冊、安裝指南、服務公告、培訓信息、零件列表/目錄等）的全流程管理。
服務信息系統SIM架構

圖16 服務信息系統SIM架構

3.PDM/PLM建設成功的保障

3.1 優秀支撐平臺選擇

優秀的PDM/PLM系統平臺供應商，其PDM/PLM產品須具備全面的產品數據管理能力，結構化工藝制造管理能力、數字化售后服務保障能力，以及支撐企業數字化轉型的拓展能力。其PDM/PLM平臺須具備先天外向的開放基因、成熟穩定的擴展性、一體化基于純Web Internet和互聯互通的成熟體系架構、全球頭部企業成功實踐應用的可靠性、技術設計先進性、未來版本升級兼容性、系統成熟可維護性、操作使用便捷性等諸多要素，才能作為企業建設PDM/PLM系統的綜合優選考量基準。

圖17 數物融合

3.2 優秀合作伙伴選擇

實施PDM/PLM是一項復雜的工程，涉及到企業的各個方面，PDM/PLM應用的好壞，將直接影響到企業的研發質量和效率。因此在選擇IT合作伙伴時，不僅關注IT合作伙伴能提供適合企業需求的軟件產品，還應關注IT合作伙伴具備長期合作、強大的技術支持和服務能力。

北京典道互聯科技有限公司成立于2008年，是專業致力于離散制造業產品全生命周期管理PLM解決方案、新興的基于物聯網及大數據技術的智能制造解決方案供應商。公司憑借在制造業產品全生命周期管理領域20余年的咨詢規劃、產品研發以及實施服務經驗，結合工業互聯網和大數據分析技術，通過構建高效的CPS數物結合的產品全生命周期管理價值鏈，為工業企業提供包含創新研發、卓越制造、敏捷服務、智慧管控的數字化轉型解決方案，促進工業企業的動能轉換和提質增效。