工業(yè)互聯(lián)環(huán)境下的PLM應(yīng)用*

北京數(shù)碼大方科技股份有限公司 李海峰

北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院 閆光榮

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在不同的國家有不同的表述方式，德國稱其為工業(yè) 4.0，而美國直接稱其為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，我國則稱為“互聯(lián)網(wǎng)+”。但是，其本質(zhì)是一樣的：都是信息技術(shù)與工業(yè)技術(shù)之間的高度融合，是網(wǎng)絡(luò)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和軟件的深度交織所產(chǎn)生的價(jià)值模型[1]。

2015年5月，國務(wù)院頒發(fā)《中國制造2025》規(guī)劃，明確提出“新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合，正在引發(fā)影響深遠(yuǎn)的產(chǎn)業(yè)變革，形成新的生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)形態(tài)、商業(yè)模式和經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。各國都在加大科技創(chuàng)新力度，推動(dòng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域取得新突破?；谛畔⑽锢硐到y(tǒng)的智能裝備、智能工廠等智能制造正在引領(lǐng)制造方式變革；網(wǎng)絡(luò)眾包、協(xié)同設(shè)計(jì)、大規(guī)模個(gè)性化定制、精準(zhǔn)供應(yīng)鏈管理、全生命周期管理、電子商務(wù)等正在重塑產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈體系；可穿戴智能產(chǎn)品、智能家電、智能汽車等智能終端產(chǎn)品不斷拓展制造業(yè)新領(lǐng)域。我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級、創(chuàng)新發(fā)展迎來重大機(jī)遇”[2]。

產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的推進(jìn)需要管理方法、硬件平臺(tái)和軟件系統(tǒng)的共同支持。其中，PLM（Product Lifecycle Management）系統(tǒng)是重要的基礎(chǔ)平臺(tái)，可以為整個(gè)企業(yè)或者產(chǎn)業(yè)鏈的應(yīng)用提供產(chǎn)品相關(guān)數(shù)據(jù)。同樣，互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的應(yīng)用也對PLM系統(tǒng)的功能提出新的需求，在應(yīng)用廣度上，促進(jìn)PLM向前端的銷售環(huán)節(jié)延伸，同時(shí)向生產(chǎn)和售后服務(wù)拓展，并結(jié)合智能終端、RFID與傳感、移動(dòng)互聯(lián)等技術(shù)，呈現(xiàn)出更為豐富的應(yīng)用特點(diǎn)[3]。

PLM系統(tǒng)拓展應(yīng)用

在傳統(tǒng)的PLM系統(tǒng)定義中，PLM概念的提出經(jīng)歷了一個(gè)發(fā)展過程，是企業(yè)生產(chǎn)方式發(fā)生改變后對支撐技術(shù)環(huán)境所提出的一種需求[4]。隨著并行工程（Concurrent Engineering，CE）、協(xié)同制造等工作方式的成熟，動(dòng)態(tài)聯(lián)盟和虛擬企業(yè)成為企業(yè)運(yùn)行模式的發(fā)展趨勢，要求企業(yè)內(nèi)部、企業(yè)之間能夠圍繞產(chǎn)品進(jìn)行信息系統(tǒng)的構(gòu)造和配置。PLM以產(chǎn)品的整個(gè)生命周期過程為主線，在產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（Product Data Management，PDM）的基礎(chǔ)上，融合協(xié)同產(chǎn)品商務(wù)（Collaborative Product Commerce，CPC）中的協(xié)同工作模式和協(xié)同工具，并有效集成企業(yè)中各種應(yīng)用系統(tǒng)，從而成為支持企業(yè)運(yùn)行的統(tǒng)一的集成平臺(tái)。

在功能設(shè)置上，PLM是一種應(yīng)用于單一地點(diǎn)的企業(yè)內(nèi)部、分散在多個(gè)地點(diǎn)的企業(yè)內(nèi)部，以及在產(chǎn)品研發(fā)領(lǐng)域具有協(xié)作關(guān)系的企業(yè)之間的，支持產(chǎn)品全生命周期的信息的創(chuàng)建、管理、分發(fā)和應(yīng)用的一系列應(yīng)用解決方案，能夠集成與產(chǎn)品相關(guān)的人力資源、產(chǎn)品生命周期管理、流程、應(yīng)用系統(tǒng)和信息，如圖1所示。在使用范圍上，PLM覆蓋企業(yè)從營銷、技術(shù)、管理到供應(yīng)、生產(chǎn)、服務(wù)的各個(gè)階段[5]。隨著互聯(lián)網(wǎng)和智能終端等技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)的各個(gè)企業(yè)有條件借助互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)協(xié)同、虛擬制造，形成動(dòng)態(tài)生產(chǎn)組織，從而在以企業(yè)內(nèi)部為主的企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上形成覆蓋全產(chǎn)業(yè)鏈的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，借助工業(yè)云實(shí)現(xiàn)信息共享、資源分發(fā)，由此產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可以作為工業(yè)大數(shù)據(jù)的信息源，進(jìn)行后續(xù)的統(tǒng)計(jì)分析[6]。

PLM與MES同時(shí)存在緊密關(guān)聯(lián)關(guān)系。MES中核心的生產(chǎn)計(jì)劃需要從PLM系統(tǒng)獲得產(chǎn)品BOM和工藝路線，在此基礎(chǔ)上結(jié)合生產(chǎn)訂單進(jìn)行排產(chǎn)。PLM系統(tǒng)中的產(chǎn)品配置管理、BOM的多視圖管理以及快速工藝編制是實(shí)現(xiàn)MES生產(chǎn)計(jì)劃分解的最核心基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過APS中的各類算法，生成各工位的派工單。另外，MES中的物料管理同樣需要PLM系統(tǒng)的支持，目前企業(yè)關(guān)注的基于工位的物料配送對PLM中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提出了更高的要求，需要PLM系統(tǒng)按照工位進(jìn)行BOM分解、工藝設(shè)定和技術(shù)文檔的準(zhǔn)備，基于上述信息，MES才可以生成面向工位的當(dāng)日配送計(jì)劃，并傳遞到立體倉庫的WMS（Warehouse Management System）模塊，通過智能小車實(shí)現(xiàn)物料的自動(dòng)配送。

PLM在拓展過程中，突出表現(xiàn)在移動(dòng)終端的應(yīng)用、產(chǎn)品個(gè)性化定制、面向服務(wù)的拓展應(yīng)用等幾個(gè)方面，并且這些新技術(shù)的拓展應(yīng)用已經(jīng)在企業(yè)得到呈現(xiàn)[7]。

移動(dòng)終端應(yīng)用

圖1 PLM在營銷、生產(chǎn)和服務(wù)環(huán)節(jié)的應(yīng)用拓展

在互聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)化應(yīng)用過程中，移動(dòng)智能終端以便捷小巧、功能強(qiáng)大、操作簡單的特點(diǎn)，可幫助人們更加透明、高效地管理信息，將為整個(gè)工業(yè)應(yīng)用帶來新的變革。智能終端獨(dú)有的觸摸屏和手勢識(shí)別技術(shù)，在設(shè)計(jì)、操作和顯示方面可以優(yōu)化很多步驟，在控制導(dǎo)向和觸摸定位方面，具有不可取代的優(yōu)勢。智能終端可以是一部手機(jī)、一臺(tái)平板電腦、一個(gè)具有移動(dòng)操作系統(tǒng)的終端設(shè)備等，來源非常廣泛。一部平常使用的智能手機(jī)，安裝上某些軟件便立刻升級成為一臺(tái)用于車間管理的信息終端，支持?jǐn)?shù)據(jù)的查詢和現(xiàn)場數(shù)據(jù)的反饋與提交。

PLM領(lǐng)域的移動(dòng)應(yīng)用可以增強(qiáng)顯示技術(shù)，用于車間和辦公場所的數(shù)據(jù)查詢和物理識(shí)別。用戶通過移動(dòng)終端在車間現(xiàn)場通過條碼就可以識(shí)別當(dāng)前的設(shè)備類型、發(fā)布時(shí)間、上次維護(hù)時(shí)間、當(dāng)前正在加工的訂單、當(dāng)前的工藝步驟。借助于智能終端上的APP，企業(yè)操作人員可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行輕松的編輯、分享，對管理信息進(jìn)行注釋；通過多點(diǎn)觸控之外的更多的人機(jī)交互手段，可以進(jìn)行隨時(shí)隨地的安全使用和訪問；通過社交手段訪問和利用企業(yè)知識(shí)，從而幫助用戶從不斷增長的數(shù)據(jù)中篩選出有效的信息[8]。

PLM領(lǐng)域內(nèi)的傳統(tǒng)廠商已經(jīng)開發(fā)和推出多種移動(dòng)APP，這些移動(dòng)終端應(yīng)用將PC平臺(tái)的技術(shù)和資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)移和擴(kuò)展到移動(dòng)平臺(tái)，讓智能移動(dòng)設(shè)備的APP成為PC程序、云端程序的輔助和延展。

國內(nèi)PLM供應(yīng)商數(shù)碼大方在產(chǎn)品中增加了對移動(dòng)終端的支持。PLM系統(tǒng)中的圖紙、工藝作業(yè)指導(dǎo)書等生產(chǎn)指導(dǎo)性文件通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到車間工位，操作工人可以在電腦、平板和手機(jī)上查看圖紙和工藝文件；數(shù)據(jù)發(fā)放以零部件為單位，把派工單、工藝卡、圖紙等信息發(fā)布到生產(chǎn)現(xiàn)場。

數(shù)據(jù)發(fā)放提供兩種方式，一是數(shù)據(jù)根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃和派工單（來自于ERP，通過物料代碼關(guān)聯(lián)圖紙）推送到工位，另一種方式是工位根據(jù)物料號、圖號等索引信息進(jìn)行查詢。車間現(xiàn)場可以通過觸控一體機(jī)或移動(dòng)終端進(jìn)行產(chǎn)品數(shù)據(jù)瀏覽及查看。數(shù)據(jù)查看分推送和拉動(dòng)兩種方式，推送方式包括：調(diào)度部門把數(shù)據(jù)分發(fā)到每個(gè)工位；通過后臺(tái)的流程引擎自動(dòng)推送；工位員工登陸后自動(dòng)看到相關(guān)數(shù)據(jù)。拉動(dòng)方式包括：工位登陸后掃描物料編碼或工序號；PLM服務(wù)器返回相關(guān)數(shù)據(jù)；通過查詢方式查找數(shù)據(jù)。

PLM對MRO應(yīng)用支持

產(chǎn)品售后服務(wù)是產(chǎn)品全生命周期的后續(xù)階段，是企業(yè)業(yè)務(wù)的重要組成部分，做好維保（Maintenance,Repair & Operations，MRO）工作，不僅可以保障產(chǎn)品運(yùn)行的安全，提高客戶滿足度，同時(shí)可以成為企業(yè)收入的一部分。特別是對于產(chǎn)品運(yùn)行安全要求高、工作環(huán)境復(fù)雜的產(chǎn)品，尤其需要做好產(chǎn)品售后的運(yùn)維服務(wù)工作。

近幾年，隨著市場競爭加劇，國內(nèi)外眾多企業(yè)已把售后服務(wù)作為重要的業(yè)務(wù)發(fā)展方向。如航空發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠家美國通用電氣，其產(chǎn)品的售后服務(wù)收入占到整個(gè)業(yè)務(wù)的50%以上。中國的家用電器生產(chǎn)廠家海爾集團(tuán)，在2012年引入SLM（Service Lifcycle Management），進(jìn)行服務(wù)網(wǎng)絡(luò)多層級優(yōu)化和配件的配送計(jì)劃管理，優(yōu)化其全球的服務(wù)供應(yīng)鏈。眾多中小企業(yè)也考慮把維保業(yè)務(wù)作為獨(dú)立單元進(jìn)行探索，如江蘇豐東熱處理設(shè)備公司，把單純的設(shè)備銷售延伸為熱處理服務(wù)，甚至在工業(yè)開發(fā)區(qū)自行建熱處理廠，對廠區(qū)提供服務(wù)；常州寶鋼軋輥公司探討把設(shè)備銷售變?yōu)樵O(shè)備租賃，通過工業(yè)物聯(lián)技術(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，提供維修和保養(yǎng)服務(wù)。這些業(yè)務(wù)模式是在維保業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上又向前邁進(jìn)一步。

從常規(guī)的維保業(yè)務(wù)系統(tǒng)看，產(chǎn)品生命周期服務(wù)協(xié)議包含3類服務(wù)，可為產(chǎn)品后續(xù)提供全面“延展支持”。這些服務(wù)包括對已銷售產(chǎn)品的預(yù)約維修、遠(yuǎn)程支持和現(xiàn)場支持。預(yù)約維修服務(wù)可確保協(xié)議中涵蓋的所有產(chǎn)品都能獲得產(chǎn)品替換、應(yīng)急支持或維修服務(wù)。

大量維保工作需要信息系統(tǒng)支持，尤其是運(yùn)行安全要求較高的產(chǎn)品，其對后臺(tái)信息系統(tǒng)的要求更高?；谟脩舻男枨螅糠周浖疽呀?jīng)推出SLM系統(tǒng)。如PTC在2014年收購Servigistics的SLM產(chǎn)品，與自己的PDM系統(tǒng)進(jìn)行整合，提供服務(wù)生命周期管理軟件及實(shí)施服務(wù)[9]。筆者在近期項(xiàng)目實(shí)施過程中，即規(guī)劃實(shí)現(xiàn)了配件管理、維修作業(yè)現(xiàn)場管理等與SLM相關(guān)的功能模塊。

PLM系統(tǒng)中的售后服務(wù)功能模塊包括：現(xiàn)場服務(wù)（On-site Services），提供預(yù)約性維護(hù)服務(wù)、產(chǎn)品及系統(tǒng)升級/轉(zhuǎn)換規(guī)劃及實(shí)施支持服務(wù)，另外還提供年度拜訪服務(wù)，確保整個(gè)生命周期的持續(xù)支持；預(yù)約維修、部件服務(wù)（Reserved Repair &Parts），為已銷售產(chǎn)品提供預(yù)約維修或“維修預(yù)約”服務(wù)，提供產(chǎn)品維修時(shí)所需的易損、易耗件以及維修時(shí)所需的關(guān)鍵零部件；遠(yuǎn)程服務(wù)（Remote Support），通過 RFID、傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換、通信模塊等技術(shù)手段，采集設(shè)備在運(yùn)行現(xiàn)場的狀態(tài)信息，進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷、數(shù)據(jù)收集、調(diào)試等服務(wù)。

在PLM移動(dòng)客戶端中，通過APP可以提供對維修保養(yǎng)工作的支持應(yīng)用。借助于設(shè)備上的RFID或條碼，智能終端掃描后可自動(dòng)獲取PLM中關(guān)于設(shè)備保養(yǎng)的相關(guān)信息，同時(shí)根據(jù)需要查詢圖紙等相關(guān)技術(shù)，并支持把現(xiàn)場的數(shù)據(jù)反饋給后臺(tái)的PLM系統(tǒng)。

結(jié)束語

當(dāng)前社會(huì)活動(dòng)中，信息技術(shù)的應(yīng)用正處在由消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)到產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展變化中。4G網(wǎng)絡(luò)、RFID、智能終端、傳感器等新技術(shù)的普及應(yīng)用為工業(yè)轉(zhuǎn)型升級注入新的元素。PLM系統(tǒng)作為工業(yè)企業(yè)重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái)，借助于新的技術(shù)手段和方法，可以在企業(yè)的營銷、生產(chǎn)、售后等環(huán)節(jié)中發(fā)揮更為重要的作用。在目前筆者參與的智能制造的示范項(xiàng)目中，上述技術(shù)發(fā)展已經(jīng)在實(shí)踐中得到應(yīng)用，并在快速完善過程中。隨著中國制造2025規(guī)劃的實(shí)施和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級措施的落實(shí)，PLM系統(tǒng)將會(huì)發(fā)揮更為重要的支撐作用。

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