產(chǎn)品生命周期管理標(biāo)準(zhǔn)化及其應(yīng)用

上海思普信息技術(shù)有限公司□吳德中 石建軍上海室信軟件股份有限公司□叢力群 歐陽樹生

1 引言

產(chǎn)品生命周期管理 （PLM）發(fā)展經(jīng)歷了文檔管理、工程數(shù)據(jù)管理、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等階段。目前PLM的內(nèi)涵和外延都已經(jīng)遠遠超出了狹義的產(chǎn)品研發(fā)管理的范疇，而是涵蓋了與產(chǎn)品有關(guān)的所有過程和數(shù)據(jù)，成為企業(yè)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)中心和應(yīng)用集成平臺。目前國內(nèi)PLM軟件和應(yīng)用都正在快速發(fā)展，不論是業(yè)務(wù)內(nèi)涵還是軟件技術(shù)都已經(jīng)有了很多新的變化，但相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定仍停留在傳統(tǒng)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理階段，缺少反映PLM最新業(yè)務(wù)內(nèi)涵、最新軟件技術(shù)發(fā)展、真正從產(chǎn)品全生命周期角度來定義PLM的規(guī)范。SJ/T 11729—2018《產(chǎn)品生命周期管理 （PLM）規(guī)范》力求完整反映國內(nèi)產(chǎn)品生命周期的業(yè)務(wù)需求、功能要求、技術(shù)術(shù)語和軟件技術(shù)等方面已經(jīng)達到的最新水平。

2 編制過程

2015年，標(biāo)準(zhǔn)起草工作組成立，隨即開始規(guī)范編制工作。起草工作組根據(jù)編制大綱的范圍，進行了深入調(diào)研，廣泛收集了國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的文獻和資料，同時針對我國產(chǎn)品生命周期管理系統(tǒng)開發(fā)和應(yīng)用的大量實踐，結(jié)合我國信息化發(fā)展水平的國情，著重總結(jié)了產(chǎn)品生命周期管理的需求和特點，形成了 《產(chǎn)品生命周期管理（PLM）規(guī)范》的初稿。

2016年6月～12月期間，標(biāo)準(zhǔn)編制組召開了多次標(biāo)準(zhǔn)編寫討論會，對本部分的初稿進行了充分地討論，同時征求和整理了國內(nèi)部分PLM應(yīng)用客戶的建議和修改意見，對標(biāo)準(zhǔn)初稿幾經(jīng)修改，結(jié)合最近工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的新需求，對初稿進行了修改完善。

2017年1月～2月，中國電子工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)協(xié)會企業(yè)信息化標(biāo)準(zhǔn)工作委員會組織專家對本規(guī)范進行了討論，各單位和相關(guān)專家對文本格式的規(guī)范性、用詞的準(zhǔn)確性、內(nèi)容的嚴謹性等細節(jié)方面給出了具體指導(dǎo)意見。標(biāo)準(zhǔn)編制組修改完善后，于2017年3月底形成征求意見稿。

2017年3月～6月，中國電子工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)協(xié)會企業(yè)信息化標(biāo)準(zhǔn)工作委員會通過網(wǎng)絡(luò)廣泛征求了意見，并組織專家對征求意見稿進行了討論，形成了 《產(chǎn)品生命周期管理規(guī)范行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)征求意見匯總處理表》。標(biāo)準(zhǔn)編制組又進行了修改完善，于2017年7月底形成送審稿SJ/T 11729—2018《產(chǎn)品生命周期管理 （PLM）規(guī)范》于2018年10月22日發(fā)布，2019年1月1日開始實施。

SJ/T 11729—2018自主制定。編制原則包括：充分吸收國內(nèi)外PLM系統(tǒng)開發(fā)和應(yīng)用的實踐經(jīng)驗，充分梳理了產(chǎn)品生命周期各環(huán)節(jié)的業(yè)務(wù)需求、PLM功能要求、每項業(yè)務(wù)內(nèi)涵和軟件功能要求，不但體現(xiàn)了產(chǎn)品生命周期管理業(yè)務(wù)的特點，同時也體現(xiàn)了信息化技術(shù)對傳統(tǒng)管理業(yè)務(wù)過程帶來優(yōu)化和提升；可行性與前瞻性結(jié)合，總結(jié)了產(chǎn)品生命周期管理領(lǐng)域多年軟件開發(fā)和企業(yè)應(yīng)用的經(jīng)驗，比較系統(tǒng)地反映了PLM業(yè)務(wù)內(nèi)涵和已經(jīng)得到成功應(yīng)用的最新軟件技術(shù)成果，同時對正在發(fā)展中的移動應(yīng)用等新需求也有所反映，以達到能夠引導(dǎo)和促進我國PLM技術(shù)和應(yīng)用的不斷發(fā)展和與時俱進，推進我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的進程。

3標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容

（1）PLM體系結(jié)構(gòu)

PLM系統(tǒng)屬于企業(yè)大型業(yè)務(wù)平臺軟件，其軟件架構(gòu)必須采用分層結(jié)構(gòu)，見圖1。

圖1 PLM軟件架構(gòu)

1）基礎(chǔ)平臺層

基礎(chǔ)平臺層由下列內(nèi)容組成：數(shù)據(jù)庫用于存儲結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，電子倉庫用于存儲非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)；企業(yè)級平臺應(yīng)用中間件提供不依賴于硬件、網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)等基礎(chǔ)運行環(huán)境的通用系統(tǒng)底層服務(wù)，并支持安全的、可伸縮的、分布式的組件應(yīng)用架構(gòu)。目前主流中間件規(guī)范有J2EE和.NET Framework；基礎(chǔ)業(yè)務(wù)平臺提供與PLM領(lǐng)域相關(guān)的基礎(chǔ)服務(wù)，包括生命周期、元數(shù)據(jù)、元模型、流程服務(wù)、消息服務(wù)。事件處理、數(shù)據(jù)服務(wù)、文件服務(wù)、事務(wù)處理、狀態(tài)服務(wù)、分類、視圖、編碼服務(wù)、可視化、算法模型、加密解密、權(quán)限體系、日志、工作區(qū)、多語言等；基礎(chǔ)平臺合層應(yīng)順應(yīng)云計算和SaaS模式的發(fā)展，提供對云服務(wù)架構(gòu)的支持。

2）集成架構(gòu)層

集成架構(gòu)層由下列內(nèi)容組成：業(yè)務(wù)服務(wù)總線提供一致的業(yè)務(wù)組件接口、一致的XML數(shù)據(jù)接口規(guī)范和統(tǒng)一的消息和事件觸發(fā)機制，為業(yè)務(wù)集成提供基礎(chǔ)的集成服務(wù)；業(yè)務(wù)模型驅(qū)動引擎提供PLM業(yè)務(wù)模型到PLM業(yè)務(wù)對象和界面對象的動態(tài)生成和運行維護；應(yīng)用集成中間件提供一組與PLM應(yīng)用集成相關(guān)的服務(wù)，以簡化應(yīng)用集成的開發(fā)過程。

3）業(yè)務(wù)服務(wù)層

業(yè)務(wù)服務(wù)層由下列內(nèi)容組成：需求管理提供產(chǎn)品需求相關(guān)的業(yè)務(wù)功能服務(wù)；設(shè)計管理提供產(chǎn)品設(shè)計相關(guān)的業(yè)務(wù)功能服務(wù)；制造管理提供產(chǎn)品制造相關(guān)的業(yè)務(wù)功能服務(wù)；交付管理提供產(chǎn)品交付相關(guān)的業(yè)務(wù)功能服務(wù)；服務(wù)管理提供產(chǎn)品維護、維修和運行相關(guān)的業(yè)務(wù)功能服務(wù)；過程管理提供產(chǎn)品相關(guān)的項目、流程、任務(wù)、消息、在線會議和個人工作等過程支撐服務(wù)；協(xié)同管理提供產(chǎn)品相關(guān)的內(nèi)外部數(shù)據(jù)共享和業(yè)務(wù)協(xié)同服務(wù)；產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理提供產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)存取、變更、配置管理、可視化瀏覽等服務(wù)；系統(tǒng)管理提供PLM系統(tǒng)的訪問控制、權(quán)限管理、參數(shù)設(shè)置、組件注冊、系統(tǒng)更新升級等服務(wù)；報表與分析提供針對PLM產(chǎn)品數(shù)據(jù)相關(guān)的報表開發(fā)、統(tǒng)計和分析等服務(wù)；業(yè)務(wù)建模提供在線業(yè)務(wù)進模服務(wù)；二次開發(fā)提供代碼級別的業(yè)務(wù)功能并發(fā)或持服務(wù)；應(yīng)用接口提供相應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)的效據(jù)和功能服務(wù)。

4）前端應(yīng)用層

包括PLM前端應(yīng)用和其他專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)。PLM前端應(yīng)用包括桌面應(yīng)用、WEB應(yīng)用和移動應(yīng)用。

CAE、CAM、Office等應(yīng)用系統(tǒng)通過封裝實現(xiàn)與PLM的集成，MCAD、ECAD、CAPP等應(yīng)用系統(tǒng)通過在主菜單中嵌入相應(yīng)的PLM應(yīng)用接口菜單而實現(xiàn)與PLM的集成。

（2）PLM系統(tǒng)功能要求

PLM系統(tǒng)功能涵蓋了產(chǎn)品全生命周期的業(yè)務(wù)過程和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)管理，以及系統(tǒng)平臺化管理相關(guān)功能。PLM系統(tǒng)包含以下11個組成部分。

1）需求管理

產(chǎn)品需求可以是一組完整的產(chǎn)品功能定義，也可以是對一個缺陷的改善、一項性能的優(yōu)化或是一個功能的新增。

需求管理主要負責(zé)收集產(chǎn)品需求、對產(chǎn)品需求進行分析和評估、跟蹤和處理產(chǎn)品需求。

2）設(shè)計管理

產(chǎn)品設(shè)計管理是指從確定產(chǎn)品設(shè)計任務(wù)書起到完成產(chǎn)品詳細設(shè)計的過程管理和相關(guān)數(shù)據(jù)管理，是產(chǎn)品開發(fā)的主要環(huán)節(jié)。

設(shè)計管理應(yīng)包括設(shè)計輸入管理、設(shè)計輸出管理、設(shè)計任務(wù)管理、設(shè)計過程管理、審簽過程管理、設(shè)計數(shù)據(jù)管理等功能。

設(shè)計管理應(yīng)支持全新設(shè)計、變型設(shè)計、變更設(shè)計、參數(shù)化設(shè)計等主要設(shè)計形式。

設(shè)計管理應(yīng)適應(yīng)傳統(tǒng)瀑布式開發(fā)和最新的敏捷迭代式等不同的開發(fā)模式。

設(shè)計管理應(yīng)符合企業(yè)質(zhì)量管理體系中有關(guān)設(shè)計管理的要求，達到使質(zhì)量管理體系中有關(guān)設(shè)計管理要求落地的效果。

3）制造管理

制造管理指對制造技術(shù)準(zhǔn)備過程和產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)的管理。

制造管理應(yīng)包括制造件管理、MBOM配置管理、工藝知識管理、制造資源管理、工藝規(guī)程設(shè)計管理、工裝設(shè)計管理、工藝模型管理、材料消耗定額計算管理、工藝審簽管理、工藝設(shè)計基線管理、工藝輸出管理、ERP數(shù)據(jù)輸出管理、車間數(shù)字化發(fā)放管理、產(chǎn)品實例管理等功能。

4）交付管理

產(chǎn)品交付是產(chǎn)品生命周期階段中的一個重要環(huán)節(jié)，要求在規(guī)定的時間將合格產(chǎn)品按質(zhì)按量地交付給客戶，以達成合同協(xié)議要求。

交付管理應(yīng)包括裝箱、發(fā)運、安裝調(diào)試、驗收等過程和數(shù)據(jù)的管理。

5）服務(wù)管理

對在產(chǎn)品交付給客戶以后所提供的各種服務(wù)活動及相關(guān)數(shù)據(jù)進行管理。

服務(wù)管理主要包括SBOM管理、備品備件管理、維保管理、客戶訴求管理、產(chǎn)品故障管理、運維知識庫管理等，對于安全類產(chǎn)品還需提供狀態(tài)監(jiān)測等運維服務(wù)，對報廢后可能損害環(huán)境的產(chǎn)品還需提供回收管理等。

6）產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理

以產(chǎn)品為中心，以BOM為骨架管理產(chǎn)品和零部件的各種數(shù)據(jù)，包括三維模型、工程圖、電路圖、軟件、技術(shù)文件、工藝文件、工藝數(shù)據(jù)等，并控制產(chǎn)品數(shù)據(jù)的變更，維護產(chǎn)品數(shù)據(jù)的有效性和完整性。

7）過程管理

企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)是需要跨部門跨專業(yè)多人員協(xié)作才能完成復(fù)雜業(yè)務(wù)的活動，實施過程管理是確保產(chǎn)品研發(fā)成功的有效手段。

實施有效過程管理的主要工具包括項目管理、流程管理、任務(wù)管理、消息管理和個人工作管理。

8）協(xié)同管理

產(chǎn)品研發(fā)過程需要依賴于人之間、部門之間、與客戶和供應(yīng)商等外部企業(yè)之間的高效協(xié)同，PLM需提供適當(dāng)?shù)膮f(xié)同機制和協(xié)同手段以支持這些協(xié)同活動的開展。

協(xié)同管理必須有項目管理、流程管理、任務(wù)管理、消息管理、在線會議管理等過程管理工具的支持，在業(yè)務(wù)上應(yīng)包括企業(yè)內(nèi)部協(xié)同管理、客戶參與管理、合作伙伴參與管理等功能。

9）系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理是管理和維護PLM系統(tǒng)正常運行的基礎(chǔ)功能模塊，它的功能范圍涵蓋用戶管理、角色管理、權(quán)限管理、日志管理、業(yè)務(wù)初始化管理、系統(tǒng)設(shè)置管理、服務(wù)引擎管理、組件管理等。

10）報表與分析

報表與分析是產(chǎn)品數(shù)據(jù)應(yīng)用的重要功能，PLM應(yīng)提供報表和分析的工具和手段。

報表與分析包括表格和圖形兩種形式，一般報表采用表格形式，分析采用圖形方式，但也允許表格和圖形混合應(yīng)用。

11）客戶化定制

業(yè)務(wù)的多樣性和個性化是企業(yè)PLM應(yīng)用的顯著特色，提供可擴展性是PLM滿足業(yè)務(wù)要求的重要保證，PLM的可擴展性需通過客戶化來實現(xiàn)。

客戶化定制包括業(yè)務(wù)過程定制、業(yè)務(wù)建模管理和代碼二次開發(fā)管理。

4 PLM與應(yīng)用系統(tǒng)的集成與項目實施

（1）PLM與應(yīng)用系統(tǒng)的集成

PLM既是產(chǎn)品數(shù)據(jù)中心，也是應(yīng)用集成平臺。PLM應(yīng)支持企業(yè)中與產(chǎn)品研發(fā)制造有關(guān)的各種IT應(yīng)用系統(tǒng)存取PLM中的產(chǎn)品數(shù)據(jù)。

根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)與PLM交換數(shù)據(jù)的類型不同，應(yīng)提供以下兩種不同的應(yīng)用集成方式：

1）應(yīng)用封裝，用于支持應(yīng)用系統(tǒng)與PLM之間進行純文檔型數(shù)據(jù)的交換；

2）接口集成，用于支持應(yīng)用系統(tǒng)與PLM之間進行非純文檔型數(shù)據(jù)的交換。

對于應(yīng)用封裝，PLM應(yīng)提供統(tǒng)一的封裝機制，支持通過配置方式實現(xiàn)集成。對于接口集成，PLM應(yīng)提供接口中間件，以簡化針對不同應(yīng)用系統(tǒng)的接口開發(fā)。

文字處理軟件采用應(yīng)用封裝方式進行集成。

獨立的CAE軟件產(chǎn)生分析模型文件和分析數(shù)據(jù)文件，宜采用應(yīng)用封裝方式進行集成。獨立的CAM軟件產(chǎn)生刀位文件和NC代碼文件，宜采用應(yīng)用封裝方式進行集成。

MCAD、 ECAD、 CAPP、 ERP、 MES、 檢測/監(jiān)測/MRO、PM、MDM、OA等應(yīng)用系統(tǒng)必須通過開發(fā)接口實現(xiàn)集成，接口的功能應(yīng)根據(jù)滿足數(shù)據(jù)共享或業(yè)務(wù)流程的要求來決定。

（2）PLM項目實施

PLM實施要求規(guī)定項目實施的目標(biāo)、過程階段劃分、每個階段的實施范圍、團隊組成及雙方職責(zé)、具體應(yīng)完成任務(wù)、應(yīng)配置的資源和應(yīng)完成的產(chǎn)出。

通過PLM項目的實施，應(yīng)達成如下目標(biāo)：

1）能夠理順和規(guī)范企業(yè)設(shè)計研發(fā)流程，實現(xiàn)業(yè)務(wù)流程的電子化；

2）通過產(chǎn)品知識庫的建立，積累企業(yè)的知識財產(chǎn)，并確保產(chǎn)品數(shù)據(jù)的正確性、完整性、規(guī)范性及安全性；

3）實現(xiàn)企業(yè)的協(xié)同開發(fā)，建立面向生產(chǎn)和市場的研發(fā)體系，從而提高設(shè)計研發(fā)效率，縮短研發(fā)周期和降低研發(fā)成本；

4）打通整個企業(yè)產(chǎn)品信息流，實現(xiàn)PLM和相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)的集成。

5 標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用案例

以符合本標(biāo)準(zhǔn)的某國產(chǎn)品牌PLM軟件系統(tǒng)為例。

系統(tǒng)采用J2EE分布式組件架構(gòu)，按照基礎(chǔ)平臺、集成架構(gòu)、業(yè)務(wù)服務(wù)和前端應(yīng)用進行分層，在集成架構(gòu)層部署了業(yè)務(wù)模型驅(qū)動引擎，實現(xiàn)了基于業(yè)務(wù)模型驅(qū)動的業(yè)務(wù)服務(wù)自主生成，很好地適應(yīng)了PLM領(lǐng)域企業(yè)個性化要求高、行業(yè)需求變化大的特性。通過簡單的業(yè)務(wù)建模就可以快速構(gòu)造出不同的行業(yè)PLM系統(tǒng)，業(yè)務(wù)范圍可以覆蓋從產(chǎn)品需求、研發(fā)、制造和運維服務(wù)全過程。目前通過業(yè)務(wù)建模構(gòu)建的不同行業(yè)PLM系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車、航空航天、機械、電子電氣等眾多產(chǎn)品研發(fā)制造行業(yè)。

由于有對體系架構(gòu)的合理設(shè)計，PLM系統(tǒng)在實際使用中不但能很好地支持中小企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)業(yè)務(wù)需求，也完全勝任多研發(fā)中心和跨地域制造的集團型企業(yè)的管理需求。同時，由業(yè)務(wù)模型驅(qū)動機制的存在，業(yè)務(wù)模型的快速調(diào)整，無需進行代碼級別的改動，不管是PLM客戶端、Web瀏覽器還是移動端都可以共享統(tǒng)一的產(chǎn)品業(yè)務(wù)服務(wù)。

6 結(jié)語

對產(chǎn)品生命周期管理標(biāo)準(zhǔn)化，能在用戶、軟件開發(fā)商和實施服務(wù)提供商之間建立一致的PLM交流語境，幫助用戶理解和描述產(chǎn)品生命周期管理的需求，引導(dǎo)軟件開發(fā)商提供滿足用戶需求的PLM產(chǎn)品和服務(wù)，指導(dǎo)實施服務(wù)提供商遵循PLM實施的內(nèi)在特點執(zhí)行合理的PLM系統(tǒng)導(dǎo)入流程，從而幫助用戶提高PLM應(yīng)用成功率。