多系統(tǒng)協(xié)同的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理

華立科技股份有限公司 胡珊妹 浙江理工大學(xué) 李仁旺 國網(wǎng)臨汾供電公司 翟 帥

基于智能制造需求的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理以PLM、ERP、MES三大系統(tǒng)為主構(gòu)成管理核心系統(tǒng)，支持客戶管理、供應(yīng)鏈管理、產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)制造等企業(yè)業(yè)務(wù)（圖1）。其中ERP集成了企業(yè)物資資源管理、人力資源管理、財(cái)務(wù)資源管理、信息資源管理；PLM支持產(chǎn)品信息在全企業(yè)和產(chǎn)品全生命周期內(nèi)(從概念到生命周期結(jié)束)的創(chuàng)建、管理、分發(fā)和使用。而在工廠層，以MES為核心的制造執(zhí)行系統(tǒng)管理了工廠內(nèi)部的各種工作，包括生產(chǎn)執(zhí)行、物流執(zhí)行、質(zhì)量控制、模具管理、設(shè)備管理、能源管理等。SCM系統(tǒng)則負(fù)責(zé)管理采購執(zhí)行和成品發(fā)運(yùn)過程的外部物流監(jiān)控。在自動(dòng)化層，需要建立工業(yè)以太網(wǎng)用于連接設(shè)備與MES系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的互聯(lián)。通過實(shí)現(xiàn)制造環(huán)節(jié)設(shè)備間的互聯(lián)互通的信息采集與發(fā)送，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理與企業(yè)管理系統(tǒng)間的互聯(lián)互通，能夠全面實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、資源調(diào)度、供應(yīng)鏈、研發(fā)設(shè)計(jì)等不同系統(tǒng)間的互操作。

1 在多系統(tǒng)協(xié)同部署前產(chǎn)品數(shù)據(jù)策劃的關(guān)鍵點(diǎn)

在實(shí)施信息系統(tǒng)之前，可以先對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)流程進(jìn)行改善，以適應(yīng)未來的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的管理。

物料主數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化。在統(tǒng)一納入PLM系統(tǒng)前首先要策劃標(biāo)準(zhǔn)定義。物料數(shù)據(jù)的來源是設(shè)計(jì)部門，采購部門是協(xié)同的支持部門。完成標(biāo)準(zhǔn)定義后，將圖紙、物料號(hào)等信息對(duì)應(yīng)納入到PLM系統(tǒng)中管理，并且便于發(fā)放后的更改和追蹤。如果產(chǎn)品實(shí)物發(fā)生新的變化需確定采用升版還是新增，物料號(hào)需在主數(shù)據(jù)中以版本號(hào)或新的物料編碼進(jìn)行區(qū)分，實(shí)物和物料號(hào)需一一對(duì)應(yīng)，以降低采購跟蹤和庫房管理中對(duì)人經(jīng)驗(yàn)的依賴。

BOM方案的策劃。設(shè)計(jì)BOM和訂單BOM需在產(chǎn)品開發(fā)流程中管理，如果企業(yè)業(yè)務(wù)中訂單需求是相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化的，那么可選擇配置BOM方案，訂單BOM可自動(dòng)根據(jù)客戶的定制生成而無需工藝每單都參與BOM流程。工藝路徑標(biāo)準(zhǔn)化并也納入PLM系統(tǒng)進(jìn)行管理，將標(biāo)準(zhǔn)工藝路徑和訂單特殊要求的工藝進(jìn)行區(qū)分，以方便對(duì)訂單的排產(chǎn)和制造資源的預(yù)估。

DFX設(shè)計(jì)理念的應(yīng)用。通過集成DFX專業(yè)軟件，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中考慮如何便于制造和裝配的因素，將產(chǎn)品的制造成品考慮到總成本結(jié)構(gòu)中。增加在項(xiàng)目過程中的質(zhì)量策劃內(nèi)容，將D-FMEA和P-FMEA的記過作為質(zhì)量控制的輸入，以便獲得來料檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和生產(chǎn)檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)。

2 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理主要功能的優(yōu)化

2.1 產(chǎn)品組合和項(xiàng)目管理及工程過程管理

在多產(chǎn)品系列的公司業(yè)務(wù)中把項(xiàng)目管理的流程和產(chǎn)品組合信息融合到一起，創(chuàng)建、維護(hù)并監(jiān)測項(xiàng)目執(zhí)行計(jì)劃，包括具體的每項(xiàng)任務(wù)、依賴關(guān)系、里程碑和起止日期等內(nèi)容[1]。把這些計(jì)劃安排連接到自動(dòng)化業(yè)務(wù)過程，該過程包括可重復(fù)的規(guī)則、用戶角色和工作流定義。利用模板快速實(shí)現(xiàn)過程的自動(dòng)化和改進(jìn)，可直接將過程關(guān)聯(lián)到由這些過程生成的產(chǎn)品和計(jì)劃數(shù)據(jù)上。

設(shè)計(jì)分類和重用功能可創(chuàng)建設(shè)計(jì)分類和CBB模塊，在數(shù)字倉庫中對(duì)以前創(chuàng)建的產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)進(jìn)行管理；并將那些數(shù)據(jù)用于新的產(chǎn)品方案或持續(xù)的改進(jìn)項(xiàng)目中。制造工程師也可在設(shè)計(jì)定案前利用這些功能對(duì)備件和替代件進(jìn)行評(píng)估；通過為產(chǎn)品開發(fā)人員提供快速訪問，以對(duì)設(shè)計(jì)定義進(jìn)行驗(yàn)證和標(biāo)準(zhǔn)化。設(shè)計(jì)專業(yè)軟件集成，從設(shè)計(jì)軟件中訪問集成的PLM平臺(tái)。訪問PLM的工作區(qū)和各種功能，如查找和檢索、縮略預(yù)覽，以及檢入/檢出，然后設(shè)計(jì)圖紙保存到PLM平臺(tái)中。也可將零件從數(shù)字倉庫中加載到設(shè)計(jì)軟件圖紙中，在PLM平臺(tái)上對(duì)設(shè)計(jì)軟件中的裝配、零件、圖紙的版本及修訂進(jìn)行控制[2]。設(shè)計(jì)圖紙的可視化，包括多表單、模型、布局及圖層控制?？梢宰詣?dòng)閱讀圖紙信息，在PLM平臺(tái)中創(chuàng)建產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。

2.2 物料清單管理

物料主數(shù)據(jù)在PLM系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)中需要實(shí)現(xiàn)以工作流方式進(jìn)行溝通和對(duì)接，同時(shí)需要實(shí)現(xiàn)MES可以調(diào)用最新版本有效的物料主數(shù)據(jù)信息。物料清單管理功能可以通過產(chǎn)品定義、產(chǎn)品配置、以及這些信息產(chǎn)品生命周期中演進(jìn)的方式清晰可見。

BOM數(shù)據(jù)需要與ERP系統(tǒng)、MES系統(tǒng)集成，當(dāng)BOM發(fā)生變更時(shí)，相關(guān)系統(tǒng)中的BOM版本有效性等信息需保持一致性。BOM功能中可創(chuàng)建一個(gè)通用的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，利用這個(gè)結(jié)構(gòu)對(duì)所有適用于某個(gè)產(chǎn)品平臺(tái)的配置進(jìn)行管理，包括產(chǎn)品系列、變型和選項(xiàng)的定義，實(shí)現(xiàn)模塊化的設(shè)計(jì)與定制化的產(chǎn)品相結(jié)合的功能。BOM通用產(chǎn)品結(jié)構(gòu)可反映一個(gè)兼容所有可能的選項(xiàng)，據(jù)此可定義所有可能的變型；同時(shí)BOM還允許快速創(chuàng)建產(chǎn)品衍生，從現(xiàn)有產(chǎn)品組合衍生一個(gè)新的新產(chǎn)品。

通過運(yùn)用變型條件和所列舉的約束來拓展通用產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，管理變型條件以生成具體的產(chǎn)品變型；可使用簡單或復(fù)雜的邏輯表達(dá)式來表示某個(gè)特殊部件應(yīng)該配置于某個(gè)產(chǎn)品的變型?？梢造`活采用物料組的方法滿足客戶物料定制的需求，同時(shí)以不同的物料號(hào)來追溯同一功能物料從不同供應(yīng)商采購的功能。

2.3 機(jī)電一體化過程管理

PLM系統(tǒng)需要有機(jī)電一體化過程管理，以方便的將電路圖、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和嵌入式軟件導(dǎo)入產(chǎn)品物料結(jié)構(gòu)進(jìn)行管理[3]。PCB設(shè)計(jì)集成功能能夠集成PCB設(shè)計(jì)專業(yè)軟件中創(chuàng)建的PCB數(shù)據(jù)，包括原理圖、物理布局、BOM、制造和裝配數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)在PLM系統(tǒng)中打開或保存專業(yè)設(shè)計(jì)軟件中PCB數(shù)據(jù)，并提取原理圖及其實(shí)例中的屬性值。利用PLM系統(tǒng)，產(chǎn)品開發(fā)人員可把軟件作為一個(gè)單獨(dú)的零件編號(hào)，在整個(gè)產(chǎn)品生命周期內(nèi)管理軟件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、變更以及重用，從而對(duì)BOM進(jìn)行擴(kuò)展。把嵌入式軟件管理與PLM的軟件配置管理功能結(jié)合起來使用，以便迅速地把軟件在使用過程中出現(xiàn)的問題追溯到它們的燒寫碼和源代碼。

3 在業(yè)務(wù)流程中產(chǎn)品數(shù)據(jù)的作用

智能制造系統(tǒng)中產(chǎn)品數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)端到端的業(yè)務(wù)流，從產(chǎn)品需求到產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的端到端流程，從訂單到交付的端到端流程（圖2）。通過跨系統(tǒng)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理，可以減少試制時(shí)間加快產(chǎn)品上市，同時(shí)提升產(chǎn)品開發(fā)和制造的質(zhì)量，也更有利于成本的控制。

3.1 支持建立端到端的需求管理流程

對(duì)市場需求和各類內(nèi)外部需求實(shí)現(xiàn)閉環(huán)管理，實(shí)現(xiàn)需求結(jié)構(gòu)化的分層、分級(jí)管理，與開發(fā)計(jì)劃集成，通過任務(wù)閉環(huán)實(shí)現(xiàn)需求驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)需求與開發(fā)的零部件有效的關(guān)聯(lián),實(shí)現(xiàn)需求跟蹤。

3.2 建立產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)的協(xié)同平臺(tái)

通過工藝設(shè)計(jì)的介入與聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)間的信息交互、并行協(xié)同。通過典型產(chǎn)品組件的標(biāo)準(zhǔn)庫及典型產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識(shí)庫，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行匹配和引用；驅(qū)動(dòng)工藝的通用性和標(biāo)準(zhǔn)化，提高運(yùn)作效率，更直觀和方便地指導(dǎo)車間工人理解操作卡。

3.3 建立數(shù)據(jù)分析模型與信息表單

貫穿整個(gè)產(chǎn)品生命周期的大數(shù)據(jù)，不僅用于產(chǎn)品檢驗(yàn)狀態(tài)的判斷，還可以建立分析模型，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對(duì)這些海量數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，生成信息表單，為研發(fā)、制造提供更多的信息，這些數(shù)據(jù)隱含了的巨大價(jià)值。