來源：三之一智聯

作者：丁少華

道生一，一生二，二生三，三生萬物。萬物負陰而抱陽，沖氣以為和。

——《道德經》

本文篇首的引句，出自《道德經》，代表的是老子的宇宙觀，它以極其精煉的語言，闡述了宇宙萬物的生成規律，對我們的日常工作和生活，具有廣泛的指導意義。以企業經營管理為例，“道生一”是市場需求和原型開發；“一生二，二生三”指企業的産品研發；“三生萬物”是制造；“萬物負陰而抱陽，沖氣以為和”則指運營和服務。

在企業的市場、研發、采購、制造、銷售、服務等經營管理活動中，從管理和信息化的複雜度等角度看，産品研發的管理和信息化工作最難，也是企業經營和管理中的重點和難點。一個國家也好，一個企業也好，從制造大國走向制造強國，從制造大企走向制造強企，技術創新和研發能力必須要提高。

研發的挑戰

在企業經營活動中，研發過程是制造過程的逆向，是從無到有，從虛拟世界到物理世界的解構（Decomposition）過程。

圖1：企業經營活動概覽

從精益管理的角度看，同樣都是講“一個流”的管理，精益制造主要是從看得見的“物”的流動入手，通過采取包括5S、TPM、U型布局、多技能員工、标準作業、均衡生産、看闆拉動等在内的一系列措施，開展持續改善，消除産品生産過程中出現的過量生産、等待、無效操作、返工、物流混亂、庫存等各種浪費，以降低成本并增加收入；精益研發則主要是從看不見的“信息”的流動入手，通過建立産品定義，消除産品從最初設計到最終處理整個生命周期内無效部分的時間、能量和物質等方面入手，減少資源的使用以降低成本，同時提高産品創新、功能和質量，以增加收入。

為了有效管理産品研發過程，很多企業實施和應用了PLM系統，而PLM的實施和應用則要面臨以下幾個核心訴求和幾個挑戰：

（1） 唯一。全經營過程中産品定義的唯一性，即大家所看到的是一緻和準确的數據和版本。比如，某廠商就宣稱他們的PLM系統是基于單一數據源（Single Source）的架構。

（2） 關聯。保證不同領域，不同專業（需求、設計、機械、電子、軟件等）所産生的數據具有功能上的關聯性，以确保産品整體上的“一”。

（3） 内聚。任何用戶通過一個視圖或用戶界面就可以得到他（她）所想要的完整的産品信息。以BOM為例，有As-designed，As-Built，As-Maintained等多種視圖，任何一種視圖都要求展現該用途所涉及的完整數據。

（4） 可溯。确保産品從概念到構建、報廢等全過程信息的雙向可追溯。

（5） 融合。虛拟的數字化模型與物理的實物模型的表現相一緻，産品特性與市場需求的相一緻。

（6） 智能。包括全領域、全過程中通用件和工程知識（Know-how）的充分和有效地應用。

上述6點要求和挑戰，寫起來簡單，但在企業實踐中，每一點的落實都不是一件容易的事。

另外，企業中産品研發，既要強調質量、時間和成本，也要着重創新性。在其著作《産品生命周期管理——下一代精益思想的推動力》中，作者邁克爾·格裡夫斯把注重質量、時間和成本的研發活動稱為“過程”，也稱為确定性決策；把強調創新性的研發活動稱為“實踐”（“摸着石頭過河”），也稱為不确定性決策。因為要關注“過程”，所以PLM系統的實施和應用要在将研發流程電子化的同時，還要将工程師個人的随意性予以消除，并對“過程”不斷優化。因為要關注“實踐”，就要通過“社會化協同”、“基于語義的檢索”、設計導航等手段在減少重複勞動的同時充分發揮工程師個人的創新能力。企業的研發管理，就是在确定性和不确定性，規範和自由，繼承和創新等看似相互矛盾的工作範式中進行動态平衡和優化。企業對PLM的實施和應用，主旨也是通過信息化來最大程度實現确定性過程，讓工程師在确定性中碰撞不确定性和創新機會，從“必然王國”走向“自由王國”；最終，達到“從心所欲而不逾矩”的境界。

應用成熟度

當前，很多制造型企業都實施和應用了PLM系統，但應用的效果則千差萬别，我們可以借鑒CMM能成熟度模型來開發一個PLM應用成熟度評估模型，并以之來評估企業中PLM系統的應用效果。

圖2：PLM應用成熟度

如圖2所示，我們可以把企業中PLM系統的應用效果或水平分為五個等級：

（1） 一級，實現了企業中CAD數模、圖紙、工藝文件等文檔的集中和版本管理。

（2） 二級，在一級的基礎上，通過項目的形式，實現了團隊協作，過程規範的研發管理。通常，很多企業的PLM應用水平處于一級和二級之間，我們稱之為1.5級，依此類推。

（3） 三級，在二級的基礎上，實現了工程變更管理，工程數據變更的全過程可追溯。

（4） 四級，在三級的基礎上，實現了以零件為中心，配置和BOM化結構的産品定義；其中，BOM包括原型BOM、工程EBOM、制造MBOM、服務SBOM等之間的有機叠代和一體化，并實現了上述信息在市場、工程、采購、制造、服務等專業領域的共享、協同和集成。

（5） 在四級的基礎上，工程文檔、項目管理、工程變更、配置管理、全局性BOM等實現了産業鍊級的共享、協同和集成。

從實際應用效果看，中國的大部分制造企業PLM應用效果處于一級和二級之間，部分應用效果較好的企業處于二級和三級之間，極少數國内領先的制造企業的處于三級和四級之間。可以說，就國内而言，PLM應用水平達到并超過四級的制造企業少之又少。筆者曾經和朋友讨論到國内部分上規模企業中PLM的應用現狀，實際情況很可惜的，有些企業即使花了幾百萬，甚至上千萬購買和實施了所謂國際領先的PLM系統，但其實還停留在文檔管理、進度跟蹤等低級階段，預算管理、風險管理、零件模塊庫、工程變更、全局性BOM管理，等等，基本沒用起來。不知道是軟件不好用，還是用的人腦袋不夠用。筆者相信，一個人隻能理解他（她）所能理解的東西；如果理解力沒有提升，再好的管理工具也是白搭。

趨勢及挑戰

看到廣大制造企業當前的PLM應用現狀，筆者本不想談PLM的應用趨勢，因為這些看起來似乎離我們還很遙遠。但也許，看看國際領先企業的應用水平，才知道我們的差距到底有多大，希望大家能夠知恥而後勇吧。

圖3：PLM的應用趨勢

如圖3所示，PLM的發展趨勢大體上，以面向對象的思想看，從以文檔為中心（Document-Centric），依次向以零件為中心（Item/Part-Centric）、基于模型的系統工程等方向發展，并達至數據驅動的産品研發。到以數據驅動的産品研發階段，傳統的協作型PLM（Coordinated PLM）進化為互聯性PLM（Connected PLM）。

（1）以文檔為中心的PLM。以CAD模型、技術圖紙、工藝文件等文檔為中心的PLM是PLM的初級階段。在此階段，各種産品信息主要包含在CAD模型等文檔中，産品信息缺乏結構化和關聯性。

（2）以零件為中心的PLM。在此階段，各種類型的BOM（原型BOM、EBOM、MBOM、SBOM）是PLM的靈魂，是驅動産品開發的結構化主線。BOM中的每一個項目（零件），是各種文檔的容器（Placeholder）；因而，在以零件為中心的PLM中，産品定義等信息具有高度的結構化。

（3）基于模型的系統工程MBSE。随着産品的日益複雜，構成産品的要素不僅有機械部件，還有電子電器件和軟件。如果機械、電子電器、軟件等要素分别由不同的軟件來管理，那IT系統中将缺乏完整的産品定義。基于模型的系統工程（Model-Based SystemEngineering，MBSE），站在更抽象的角度，以模型來看待不同的産品要素并對之進行模型化抽象和統一化架構，從而強化了機械、電子電器、軟件等要素之間的關聯，讓産品成為一個有機的整體。

（4）數據驅動的PLM。數據驅動的PLM是PLM發展的高級階段，這裡的數據主要指的是産品及産品構件的數字孿生。在基于模型的系統工程思想指導下，結合基于模型的定義（Model-Based Definition，MBD）和物聯網技術，企業可以将産品的虛拟世界（産品的設計和驗證環節）和物理世界（産品的制造和使用環節）融合在一起，以數據孿生為抓手，以虛馭實，以實證虛，在縮短研發周期和提高研發質量的同時，盡可能減少人工幹預。在數據驅動的PLM系統中，産品定義由産品及産品構件的數字孿生網絡所構成。

在以文檔為中心的PLM階段，PLM的應用主要是為了确保工程師之間的協作，每個工程師在完成自身開發任務後将開發成果上傳到PLM系統，供其他工程師調閱或采用，下遊的工程師則必須等待上遊工程師任務完成并經過審批後才能共享其數據，工程師之間是間歇式的交流，這一階段的PLM也稱為協作型PLM。在數據驅動的PLM階段，工程師之間的數據交流是實時、連續的，下遊工程師在非常短的間隔内就可以共享上遊工程師的開發成果，也非常類似于軟件開發領域的持續集成和持續發布，從而大大提高産品研發效率；因而，這個階段的PLM也稱為互聯型PLM，也有人稱之為數字主線（Digital Thread）。

從以文檔為中心的PLM，經由以零件為中心的PLM和基于模型的系統工程，發展到數據驅動的PLM，中間需要翻越兩座“大山”：一體化BOM和基于模型的系統工程。

（1）一體化BOM，又稱為同步式BOM（Synchronized BOM），它是以各種不同視圖或用途的BOM，比如原型BOM、工程EBOM、制造BOM、服務BOM、維護BOM等進行貫穿和一體化，以BOM為同步工程的抓手，從而确保市場、設計、工程、采購、制造、銷售、服務等專業領域之間的協作質量，并進一步縮短新産品上市周期。按筆者的觀察，在國内，完全實現了一體化BOM的企業可謂是鳳毛麟角，很多領先企業做過一些嘗試，但還處于不斷完善中。

（2）基于模型的系統工程MBSE。MBSE首先是一種産品架構和工程開發理念，現階段主要應用于航天航空等領域。随着車載網聯汽車、智慧家居等智慧互聯産品（Smart Connected Products，SCP）的出現，産品中的電子電器和軟件類構件越來越多，為此需要有更抽象、更統一的産品架構思路，MBSE就是為之而生的。前文說過，普通人隻能理解他（她）所能理解的東西；相比較以機械部件為主的BOM式産品定義，MBSE是一種更為複雜的産品架構思路，企業及企業的工程師如果不能理解這一架構，就無法參與以智能互聯産品為主要産品形态的市場競争。

在強國強企的奮鬥征程中，企業必須提升自己的研發和創新能力，而數據（孿生）驅動的産品研發和互聯型PLM為産品研發領域的數字化建設指明了方向。當前，絕大多數制造企業的現狀與這個方向的差距還非常大。同志們，一萬年太久，隻争朝夕！

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