1 项目背景介绍
市场的需求在不断变化，对产品的结构、性能的需求越来越苛刻，从而使新产品的研制变得越来越复杂。企业要力争在最短时间(T)内，消耗最少的资金(C)，生产出满足市场需求(Q)的产品。PLM，全称Product Lifecycle Management（产品生命周期管理），是对产品的整个生命周期（培育期、成长期、成熟期、衰退期、结束期）进行管理，越来越多的企业已经认识到使用PLM系统来组织、存取和管理设计、开发及制造数据的重要性。使用PLM技术可以缩短产品上市时间，降低产品的成本，提高产品的质量。这项技术在当今竞争的时代,增加产品的应变能力,为企业在市场竞争中产生巨大的效益。
思源电气股份有限公司（以下简称思源电气）是国内知名的专业研发和生产输配电及控制设备的高新技术企业、国家重点火炬计划企业，是电力设备制造与服务业中发展最快的上市公司之一。公司通过建设企业级PLM平台希望对项目管理、质量管理、零部件和产品结构管理、图文档和变更管理、供应商管理、企业可视化等范围进行管控。促进企业发展并实行思源电气集团设计管理平台信息化，统一管理设计和数据，实现数据和设计标准化，建立知识库，强化流程和企业内外的工作协同，提高工作效率。
2 项目目标与实施原则
在企业中要建立一个实用的PLM管理系统，不是简单的购买一些硬件和软件产品把它们互相连接起来就可以实现的。从本质上讲，PLM是一种理念、一种信息化思想，而不是一个单一的软件产品，PLM是支持产品整个生命周期的解决方案，PLM系统把人、过程和信息有效地集成在一起，作用于整个企业，遍历产品从概念到报废的全生命周期，支持与产品相关的协作研发、管理、分发和使用产品定义信息。要实施这样一个大型系统，必须要有很强的规划性及前瞻性，此次一期项目的实施采用“总体规划、分步实施、效益驱动、平滑过渡”的为原则，依托项目管理方法论来运作实施，从机制上确保项目成功。
PLM系统实施前，思源电气存在着以下一些实际管理难点：1）体系规范已经相对完备，但执行过程不太规范和细致，缺乏有效的支撑手段对流程进行固化和优化；2）各个专业部门、专业支撑部门及辅助部门之间组成近强矩阵模式运行，但资源仍然紧张、缺乏资源整合和能力平衡的有效途径；3）工程项目报价时无法查看到实时、准确的BOM结构，无法快速响应客户需求。一旦产品发生重大变更，无法及时得到通知。工程项目的交期准确率低，目前使用的项目管理软件操作繁琐，数据关联性差，项目监控及项目质量监控均采用人工控制，管理不顺畅；4）随着集团业务的拓展，人员快速增长，对日益重要的知识传递和智力资产重用缺乏有效手段和系统支持。经过需求分析调研并结合公司的实际情况，确定了思源电气PLM项目的四个目标：
2.1 研发和工程项目管理
支撑思源规范、统一、标准化的研发和工程体系建设
加强新产品开发及工程项目的计划、进度的实时控制与管理
平衡研发资源的配置，提高项目研发开发效率
通过项目敏捷管理，降低产品开发成本和工程交付周期
2.2 创新过程体系建设与知识管理
思源研发体系的知识积累，提高产品开发过程的重用性
建立产品配置模型，支持产品快速配置，缩短订单交付周期
建立电子化规范化的作业流程审批方式，打破时间和空间的限制
建立产品的标准化、通用化和模块化体系，支持产品快速创新
2.3 产品质量控制
控制作业流程过程的规范性，保证数据产生过程可靠、可追溯
通过全生命周期内的需求匹配和变更控制，确保产品符合客户和市场需求
建立产品质量开发过程跟踪，支持产品质量的持续改进
2.4 成本控制
实现电子化、可视化的数据评审，提高内外部协同，降低运营成本
通过合理的项目资源协调和规划执行，缩短项目周期，减少资源占用
通过零部件重用，减少重复设计，提高零部件重用率，降低研发采购成本
3 项目实施与应用情况详细介绍
3.1 项目系统规划
PLM系统是模块化的系统，具有极大的柔性，可随时根据思源集团的业务发展需要选择增加模块或模块数量并进行客户化定制。产品各阶段生命周期的管理解决方案完全集成在同一个环境中。集团不仅可以根据业务发展需要选择不同阶段的管理解决方案，更可以在阶段性解决方案中选择功能模块组合，形成针对性极强的解决方案。为了控制项目风险，思源集团公司决策层决定在其一家子公司思源高压电气（以下简称GIS）实施PLM一期项目并积累了成功经验。项目成熟后将推广至集团各子公司，完成企业级PLM平台建设的目标。其中PLM项目一期将实现产品研发项目和工程项目管理中工程设计、零部件管理、产品结构管理、图文档管理、全局变更管理、ERP 集成等六大主要功能模块和业务需求。二期项目实现3D 工具导入及深入应用、全局变更和工程配置管理（一期项目深化）、客户需求管理、质量数据管理、工艺数据管理五大功能模块和业务需求。
图1 项目系统规划
3.2 项目选型和项目启动
PLM系统的选型和实施是一项系统工程，此次项目的选型和实施工作严格按照项目管理方法论来执行，每一个步骤都对应着明确的项目目标，并把这些步骤与事先详细定义过的交付指标对应起来。这样，每一步骤都将客户的总体方案向前推进了一步。同时根据PLM领域产品的具体特点，将抽象的项目管理理论浓缩、提炼成规范化的过程阶段，并提供每个阶段相应的文档资料模板，使得PLM项目管理能够沿袭、遵从一种规范化的、并且能够借鉴成功经验的项目管理模式。此次PLM项目选型共分为以下几个阶段：
3.2.1 目立项阶段
公司管理层在2009年底有初步引入PLM系统的设想，并组织进行相关的市场调研和信息收集，2010年4月正式启动PLM战略项目，并对此极其重视和寄予厚望。管理层的重视是极其关键的。PLM的实施，从某种程度来讲，是对传统的一些管理制度和业务模式的一种挑战。要让管理层充分认识企业实施PLM的重要性，才能在未来PLM实施的过程中得到各部门的理解支持与配合。
3.2.2 建PLM内部实施团队
一个良好的项目管理组织可以保证项目有条不紊地按照预定计划进行，保证阶段目标的按时实现。尽量减少和协调项目内部以及项目之间的冲突，充分发挥每个项目成员的工作效率。建立优秀的项目团队，是项目成功的关键。此次的项目组组织和传统IT项目不同，小组成员不但包括了集团高层领导和IT实施，还包括了关键部门的业务代表和关键用户，使整个项目的实施紧紧围绕着公司实际业务展开，以避免纯IT组织或纯最终用户组织带来的弊端。
3.2.3 PLM项目启动暨培训大会
项目启动暨培训大会的目的在于介绍项目愿景、目标、实施方法论和规划的好形式、是广泛沟通最佳时机。会议中介绍了PLM项目组的人员名单、组织机构、实施日常安排并进行了PLM项目的理念导入和内部培训。通过会议结束后的调研问卷，项目小组初步对内部客户具体需求有了一定了解，为下一步的调研打下了基础。
3.2.4 部调研和流程梳理、进行公司PLM应用的需求分析
在同供应商接触的同时，项目组已经开始了内部流程梳理。希望借助PLM项目的实施，将现有的流程进行优化和固化。项目小组成员广泛地与公司各业务部门进行联系，认真收集公司各个部门的信息，弄清产品研发目标和当前产品状态，详细分析单位的技术基础结构，了解各个部门的需求，使梳理活动最终由发散到收敛，形成符合实际需求的《PLM选型需求分析报告》，以制定出项目的规划、目标和功能模块需求。
3.2.5 PLM供应商商务洽谈和技术交流
此次候选的供应商为业界的前四大供应商，其技术水准不容置疑。在项目选型的半年中，项目小组同四大供应商的交流活动计68次，平均每周有3次之多。各供应商也提供了业界先进的管理理念和技术资料。这些交流活动和技术参考文档给项目组的飞速成长带来了极大的帮助和促进，使整个项目实施小组从最初的一张白纸逐步成长为对整个PLM业界技术和企业管理都具备相当认知程度的专业团队，并逐步形成和制定了自己的技术标准和管理方法。
3.2.6 典型客户考察
通过对PLM典型客户的考察，来具体地了解要关心的内容。项目小组分别对候选供应商的典型用户进行了实地技术考察，并准备了完整的考察提纲，涉及研发流程、IT架构、业务模式、组织规划等多个方面并在考察完成后及时进行汇总分析。
3.2.7 供应商根据需求分析撰写初步解决方案和DEMO演示
在和项目小组交流和各供应商自己进厂调研的基础上，各供应商提出了他们的初步解决方案，解决方案包含了实施方案、实施计划、功能描述、产品配制、实施队伍等内容，这些都是项目小组将来对其评估打分的重要依据。
3.2.8 制定PLM评分标准，招投标和供应商评分
制定一个详细的评分标准，对供应商进行详细的评估，以选择出最适合的供应商。项目小组从以下几个方面来对供应商进行评判：
供应商的实施方案比较：侧重对供应商顾问对我公司目前情况的了解、项目实施规划的合理性、实施分段的可验收性、对项目实施人员的配备与承诺、产品价格等进行比较；
供应商的区域市场比较：PLM全球地区排名、PLM应用对企业带来的收入、PLM客户应用情况、PLM市场占有率等；
软件功能比较：系统结构、用户界面、客户化的难易程度、系统管理特点、产品配置、项目管理、工作流管理、文档管理、查询程度等；
供应商的发展方向比较：产品集成能力、最近获取的有关咨询公司的荣誉、在同等产品中是否提出新概念、对WEB/电子商务的考虑等；
供应商实施队伍比较：是否有自己的实施方法论、实施顾问资源及能力、本地合作伙伴等；
产品价格和实施服务费用比较：产品价格和实施服务费用是否有竞争力。
最终经过招投标和评分流程，最终确定了法国Dassault System的Enovia Matrix one和广州凯思软件工程有限公司成为思源集团PLM项目的系统平台和实施服务提供商。
3.3 项目方案定义与应用
3.3.1 研发项目和工程项目管理
项目管理是企业策划、组织和指挥才能的综合体现，它有利于调动项目成员的积极性，增加企业效益。美国项目管理协会在项目管理知识体系里把项目管理分为9个知识领域，包括范围管理、时间管理、成本管理、质量管理、人力资源管理、沟通管理、采购管理、风险管理和综合管理。项目管理的对象是项目全生命周期（从项目设想立项，直到竣工、收回投资、达到预定目标）中的全部工作。目标是在有限的资源条件下，保证项目的时间、质量、成本达到最优化。项目管理与一般的企业管理一样也具有计划、组织、控制、沟通和激励等基本职能。但是，由于项目管理的特殊要求，在这些职能中，以计划、组织、控制更为重要。此次集团PLM项目将在现有基础上对相关项目管理制度和管理方法加以优化和改进；将产品数据的提炼上升为改变企业管理模式的系统工程；在PLM系统的基础上，建立集成产品开发队伍，实现产品研发人员在并行化产品设计过程中的协同工作环境，并通过清晰明了的展示界面来掌握整个项目的实施情况和进度以供领导层决策。项目管理模块实现的具体功能包括：
项目成本、资源和进度
项目负责人可以在项目启动时预计项目的成本及收益，并随着项目不同的阶段实际发生的费用随时对成本及收益目标进行调整。同时随着项目实施经验的不断积累成熟、项目数量的不断增加，还可以采用项目模板来管理项目成本规划和项目数据库。使用项目模板新建项目大大减少了工作量，并有助于项目的规范和项目审计。
图2 项目模板
思源集团项目管理是强矩阵管理模式，项目各个环节之间的联系非常紧凑。所有项目涉及均多个部门、多科室、多用户参与。对于整个系统而言，单个用户、科室、部门可同时参与多个项目。项目资源规划和资源平衡是实施项目管理过程中非常关注的功能，PLM系统提供标准的工时及进度回报功能，同时根据集团的个性需要可定制相应的界面。
决策支持
在PLM系统中，决策层可以同时监控多个项目。每个项目的详细信息均可以点击链接直观获得。项目的关键绩效指标如成本、进度和风险等可以用图表的方式进行显示。还可以用不同颜色（红、黄、绿）来显示任务执行的情况，说明任务是否按时完成。在项目执行的同时，实时对项目的关键点进行监控、统计和分析。
图3 决策支持
PLM系统可以随时统计项目、任务的交付载体的状态，交付载体的审批流程状态可以和任务的完成状态相关联：可以用图形化的方式对项目的关键指标（进度、成本、风险等）进行图形化的显示并支持对相关信息的逐步点击获取（即钻取（Drill‐Down））功能。
3.3.2 零部件分类和重用管理
零部件是企业生产中的基本单元，是数据的基础。零部件分类和重用的主要目的在于：零部件信息完整准确、分类合理清楚，可分类检索；零部件、供应商优选等级维护及时准确，方便重用；零部件选用和新件申请流程规范并受系统控制。通过比较在功能、物理属性、供应链和环保等方面相符的重要特性，快速有效地找到并重复使用首选的零件。此次PLM系统选用的分类和重复使用模块提供了全面的零部件管理功能，包括数据的开发、整理、验证、发布、控制以及变更管理。借助导航工具，它显著增加了用户找到并重复使用零件而不是产生新的冗余零件的可能性。
将零件按照可检索的属性进行典型分类：零件的类型 (弹簧、螺栓……)、几何属性 (长度，直径……)、物理属性 (材料，重量……)、性能属性 (功率，排放……)。……在产品开发的流程中，帮助设计者最大限度地重复利用已有的零部件的设计、帮助采购部控制零部件类别和数量的增加。关键收益如下：
降低产品成本：在设计早期（此时确定了约70%的产品成本）选择“正确”的零件；通过提高已知“优良”零件的重复使用率，减少维护成本；通过关注少数战略性供应商以优化批量定价机会。
提高工程生产力：更快找到“正确”的零件，并减少用在搜索零件上的时间（可能占用工程师25% 的时间）；允许在设计中有效地重复使用首选的零件和供应商；减少近似重复的设计，降低制造和管理成本。
获得更快的产品上市速度：通过避免使用过时、不守规则或提前期很长的零件，减少了重新设计新产品的成本，加快了新的关键路径零件的采购和资格认证速度。
PLM系统同时对零部件不同阶段实行分类管理，新添加的对象在输入相应的档案属性字段后归纳到初审库，需修改时则进行检出操作，同时系统自动创建版本备份以保留记录确保可追溯性，也可以经过授权直接发布到发布库（归档），发布库的文档为正式使用的文档，不允许直接修改，设计人员必须创建新的版本并发布ECR（工程变更请求）才能进行修改。而发布库的文档随着零部件使用的终结归档到废止库，废止库的零部件不再参与生命周期操作，但提供浏览等操作以方便企业售后服务时查询，并追溯原来的设计和变更记录。
图4 PLM系统对零部件分类管理
3.3.3 全局变更管理
企业有关产品信息的变更是否能够控制，很大程度上直接反映在产品的质量和成本上。通常情况下变更的范围无法确定，零件互换和配套更改无法实现，设计人员总是通过设计新零件来处理产品生产、使用过程中产生的问题，更改通知不及时，尤其是涉及到需供应商提供的产品，误工、重工，产品的综合成本无法控制。
一个产品的设计需要经过许多的过程变更，需要制定严格的更改程序。PLM系统能够通过预先规定的业务流程，完成对设计结果的变更工作，同时能够搜索某项变更所涉及的范围，及时给有关人员发送电子邮件，使其关注某项变更可能会引起的影响。工程变更将与产品零部件的版本管理及产品结构配置管理结合起来。有助于确定产品零部件之间的借用关系，评估变更影响，提供一个完整的产品信息管理解决方案。在PLM系统中工程变更的实现需要将变更管理器、生命周期和工作流程管理器相互结合起来才能完成上述工程变更过程。
由于PLM系统所维护的产品模型可以确定产品零部件之间的借用关系，所以可以评估变更影响，提供一个完整的产品变更解决方案。同时，使用强大的版本控制和工作流程管理功能，根据企业或行业标准（例如，CMII）对变更问题的描述、变更单成立、执行变更、变更发布进行有效性控制，保证变更的正确性、及时性和完整性。
PLM变更类型和流程控制，对应于不同的变更类型，如供应商变化、版本升级、零件替换等，可以自动地选择对应的变更流程。
图5 PLM变更类型和流程控制
3.3.4 单一BOM的多视图产品结构管理
我们知道一个产品要经过工程设计、工艺制造设计、生产制造三个过程才能形成，而这三个过程只是产品生命周期的一小部份。在这三个过程中，虽然它们有着十分相似的物料清单（Bill Of Material），但正是这些物料清单中小小的一点差异却决定了它们各自的专业技术和管理思维方式。PLM系统中通常关注的BOM分为以下几类：
设计EBOM（Engineering BOM）是产品工程设计管理中使用的数据结构，它通常精确地描述了产品的设计指标和零件与零件之间的设计关系。
工艺规划PBOM（Produce BOM）是工艺工程师根据工厂的加工水平和能力，对EBOM再设计出来的。它用于工艺设计和生产制造管理，使用它可以明确地了解零件与零件之间的制造关系，跟踪零件是如何制造出来的，在哪里制造，由谁制造，用什么制造等信息。
生产制造MBOM（Manufacturer BOM）是制造部门根据己经生成的PBOM，对工艺装配步骤进行详细设计后得到的，主要描述了产品的装配顺序、工时定额、材料定额以及相关的设备、刀具、卡具和模具等工装信息，反映了零件、装配件和最终产品的制造方法和装配顺序，反映了物料在生产车间之间的合理流动和消失过程。PBOM和MBOM也是提供给计划部门(ERP)的关键管理数据之一。
思源电气PLM系统上线前使用的产品结构模式为单一BOM结构构建，即在一颗BOM树上混合了EMOB、PBOM和MBOM等产品信息。这样的BOM结构设计在公司发展的初期有着响应速度快、易于接受理解和操作等优点，但随着公司规模和业务不断的扩展，也不可避免的出现了信息冗余、下游的信息更改（工艺更改、制造更改）逼迫不必要的上游设计更改，更改信息传递困难等种种弊端。所以此次的一期项目方案设计中，PLM系统可以在同一个零部件库基础上, 使不同的职能部门可以从自己的角度 (视图) 查看产品结构, 允许每个视图可以同时并独立地生成, 但同时保持各BOM 间的演化与继承关系，从而从根本上解决了产品信息的重复录入、信息不统一与上述提及的单一BOM树的种种弊端。同时该方案也转变了以图为纲的传统工作模式，从而引导用户习惯于以BOM清单为信息传递媒介的更为合理和高效的业务传递模式。
图6 单一BOM的多视图产品结构管理
3.3.5 图文档管理
产品文档是企业重要的智力资产，通过对产品电子文档的有效管理，可以有效的促进企业对智力资产的整理、固化和重用。
通过PLM可以提供的统一电子数据平台，将原本分散在企业内各处的各种产品文档实现集中统一管理，实现设计过程中相匹配的“项目-总图-部件-组件-零件”级的文件管理结构，同时为了保证文档的安全性和有效性，并通过电子流程来管理文档的审核与分发，同时提供强大的数据查询功能，为实现企业智力资产的重用提供良好的保障。
所有文档都纳入了PLM的管理范畴。PLM管理的数据包括与产品和项目有关的所有技术文件、设计图纸、标准件、设计更改单、图纸清单、零部件汇总报表、技术规范、检验文件等数据，可以按产品或项目分类保存。
灵活的数据模型不仅可满足企业现有各种文档分类的需求，同时也有利于企业将来的业务扩展。
图7 图文档管理
4 PLM系统实施效益分析
思源的PLM一期项目经过历时一年半的项目工作周期（2010.4~2011.8期间涵盖6个月选型调研和8个月项目实施工作）。实施PLM系统后的收益来讲可分为两大类：定性收益和定量收益。定性收益从企业不同的职能部分、角色等划分包括了以下几大部分：
高管层收益：降低库存与维护成本、提升产品质量形象、缩短产品上市时间、降低产品与零件周转、降低变更的影响成本、提高技术核心与获利……。
部门管理层收益：减少零部件数量、提升产品与零部件数据质量、缩短开发时间、提高设计重用比率、减少试验返工、提升跨部门沟通绩效……。
操作层收益：提高零部件检索效率、提高BOM的准确性、减少重复的数据输入、推进图纸/数据重用、缩短图文搜索时间……。
定量的收益依据统计有以下几点
减少了设计错误率约20%。
产品设计成本降低了15%。
设计人员所花费的设计时间减少了约15%。
产品的信息有效性信息增加了100%
会签成本和人际沟通成本减低了约75%。
5 结束语
PLM系统的成功实施对整个集团来说具有非常深远的意义，但是任何新鲜事物在其实施过程中都必然伴随着一些新老思想、习惯的碰撞、产生与消亡。对于一个可以改变我们工作方式的新事物，一定会带来许多新的问题，随着用户在工作中逐渐体会到使用PLM的乐趣与效率和后续项目的实施，企业的竞争力也将有前所未有的突破。
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