產品生命周期管理標準化及其應用

上海思普信息技術有限公司□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

產品生命周期管理 （PLM）發展經歷了文檔管理、工程數據管理、產品數據管理等階段。目前PLM的內涵和外延都已經遠遠超出了狹義的產品研發管理的范疇，而是涵蓋了與產品有關的所有過程和數據，成為企業的產品數據中心和應用集成平臺。目前國內PLM軟件和應用都正在快速發展，不論是業務內涵還是軟件技術都已經有了很多新的變化，但相關標準的制定仍停留在傳統的產品數據管理階段，缺少反映PLM最新業務內涵、最新軟件技術發展、真正從產品全生命周期角度來定義PLM的規范。SJ/T 11729—2018《產品生命周期管理 （PLM）規范》力求完整反映國內產品生命周期的業務需求、功能要求、技術術語和軟件技術等方面已經達到的最新水平。

2 編制過程

2015年，標準起草工作組成立，隨即開始規范編制工作。起草工作組根據編制大綱的范圍，進行了深入調研，廣泛收集了國內外相關標準規范的文獻和資料，同時針對我國產品生命周期管理系統開發和應用的大量實踐，結合我國信息化發展水平的國情，著重總結了產品生命周期管理的需求和特點，形成了 《產品生命周期管理（PLM）規范》的初稿。

2016年6月～12月期間，標準編制組召開了多次標準編寫討論會，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部分PLM應用客戶的建議和修改意見，對標準初稿幾經修改，結合最近工業互聯網發展的新需求，對初稿進行了修改完善。

2017年1月～2月，中國電子工業標準化技術協會企業信息化標準工作委員會組織專家對本規范進行了討論，各單位和相關專家對文本格式的規范性、用詞的準確性、內容的嚴謹性等細節方面給出了具體指導意見。標準編制組修改完善后，于2017年3月底形成征求意見稿。

2017年3月～6月，中國電子工業標準化技術協會企業信息化標準工作委員會通過網絡廣泛征求了意見，并組織專家對征求意見稿進行了討論，形成了 《產品生命周期管理規范行業標準征求意見匯總處理表》。標準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《產品生命周期管理 （PLM）規范》于2018年10月22日發布，2019年1月1日開始實施。

SJ/T 11729—2018自主制定。編制原則包括：充分吸收國內外PLM系統開發和應用的實踐經驗，充分梳理了產品生命周期各環節的業務需求、PLM功能要求、每項業務內涵和軟件功能要求，不但體現了產品生命周期管理業務的特點，同時也體現了信息化技術對傳統管理業務過程帶來優化和提升；可行性與前瞻性結合，總結了產品生命周期管理領域多年軟件開發和企業應用的經驗，比較系統地反映了PLM業務內涵和已經得到成功應用的最新軟件技術成果，同時對正在發展中的移動應用等新需求也有所反映，以達到能夠引導和促進我國PLM技術和應用的不斷發展和與時俱進，推進我國工業互聯網的進程。

3標準主要內容

（1）PLM體系結構

PLM系統屬于企業大型業務平臺軟件，其軟件架構必須采用分層結構，見圖1。

圖1 PLM軟件架構

1）基礎平臺層

基礎平臺層由下列內容組成：數據庫用于存儲結構化數據，電子倉庫用于存儲非結構化數據；企業級平臺應用中間件提供不依賴于硬件、網絡、操作系統等基礎運行環境的通用系統底層服務，并支持安全的、可伸縮的、分布式的組件應用架構。目前主流中間件規范有J2EE和.NET Framework；基礎業務平臺提供與PLM領域相關的基礎服務，包括生命周期、元數據、元模型、流程服務、消息服務。事件處理、數據服務、文件服務、事務處理、狀態服務、分類、視圖、編碼服務、可視化、算法模型、加密解密、權限體系、日志、工作區、多語言等；基礎平臺合層應順應云計算和SaaS模式的發展，提供對云服務架構的支持。

2）集成架構層

集成架構層由下列內容組成：業務服務總線提供一致的業務組件接口、一致的XML數據接口規范和統一的消息和事件觸發機制，為業務集成提供基礎的集成服務；業務模型驅動引擎提供PLM業務模型到PLM業務對象和界面對象的動態生成和運行維護；應用集成中間件提供一組與PLM應用集成相關的服務，以簡化應用集成的開發過程。

3）業務服務層

業務服務層由下列內容組成：需求管理提供產品需求相關的業務功能服務；設計管理提供產品設計相關的業務功能服務；制造管理提供產品制造相關的業務功能服務；交付管理提供產品交付相關的業務功能服務；服務管理提供產品維護、維修和運行相關的業務功能服務；過程管理提供產品相關的項目、流程、任務、消息、在線會議和個人工作等過程支撐服務；協同管理提供產品相關的內外部數據共享和業務協同服務；產品數據管理提供產品相關的數據存取、變更、配置管理、可視化瀏覽等服務；系統管理提供PLM系統的訪問控制、權限管理、參數設置、組件注冊、系統更新升級等服務；報表與分析提供針對PLM產品數據相關的報表開發、統計和分析等服務；業務建模提供在線業務進模服務；二次開發提供代碼級別的業務功能并發或持服務；應用接口提供相應應用系統的效據和功能服務。

4）前端應用層

包括PLM前端應用和其他專業應用系統。PLM前端應用包括桌面應用、WEB應用和移動應用。

CAE、CAM、Office等應用系統通過封裝實現與PLM的集成，MCAD、ECAD、CAPP等應用系統通過在主菜單中嵌入相應的PLM應用接口菜單而實現與PLM的集成。

（2）PLM系統功能要求

PLM系統功能涵蓋了產品全生命周期的業務過程和業務數據管理，以及系統平臺化管理相關功能。PLM系統包含以下11個組成部分。

1）需求管理

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

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

2）設計管理

產品設計管理是指從確定產品設計任務書起到完成產品詳細設計的過程管理和相關數據管理，是產品開發的主要環節。

設計管理應包括設計輸入管理、設計輸出管理、設計任務管理、設計過程管理、審簽過程管理、設計數據管理等功能。

設計管理應支持全新設計、變型設計、變更設計、參數化設計等主要設計形式。

設計管理應適應傳統瀑布式開發和最新的敏捷迭代式等不同的開發模式。

設計管理應符合企業質量管理體系中有關設計管理的要求，達到使質量管理體系中有關設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準備過程和產品工藝數據的管理。

制造管理應包括制造件管理、MBOM配置管理、工藝知識管理、制造資源管理、工藝規程設計管理、工裝設計管理、工藝模型管理、材料消耗定額計算管理、工藝審簽管理、工藝設計基線管理、工藝輸出管理、ERP數據輸出管理、車間數字化發放管理、產品實例管理等功能。

4）交付管理

產品交付是產品生命周期階段中的一個重要環節，要求在規定的時間將合格產品按質按量地交付給客戶，以達成合同協議要求。

交付管理應包括裝箱、發運、安裝調試、驗收等過程和數據的管理。

5）服務管理

對在產品交付給客戶以后所提供的各種服務活動及相關數據進行管理。

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

6）產品數據管理

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

7）過程管理

企業產品研發是需要跨部門跨專業多人員協作才能完成復雜業務的活動，實施過程管理是確保產品研發成功的有效手段。

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

8）協同管理

產品研發過程需要依賴于人之間、部門之間、與客戶和供應商等外部企業之間的高效協同，PLM需提供適當的協同機制和協同手段以支持這些協同活動的開展。

協同管理必須有項目管理、流程管理、任務管理、消息管理、在線會議管理等過程管理工具的支持，在業務上應包括企業內部協同管理、客戶參與管理、合作伙伴參與管理等功能。

9）系統管理

系統管理是管理和維護PLM系統正常運行的基礎功能模塊，它的功能范圍涵蓋用戶管理、角色管理、權限管理、日志管理、業務初始化管理、系統設置管理、服務引擎管理、組件管理等。

10）報表與分析

報表與分析是產品數據應用的重要功能，PLM應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用。

11）客戶化定制

業務的多樣性和個性化是企業PLM應用的顯著特色，提供可擴展性是PLM滿足業務要求的重要保證，PLM的可擴展性需通過客戶化來實現。

客戶化定制包括業務過程定制、業務建模管理和代碼二次開發管理。

4 PLM與應用系統的集成與項目實施

（1）PLM與應用系統的集成

PLM既是產品數據中心，也是應用集成平臺。PLM應支持企業中與產品研發制造有關的各種IT應用系統存取PLM中的產品數據。

根據應用系統與PLM交換數據的類型不同，應提供以下兩種不同的應用集成方式：

1）應用封裝，用于支持應用系統與PLM之間進行純文檔型數據的交換；

2）接口集成，用于支持應用系統與PLM之間進行非純文檔型數據的交換。

對于應用封裝，PLM應提供統一的封裝機制，支持通過配置方式實現集成。對于接口集成，PLM應提供接口中間件，以簡化針對不同應用系統的接口開發。

文字處理軟件采用應用封裝方式進行集成。

獨立的CAE軟件產生分析模型文件和分析數據文件，宜采用應用封裝方式進行集成。獨立的CAM軟件產生刀位文件和NC代碼文件，宜采用應用封裝方式進行集成。

MCAD、 ECAD、 CAPP、 ERP、 MES、 檢測/監測/MRO、PM、MDM、OA等應用系統必須通過開發接口實現集成，接口的功能應根據滿足數據共享或業務流程的要求來決定。

（2）PLM項目實施

PLM實施要求規定項目實施的目標、過程階段劃分、每個階段的實施范圍、團隊組成及雙方職責、具體應完成任務、應配置的資源和應完成的產出。

通過PLM項目的實施，應達成如下目標：

1）能夠理順和規范企業設計研發流程，實現業務流程的電子化；

2）通過產品知識庫的建立，積累企業的知識財產，并確保產品數據的正確性、完整性、規范性及安全性；

3）實現企業的協同開發，建立面向生產和市場的研發體系，從而提高設計研發效率，縮短研發周期和降低研發成本；

4）打通整個企業產品信息流，實現PLM和相關應用系統的集成。

5 標準應用案例

以符合本標準的某國產品牌PLM軟件系統為例。

系統采用J2EE分布式組件架構，按照基礎平臺、集成架構、業務服務和前端應用進行分層，在集成架構層部署了業務模型驅動引擎，實現了基于業務模型驅動的業務服務自主生成，很好地適應了PLM領域企業個性化要求高、行業需求變化大的特性。通過簡單的業務建模就可以快速構造出不同的行業PLM系統，業務范圍可以覆蓋從產品需求、研發、制造和運維服務全過程。目前通過業務建模構建的不同行業PLM系統已經廣泛應用于汽車、航空航天、機械、電子電氣等眾多產品研發制造行業。

由于有對體系架構的合理設計，PLM系統在實際使用中不但能很好地支持中小企業的產品研發業務需求，也完全勝任多研發中心和跨地域制造的集團型企業的管理需求。同時，由業務模型驅動機制的存在，業務模型的快速調整，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一的產品業務服務。

6 結語

對產品生命周期管理標準化，能在用戶、軟件開發商和實施服務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品生命周期管理的需求，引導軟件開發商提供滿足用戶需求的PLM產品和服務，指導實施服務提供商遵循PLM實施的內在特點執行合理的PLM系統導入流程，從而幫助用戶提高PLM應用成功率。