浅析PLM产品个性化定制研发及配置管理应用
导读：本文阐述了PLM系统配置管理的应用价值和策略方案等，为企业解决快速为客户“量身定做”，并最大程度上满足“客户第一”生产营销理念，获得较高的市场占有率和满意度。
作者：李战锋 | 来源：《建设机械技术与管理》
随着科学技术的迅猛发展以及用户需求的多样化，个性化定制生产成为适应新的市场环境的生产方式。基于PLM（Product Lifecycle Management）系统的配置管理为客户个性化定制提供了全新的数据平台，也突破了传统开发模式的沟通方式，整合了企业外部需求与内部数据实际融合。通过个性化的数据管理、项目管理、配置管理、工艺管理、流程管理等模块，将系统数据库的技术信息与供应商、制造商、经销商以及客户紧密的联系在一起。精准分析客户的个性化定制需求，并为其“量身定做”，能够最大程度上满足“客户第一”生产销售理念，获得较高的市场满意度和占有率。从而赢得竞争主动权，提高公司的核心竞争力。个性化配置管理也是将信息技术不断渗透到设计研发与经营管理中的又一突破，是企业科技制造水平从低级到高级的一个进化过程。PLM系统的配置管理也是一种将企业信息化数据管理转化为的战略竞争力一种先进手段。
1.1 市场对产品个性化定制需求
“个性化”和“多元化”的价值观念及消费需求，促使企业不得不改变以流水线为标志的大批量产品制造生产模式，客户不再接受被动的选择消费，在选择产品时将个性化需求提到了前所未有的高度，促使企业进行产品市场化策略有了重要转变：首先是从以产品设计为中心的生产模式向以客户需求为中心的模式的转变；其次是企业生产管理的视角从“内视型”向“外视型”转换。PLM系统配置管理恰恰能够满足多样化市场需求，且快速的响应市场的变化。
1.2 PLM系统配置管理特点
PLM系统配置管理是企业基于形成刺激客户消费的新的增长点，满足客户对产品个性化功能、质量等方面的需求，引导消费者对产品需求的想象力，吸引潜在的消费人群，其特点为：
（1）以客户驱动设计制造、快速响应为新的生产经营理念，实现企业向“以客户为中心，以市场为龙头”的生产经营模式转变；
（2）打破产品的“订、产、供、销、售”的时间、地域限制，采用主动式客户服务，拓宽企业市场领域和客户群体；
（3）以订单为核心的生产模式大幅度压缩供应链和库存量，降低业务流程及财务管理成本；
（4）客户直接参与设计选配方案的确定，跟踪生产过程，提升了客户的满意度；
（5）以“需、产、供、销”一条龙服务，实现信息化数据中心互联融合，推动企业信息化环境优化发展，是信息技术与生产制造过程的结合应用；
（6）实现公司范围内（包含经销商）的全面数据共享，信息实时监控，最大限度地减少设计研发和经营管理过程中重复劳动，发挥信息技术的综合效益，提升企业核心竞争力，实现整个产品生命周期数据的管理。
2.1 个性化定制思路
PLM系统配置管理是利用信息数据技术进行产品个性匹配的一种崭新生产营销模式，其核心思想是将客户作为企业最重要的资源，通过收集客户需求信息到客户自己模糊的语言表达，将从客户需求信息与产品零部件特征之间一系列复杂的映射中导出能满足客户的唯一产品结构。最终形成系统平台化的超级配置BOM订单。PLM系统通过对客户这种动态变化的、离散的数据匹配需求分析，在企业信息平台进行定制订单的搭建生成，并通过细分市场、生产流程柔性化，重点突破模块化设计技术（例如：部件共享、可替换、主件适应、添加减少、组合的方便性）、零部件标准化（非关重零部件最大限度的标准化）和协同控制技术（协同研发决策、工种细分、统一数据库网络等）。快速的向客户提供个性化的产品，很好的迎合了客户化的“特殊”需求（图1），目前，企业引入模块化设计管理思想，以模块为对象组织产品设计，将产品某一具体功能所需要的零部件进行特定的组合，通过相应的选择和组合来构成不同的产品族。其中包括产品配置结构确定策略和产品分类标准化，建立约束逻辑关系，但这些模块的产品数据及配置规则数据量较大，需要依赖信息化系统进行管理，实现设计模块的有序性和结构化排序，从而保证数据的准确性和知识的重用性。简化了客户个性化定制的效率。在客户管理上也形成客户需求分类管理。
图1 客户需求数据分析
2.2 配置方案及方法
2.2.1 配置方案
PLM系统中超级BOM是基于模块-变量-约束-实例化进行搭建的，首先，配置方案是由维护人员通过在配置管理内部建立分类并设置属性信息，系统中配置BOM是从上到下的一个结构搭建过程，新建一个根节点为产成品类型的物料，根节点创建好后，就要搭建配置BOM的第一层子节点挂的是虚拟子部件层例如：动力系统，传动系统，转向系统等，在虚拟子部件层下面挂是模块或零部件，第三层（虚拟子部件的子层）下面的一层挂的是一个实体物料。配置BOM的结构搭建完成之后，就需要设置每一层配置变量的物料，选配界面加载了定义在根节点以及一级子节点上的所有配置变量，可以通过选配的变量生成配置方案，最终得到需要的实体BOM。配置方案的保存逻辑是采用方案不存在既新增的方式，提供类似创建功能解决相似方案的新增。一个根节点上可以创建多个不同的配置方案。
配置管理相关数据对象及关系(图2)：
（1）配置变量可以独立存在，并统一被引用于配置BOM根节点，一个配置BOM可以引用多个配置变量。
（2）一个模块可以对应多个配置带选项，其为替代关系，模块被待选项一对一的进行替代。
（3）模块、虚拟子系统、普通物料共同组成配置BOM结构。
（4）配置BOM生成多个配置实例，一个配置实例将通过配置方案进行区分，二者为一一对应关系。
产品型号可以由几个关键参数构成变量选项，通过选配不同的变量，得到想要的配置BOM。客户按照选项变量配置BOM，可使客户个性化定制变得更加容易实现，对配置BOM的变量值选择后，构成配置BOM选配后的实例描述。而不同的型号产品中又存在许多共同的零部件，配置结果可以生成标准（精确）BOM。产品或零部件的标准BOM配置文档可以自动生成并作为物料对象的产品资料属性，用于配置BOM的存档与维护管理以及模块化、平台化产品族设计模式管理，只需要修改图纸参数，生成与最终产品一致的零部件图纸信息(如图3)。PLM系统配置管理支持传统模式（直接选料品）与参数模式（模块特征）的配置，为企业ERP系统产品交付期与报价提供支持，通过PLM、ERP企业资源规划系统及其接口实现BOM数据的传递，在ERP中进行生产调整生成MBOM(Manufactunng BOM制造物料清单)。实现对各业务板块进行控制、指导协调和资源共享的重要手段。PLM系统配置BOM主要来自于新产品开发（即产品结构）和配置订单处理（也即生成订单），促进制造过程的智能化提升和改造，催生高端制造先进的生产模式。
图2 配置管理相关数据对象及关系
图3 客户需求信息描述
2.2.2 配置过程要素特性
（1）首先，配置编码规范必须遵循完整性、唯一性、扩展性、易用性、稳定性的原则，保障每一种物料都有唯一编码，编码对象的分类既不重叠交叉，又没有遗漏缺失的特征，编码系统应有足够的资源，以保证新编码对象扩展，编码规则应充分考虑效率与规范的兼顾，同时提高人员识别使用便利性；编码应适用于研、产、供、销、服的产品全寿命过程，所以应具有高度的稳定性，不得随意更改。对配置产品可用大类、中类和流水码组成，编码应清晰简化，复杂的变量编码也可添加字母来区分。
（2）配置模块代表的是一系列零部件的共同特征。是产品按照模块化设计思想拆分与组合，建立全功能模块的“超级BOM”，如一个系列产品所有可能的功能模块组成的BOM。然后，为这个产品定义选项，选项相当于某个功能模块可能的变化集合定义，例如：发动机、电控系统、作业装置、液压系统等。再为每个选项定义选项值，选项值将确定具体选择的内容，一般是多个值，例如：发动机选项定义了大功率发动机、小功率发动机、进口发动机、国产发动机等选项值。将需要变化的零部件与相应的选项值建立关系式，对产品设计中系列产品配置实现模块化管理，解决了企业同一个主机产品由于配置的变化而产生了大量的主机BOM的数据冗余问题，减少了因配置变化产生的设计及生产图纸的变更过程，提高了产品模块化管理水平。
（3）具体的产品或部件通过变量与其值对的集合来描述，可新增变量可选值扩大配置值范围，被引用的配置变量也支持修改，针对具体的配置BOM直接从配置变量池中查询引用，建立与配置BOM的关系。变量约束的新增有两种类型：模块内约束：定义在同一个节点的变量之间的约束；父子模块约束：定义在父子节点的变量之前的约束，且只能是父节点中定义的变量去约束子节点中定义的变量。配置变量可以独立存在，并统一被引用于配置BOM根节点，一个配置BOM也可引用多个配置变量，其为替代关系。变量的若干值，经过条件约束（与或非）运算，使结果变量输出符合条件约束的值。多个变量共同约束一个变量时选择后出现混乱，采用多个变量的值混合变化条件约束一个变量，保证只有一条约束决定某个变量值不需要多个约束共同决定，保证每条约束条件、结果的独立性。约束较为混乱时，建立约束前按照提供的模板表全部列出具体各个变量、变量之间约束。遇到变量引用层次混乱问题时，应规划好变量在配置bom中作用范围：配置变量条件的规则：在条件设置存在复合条件时，将复合条件分开设置为2条（只有And或者只有Or）。在条件设置存在复合条件时，例如：有多个or，只有一个and：将多个or设置在第一条，将只有and的条件设置在最后。
（4）配置条件是用于在配置BOM预览以及实例化时加载规则的依据。配置条件的新增是针对配置BOM上的链接来定义的，所以在同一个零部件上可针对EBOM和PBOM定义不同的配置条件。要正确预览出或实例化BOM，配置条件的定义也不是唯一的，可以通过定义多个配置条件或是通过从一个配置条件中定义多个表达式，只要满足实际业务逻辑即可。为保证配置结果的正确性，可定义一些选项约束，即不同功能模块之间的依赖关系或者互斥关系，例如：选择大功率发动机必须选择相应的配套电气系统，选择小功率低端发动机不必要选择高端座椅，如果用户的配置结果违背了这些选项约束，系统将提示用户，以保证配置结果的正确性。
（5）配置实例化时需要以配置方案为依据，当前没有生成具体的配置方案的需要生成配置方案，当配置方案已经生成实例的需要直接采用该实例。实例化后，可以将实例化零部件放入到自己有权限的文件夹中方便查找和管理。生成多个配置实例后，一个配置实例将通过配置方案进行区分，二者为一一对应关系。产品个性化定制从'卖方市场’演变成为'买方市场’，在这种环境下，小批量个性化定制生产模式已成为主流，既在满足客户个性化需求的同时，又使企业保证了较低的生产成本和较短的产品开发周期。客户可以根据自身长期或短期工作环境来判定评估。企业利用PLM系统配置管理的模块、变量、约束信息分类，在一个可通用、可共享的产品（PLM系统）平台上通过匹配功能、特征属性等的方法定义模块，建立覆盖客户需求范围的一系列产品，如矿山与城镇改造用装载机在动力和铲斗容量上有很大区别，还如高原区域的环境受气压、温度影响与中部地区需求又有很大的差异，对发动机的工作效率要求也不同，其最终目标是实现产品的完整性、一致性、可控性，使产品极大程度地与用户需求相吻合。系统还对产品设计数据进行分析，关联工艺数据，直接影响产品成本（采购、运输、制造、仓储、配件等）数据，形成精准的数据结构模型，通过一定时期的数据积累，未来市场可以通过大规模个性化定制实现边际成本（库存和采购量）递减效应。