产品生命周期管理逐渐成为行业企业数字转型的核心。以PDM为功能基础，以BOM为数字基础，PLM构建了企业内部协作关系，以产品视角维系了行业企业的供求链生态关系，PLM作为数字线程的依赖支柱，将不同数据孪生体连接起来，实现了企业产品创新链、价值链、资产链的数据链条贯通。PLM行业的重要性日益被企业认知，行业市场持续增长，在此环境下，中国PLM行业同时面临机遇和挑战，行业企业也需稳步提高应用水平。随着国家对制造业的全力推动，中国的PLM行业将迎来蓬勃发展。
关键词：产品生命周期管理企业数字化转型数字孪生数字线程
作者简介
范寅
曾就职于思科、联发科、腾讯等企业，长期从事计算机系统软件、算法研发工作；
石建军
就职于上海思普信息技术有限公司，作为核心人员参与中国PLM行业规范的编制工作，具有22年PLM领域工作经验
韩俊峰
安徽晟飞信息科技有限公司总经理，曾就职美的、讯飞等企业，长期从事制造企业数字化建设服务工作
以下为《产品生命周期管理驱动行业企业数字化转型》全文：
产品生命周期管理驱动行业企业数字化转型
一、背景
产品生命周期管理（ProductLifecycleManagement）逐渐成为企业数字转型的核心，这不仅仅是因为PLM系统发端于EDM/PDM等数字化工具，将数字化进程贯彻于产品的构想、设计、制造、支持、回收的生命周期过程；也不仅仅是PLM系统跨接企业研发、工程、制造、市场、销售、设备、质检等诸多部门，为包括ERP、MES、QMS、SCM、CRM、MRP/MRPII等系统提供数据支持；也不仅是因为产品生命周期管理促进了企业在复杂环境下的行业交叉整合、降低了成本、维系了企业经营的可持续性；更是因为产品生命周期管理是在上述过程中，采用了数字化手段，围绕产品将不同行业的企业整合在一起，维系了稳定持续的供求聚合关系，打造了以产品为核心的企业生存环境，向数字转型持续推进，最终取得竞争优势的管理手段。(见图1)
图1PLM逐渐成为制造企业的核心
①LouisRivest,ChristianBraesch,FelixNyffenegger,ChristopheDanjou,NicolasMaranzana,etal..IdentifyingPLMthemesandclustersfromadecadeofresearchliterature.InternationalJournalofProductLifecycleManagement,2019年，12卷第2期,第81到106页。论文编号：10.1504/ijplm.2019.107005ff.ff.hal-02937701
二、产品生命周期管理的发展
②StarkJohn.ProductLifecycleManagement：21stCenturyParadigmforProductRealisation.SpringerLondon，2011.
三、PLM系统
路易斯·肯尼布雷（LewisKennebrew）③展示出PLM贯通产品研发的全过程（如图2所示），揭示了PLM系统的目的在于：基于数字化手段为企业打通从市场到设计再到产品，直至返回市场的产品研发过程的种种障碍。不同企业采纳PLM系统的目标和初衷相似，可是受制于企业所处行业、环境、规模、供应链、制造及信息化水平等诸多因素影响，实际投入运行的PLM系统是没有完全相同的。
第一，PLM系统具有行业针对性。提供PLM系统的厂商们把企业客户划分为包括航空航天、装备制造、建筑、医药化工、机电、服装、零售等在内的不同行业，并且把企业按规模大小、上下游位置做了再次细分，产品各有侧重，从而构成了不同的利基市场。
第二，从事PLM系统的企业发展历程也不尽相同，其经验技术积累沉淀有所差异。很多国际厂商，包括达索、宾利、西门子是从CAD发展起来的，其设计技术集成能力优势明显；而国内厂商大都从PDM发展起来，例如思普软件、天喻软件、清软英泰、开目等，对于中国企业研发流程具有深刻认识，产品切合中国制造业现状；而部分涉及ERP等企业信息化的厂商，例如甲骨文、金蝶、用友等，也通过并购手段实现了其PLM系统产品，其产品侧重于建立企业内部、外部资源协调的协作关系。
第三，即使采用了同样的PLM系统软件，不同企业的实施也会对PLM系统产生最终影响。这是因为企业的产品管理思想、产品设计、工艺流程、技术手段、信息化水平都严重制约了PLM系统的实施。在实施过程中，必然要重新梳理协作流程、对数据整理归集、对信息系统进行集成，通过二次开发进行定制，从而最终影响PLM系统的最终形态。对于行业企业来说，PLM系统的选型是一个关键，而PLM系统部署实施则更为重要和关键。
围绕着PLM系统众多的业务形态，形成了包括咨询、培训、销售代理、软件配套、系统集成、实施等更为细分的行业，构成了PLM系统上下游生态关系。可以预见，随着工业互联网的深入与推进，工业解析技术、工业数据集成等技术的应用，未来也有可能成为PLM系统支撑的数据即服务（DaaS）、后端即服务（BaaS）等工业互联网新型业务。
图2PLM贯通产品研发的全过程
（一）PDM是PLM的功能核心
三是流程控制。一旦流程和产品结构被确定，就需要通过机制建立产品活动的协调通讯。目前厂商多采用基于事件驱动的消息机制，完成设计变更请求与变更响应。而对于着眼打通生产上下游供应链的行业企业来说，其消息系统的集成能力、消息的派发与响应机制尤为重要。
四是可视化交互。PDM最复杂的功能莫过于其交互系统。产品在设计、制造、测试过程中，人们需要通过图形化手段直观地对产品零部件进行对比，查看作业指导书，理解工艺步骤，对比测试。目前的PDM产品按其行业不同，大多提供了包括CATIA、UG、Creo、SolidWorks、SolidEdge、AdobeIllustrator等用于制造、服装行业设计的软件集成，如图3、图4、图5所示，基于图形化的PDM交互系统，能够让工作人员高效的复用设计、设计审核，并为生产人员提供直观的作业指导。
图3通过集成CAD实现设计复用
图4基于可视化技术实现零部件标注
图5基于三维可视的作业指导
在PDM系统基础上，完善的PLM系统还需要实现项目管理功能，与MES、ERP、SCM、CRM等系统集成，实现配方变更、设计变更、生产变更的协作关系，从而搭建出完善的行业企业数字化解决方案。
（二）BOM是PLM的数字核心
BOM的管理是企业数字转型的关键。BOM将产品结构、涉及的物料以数字化呈现，用于确定产品订单规格、设计、工艺编排、指导生产、引导采购、质量保证、整体/零部件销售、维护服务、成本控制等不同目的。根据使用目的不同，也大致分为设计BOM（EBOM）、工艺BOM（PBOM）、制造BOM（MBOM）、销售/服务BOM（SBOM）等，并且随产品信息管理的细致程度分为需求BOM、装配BOM、包装BOM、运营BOM等等。早期的BOM是离散在MRP/MRPII、ERP、MES、SCM等系统之中的，随着以产品为中心企业管理思想的逐渐深入，企业对BOM全面贯通的需求愈发强烈。而原有的BOM管理功能也逐渐从ERP系统下沉，归并到PLM系统中去，以概念BOM（需求BOM）为源头，对BOM不断衍生并分发到不同的系统中，最终形成了企业的BOM“数字河流”。图6展示了产品生命周期管理过程中的BOM活动。
BOM管理也是PLM系统提供的核心功能之一。典型的PLM系统需要具备在计算机辅助工具中从产品设计、产品配方等环节提取EBOM的功能；需要提供BOM编辑工具，具备其他功能BOM的演化能力；实现与包括ERP、MES、SCM、DMS等多种系统完成BOM数据对接；具有标准化手段，能够演绎出设计/配方的标准零件/组件库，能够基于唯一编码构建产品数据系统，并提供物料检索能力；提供版本控制以及比较工具，具有直观分析对比反映生产、设计变化的能力；具备不同BOM组合能力，具有可通过参数控制和公式演变即可生成产品BOM（超级BOM）的能力。随着云计算、物联网技术的普及，一些PLM系统具备跨企业零件或者物料的追溯能力，随着PLM系统的不断延展，更多的ERP的BOM管理功能将逐渐迁移至PLM系统中。
图6制造企业中的BOM演化
在不同的管理思想和企业环境影响下，企业对于BOM的业务流程各不相同。如图7、图8所示，同样采用天喻软件InteBOM的汽车制造企业，东风柳汽④基于BOM实现了产品研发与ERP、MES、SCM、DCS系统贯通，江淮汽车基于统一零件编码规范的BOM管理完成了设计变更与生产变更的业务流程集成，其业务特征呈现了显著差异。
图7东风柳汽BOM数字流
图8江淮汽车基于统一编码规范的BOM管理
（三）PLM系统的数字孪生视角
迈克尔·格里夫斯（MichaelGrieves）⑤将数据孪生定义为可以作为设计、制造、维护的产品、服务、流程的虚拟表示，其支柱在于：第一，真实空间中的物理产品；第二，虚拟空间中的虚拟产品；第三，结合数据和信息，将虚拟和真实产品连接在一起。
塔塔公司⑥认为以上数字孪生的实施是通过PLM系统实现的，PLM系统提供了统一的数据库，将虚拟产品与物理产品链接在一起。数字线程创建和使用物料系统的数字表示，跨接企业产品创新链条、价值链条、资产链条的各个领域，能够对系统当前和未来的能力进行动态展示、评估、提供决策信息（见图9），将各种数字孪生体连接起来，为各端提供反馈优化的机会，实现数字线程的数据对齐、可追溯以及优化。数字线程有四个关键组成部分：一是通过在不同行业的企业全价值链中吸收MBE的实践经验；二是推进前向连接并建立反馈，形成闭环；三是部署智能创新平台；四是分析获得带有背景的业务洞察等活动为企业获得竞争能力。
图9数字线程连接企业“三条链”
数字线程的实施并非朝夕之功，需要不同行业的企业深厚积累具备一定水平的PLM成熟度，需要在包括数据管理、BOM等配置管理、产品规划、供应链管理、产品可追溯、企业变更、安全协作等诸多方面做好充足准备。
⑤M.Grieves.(2014).DigitalTwin:ManufacturingExcellenceThroughVirtualFactoryReplication.ExecutiveSummary(3ds.com)
（四）PLM成熟度是企业产品生命周期管理实施的重要工具
第二，部门级应用，单独的一个内部部门使用PLM系统以降低错误/重复劳动。
第三，组织级应用，各部门采用PLM系统相互协作以加快新产品市场化速度、提高各部门透明度、培养部门间协作。
第五，数字化转型（长远图景），集成所有产品生命周期数据，采用包括3D、电子商务、商业智能、数字打印、区块链、物联网等技术，以获得数字转型带来的竞争优势。
尽管对PLM成熟度的研究成果较多，但由于各个行业之间差异较大，还无法产生一个公认的参考标准。参与PLM实施的咨询评估公司仍将各自摸索的调研方法和评估手段视为行业竞争的制胜武器和竞争法宝。
⑦BatenburgR,HelmsR,VersendaalJ"PLMroadmap:stepwisePLMimplementationbasedontheconceptsofmaturityandalignment".InternationalJournalofProductLifecycleManagement第4卷第1期,2006,第333到351页。
⑧SaaksvuoriA,ImmonenA,Productlifecyclemanagement.Springer,2004。
⑨StarkJ,ProductLifecycleManagement.Springer,2001。
⑩BasKoomen."PLMinSME,WhatAreWeMissingAnAlternativeViewonPLMImplementationforSME".15thIFIPInternationalConferenceonProductLifecycleManagement(PLM),2018年7月,意大利图灵.第681至691页,编号：ff10.1007/978-3-030-01614-2_62ff.ffhal-02075627f。
VezzettiEnrico,ViolanteM，MarcolinFederica."Abenchmarkingframeworkforproductlifecyclemanagement(PLM)maturitymodels."，2014。
四、国内PLM发展
（一）中国PLM市场具有发展潜力
我国PLM行业经过二十年发展，逐渐进入高速增长阶段，但与国际同类行业相比，整体仍有较大差距。据CIMData2020年统计，全球PLM市场为533亿美金，市场增长率为3.5%，中国市场为29亿美金，增长率为9.4%。中国PLM企业面临国外企业竞争优势和国内市场不饱和双重压力。
表2工程领域前10位PLM厂商
国内企业凭借本土实施优势、价格优势以及对中国制造业业务流程操作细节的谙熟在特定行业领域占据一席之地。例如，如图10所示，思普软件PLM系统已经覆盖了我国汽车制造的各细分行业。尽管如此，面对SAP、西门子、达索、PTC等强力挑战，中国PLM企业整体竞争能力仍然较弱。与国际企业相比，中国PLM业务领域主要集中在大中型汽车制造、工业设备、航空航天和国防以及高科技工业部门等。对于建筑、零售、服饰等行业领域以及小规模行业企业较少涉足，市场仍存在空白。我国的PLM企业国际影响力不足，很少有国际公司，国际PLM实施案例较少；国内缺乏类似CIMData、WhichPLM这样的独立咨询公司，对企业影响力较弱；缺乏独立自主的CAD、CAM、EDA等辅助设计，仿真软件也是中国PLM企业的技术短板。这些差距与我国不同行业的企业整体现状有关，随着我国在高端制造、工业互联网的整体布局，企业数字化转型的持续推动，在自主核心仿真、设计系统的积极发展，国内PLM厂商有较大的发展前景和机遇。2021年我国国内主要PLM厂商以及排名如表3所示。
图10思普覆盖了中国汽车制造的整车到零部件各行业
表3国内PLM主要厂商
《中国PLM研究报告（2021~2021）》，CIMdata,
（二）中国企业的PLM应用水平有待提高
我国PLM系统应用水平整体偏弱。我国采用PLM系统的企业目前主要用于企业内部提高设计效率、实现设计部门的协作，部分已经实现了PLM指导生产、采购、销售和质量管理，完成了企业内部信息系统的整合，但是没有形成以产品为中心的跨接行业上下游，构建延伸性企业（ExtendedEnterprise）生态链关系。
我国不同行业的企业正谋求竞争优势，一些企业逐步考虑引进PLM系统以促进企业竞争力，却在具体实施过程中仍顾虑重重，实施的结果和预期仍有差距，其中原因众多，列举部分如下。
第一，PLM首先服务于设计、工艺等研发部门，涉及专项技术，因此企业既往的顶层规划、逐层执行的规划方式显得力不从心。
第二，我国不同行业的企业分布广散、水平参差不齐，缺乏具备参考意义的案例；缺乏独立性的咨询评估机构，企业面对众多的供应商挑选对象，难以做出合适的选型抉择。
第三，对于产品生命周期管理建设，系统软件的选型采购是一个重点，更为重要的是PLM系统的实施，现实中实施过程却是应企业而异，过程质量与绩效难以确定。
第四，PLM系统的首要作用是作为企业持续创新能力的基础设施，其效益无法评估。
综上，考虑到我国不同行业的企业信息化人才短缺等诸多原因，我国中小企业对于PLM系统望而却步，转而把精力投入MES等其他系统的建设。这种企业信息化建设路径能够降低当期信息系统实施难度，提高企业自动化水平并带来明显效益，随着信息系统复杂程度的增加，将会进一步加剧PLM系统实施的困难。
针对上述问题，结合我国一些企业PLM系统实施经验，提供以下参考。
第二，PLM系统选型应该契合企业细分行业以及上下游关系等特征。例如医药化工企业，在选型时应着重考察PLM系统对于多批次配方的研发协同、比对、版本跟踪管理能力。对于具备设计能力的制造企业，其考察重点往往是与CAx系统集成能力，企业内、企业间变更协同与追溯能力，设计内容的保密控制能力等。来图加工企业则需要考虑与上游企业的设计资料共享，与MES等执行系统的配合能力。零售、鞋类和服装（RFA）以及时尚用品企业大多观察PLM系统如何实现供应链与产品艺术设计之间的平衡以及对供应链的控制能力。在选型中，PLM厂商是否具备本地实施保障能力也是考察的重点。
张明静、王清华、莫欣农、张力：《产品全生命周期管理效益评价方法》，《计算机集成制造系统》2011年17卷第2期，第7页。
陈诗江：《产品全生命周期评估与管理——基于多种理论融合视角》，《企业管理》2020年第5卷第1期。