PLM改造生产线的神奇软件纸箱机

PLM--改造生产线的神奇软件

PLM--改造生产线的神奇软件 2011年12月04日 来源： 体操做完后，丰田公司的工人在上岗前还有另一件事要做。这些日子，公司正在对他们将要负责生产的零部件做些变动。工人们各自走进专门的演示室，在那里，大型计算机屏幕将向他们介绍新的装配工序。要掌握的信息很多，因为工人们每两小时就要在不同的装配站轮岗，以缓解身体紧张。由于采用了新型的制造软件──产品寿命期管理软件(简称PLM)，各种数据可以用清晰的三维图像在电脑屏幕上演示出来。丰田公司装配线有著强大的能力(其象征是一张不起眼的看板卡)，一直被夸成世界第一。对丰田来说，那些展示意味著这理念的重大转变和效率的急剧提高。丰田汽车公司总裁张富士夫(Fujio Cho)宣称，PLM软件正在把公司的生产系统改造成数字化制造系统。除了丰田，还有许多公司采用了PLM软件，对产品从产生到衰落的整个寿命期──从研发中创造，到生产、测试，再到现场维护──进行管理。率先采用PLM的公司，如普惠加拿大公司(Pratt & Whitney Canada)，通用汽车公司(General Motors)和IBM，已经节约了数亿美元的费用(单是IBM一家就节约了7亿多美元)，并减少了三分之一的产品开发时间。波音公司也正在为生产新的7E7型梦幻客运喷气机安装PLM软件包。并非所有的用户都是巨型公司。加利福尼亚州亚伯林达市GID公司只有六名员工，它也用这种软件来设计轮式溜冰鞋和制造这种溜冰鞋的工具。PLM通过结合了两种人们熟悉的较旧软件做到了这一点。一种是计算机辅助三维组件设计程序(CATIA)，这是一种工程设计工具；另一种是较新的软件，具备模拟装配线乃至整个新工厂等功能。在丰田公司那些逼真的演示中，机器人挥舞著机械臂，机床往复运动执行任务，真人一样的模拟人在工厂里走来走去。有了PLM，包括设计、研制在内所有工序都可以在电脑同时进行测试，因此，工程师在产品还处于设计阶段的时候就能制定生产布局。软件能力还有了另一个惊人的飞跃:在改进产品时，PLM自动地根据商业要求改变设计规格。例如，飞机的某项任务要求，如最大飞行时间，它可能同发动机推力和油箱容量的设计规格有关，这些规格反过来影响到机翼尺寸。PLM软件能像变魔术般更新翼展尺寸、改变翼肋和桁条的数量及形状。有了这个新能力，飞机发动机制造商(如普惠加拿大公司)就能够在设计规格这个问题上同客户进行更密切的合作。曾有些潜在用户认为PLM就像ERP(企业资源规划)和CMR(客户关系管理)一样，只不过是又一个被过度炒作的三个字母的时髦软件，对它不屑一顾，但随后，PLM得以流行开来。马萨诸塞州坎布里奇市的行业观察机构Daratech公司首席执行官查尔斯•范戴勒(Charles Foundyller)把PLM称为“造就创新的最佳方法”。最主要的一种PLM软件是由IBM负责营销的，IBM技术与制造高级副总裁尼克•多诺弗里欧(Nick Donofrio)称这种软件是“在制造业历史上的一次最重大突破──亨利•福特(Henry Ford)装配线基础上的新发展”。他解释说，“产品制造出来后生产线上的工作往往就会停止，但PLM则更像一个不间断环路，它从制造到售后服务各阶段都跟踪著产品，然后又返回到设计理念和生产阶段等环节，以重新设计或升级产品。这种闭环式方法可能会把原来平庸的产品转变成货真价实的行业主导产品。IBM是PLM重要构件的孵化地和走向市场成熟的发射台。上个世纪90年代，IBM公司正在首席执行官郭士纳(Lou Gerstner)的领导下走向复兴，它发现自己有35%产品进入市场的时间比竞争者多出一倍以上。研发成本也失去了控制。设计工程师只顾设计本部门产品的组件，却不看IBM其他部门是否已经设计过这种组件。这种现象并不少见。大约25%的研发预算都浪费在这些从未进入市场的产品上了，而竞争对手在这方面的比例却只有5%。IBM成立了一个结构调整小组，由多诺弗里欧和IBM高级副总裁琳达•桑福德(Linda Sanford)领导，组织工程师开发了一个称为“产品经理”(PM)的数据库，帮助IBM工程师利用公司已有的1,491,879种部件，包括21,860种电缆、127,008种电子元件和大约30,000种机械组件及子组件。PM不仅是一个电子数据储存库，它还利用IBM已经采用的设计工程软件CATIA生成的数字资料，分送给全公司的工程师、会计师及所有需要这些信息的人员。1998年，IBM以4,500万美元的价格把PM卖给了正在开发一种PLM的法国达索系统集团公司(Dassault Systes)。达索公司大大增强了PM的功能，而IBM承接了PLM软件包的销售业务。IBM从中赚到了大把的利润，津津乐道地向员工、股东和潜在的客户宣扬这些成就。从1994年开始，由于采用了PLM，IBM把高端计算机和服务器投放市场的时间由原来的70个月减少到了19个月。同期，硬件研发支出与经营收入的比率也由原来的12%下降到了5.8%。在IBM的“老大难”问题(下马项目上的支出)也由原来的25%削减到了2%以下。全球高端服务器生产主管小雷•沃特洛巴(Ray Watroba Jr.)说:“我们将这些PLM程序合并、集成并在随后优化的方法，给我们的产品研发流程带来了意想不到的好处”。蓝色巨人有1,000名PLM销售人员和1,000多名咨询工程师，专职负责全球PLM用户。去年，IBM和达索两家公司的PLM软件销售金额合计约20亿美元。电资系统公司(EDS,今年被卖给一家投资集团)的子公司UGS PLM紧随其后，销售额达17亿美元，其最大的客户是EDS的原所有者通用汽车公司。行业分析师指出，今年PLM的收入为120亿美元，在此基础上，今后每年将以14%的速度增加。德勤国际咨询公司(Deloitte & Touche Tohmatsu)在一份新的报告中认为，采用PLM是实现生产率和利润惊人增长的原因。由于PLM是一种新产品(在2002年2月份才成为真正的商业性产品)，只有为数不多的一小部分公司全面地掌握了该项技术。但是，在欧美的650个主要制造厂家中，掌握了该项技术的55家公司的利润却比其余公司的利润高出73%。市场研究公司Gartner的一份研究报告指出，“财富1000”排行榜上的制造业公司若在2007年前还未安装PLM，它们维持其竞争力将十分艰难。该报告还说:“采用PLM的中小企业将对那些不采用PLM的竞争对手拥有优势。”正如其它业务软件一样，PLM也能降低成本，但其真正的功能却充当创新的发动机。它能比过去更快速、更容易地生产从农业机械到玻璃器皿等各种产品。波士顿的行业观察机构AMR Research公司PLM研究主任迈克尔•巴克特(Michael Burkett)说:“其它主要的企业软件基本上都是用来提高现有运营活动的效率，而PLM却能改变游戏的规则”。伊莱克斯公司(Electrolux)运用PLM来研制无绳自动自充电真空吸尘器，它看起来就像一条巨大的三叶虫，因此就起名为“三叶虫”。可惜，它的价格高达1,800美元。PLM能够生成数据库，保存有关产品生产方法的数据和点子，因此无论是相关的点子还是部件都可以比从前更快捷、更高效地反复利用。PLM体现著一种思想，本身又是一整套软件程序，它将产品设计与产品开发紧密地结合在一起；反过来，又将产品开发与工具、装配线乃至整个工厂的设计结合在一起，而且一切都可以在计算机上详细地模拟出来。以前，设计、开发和制造工程师依次完成各自工作，相对隔绝。现在，他们能够在世界各同时工作，相互协调。波音公司的工程师们目前正在研制最新型的客机，他们能够与身在各大洲的同行合作，同时在电脑屏幕上检查同一个机翼模型。所有参与者都能看得到设计中的变更，而且变更的成本还能自动计算出来。精明的PLM观察家、AMR公司的迈克尔•巴克特看到，PLM正在对新产品的工厂量产期(即实时量产曲线期)产生重大影响。早在1999年，巴克特就创造了PLM这个术语，他说:“许多公司重视新产品的即时上市，而没有认识到规划、供应链准备和制造的重要意义，没能在这方面为新产品的批量生产提供支持。看一看高技术产业就能明白了:摩托罗拉(Motorola)、奔迈(Palm)、微软(Microsoft)等公司全都因为新产品上市的制造和供应准备工作不充分而损失了销售量。”他还说，PLM可以让产品上市“完美无暇”。它确保了各种跨功能要素都协调一致:确保有合适的制造、供应工具及流程，确保现场服务文件制备妥当和市场营销活动到位。除此之外，有了PLM仿真三维模型，设计理念更容易把握，因为人脑可能迅速处理日常生活中熟悉的景象。最后，PLM还有大多数软件没有的另一个优势。达索系统公司首席执行官伯纳德•查尔斯(Bernard Charles)得意洋洋地说:“使用PLM很有趣。”他还说:比较一下，“你听到有谁说过看著ERP软件显示出的一串串对象清单会感到有趣？在那儿你甚至还没有开始就感到厌烦了。”在蒙特利尔郊区朗奎尔的普惠加拿大公司的工厂里，乔治穿著工装裤，走进了一个飞机发动机的彩色三维电脑模型。乔治是一个计算机模拟人，数字化的骨骼、关节和韧带一应俱全。他正在试验，想弄清楚真人修理工在进入真发动机的某处时是否会遇到障碍。如果乔治不能进入某个部分，他的手臂就变成红色，提醒发动机设计员需要做些变更。普惠公司为喷气飞机、螺旋桨飞机和直升飞机设计和制造发动机，它两年来一直使用PLM。到目前为止，在PLM上已投资了4,000万美元，在企业资源规划上的投资也只是6,000万美元。普惠正在研制四种新型发动机。在计算机屏幕上进行试验十分有效，因此普惠去年开始不再用木头和塑料制作发动机模型。这些模型中有些有4,000多个部件，停止使用这类模型，公司在每项设计中节约了50万到100万美元。普惠工厂有4,000名员工。由于采用了全套PLM软件，无论在工厂内部业务还是工厂外部业务中都获益不浅。装配设计阶段过去要持续一年，现在缩短了20%。工程师采用电子手段把发动机外壳的CATIA图像传输给飞机制造商，看看能不能与模型匹配。大约有70%的不吻合部分在设计的早期就能发现并进行改正。使用模拟人可以更准确地估算出维修时间，演示出从机身拆下发动机的最佳方法，而不必建造实物模型就能通过飞机制造厂的设计验收。不过，还必须用金属制造出发动机实物模型进行振动、工作环境温度和运行速度方面的试验。但是，有了PLM，普惠的工程师不用再制造模型，而是制造用于测试的第一款生产型号。由于把三维设计、开发与制造结合起来，普拉特还把制造流程的编程工作加快了9倍，并把零件加工时间缩短了35%。采用CATIA，工程师们可以设计零部件和组件，建造虚拟的发动机模型。CATIA :还能用数字编码和图像说明生产车间机器切削发动机工件时要采取的数值控制路径。数码企业规划项目经理舍里尔•诺沃萨德(Sherrill Novosad)说:“为了模拟，机器不必停下来。不过你仍然要在车间内进行最后一道工具试验。但现在你只需要做一次就行了，不必做三、四次。”PLM的另一个大用处就是管理发动机设计的相关数据。首席信息官阿马尔•杰尔吉斯(Amal Girgis)说:“我们有大量的纸面数据，存放在不同的地方，检索起来很困难。”比如涡轮机叶片，公司过去靠设计工程师的记忆，而现在设计人员只需点一下鼠标就能检索到某个叶片设计的所有信息。PLM还显著地节约了制造成本。据公司的统计，夹具设计减少了13%，切削废料减少了86%，返工减少了近10%。库存周转率去年由原来的每年4次猛增到14次。尽管PLM价格不菲，但普惠估计三年就能回收全部投资。杰尔吉斯说:“能获得从产品概念直至产品报废整个历程的所有信息，一直是航空航天公司这样的大型公司的愿望。在我们这行，由于发动机寿命周期很长，能达50年之久，也由于本行业是管制行业，所以数据变得非常重要。另一个重要的事情就是开发和制造成本。如果你有这方面的经验，又能重复使用零部件，你就可以实现增值。”我们可以把PLM评价为引领制造业走向完全数码化未来的重要变革力量。正如达索系统公司首席执行官查尔斯所说:“我们不会停下来，直到地球上所有的物质产品在整个寿命期中都实现了数码化设计、数码化生产和数码化管理。我们的远景是有一个让你能定义、监视和控制整个物质世界的数码模型。”将来也许有一天，我们甚至不再使用看板纸卡。

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