浅谈IPD在PLM的落地

科技 2024-12-10 19:01 湖北

✎导读

PLM作为研发数字化转型抓手，可以全面兼容和封装产品研发体系和质量管理体系，并结合企业现实情况进行IPD体系落地。

作者：鼎捷数智易智，来源：e-works。

1 前言

全球化市场竞争形势下，越来越多企业不断提升自身的研发创新能力，加大产品的研发创新投入。从整个研发投入来看，2022年至2023年间，研发投入强度由1.54%提升至2.64%，其中中小民营企业增长为3.75%，超过了市场平均水平。从投入产出来看，2023年新签订的技术合同总额达到6.15万亿，同比2022年增长了28%。2023年专利数量高达92万件，其中高价值的发明专利所占比重超过40%。种种数据表明，企业的创新主体获得感不断增强。

企业开始重视研发创新体系的建设，开始关注企业的研发数字化转型。在为客户提供支持与辅导过程中，IPD、APQP、NPI、ISO四大体系最为常见。IPD将产品开发视为投资决策，以市场需求为导向，通过跨部门协同，开发卓越的产品并实现市场成功；受华为IPD成功实施的影响，目前电子行业导入IPD体系居多。APQP作为汽配行业的纲领准则，主要通过结构化方法确保产品满足顾客的质量要求，通过早期策划预防，来降低产品质量风险，更侧重在开发有质量保障的产品；而NPI新产品导入，将新产品从设计顺利引入生产和市场，确保按时、按质、按量投入生产和市场。由此可以看出，从体系侧重点上看，还是以IPD的研发创新意识更为强烈。

PLM作为研发数字化转型抓手，可以全面兼容和封装产品研发体系和质量管理体系，并结合企业现实情况进行IPD体系落地。利用PLM的IT技术优势，将IPD先进的研发管理理念转化为企业实际研发业务场景，进而执行与操作。PLM对IPD核心要素的支撑概括起来主要包括：建立端到端的需求闭环管理、强化产品开发的结构化流程、采用项目管理方式进行产品研发、构建产品平台与CBB体系、整合产品数据管理体系、促进研发知识管理积累与应用、实施可控的变更管理体系、实现产品全生命周期内的信息共享、建立基于企业战略与评价的绩效体系等。

图1 PLM对IPD核心要素的9大支撑

作为PLM实施厂商，曾辅导过上千家企业的研发数字化转型。他们大多数是已经实施或正在实施IPD咨询，无一例外地，都会在IPD咨询规划落地过程中存在一些挑战。IPD更关注于企业战略层面的指导，缺乏对产品开发过程各项具体业务的规划实施细则。比如在构建企业产品平台及CBB模块库时，需要基于企业大量的历史数据，经过统计分析和整理，形成结构化的产品平台，从而实现面向产品族的设计；又比如在产品数据的整体规划上，对产品、零部件、原材料、BOM、工艺、图纸、文档等数据关注度较少，对数据的编码、分类、属性、版本、权限、状态、关联关系等也鲜少涉及，导致设计重用异常困难；此外，由于IPD体系咨询对于一些具体的产品开发活动往往没有明确定义，IPD落地往往表现为一堆流程文件、模板或制度规范，因此需要不断强化研发人员具备高度的主观能动性，按照IPD业务规范来执行研发创新活动。本文主要针对实施过程中，常常困扰企业的数据层面去论述PLM对IPD体系的支撑。

2 对平台与CBB库的支撑

随着市场产品迭代周期持续缩短，企业为响应快速变化的市场需求，必须投放更多面向不同细分市场领域的产品，客户数量增长，产品种类和型号随之增长，研发部门承受的压力日益增大。这使得企业从过去以产品为中心的研发模式，向以用户需求为导向的研发模式转变。产品研发不再是被动响应客户的需求，而是主动引导整个市场需求以获得最大的投资回报。逐步将无序的产品开发转向有规则的基于平台的开发，成为企业研发体系创新的首要任务。平台建设过程中有三个关键点：

2.1 技术与产品分离

一方面，技术研发相对于产品开发具有更的不确定性，会因为技术瓶颈导致项目进度不可控，而产品开发的时间要求相对严格。如果技术研发和产品研发同时进行，企业会因为新产品上市时间的要求，而无形中忽略了对技术领先性的要求。

另一方面，IPD建议强矩阵的项目组织架构，将技术研发与产品研发分离，才能更好地集中核心资源攻克技术难点，从而保证平台技术的领先性，而不是为了提升某一个新产品开发项目的技术水平。

最后，技术开发流程也不同于产品开发流程。技术开发关注对产品战略的支持，侧重于评估平台的技术竞争力及目标成本的达成率。平台开发通常是构建一个通用的技术架构或基础设施，以支持多个产品或服务的开发。而产品开发关注对业务计划的支持，侧重于评估市场竞争力及盈利能力，同时关注盈利计划。产品开发是从概念到市场的整个产品开发过程，包括市场调研、设计、开发、测试、发布和运营等多个阶段。

当然，技术和产品又是密不可分的，他们是企业实现持续发展和增长的重要手段。通过技术创新，为产品研发提供源源不断的动力和支持；而产品研发则是技术创新得以实现和应用的关键环节。只有将技术创新与产品研发相结合，企业才能不断推出具有竞争力的新产品，保持市场地位。

PLM按照树状结构管理技术树、技术清单和技术路线图，并管理技术趋势，系统可存储和管理公司内部已有的和未来的所有技术事项，以及事项的编码、分类和层级结构；同时，PLM系统将需求树、产品型谱、产品与项目之间进行结构化关联，实现从需求到产品的映射。结构化管理产品族谱、产品路线图，关联产品数据、项目数据，实现从产品型谱到产品的全生命周期的一体化管控。

2.2 构建产品平台及CBB体系

研发的底色是创新，有一些是高水平的创新，比如基于精准定位市场需求的产品创新，关键核心技术实现重大突破，产品性能处于行业领先水平。与之相对的，还有继承式创新，基于技术高度重用的创新。而继承式创新正是大多数中小企业能够快速导入的一种创新方法，也是研发创新能力的系统化提升，研发体系建设的主趋势。根据IPD的研发实践，技术重用的通常做法就是构建产品平台和CBB库。

产品平台是整个系列产品所采用的共同要素的集合，包括共用的系统架构、子系统、模块/组件、关键技术、基本技术等。产品平台为产品提供通用基础能力。CBB是指在不同产品、系统之间共用的零部件、模块、技术和其他相关的设计成果，是建立产品和技术共享平台的基础。产品平台是基于CBB构建的。产品平台中的共用资源，如系统架构、子系统、模块/组件等，往往都是CBB的实例，同时，CBB也需要通过产品平台来实现其价值和效益。产品平台为CBB提供了应用场景和市场需求，使得CBB能够得到不断的优化和升级。

PLM通过零部件库、配置管理、参数化、模块化等技术支持基于产品平台的战略性产品开发；PLM还通过变更和版本管理对系列化产品的演变过程进行管理，为系列化产品的继续开发和建立新的平台提供了重要参照。基于PLM进行CBB的开发设计，包括：CBB分类与属性定义、CBB信息权限划分、CBB查询搜索、CBB关联信息管理、CBB数据共享与借用机制等。同时构建CBB运维开发的主要业务流程及模板，包括CBB需求与问题管理、CBB变更管理等。

2.3 构架可持续发展的平台开发体系

平台的建设和落地并不是一蹴而就的，有一个持续完善的过程。确保产品平台架构设计的合理性需要综合考虑业务需求、架构设计原则、技术选型、详细设计与评审、实施与持续优化以及最佳实践参考等多个方面。企业应该遵守两个原则：

一是新产品开发或定制开发首先都应该是基于产品平台进行开发，往往一个好的平台是可支持灵活的配置和衍生管理的。

二是随着产品推向市场，在应用过程中收集更多有价值的功能方案，产品平台必须有一个持续完善的管理机制。首先是分阶段实施，根据业务优先级和技术可行性，分阶段实施架构设计。其次是要对平台进行持续监控与优化，及时收集性能数据、用户反馈等，以便及时发现并优化问题。最后是版本迭代与升级，根据市场需求和技术发展，定期进行版本迭代和升级，保持系统的竞争力和生命力。

在PLM系统中，不断完善平台建设机制。为了让创新被重复使用产生更大的价值，及时将定制项目、新产品开发项目所产生的创新，经过企业的平台技术评审，融入到企业的平台，这样平台的飞轮才能转动起来。平台不会阻碍创新，平台会支撑企业更多的创新有序进行。

3 对产品数据管理的支撑

IPD重点关注研发流程，对产品数据层面关注较少。产品数据为BOM、研发文档、图纸、研发过程数据、数据评审信息的整合和升华。产品数据不但是产品研发过程和成果的记录，而且是企业ERP、CRM、SCM、MES、OA等IT系统的重要基础数据，对现代企业良好运转有重要影响。但是产品数据管理工作的价值在很多企业未引起足够重视。

PLM提供了一个集中的数据存储库，用于存储和管理产品相关的各种数据，包括设计文档、图纸、工艺文件、零部件信息、BOM等，实现对产品数据的统一管理，确保数据的准确性、完整性和一致性。

PLM支持对产品数据的版本控制，记录产品数据的修改历史，便于追溯和管理。避免数据冲突、确保数据一致性。每当数据发生变化时，系统都会自动记录变更历史，包括变更请求、审核、批准和实施过程的变化，方便用户追踪和管理。

PLM可以定义和管理产品开发过程中的各种流程，如设计审批流程、变更管理流程等。通过流程管理，企业可以规范产品开发过程，提高工作效率，确保产品质量。企业可以建立产品开发流程，明确各个环节的职责和任务，确保产品开发过程的可控性和可追溯性。

PLM提供了严格的权限管理机制，确保只有授权人员能够访问和修改产品数据。权限管理功能有效地保护企业的知识产权，防止数据泄露和滥用。系统支持根据用户角色和权限划分不同用户群体，以便规范管理和控制数据的使用和共享。

PLM提供了强大的数据检索和查询功能，用户可以通过关键词、属性等方式快速找到所需的产品数据。这一功能大大提高了数据的可发现性和利用率，为企业提供了便捷的数据查询工具。

PLM可以管理产品的BOM信息，包括BOM的创建、修改、查询等。BOM管理可以帮助企业准确地计算产品成本，优化供应链管理。

PLM可以与其他企业信息化系统进行集成，如CAD、ERP等。通过集成，企业可以实现数据的共享和流通，提高企业的信息化水平。

图2 产品数据管理

4 对研发知识的管理及智能应用

以“知识管理”为内核正是PLM系统的主要特色之一。一方面，PLM系统能有效实现全面的知识管理，不仅包括对研发知识本身的管理，还包括对与知识有关的各种有形资源和无形资产的管理，涉及知识组织、知识资产、知识活动、知识人员等的全方位、全过程的管理，从而实现全面的知识资产的管理。另一方面将人工智能融入PLM系统，通过AI和机器学习技术帮助对产品生命周期中产生的海量数据进行整理、分析和挖掘，提取有价值的信息。

图3 知识管理

PLM基于AI大模型，总结过往研发场景进行知识封装。比如在电子行业，封装电子元器件优选库；在装备行业封装订单交付模型和工程变更全流程模型；在新能源材料融入试制合规模型，系统针对不同业务场景，通过数据来驱动业务流程，变成“事找人”。

PLM系统中AI自我推理的逻辑能力，可以经过训练自适应深度学习，分析大量的产品设计数据，提取有价值的信息和模式，为设计师提供创新设计建议和个性化的设计方案。

PLM系统中可以通过自然语言处理和知识图谱等技术，实现对产品文档和知识的智能化管理与查询，促进设计师、工程师和生产人员之间的实时协同工作和知识共享。同时，人工智能还可以利用大数据和机器学习技术，挖掘和管理企业内部的专业知识和经验，为产品开发和制造提供更全面、准确的参考。

利用PLM系统进行产品数据管理和工艺规划，实现了数据的集中管理和共享，优化了工艺路线，提高了生产效率和产品质量。

5 总结

IPD是集成产品开发管理思想，PLM是研发管理平台。只有将IPD管理思想贯穿到PLM管理平台中，两者结合起来，才能帮助企业跃进研发管理水平，提升企业创新能力。

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