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工业软件大咖说|裴菁:持续推进PLM应用软件研发,支撑工业发展


作者:裴菁

鼎捷软件股份有限公司副总裁


导读

随着德国工业4.0、美国工业互联网、中国制造2025等规划和政策的陆续出台,智能制造成为全球制造业的发展目标。当前中国制造业企业在从“中国制造”转型为“中国智造”过程中,技术创新和产品研发能力的成熟度是一道必须迈过去的坎。如果说技术创新还存在很大的不确定性,还难以标准和量化,产品研发却是有规律可循。具体到研发数字化工作中,持续推进PLM应用软件研发工作变的尤为重要。在开辟自主创新的道路上,PLM不仅仅是技术工具,也反映了制造业的创新理念,还包含创新过程中一系列的特殊过程。




一、PLM的前世今生 


电子计算机的出现,对以机械产品为主的制造产生了深远的影响。CAD/CAM等多种计算机辅助工具的使用,不仅改变了人们对产品信息的描述方法,也改变了传统的产品开发工作模式。随着制造业的不断发展及CAD/CAM等各种先进技术的运用,产品开发周期在缩短,但产品设计制造过程中的信息,即产品数据的数量却在成倍增加。此外,虽然计算机辅助工具在企业的各单元得到了充分的应用,但是企业的计算机辅助工具大都是一些离散孤立的系统,由于这些互不兼容的软件产生的数据格式不一致,存储介质亦是各种各样,这使得企业无法在管理设计、工艺和制造部门之间以及相关企业问题至企业与贸易间有效地传递数据信息,实现信息共享,形成了“信息孤岛”。

为了解决CAD等计算机辅助工具带来的上述问题,人们初步认识到了对此类的产品数据进行管理的重要性,于是出现了产品数据管理技术(PDM)。

PDM技术和理念经过20多年的演化和发展,最终形成了今天的产品生命周期管理(PLM:Product Lifecycle Management)。PLM不仅为产品的开发提供了技术平台,集成了各种产品生命周期中使用到的计算机辅助工具,同时也支持产品创新、产品开发和产品维护等工作的过程管理。

总的来说,PLM的形成大致经历了三个阶段:

第一阶段:支持计算机辅助工具的信息集成和其文档管理阶段。

最初是为了解决由CAD产生的大量的产品制图的存储和检索问题,以及此类文件的版本约束问题,一些大型的汽车、航空行业的制造商(如通用汽车公司)在广泛使用CAD的基础上,自行开发了一套管理其产品设计CAD文件的管理方式并形成系统,来跟踪由CAD/CAM产生的文档,并对其版本进行控制。

第二阶段:支持过程集成和虚拟产品开发阶段。

上世纪90年代初期,由于并行工程等一系列先进制造思想的发展,各PDM的软件供应商在不断完善其PDM产品的信息集成能力的同时,增加了工作流程管理的功能模块,并定制了若干标准的“审核”工作流程和“变更”工作流程模板,希望能真正从过程上集成产品开发中的各部门和人员。此外还采用标准的产品对象建模方法管理产品信息,以及文档签入,签出、文档发布保护等各种必须的功能。这个时期的PDM产品已经较为成熟,而且作为企业的产品开发平台,集成其他计算机辅助工具支持产品的虚拟开发,注重产品在开发过程中的协同工作,因此在此期间,这类PDM产品及其扩展功能也有诸多新名称。

第三阶段:支持企业间协同工作和全面的产品生命周期管理阶段。

美国著名的工业咨询公司CIMdata在2002年7月对PLM进行了统一的定义:“PLM(Product Lifecycle Management,产品生命周期管理)是一种战略性的业务模式,它应用一系列相互一致的业务解决方案,支持产品信息在全企业和产品全生命周期内(从概念到生命周期结束)的创建、管理、分发和使用,它集成了员工、流程和信息等要素。”

仅仅在20年左右的时间内,PDM/PLM的技术和思想就发生了如此的变化,而且越来越受到各企业的重视。研究表明,PLM的早期使用者已经在各自的市场上取得了竞争优势,而今后的PLM将成为各制造企业生存和竞争的必需品,不能认识到PLM的重要性和拒绝使用PLM的企业将会被抛弃。

国内PLM当前遇到的问题或瓶颈

目前的产业结构中,国内PLM软件供应商可以大致分成三大阵营:

①以计算机辅助设计(CAD)为主体,代表性厂商有西门子、达索和PTC;

②以PDM为主体的PLM厂商,主要代表性厂商包括山大华天、艾克斯特、清软英泰、上海思普和武汉开目等;

③以PLM+ERP为主的信息化解决方案提供商,由于ERP与PLM系统之间无明显技术壁垒,而ERP厂商往往具有良好的研发制造企业泛客户群,因此会选择进军PLM业,打通企业信息化链条。代表性厂商包括鼎捷、用友、SAP等。

PLM行业主流市场被外国企业垄断,CAD厂商处于技术领先位置,持续领跑PLM行业。根据Quadrant Knowledge Solutions的统计,PTC、达索系统和西门子是全球PLM市场中表现最佳的前三大技术领导者,已经处于行业绝对领先位置。三者共计市场份额占比达到52%。其中西门子的Teamcenter和达索的 ENOVIA软件最受青睐,分别在市场份额中占比25%和16%。CAD厂商在PLM行业持续拥有较大的市场影响力。

可能的原因是,一方面,PLM/PDM技术的发展与CAD的发展息息相关,正是CAD的大量应用,才使企业认识 到了产品数据管理的重要性;另一方面,根据PLM概念的发展历史,其是对CAD的集成延伸,因此CAD厂商进入PLM行业具有一定的技术与客户资源先决优势。最后,中国PLM厂商进入市场较晚,集中于机械、电子领域,大部分的国内PLM厂商则呈现出行业离散型特征。三大PLM国外厂商的服务范围覆盖较为全面,可以全面覆盖医药制造、化工、食品饮料和其他新兴行业市场。

我国作为全球第一大工业国,制造业约占全球总份额的 30%,但是在工业软件方面占比相对较低,说明了我国工业软件的薄弱;并且在这仅有的 6% 全球市场份额中,研发设计类工业软件的市场极小——也就是说,该领域被国外垄断现象严重。

例如,CAD 研发设计类软件市场,法国达索、德国西门子、美国 PTC 以及美国 Autodesk 公司在我国市场占有率达 90% 以上,国内数码大方、中望软件、山大华天等只占不到 10% 的市场;CAE 仿真软件市场领域,美国 ANSYS、ALTAIR、NASTRAN 等公司占据了 95% 以上的市场份额。

与国外相比,我国工业软件的短板具体体现在以下几个方面:

制造业对国外工业软件形成长期依赖,关键工艺流程和工业技术数据缺乏长期研发积累,制造业在一些领域呈现技术空心化。

软件业和制造业融合程度低,大型制造企业缺乏主动布局,纯软件企业向工业软件企业转型难度大。

国内工业软件市场被国外企业垄断,国产工业软件发展严重滞后,产业生态基础还很薄弱。

工业软件国内标准缺失,综合集成应用程度不高,工业软件作用发挥有限。

受制于工业软件短板,工业软件对制造业模式的变革创新作用尚未发挥。


二、PLM后续的机遇及可能的突破方向


随着全球工业进入新旧动能加速转换的关键阶段,工业软件核心技术关系着产业数字化转型与产业链安全,已成为把握产业发展主动权过程中的关键所在。工业软件核心技术自主化的重要性日渐凸显。支持本土企业探索和实践,加快工业软件核心技术自主化进程,对我国工业软件行业发展、产业升级与数字化转型均具有积极意义。工业软件是科技强国的核心,其崛起是大势所趋,而PLM产品生命周期管理软件更是其中的典型代表。PLM市场未来也将迎来更多的机遇:

① 构建面向行业的可定制化的解决方案

PLM成功应用的关键取决于软件供应商对企业的需求响应的速度和代价,响应速度越快并且付出代价合理,那么系统实施成功并且不断深化的可能性就越大。开发面向行业的可定制产品生命周期管理系统,对于打破国外高端PLM系统的市场垄断,保障我国关键/重点行业的产品与技术安全,因此PLM必须是一个可定制化解决方案。

② 数字化仿真普及应用

在整个PLM领域,CAE、DMU(虚拟数字样机)等技术,正在逐渐成为应用的热点,这些技术可以帮助企业在研发阶段通过虚拟仿真与优化而降低产品的试制成本,进一步缩短产品上市周期。数字化仿真主要分为两个方面,一是产品生产制造的仿真,二是管理过程的仿真。现在各主要PLM厂商主要集中在产品生产制造的仿真研究上,管理过程的仿真还是一个新的领域,但在今后的几年将会是PLM应用的热点。

③ 高效多层次协同应用

随着PLM的快速发展,PLM已经逐步覆盖从产品市场需求、概念设计、详细设计、加工制造、售后服务,直到产品报废回收等全过程的管理,并逐步实现了与企业其它信息系统的深入集成。

④ 横向发展,PLM从主流离散制造行业进入非传统行业

未来几年,PLM软件将更多进入零售业、能源业、食品饮料业等非传统行业。

⑤ 纵向深入,打造垂直领域智能应用行业方面,实现与人工智能、机器学习领域密切结合

将行业积累的工业、管理规律与人工智能算法结合,整合行业数据和企业数据,尝试开发工业智能应用。PLM在主要通过与人工智能(AI)和机器学习(ML)两大领域结合而推动工业4.0的发展,其在设计和研发方面应用最为广泛。智能互联产品的开发和管理方式正在改变PLM的实现途径,用户对于PLM的使用将不再局限于管理层面,而是在此基础之上寻求产品/业务的优化与创新。

⑥ 高等应用型专业人才的培养

在制造业中,应用数字化、网络化现代设计制造技术进行机械产品设计与制造,应用先进的企业信息化管理理念(PLM)对产品的信息进行管理,同时培养该方面的专业人才,以适应制造业科技发展的需要是非常必要的。


三、结束语


制造业产业升级,将会释放更多数字化及智能化需求来推动工业软件的技术变革。受当前国际环境影响,我国外循环发展模式受到前所未有的挑战,国内大循环为主的新格局,利好工业软件产业发展,加速了国产替代进程。政策环境优化,国家大力支持工业软件发展。人工智能,大数据,云计算等新一代信息技术发展,催生工业领域新需求,成为工业软件领域快速发展的新赛道。

未来三年市场前景广阔,预计到2023年全球PLM市场将保持持续增长趋势,随着企业应用的深入,PLM理念中包含的在企业的多个部门和在异地进行协同将逐渐成为现实,产品信息在供应链合作伙伴中的共享也会逐渐实现,PLM将会逐渐发挥出更大的效益。

PLM在中国的应用方兴未艾,前景广阔。  



作者简介

裴菁博士,鼎捷软件股份有限公司副总裁,上海市智能制造产业协会专家委员会委员。从事制造业信息化解决方案规划和建设迄今已超过17年作为实干型的智能制造专家,近5年来主导推动制造业升级换代转型,创造性地将新技术与企业管理需求相结合,设计开发了智能车间等相关新型解决方案,被上百家客户采用亲自参与辅导企业智能制造方案的规划落地,参与了多个大中型企业及上市公司企业的智能制造项目



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2022年1月11日 14:33
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