在聯(lián)結的未來 PLM賦予自動化更寬廣視野
不單是制造業(yè),在所有行業(yè)中都開始涌現一系列將產品生命周期管理(PLM)和自動化領域相互融合的技術,并帶來深遠影響。
對于PLM供應商而言,這種融合表現在研發(fā)、收購和合作活動的高漲。對于正在考慮未來投資的企業(yè),無論從技術還是業(yè)務改進角度而言,決策都變得更加困難。硬件、“智能化”和云服務這三大要素的融合成為企業(yè)發(fā)展的推動力。
硬件和設備
增材制造和組件打印旨在徹底改變產品的開發(fā)和交付方式。完全定義的3D模型直接為生產現場提供制造模板。全新工業(yè)設備變得更強大,功能也更加豐富,允許4級和5級業(yè)務系統(tǒng)之間直接通信。掃描儀和自動控制提供全新的方式捕捉建造、生產和運行過程中的環(huán)境。
“智能化”
自動化設備和網絡帶來全面的互聯(lián)性,使產品、樓宇甚至是城市日益智能化。然而,功能的持續(xù)改進需與產品和資產定義及閉環(huán)過程的管理方式聯(lián)系起來。
云服務
不斷擴展的移動技術允許隨時隨地訪問信息?;谠频幕A設施可能是更具成本效益的途徑,可以讓小型公司全面參與到高度聯(lián)網的環(huán)境中。這些影響成為各行業(yè)垂直化的一部分,從服務到硬件,垂直化影響了產品的定義、生產、安裝和維修方式。 換句話說,云服務的發(fā)展趨勢是覆蓋整個生命周期,正因如此,PLM成為了該過程不可或缺的一部分。
在此,我們將調查PLM如何應對這些驅動因素和多個行業(yè)中發(fā)生的變化。本文使用產品、服務、設施和資產等在某種程度上可以互換的術語來反映端到端生命周期管理適用于所有這些領域這一事實,只是操作方法和時間范圍可能大有不同。
跨行業(yè)影響
對于某些行業(yè),由于資產具有長期性,管理整個生命周期長期以來已成為一種習慣。這些通常是資本高度密集且受管制的行業(yè),比如核能、海事和民用建筑行業(yè)。
建筑、加工及采礦業(yè)多年來致力于監(jiān)控、收集和處理運營數據。設施、資產管理和位置跟蹤解決方案每日可收集大量數據。PLM技術是否能在未來互聯(lián)的世界中發(fā)揮作用?在此背景下,PLM好比獨立資產生命周期的“外包裝”。它能夠提供各種獨立設備(包括泵和執(zhí)行器、電梯、暖通空調或重型設備)的定義和運行參數,并響應使用過程中的問題。無論是加工廠的流量和溫度,建筑物結構變形還是對居住空間的環(huán)境控制,這些性能數據都可得到處理。而且不僅用于制定短期糾正措施,性能數據可被用于作為長期持續(xù)改進的一部分,還可作為新一代設計的參考數據。
在這些行業(yè)中,不斷追求強化資產使用帶來的結果之一是移動技術的采用,傳統(tǒng)上側重于任務管理、運行數據以及故障記錄和報告等活動,未來的趨勢是以3D模型、動畫和服務數據的形式提供實時信息。這種交付方式常見于通過PLM在生產現場直接提供和處理生產指導、模擬、檢驗信息及異常報告的一些制造業(yè)企業(yè)中。隨著建筑行業(yè)朝模塊化、裝配式結構甚至是“打印”樓宇的方向發(fā)展,PLM可能發(fā)揮更大作用。所涉及的過程更多地屬于傳統(tǒng)制造與裝配領域而非建筑領域。 中國廣泛使用模塊化結構,美國也越來越多的使用該結構。將其與層出不窮的樓宇智能傳感器配合使用,不僅可優(yōu)化用電,還能提高設備及成品的性能,重新配置空間和PLM的能力開始成為該領域的重要能力。建筑和制造領域發(fā)生碰撞,表現在產品、產品生產過程和所用機械、包含的設施以及提供支持的供應和交付網絡等信息前所未有地聚集在一起。
但我們必須注意,不要輕易認為PLM是無所不包的技術。許多其他企業(yè)環(huán)境已經提供了該技術的大量功能,從傳統(tǒng)的設施和資產管理解決方案到快速發(fā)展的樓宇信息管理(BIM)領域。隨著物理環(huán)境的的連接越來越密集,底層的基礎設施需實現可靠的緊密交互與無縫連接。PLM領域和自動化領域也是如此,在這些領域,現有的協(xié)議和標準(例如ISA-95, OPC UA, BAC-Net)也面臨著支持更高連接性水平的挑戰(zhàn)。
PLM的貢獻
聯(lián)系背景來看,與PLM相關的一些核心功能值得我們回過頭探究。此范圍可能非常廣泛,因此我們將把重點放在與本次討論特別相關的兩大領域:產品定義管理和配置管理。
PLM產品定義包括需求、系統(tǒng)模型、3D模型、測試、產品說明、過程計劃、工具、質量標準、服務信息和包裝。這些方面的信息過去會以文檔的形式收集,但現在越來越多地作為完整的虛擬定義的一部分來收集。產品定義還包括產品結構定義(材料清單),且關鍵是形成該定義的過程。當考慮到通過生產和在使用過程中監(jiān)控智能產品獲得更多的潛在反饋時,后者更加至關重要。
但是,產品定義的范圍在不斷變化。PLM誕生于使用傳統(tǒng)材料、以硬件為主導、以工程為中心的離散型制造領域。如今,PLM也出現在電信、金融、時尚和醫(yī)療等服務行業(yè)。它必須管理配備硬件、軟件、電氣及電子組件的產品。即使是硬件也隨著對復合材料和其他新材料的應用而不斷變化,由此造成產品定義及生產過程和設備的變化。
日益豐富的軟件是成品的重要價值效益,能夠讓使用中的產品得到逐步改進。結合使用過程中的監(jiān)控,產品的定義將逐漸轉向服務,其中實體產品僅僅是“產品”的一部分。制造商可以從有效部署了PLM的服務行業(yè)獲取經驗,以定義和支持一系列服務產品組合。
隨著優(yōu)化客戶服務的趨勢快速上升,針對使用中的產品提供海量監(jiān)控數據的供應商將受到何種影響?由于生產商和消費者均可訪問更多產品缺陷和風險相關信息,產品退貨是否會大量增加?很明顯,從定義到交付的整個審計過程將變得越來越重要。
配置管理是第二大重要功能。這不僅涉及版本控制,還需對多個產品線的多種復雜配置進行管理,保存材料清單定義和所有相關的定義數據。由于產品變得更加個性化,管理這些復雜問題將變得更加重要。特別是,由于軟件更新成為服務生命周期的一部分,產品必須能夠支持未來更改,即提供足夠的變更和改進空間。當然,這不是一個新問題。早在25年前,一家著名的自動化系統(tǒng)供應商就指出,協(xié)調硬件和固件版本的配置是一個重大問題,會造成嚴重的保修索賠事件。為防止這種情況發(fā)生,我們已經開發(fā)了更出色的系統(tǒng),但在將來這一問題的復雜性還將大幅增加。
在開發(fā)、構建和維護這些技術和混合材料產品(在日益定制化的行業(yè)環(huán)境中本地生產和交付的產品)的過程中會產生大量信息,要協(xié)調處理這些信息,需要強大的配置管理功能和出色的數據跟蹤。
更寬廣的視野
致力于生命周期管理的解決方案供應商如何拓寬視野和能力?
大型PLM供應商目前已取得顯著進展。自從在2007年收購Unigraphics之后,西門子始終致力于在PLM和工業(yè)自動化之間建立連接。 Dassault Systèmes收購Apriso之后也將自己推向了互聯(lián)與合并浪潮的風口浪尖。如今,隸屬Delmia品牌的Apriso在工廠和生產計劃以及調試和運營管理的虛擬仿真方面已獲得全面提升。PTC選擇建立合作伙伴關系,而不是收購,以便實現制造業(yè)垂直化,同時與GE智能平臺建立了重要聯(lián)合。然而,在Axeda和ThingWorx的幫助下,PTC的物聯(lián)網(IOT)功能日益增強,其關注點也開始轉移到產品生命周期的服務部分。要實現Industry 4.0和IoT的目標,工業(yè)自動化市場必須提供更加成熟、先進和集成的PLM系統(tǒng)。
采取跨行業(yè)行動需要全新的知識和經驗,超出了PLM過去有限的服務范圍。如今,IBM、惠普和Accenture等服務機構正在向這一目標邁進,比如Accenture最近就擴展了其PLM服務能力。與此同時,有跡象表明,其他行業(yè)和第三方供應商也認識到整合定義和運營數據的重要性。Rand Worldwide已合并了其Imaginit Technologies和設施管理(FM)部門,實現了BIM和FM的融合。
盡管并不一定要按傳統(tǒng)方式提供PLM,但是相鄰行業(yè)中的大量供應商正在采取與PLM重疊和交互的方式,拓展他們的業(yè)務。奔特力工程軟件有限公司已經進軍基礎設施資產管理領域,謀求發(fā)展,對其BIM和項目控制能力構成補充。它與西門子合作,受益于西門子在工廠設施建設及運營方面的出色能力,雙方可能會進一步進行更深層次的跨行業(yè)合作。歐特克公司提供基于云的PLM解決方案,已與云企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)供應商Net-Suite合作,體現出跨企業(yè)平臺開放交互的潛力。歐特克還是著名的建筑、工程和施工解決方案(如BIM等)供應商。隨著它向云部署的轉型,它的定位是為跨行業(yè)生命周期提供支持。
云服務還給新公司帶來了巨大商機,它們不必進行大規(guī)?;A設施投資,就能迅速開發(fā)PLM型解決方案并提供相關服務。這些解決方案傾向于關注生命周期的定義階段,但一些有趣的趨勢也正在浮現。首先是3D打印公司Stratasys對GrabCAD的收購。GrabCAD并不是嚴格意義上的完全的PLM系統(tǒng)。 然而,產品定義和產品制造間的密切關系其實非常重要,因為在某些情況下,這甚至會改變工業(yè)生產的定義。第二個方面是,工作流程和配置管理等核心PLM功能的融合,將支持IoT應用開發(fā)。位于意大利的Solair Sri.等公司正在開始提供基于云的IoT應用平臺,將產品使用中生成的數據與產品定義數據相關聯(lián)。
避免未來出現孤島現象
企業(yè)軟件支持下的生命周期管理環(huán)境,在突破公司的組織機構和職能部門孤島現象,支持擴展價值鏈方面取得了一定進展。但其采用的技術本身就有形成自身孤島的危險。隨著各廠商各顯其能,爭搶市場,有可能會形成新的孤島現象,這不是傳統(tǒng)的工程、制造和供應;軟件、硬件和電子產品;建筑、工程和施工;電力生產和網絡規(guī)劃等職能及組織結構孤島,而是可能會扼殺巨大價值潛能的數據孤島。
那么,是否有一個答案能夠明確指出這些數據應存儲于何處呢?在PLM領域,經常會提到“真實單一數據源”概念,但它是否真的有實際意義?在未來堯字節(jié)(1億億億字節(jié))的世界中,這個概念將如何發(fā)揮作用? “真實單一數據源”并不能解決問題。 我們需要高度互聯(lián)的解決方案堆棧,至少包括生產領域的PLM、ERP和生產執(zhí)行系統(tǒng)功能,且能擴展到設施和資產管理、BIM以及其它工業(yè)特定環(huán)境。
解決之道協(xié)議、標準和已定義的架構都必須實現開放性。就像協(xié)議對于自動化組件間的通信十分重要一樣,必須有類似協(xié)議能夠連接目前企業(yè)系統(tǒng)環(huán)境中定義的各種數據服務平臺。但是,在目前“數據就是新世界中的石油”這樣的觀點大行其道的時代,實現這種開放性的風險明顯可能會過高。然而,如果沒有開放性,智能、聯(lián)網的未來以及相關的一切,都將無法發(fā)揮其真正潛力、達到其真正目標。
快速回顧
PLM和自動化正逐漸將對所有行業(yè)產生深遠影響。
硬件、“智能化”和云服務這三大要素成為行業(yè)發(fā)展的推動力。
對于PLM供應商而言,研發(fā)、收購和合作活動均日益增多。
PLM誕生于使用傳統(tǒng)材料、以硬件為主導、以工程為中心的離散型制造領域。如今,PLM也出現在電信、金融、時尚和制藥等服務行業(yè)。
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