PLM与ERP集成的重点及难点概述

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对于制造型企业而言，创新是“爹”，集成是“娘”，“爹”的数字化抓手是PLM，“娘”的数字化抓手是ERP；“爹”与“娘”之间的相亲相爱是家庭和谐的基础，PLM与ERP之间的有效集成是企业发展的保证。
一流的企业卖技术，二流的企业卖品牌，三流的企业卖产品，四流的企业卖体力。技术来自于研发和创新，所以，创新是企业发展的“爹”；品牌来自体系和集成，所以，集成是企业发展的“娘”。在一个环境持续变化、供应同质化和需求碎片化的市场，企业要活下去，必须要有高于竞争对手的运营效率，这来自于全环节的集成，ERP的应用就是尝试帮助企业解决集成的问题；而企业要活得好，则必须为市场提供创新性产品或服务，PLM的应用就是尝试帮助企业解决创新的问题。

图1：制造型企业的PLM与ERP     PLM的创新使命
大体来说，在制造型企业中，与产品开发有关的创新包括产品功能和结构的创新（产品创新，Product Innovation），比如5G技术和产品；以及产品制造过程的创新（过程创新，Process Structure），比如5nm芯片加工技术和工艺。只要具备其中一种，企业就能获得竞争优势；如果两者兼而有之，那无疑将处于行业的绝对垄断地位。
那么，PLM是如何帮助企业提升创新能力的呢？作为一种数字化产品研发管理解决方案，PLM的主要功能包括需求管理、文档管理与CAX集成、研发协同与可视化、知识管理、产品组合管理、通用件库管理、项目管理、分类管理、配置管理、工程变更、质量保证，等等。通过上述功能及模块的应用，PLM可通过以下途径为产品或过程的创新赋能：
（1） 提高零部件重用度，助力架构化产品开发，从而减少重复性的研发开支，让企业有更多的预算从事真正的创新性活动，并大大缩短产品开发周期，并降低产品制造成本。
（2） 促进跨专业的协同，提升同步工程的工作质量，以多领域、虚拟化的团队合作来激发专业人员的创意和构思；
（3） 促进跨团队的共享，共享与产品或过程（工艺）有关的关键信息，提高相关人员获取信息的便利性，并打破专业和领域之间的信息壁垒；
（4） Know-How的应用，通过知识工程、专家系统和参数推荐等方式，在细节性的工程设计决策中为相关人员提供技术建议和经过工程验证的优选方案，比如，机械零件尺寸公差或材料的选择；
（5） 构思的显性化、结构化和不断迭代，通过需求结构、需求与功能映射、机理模型、产品原型、数字化模装（Digital Mock-up）等形式，不断地将产品的创新性构思进行迭代，提高从构思到产业化的速度和质量。
从哲学的角度看，PLM的核心使命是帮助企业把客户对产品的功能性需求，转化为企业对上游的人、机、料、法、环、测等资源的需求，是一个从“一”到“多”的过程。
    ERP的集成使命
    产品和过程的创新是“爹”，是“生”，是从功能需求到生产资源的从“一”到“多”；那么，销售、采购和生产等之间的集成就是“娘”，是“成”，是将资源转化为商品或服务的从“多”到“一”。在制造型企业中，从数字化建设角度来说，集成的使命主要由ERP等IT系统来完成，具体内容包括：技术与生产的集成、业务与财务的集成、需求与供应的集成，详细内容可参考笔者的前一篇文章：ERP应用成熟度模型概述，本文就不在此赘述。
     PLM与ERP的集成
“爹”和“娘”要结婚才能生养孩子，企业中的创新和集成也需要通过某种机制将它们形成一个有机的整体，才能形成企业的竞争力，这可以通过PLM与ERP的集成来实现。如图1所示，PLM与ERP的集成主要包括产品结构和制造过程等相关数据的传递，具体包括：物料主数据、合格供应商清单、物料清单（制造BOM）、工艺路线、分类和配置关系、工程变更和断点等数据在PLM与ERP之间的传递。其中，物料主数据、物料清单等属于产品结构信息，工艺路线、合格供应商清单等属于制造过程信息，配置关系是产品结构或制造工艺的内部要素之间的组合逻辑，工程变更和断点则用于上述信息的维护和管理。
    集成的挑战
在技术特点上，PLM与ERP的数据结构有某些不同；PLM是以产品或过程对象为中心（Model-based）的数据结构，ERP是以交易记录为中心（Record-based）的数据结构；因此，PLM与ERP的集成不是一件简单的事情，如何保持两者之间数据传递的一致性和稳定性，是系统集成的难点。另外，还有一个数据交换的频率问题；具体来说，不同的制造型行业或企业，因为生产运营模式的不同，PLM与ERP之间数据交换发生的频率和时间点也不同。

图2：制造型企业的生产运营模式
如图2所示，根据行业、产品或工艺特点的不同，制造型企业主要有四种运营模式：1）面向库存生产（Make to Stock，MTS），2）面向订单装配（Assembly to Order，ATO），3）面向订单生产（Make to Order，MTO或Build to Order，BTO），以及4）面向订单工程（Engineering to Order，ETO）。不同运营模式下，预测与订单的切换点不同。比如，在MTS中，开发、采购、加工、装配等作业都是根据预测和计划来组织的，只有商品的发运是根据客户的销售订单来进行；又比如，在ETO中，除了架构设计和开发外，产品开发、采购、加工、装配、发运等作业都是在企业有了客户销售订单后才开始进行的。
通常，我们评价一个企业运营模式的复杂程度，可以从这么几个维度来进行：
（1） 产品BOM的层次和零部件种类的多少。层次和种类越多，生产运营模式则越复杂。比如，乘用车产品，其零部件种类可能多达上千种。
（2） 加工和制造工艺中工序数的多少。工艺数越多，生产线越长，生产运营模式则越复杂。比如，民用飞机的生产，其工序数可能多达上千个。
（3）运营模式的不同。ETO模式下的生产组织相对复杂，而MTS模式下的生产组织则相对简单。
（4）生产规模的大小。生产规模越大，生产作业的频率就高，生产组织也相对复杂。比如，汽车行业中，60JPH的生产作业要比20JPH的生产作业复杂得多。
（5）订单种类的多少。订单种类越多，生产组织的复杂度越高。通常，多品种、小批量生产的复杂度，要高于少品种、大批量生产的复杂度。
根据上述运营模式的划分和运营复杂度的评价，我们可以推断，ETO运营模式下复杂性（机、电、软一体化）产品的小批量、多品种生产最复杂。在这种模式下，PLM与ERP之间的集成也相对复杂，对集成的质量要求也非常高。

图3：复杂模式下PLM与ERP的集成难点     如图3所示，复杂模式下PLM与ERP之间的集成，其难点不仅表现在集成的内容很多，数据交换的频率也很高。在MTS或ATO运营模式下，PLM与ERP之前的数据交换可能是一年中才发生几次；而在MTO或ETO模式下，PLM与ERP之间数据交换的频次可能是每月数次，甚至每天数十次，这对集成的一致性、准确性和稳定性都提出了更高的要求，需要对PLM、ERP等IT系统的应用和集成架构做详细的设计、评估、测试和验证。
    数字化考量
因为产品复杂度、工艺复杂度，以及运营模式的不同，PLM与ERP之间的集成要求也不同，相对应的数字化解决方案也不同。在简单产品的MTS或ATO模式下，PLM与ERP之间的集成相对简单，企业可以针对PLM或ERP各自的使命和技术特点来做PLM或ERP的选型、开发和实施。而对于复杂产品在MTO或ETO模式下的生产，在PLM或ERP系统的选型及设计时，两者之间的集成性要求可能要放在最优先的位置来考量；即，只有在满足集成要求的前提下，才去考虑各自所应具备的功能或模块。根据笔者的经验和了解，很多采用ETO模式的企业，比如工程机械、电梯、商用汽车等行业的企业，其PLM与ERP之间基本没有集成或集成性很差，技术、销售、采购和生产之间的协作基本靠“吵”或“吼”，并由此导致生产组织混乱和运营效率低下，产品开发和生产优化的空间巨大，PLM与ERP集成改进的空间也巨大。
    小结
    从“赚快钱”到“赚慢钱”，从市场机会导向转变为创新或集成导向，是广大制造型企业转型升级的必然，而升级的主要内容就是借助数字化手段，提升企业的创新和集成能力。因此，PLM、ERP等IT系统的深化应用，尤其是PLM与ERP的集成和优化，是当前阶段下，制造型企业数字化转型的重点和难点。