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生产一件完美的产品可能会涉及数千甚至数百万项决策。不论是重大决策还是细微决策，都会影响产品质量。庞大的企业中的任何个人在任何时候制定的决策都可能影响产品的成败。除此之外，产品复杂性所带来的影响也不容忽视。随着技术的复杂程度不断增加，电子和软件组件已与机械零部件发挥着同样重要的作用。然而，组件之间的接口却经常被忽略，直到开发环节的后期才引起关注。此时，需要找出最佳实践和方法，并且无论从事哪项业务，在将新产品推向市场时，还必须考虑法规要求、环境影响、成本和质量。并且，在市场竞争日益激烈的今天，越来越多的制造商都意识到，一流产品不仅是成功的源泉，而且是持久成功的基础。因此强调产品创新、加强产品开发的科学管理引起了人们的充分重视，也促进了产品生命周期管理思想的推广应用。PLM是一种应用于单一地点的企业内部、分散在多个地点的企业内部，以及在产品研发领域具有协作关系的企业之间的，支持产品全生命周期的信息创建、管理、分发和应用的一系列应用解决方案，它能够集成与产品相关的人力资源、流程、应用系统和信息。
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PLM的主要管理内容是产品信息，唯拥有具有竞争能力的产品，才能让企业获得更多的用户和更大的市场占有率，所以针对制造业的信息化过程应该以用户的“产品”为中心，把重点放在为用户建立一个既能支持产品开发、生产和维护的全过程，同时又能持续不断地提升创新能力的产品信息管理平台上。PLM解决方案把产品放在一切活动的核心位置，PLM可以从ERP、CRM以及SCM系统中提取相关的信息，从而允许用户在企业的整个网络中共同进行概念设计、产品设计、产品生产以及产品维护。PLM解决方案为产品全生命周期的每一个阶段都提供了数字化工具，同时还提供信息协同平台，将这些数字化工具集成使用。此外，还可以使这些数字化工具与企业的其他系统相配合，把PDM与其他系统集成和整合成一个大系统，以协调产品研发、制造、销售及售后服务的全过程，缩短产品的研发周期、促进产品的柔性制造、全面提升企业产品的市场竞争能力。PLM系统完全支持在整个数字化产品价值链中构思、评估、开发、管理和支持产品，把企业中多个未连通的产品信息孤岛集成为一个数字记录系统。PLM构件可分为三个层次，对象构件、功能构件和应用构件。对象构件单元提供系统的基本服务，如事件管理、数据连接管理等，是与应用相分离的；功能构件则提供特定的PLM功能服务，如数据获取与编辑、数据管理与查询、数据目录管理、模型管理等，是PLM构件开发中的核心；应用构件为特定的应用服务，直接面向PLM用户，响应用户的操作请求，如产品配置、变更控制、文档处理等，是最上层的PLM构件。企业应根据PLM系统的实际需要，选择重用对象并对其进行概括提炼，明确它的算法和数据结构的软件构架，对重用对象匹配进行实例化，最后根据重用技术提供的框架，将已实例化的包含在可重用零部件库中的软件零部件合成一个完整的软件系统。
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PLM打破了限制产品设计者、产品制造者、销售者和使用者之间进行沟通的技术桎梏，通过互联网进行协作，PLM可以让企业在产品的设计创新上突飞猛进，同时缩短开发周期、提高生产效率、降低产品成本。PLM在市场竞争的带动下，越来越多地被企业所重视和广泛应用，这些企业认为在现阶段各类软件技术逐渐趋于成熟的情况下，利用软件重用技术开发与设计PLM软件系统不但可以提高软件的开发效率，提高软件品质，并且对软件的应用商大有益处，可从整体上提高企业的核心竞争力。Teamcenter可提供和安排合理的集中式应用程序的灵活组合，并能够以合理的方式从战略上提高PLM的成熟度。Teamcenter平台具有强大的核心功能，是适用于Teamcenter应用程序的坚实基础。用户可以灵活选择部署选项（内部部署、云和Teamcenter Rapid Start），并通过Active Workspace获得直观的PLM用户体验，如图2-9所示。
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图2-9 Teamcenter应用程序
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Teamcenter可以帮助用户掌控多CAD和多领域设计流程，包括机械、电子、软件和仿真数据，并通过单个安全来源管理这些数据，还可以评估、收集和重用公司的宝贵知识产权，并在开始生产前验证设计数据的质量和完整性。同时，Teamcenter为所有与BOM交互的产品提供一个准确的产品定义，凭借Teamcenter提供的完整、最新的信息来源，用户无需再使用独立的电子表格和系统。这一灵活的BOM定义可帮助用户管理配置，并快速刷新产品线以满足客户需求。使用Teamcenter，可以将BOM管理扩展到整个产品生命周期，支持前期规划和主产品定义，涵盖产品配置、设计、制造、服务等环节；还可以将BOM信息集成到其他企业系统，以弥补独立BOM源引起的代价高昂的缺陷。无论流程是简单还是复杂，使用Teamcenter都可以减少管理PLM流程的人力和成本，再融入业务逻辑并使用标准模板，为每个人提供按时完成任务所需的资源。Teamcenter中包含可以关联规划与任务实际执行的项目和计划管理解决方案。由于时间表将会自动更新，交付内容相互关联并可随时跟踪，因此可以详细了解项目状态。将项目与集成产品组合规划进行关联，这样能够确保实现目标所需的时间、人员和资金都得到安排。利用项目管理和工作流程相关功能有效管理更改，从而同步并集成所有产品领域的更改流程，以快速、准确和全面地实施更改。Teamcenter能为各行各业提供解决方案，包括航天和国防、汽车及交通运输（见图2-10）、消费品和零售、能源及公共事业、油气精炼、电子和半导体、医疗器械和制药、工业机械、船舶等。
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图2-10 行业解决方案
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2.2.3 生产制造执行系统
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生产制造执行系统（Manufacturing Execution System，MES）是这十多年来随着生产形态变革而产生的，因而它的发展史比MIS、MRP、CAD/CAM等要短，但人们对它的研究和应用却开展得非常迅速，MES国际联合会（MESA Interna-tional）是以宣传MES思想和产品为宗旨的贸易联合会，它为了帮助其成员组织在企业界推广MES制定了一系列研究、分析和开发计划。MES国际联合会对MES的定义如下：MES能通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理。当工厂发生实时事件时，MES能对此及时做出反应、报告，并用当前的准确数据对它们进行指导和处理。这种对状态变化的迅速响应使MES能够减少企业内部没有附加值的活动，有效地指导工厂的生产运作，从而既能提高工厂的及时交货能力，改善物料的流通性能，又能提高生产回报率。MES还通过双向的直接通信在企业内部和整个产品供应链中提供有关产品行为的关键任务信息。
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从以上定义可看出MES的关键作用是优化整个生产过程，它需要收集生产过程中大量的实时数据，并对实时事件做出及时处理，同时又与计划层和控制层保持双向通信能力，从上下两层接收相应的数据并反馈处理结果和生产指令。因此，不同于以派工单形式为主的生产管理和以辅助物料流为特征的传统车间控制器，也不同于偏重于以作业与设备调度为主的单元控制器，我们应将MES作为一种生产模式，把制造系统的计划和进度安排、追踪、监视和控制、物料流动、质量管理、设备的控制和计算机集成制造接口（CIM）等作为一体去考虑，以最终实施制造自动化战略。图2-11反映了MES在企业生产管理中的数据流图。
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图2-11 MES在企业中的数据流图
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同时，西门子提出了MOM（Manufacturing Operations Management），它对传统MES系统进行了进一步扩展，不仅涵盖传统国际标准ISA-95 MES系统中关注的产品定义、资源计划、生产计划、生产性能等生产核心要素，同时又包含了制造运营过程中的设备全面管控、物料流转、高级计划排程、能源管理、工厂/集团智能运营分析等模块。IEC/ISO 62264标准对MOM的定义是：MOM是通过协调管理企业的人员、设备、物料和能源等资源，把原材料或零部件转化为产品的活动。它包含管理由物理设备、人和信息系统来执行的行为，并涵盖了管理有关调度、产能、产品定义、历史信息、生产装置信息及其有关的资源状况信息的活动。
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MOM关注的范围主要是制造型企业的工厂，生产运行是整个工厂制造运行的核心，是实现产品价值增值的制造过程；维护运行为工厂的稳定运行提供设备可靠性保障，是生产过程得以正常运行的保证；质量运行为生产结果和物料特性提供可靠性保证；库存运行为生产运行提供产品和物料移动的路径保障，并为产品和物料的存储提供保证。由此可见，维护运行、质量运行和库存运行对制造型企业不可或缺。同时，生产运行、维护运行、质量运行和库存运行的具体业务过程又相互独立、彼此协同，共同服务于企业制造运行的全过程。因此，采用生产、维护、质量和库存并重的MOM系统设计框架，比使用片面强调生产执行的MES框架更符合制造型企业的运作方式和特点。
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2.2.4 全集成自动化系统
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西门子集成自动化系统是实现智能控制生产过程的核心部分，实现了对工厂层面的柔性操控、自动化物流运营、灵敏制造，达到了智能工厂对生产业务功能的要求。西门子集成自动化系统的功能定义是：TIA[1]是一个以工业以太网（或工业总线）为基础的技术解决方案，它集成工厂的生产管理系统、人机控制、自动化控制软件、自动化设备、数控机床，形成工厂的物理网络，实时采集生产过程数据，分析生产过程的关键影响因素，监控生产物流的稳定性和生产设备的实时状态，以实现智能控制整个工厂的生产资源、生产过程达到智能化、数字化生产的目的（见图2-12）。集成自动化系统、MES和企业PLM/ERP的连接实现了整个企业层级自上而下的数字化驱动，真正实现产品全生命周期的数字化定义，实现企业全生命周期的技术状态透明化管理，灵活快速地响应市场需求，通过实时监控设备生产状态和完备率，评估投产风险，预估成本，为企业提供可靠的投资保障。
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图2-12 集成自动化系统功能
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2.2.5 企业资源计划
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企业资源计划（即ERP）由美国Gartner Group公司于1990年提出。企业资源计划是MRPII（企业制造资源计划）下一代的制造业系统和资源计划软件。除了MRPII已有的生产资源计划、制造、财务、销售、采购等功能外，还有质量管理、实验室管理、业务流程管理、产品数据管理、存货管理、分销与运输管理、人力资源管理和定期报告系统。目前，在我国ERP所代表的含义已经被扩大，用于企业的各类软件都已经统统被纳入ERP的范畴。它跳出了传统企业边界，从供应链范围去优化企业的资源，是基于网络经济时代的新一代信息系统。它主要用于改善企业业务流程，以提高企业的核心竞争力。
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ERP汇合了离散型生产和流程型生产的特点，面向全球市场，包罗了供应链上所有的主导和支持能力，协调企业各管理部门围绕市场导向，更加灵活或“柔性”地开展业务活动，实时地响应市场需求。为此，我们需要重新定义供应商、分销商和制造商之间的业务关系，重新构建企业的业务、信息流程及组织结构，使企业在市场竞争中有更大的能动性。ERP是一种主要面向制造行业进行物质资源、资金资源和信息资源集成一体化管理的企业信息管理系统。ERP是一个以管理会计为核心，可以提供跨地区、跨部门甚至跨公司整合实时信息的企业管理软件，也是针对物资资源管理（物流）、人力资源管理（人流）、财务资源管理（财流）、信息资源管理（信息流）集成一体化的企业管理软件（见图2-13）。
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