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电子电器行业PLM解决方案

来源:本站  作者:匿名  发布:2022/8/6  浏览次数:396

行业概述
随着社会的进步和市场开发的深入,各类电子产品需求呈现爆炸性的增长。更以中国的独特环境条件使得我们渐渐成为全世界电子产品的生产制造中心。以电子及其延伸产品开发生产为主的各类中小制造业也有如雨后春笋般蓬勃发展。
 
电子电气行业包括了元器件制造和封装、元器件装配到产品装配,是当今全球经济中发展迅速、具有活力和复杂的行业。由于电子产品高新技术的不断涌现,电子产品产品生命周期正在进一步缩短,电子产品的更新换代越来越快。
 
为了适应新的市场需求,大多数企业越来越重视产品研发管理,并且成立了自身的研发中心,研发中心呈现出“机电一体化”的趋势。企业越来越期望通过一整套信息化手段构建创新型产品研发管理平台,缩短产品上市时间,提升产品质量和效率,进一步促进企业整体运营的效率。
 
行业技术管理特点
(1)产品元器件品种多、型号复杂,产品派生情况、零部件升级换代引起的替代情况非常多,给产品结构信息管理带来了巨大的挑战。
 
(2)为了快速推出新产品以获得市场竞争优势,越来越多的电子、通信等高科技公司采用集成产品开发(IPD)模式,通过整合跨部门的产品开发团队,结构化研发业务流程,帮助企业有效地进行产品开发,缩短产品上市时间,提高产品利润。
 
(3)研发设计以往往以项目小组方式开展,多个专业部门协同设计。电子产品设计由电路、软件、结构三部分构成,单独一个人无法承担所有工作,需要不同专业的设计人员参与,并且还包括非研发部门如:元件采购、PCB 板、机壳加工等负责人员协作,才能完成设计任务。因此彼此间的信息共享、协同工作非常重要。
 
(4)电子元器件库的管理。开展电子产品设计的时候,设计人员要根据业务需求选择所需要的元器件,就需要接触到范围大的元器件库,而企业在设计、生产中为限制产品制造成本会设定有效的元器件库供设计人员使用。因此在 PLM 中管理好器件库,既保证设计人员的正常业务要求,同时能够满足企业合理的管理需求,对于电子产品制造而言非常重要。
 
(5)采用 EDA 软件进行研发,产生大量的设计研发数据。电子产品行业通常应用 EDA 软件进行电路设计,EDA 设计图中包含了完整的电子元器件信息和设计参数、设计过程信息。在设计图纸中电子元器件的种类和数量都非常多,对于电子元器件,既包括基本属性也包括位置、封装信息等。在集成 EDA 软件时,既要考虑与 PLM 系统如何实现统一的元器件库的问题,同时也要支持从设计图纸中自动提取信息产生 BOM。
 
(6)软件代码和嵌入式程序管理。软件的版本管理以及问题追踪是电子行业的一大特色。对软件代码进行安全管理,对软件的正确的版本进行管理,不同版本在不同电子产品中的应用管理,同时也需要对软件代码的更改问题进行详细跟踪管理。
 
电子电器行业是当今全球经济中发展最迅速、最具活力和最复杂的行业之一。包含消费电子类产品,汽车电子电器类产品、通讯电子电器类产品、建筑电子电器类产品。电子产品发展日新月异。电子电器企业的基本战略是“成本领先战略”也称“低成本战
略”。就是最快最多的增加市场占有率和取得竞争优势后,价格只需相当于或低于其竞争厂商、它的低成本优势就会转化为高收益。并取得市场竞争主动权。
 
电子电器产品产品生命周期正在进一步缩短。为了适应新的市场需求,大多数企业越来越重视产品研发,期望通过 PLM 技术构建创新型产品研发平台,缩短产品上市时间,提升产品质量和效率,进一步促进企业整体发展。
 
一.企业面临的问题
1 生产计划与订单之间的矛盾。
电子电器行业是根据客户订单生产,但是订单不是来自于最终消费者,而是来自销售终端。 销售终端会根据自己的销售计划下达订单,制造企业根据这些订单制定生产计划,然后根据计划进行采购、排产。
 
由于无法自主控制订单,在上游厂商的要求下,突然增加或者减少某些订单甚至是产品的情况非常普遍。生产往往并非都按照计划进行,电子电器行业“插单”的现象非常普遍,尤其是 OEM 企业。目前企业只能通过要求员工加班来解决这一突出矛盾。
 
1.生产准备周期与成本之间的矛盾。
电子电器要求上市周期短,质量稳定可靠。目前电子电器生产厂商基本都采用外购或者外委的方式将加工制作交给更加专业的厂商,而自己是负责装配及质量监测。最为理想的生产制造模型是当生产任务下达到制造部门时,所有需要装配的零部件都已到达
生产线,但是实际情况时采购及外委都有一定的周期,为了缩短生产准备周期,企业采用两种方式进行管理:
 
1)设定安全库存
即通过有计划的采购,保证企业常用的元器件在安全库存以上,如果低于安全库存则立即通知采购部门采购,但是库存会占用大量的流动资金,因此现代企业追求的都是“零库存”。在目前的条件下,企业要实现真正的“零库存”是很难的。
 
2)企业实行“并行工程”
企业引入了“并行工程”的思想从而保证了设计的质量,避免了大量的返工浪费,提高研发速度降低安全库存。无论那种方式,其本质都是为采购争取更多的时间,降低采购的时间成本。
 
采购的时间成本分两部分,一部分是运输过程中的时间损耗,另外一部分是采购过程中的人为时间损耗。在“精益思想”中,运输过程中的时间损耗属于不可抗拒的损耗,而采购过程中的人为时间损耗属于可以改进的甚至是避免的损耗。
 
采购过程中的人为损耗最突出的表现为以下几点:采购流程过于冗长;变更通知不及时,采购清单不准确;库存数据不准确,存在无效采购或者采购过剩行为;外购外委清单不准确,造成采购外委不及时后紧急补救。
 
3 设计工艺与采购生产之间的矛盾
设计人员在设计过程中很难搞清楚自己使用的零部件是否是企业标准的元器件,或者库存中是否已经有可用的元器件。有的企业设计人员缺乏成本意识,在设计的产品中采用特殊型号的元器件,给采购及生产部门的人造成极大的困难,甚至带来完全可以避免的采购或者外委。
 
为了降低成本,缩短采购和生产制造周期,很多电子电器企业要求设计人员尽量采用标准的元器件或者是已有的元器件,有的企业甚至提出口号“少设计一个零部件奖励 5000 元”。但是由于缺乏技术手段还是难于办到。
 
4.系列化产品设计与传图文档管理之间的矛盾系列化产品设计有两种方式,一种是根据市场的需求,一次设计一整个系列的产品,在设计过程中充分考虑整个系列产品零部件及元器件的复用率。比较典型的产品是电脑产品。另外一种方式是先设计该系列下的一个产品,然后根据需要在这个产品的基础上进行变型设计,逐步拓展成为一个系列。比较典型的产品是手机产品。
 
但是这种新的设计方式向传统的一件一图的管理方式发起了挑战。传统的图纸管理方式是“档案袋”式的管理,所有的产品及零部件都是一件一图,放入以这个产品命名的档案袋中管理,这样的方式显然不能适应系列化产品设计的管理方式。
 
 
5.模块化产品设计与传统图文档管理之间的矛盾
模块化产品设计的思想是为所有零部件建立统一的标准,通过组合搭配已有的零部件,去满足不同的客户需要,电脑产品是最典型的模块化设计的产品。目前很多具有自主研发能力的企业也在应用这一思想。
利用模块化产品设计思想设计的零部件不在依附于某一个具体的产品,而是类似放在“零部件仓库”中随时准备被调用的零部件,产品的设计人员根据订单的要求,直接在“零部件仓库”中调用需要的零部件进行装配设计,装配设计完成后即可以立即投入现场制造。
模块化设计更加清晰的将研发和设计区分开来:研发负责按照企业定义好的标准的接口进行零部件的设计,研发完成的零部件纳入“零部件仓库”中,供设计人员进行选择,设计人员从“零部件仓库”中选择零部件进行装配设计交给采购及生产部门。
实际上,模块化产品设计除了标准的产品研发管理,更加注重产品的可配置能力,即通过灵活的配置去满足不同的客户需要。
“零部件仓库”的引入,让模块化产品设计于传统的图文档管理之间的矛盾更加突出,因为所有的零部件都不依附于具体的产品了,产品与零部件之间的关系不再是从前那种从属的关系而是一种链接的关系,这种关系很难用“档案袋”去管理。
 
二.行业特点与管理需求
电子电器行业企业目前主要分为三类企业:
1 以提供代工制造为主的 OEM 企业;
2 部分代工制造但也自主研发 ODM 企业;
3 具有自主设计制造销售能力的企业。
 
三种企业的信息化在生产制造上的需求是共通的,但是 ODM 企业以及自主设计制造企业更佳注重企业的研发管理的需求。
(1)产品元器件品种多、型号复杂,产品派生情况、零部件升级换代引起的替代情况非常多,给产品结构信息管理带来了巨大的挑战。
(2)为了快速推出新产品以获得市场竞争优势,越来越多的电子及高科技公司采用集成产品开发(IPD)模式,通过整合跨部门的产品开发团队,结构化研发业务流程,帮助企业有效地进行产品开发,缩短产品上市时间,提高产品利润。
(3)多专业协同设计。
电子产品设计由电路、软件、结构三部分构成,单独一个人无法承担所有工作,需要不同专业的设计人员参与,并且包括与元件采购、PCB 板、机壳加工等负责人员协作,才能完成设计任务。因此彼此间的信息共享、协同工作非常重要。
(4)器件库的管理。
开展电子产品设计的时候,设计人员要根据业务需求选择所需要的元器件,就需要接触到范围大的元器件库,而企业在设计、生产中为限制产品制造成本会设定有效的元器件库供设计人员使用。因此管理好器件库,既保证设计人员的正常业务要求,同时能够满足企业合理的管理需求,对于电子产品制造而言非常重要。
(5)EDA 软件。
电子产品行业通常应用 EDA 软件进行电路设计。EDA 设计图中包含了完整的设计过程信息。在设计图纸中电子元器件的种类和数量都非常多,对于电子元器件,既包括基本属性也包括位置、封装信息等。,在集成 EDA 软件时,既要考虑与 PDM/ERP 系统实现统一元器件库的问题,同时也要支持从设计图纸中自动提取信息产生 BOM。
(6)软件管理。软件的版本管理以及问题追踪是电子行业的一大特色。对软件代码进行安全管理,对软件的正确的版本进行管理,不同版本在不同软件中的应用管理,同解决以上电子电器行业企业中生产制作上的矛盾最理想的方案是利用现有的 PDM/PLM 技术结合企业自己的实际情况,进行业务流程重组(BPR),优化自己生产线,使得企业自身具备一定的柔性制作能力,设计、采购、制造能够在统一的数据模型下,降低人为的时间及成本损耗,实现企业内部人、财、物、产、供、销等信息的快速流转。
 
三.需求分析
电子电器行业产品的生命周期较其他行业产品要短很多。如果想快速进行产品的更新换代,除了在生产制造上下足功夫外,还必须引入一些有效的技术管理手段。目前电子电器行业企业普遍采用了系列化模块化的设计思想,更多的系列化模块化产品为企业的技术管理又带来了新的矛盾。
现有的人工管理手段已经不能胜任,引入能够支持这两种设计方式的PDM软件是最佳选择。在 PDM 中,所有的产品信息以数据的方式存在,通过 PDM 可以反映整个产品与产品,零部件与零部件之间的数据关系,这些数据关系通过人工是无法理清的。
电子电器行业属于典型的大批量生产型企业,大批量生产型企业一般 90%以上的零部件外购,因此在电子电器行业实施信息化时,ERP 应当一个重点。但 ERP 实施的基础是数据,很多ERP实施不利原因在于基础数据准备不足造成的。因此在电子电器行业实施信息化时,企业通常还需要考虑用 PDM 系统进行基础数据的管理。
通过上述的需求分析,我们不难发现,无论是生产制造需求还是设计工艺需求,都离不开基础物料信息的管理。在 ERP 系统中可以实现部分物料信息的管理,但是对于那些有一定研发能力或者希望获得一定研发能力的企业来说,仅仅在 ERP 中管理是不够的,企业需要一个工具对产品的设计数据以及设计过程进行管理,这个工具就是 PDM。而工艺作为从设计到制造的中间环节,既包含大量物料信息,有包含生产制造信息,这些信息如何在 PDM/ERP系统中进行传递,也是企业需要考虑的重要环节。
 
四、电子电器行业企业 PDM 项目选型要点
1.灵活的零部件分类管理方式
电子电器企业,一般来说都有很多种产品,传统的以产品结构树为主要管理方式的PDM是很难管清楚如此之多种类的产品的。我们可以想想一下,如果 Windows 不允许通过建立文件夹来管理诸多的文档资料,我们查找电脑上的数据将会是多么痛苦的一件事。建立文件夹实际上就是通过分类来管理电脑上的文档资料。在传统的 PDM 软件中,所有的零部件及相关信息都必须依附与产品结构树,这与“档案袋”管理图纸的方式如出一辙。这种方式最明显的缺陷是,除了在产品结构树上查询,几乎没有其他方式及时的找到想要找到的零部件,分类的意义此刻凸现。
电子电器行业还有一个突出的业务特点是,有些零部件设计了一整个系列,但是该系列的产品还没有设计完成,这时候那些已经设计完成的零部件就没有具体的产品结构可以依附,如果采用传统的 PDM 管理方式,这些暂时没有放入具体产品的零部件只能先游离于系统之外,待产品设计完成后再纳入管理。如果 PDM 软件除了以产品结构树组织产品数据之外,还具有分类组织产品数据的能力,这个问题就可以得到很好的解决。
 
2.强大的编码功能
做过信息化的人都清楚,信息化的第一步应该是编码,而编码的第一步是分类,一个好的分类模型可以方便企业迅速查找相关的物料信息,能够为编码的定义带来极大的便利。分类的方法很多,可以按照产品分类,或者按照组成产品的结构模型分类,也可以按照零部件的工艺类型分类或者按照零部件的材料分类等等。
是否支持系列化产品设计模式。系列化产品设计模式是电子电器行业普遍采用的设计模式,传统的以产品结构树为主的管理方式的 PDM 虽然可以提供不同产品结构的比较,但是很难获得一个产品或者零部件系列的图谱。
从某种角度上说,系列化产品其实是更加明确的分类,实际上就是将一组相近的零部件或者产品以一个统一的视图的管理方式。系列化设计除了要有系统图谱的要求之外,还要求能够解决多零件共图共工艺等产品数据文件的要求,这一点在传统 PDM 中也是无法实现的。
电子电器行业突出的系列化设计模式决定了电子电器行业的 PDM 必须要具备系列零部件的管理能力,能够在 PDM 系统中形成产品图谱,能够通过在产品图谱上快速变型形成该系列下的新产品,能够解决系列零部件共图共工艺的问题。
 
3.支持模块化产品设计模式
模块化设计个人认为是系列化设计扩展,打破了系列与系列之间的界限,让同一功能的零部件具有相同的接口,同样功能但是性能不同的零部件,既可以组装成 A 系列的产品,又可以组装成为 B 系列的产品,通过这样的方式,可以用比较少的零部件组成比较多的产品满足不同的市场需要,这实际上“大规模定制”思想的一个具体体现。产品具有了一定的模块化能力以后,设计人员可以根据市场的需要进行灵活的配置。在传统 PDM 软件中,这个配置的过程通常需要手工完成,但是当配置具有一定的规律及经验后,配置完全可以由系统自动完成,这时候就需要 PDM 具有支持企业模块化设计的产品配置能力。
 
4.支持与 EDA 软件的集成
电子电器行业除了进行机械部部分设计以外,还需要进度电子电路的设计。因此除了普通的 CAD 软件外,还会应用到诸如 Protel 这样的 EDA 软件。传统的 PDM 主要应用在离散制造行业,能够比较好的同 CAD 软件进行集成,但是对 EDA 软件及电子元器件的管理还缺乏一定的深度。
例如电子电器行业一般不自己加工制造电路板,通常是自己设计完成后外委加工。此时如果将电路板看成是一个部件,所有的电子元器件看成是组成电路板的零部件,是有些问题的。
首先电路板上的电子元器件有的数量庞大,都作为下级零部件显示在产品结构上,会造成产品结构树的膨胀。其次将电子元器件作为组成电路板的下级零部件并没有多少实际的意义,电子元器件全部都是外购的标准型号,即不需要管理图纸,又不需要管理结构信息。
我们只需要在设计时了解这些电子元器件的性能,设计完成后获得一个电子元器件清单,而这些功能,所有的 EDA 软件都具有。因此在 PDM 中管理,只需要管理电子元器件的清单,让使用 PDM 的其他人不借助 EDA 软件就能够看到设计的电路板以及电子元器件清单就可以了。
电子电器行业的工艺文件除了传统的机械部分工艺外,还有一种特殊的工艺——电装工艺。电装分两种——机插和手插。高度集成的电路一般是机插,机插不需要设计工艺,但是很多企业为了降低成本采用集成度并不非常高的电路设计,电路板上的电子元器件需要手工插到电路板上,这时候企业就需要进行电装工艺的设计。
虽然电装工艺的表现形式不同,但是基本目的都是分步分工位的指导现场操作人员按照由低到高,由小到大,先正后反的顺序将电子元器件插入到电路板上。
企业在设计电装工艺时,为了能够清楚的表示该工序电子元器件插入的位置,需要插入大量的图形,这些图形有些是样版的彩色照片,有些是从 EDA 软件中转换出来的图形,这些图形插入后,电装设计人员需要在图形或者图片上用显眼的记号进行对该工位工序需要插入的电子元器件进行标记。无论是图形或者图片,现有的工艺编制手段在进行标注时都非常不方便。
电子电器行业需要专业的电装工艺编制工具,这个工具能够直接从 EDA 软件中读取设计的电路板的图形,或者提供图片的插入工具,并能够快速进行电子元器件的定位,以解决企业编制电装工艺的这个难题。
 
5.支持与 ERP 软件的集成
电子电器行业产品多,产品变型快,如果靠手工进行产品物料信息的录入,肯定无法满足企业生产管理快速变化的需要。企业在实施企业信息化的时候,除了 ERP 以外重点应当考虑 PDM 与 ERP 的集成,让物料信息在 PDM 中产生,然后将这些信息传递到 ERP 当中去,只有这样才能保证 ERP 能够及时准确的获得产品的物料信息。
PDM 与ERP集成的方式有很多种,这些集成方式都有其固有的优势和缺陷,这里不再赘述。其实真正影响集 PDM 与 ERP 集成效果的不是集成的方式,而是集成的内容。
除了集成基本的产品结构信息以外,PDM 与 ERP 还应当集成物料的属性信息、工艺过程信息、设备工装信息等等。只有拥有了这些信息,才能组成一个完整的、ERP 真正需要的制造BOM结构。加入仅仅有产品结构信息,那么 ERP 需要的多数与生产相关的属性信息依然需要到 ERP 中维护,集成很难获得一个良好的效果。
那么这些与生产相关的信息是如何产生的呢?其实与生产相关的大多数信息都在工艺文件中有所表现,只是以前缺乏手段将这些信息提取出来向其他系统传递。
因此电子电器行业的 PDM 必须考虑设计/工艺一体化在 PDM 中既能够进行设计信息的管理,由可以进行工艺信息的管理,只有这样,设计和工艺的信息才能够通过 PDM 这个统一的平台向包括 ERP 在内的其他系统传递。
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