SAP PLM系统在汽轮发电机产品设计的应用（上海电气）1 前言PLM(Product Lifecycle Management)是对产品全生命周期的技术数据进行管理。

实现这管理理念的软件平台统称为PLM管理系统。

全生命周期可以涵盖从项目招投标书—技术协议—订单—产品设计—工艺设计—生产准备—生产制造—产品安装—运行—修理维护／改造等所有环节。

对于制造业企业来说，实施PLM系统的意义，不仅在于技术系统内可以对产品的技术数据进行科学严谨的管理。

更为重要的是，可以为技术系统以外的领域，如采购、生产准备、计划、车间生产和成本管理等部门实施ERP系统(Enterprise Resource Planning)提供动态实时、准确有效的产品数据。

这些数据正是ERP信息系统所高度依赖或不可缺的。

所以，实施PLM系统对于企业信息化具有极其重要的意义，是一项利在长远的系统工程。

2008年12月初，上海电气电站集团正式开始上海电气电站集团产品生命周期管理系统项目实施。

项目主要是通过集团技术部、信息技术部和SAP公司联合组织的PLM项目工作小组，在集团和下属工厂(上海发电机厂和上海汽轮机厂)两个组织层面上，对技术条线的相关管理业务和工作流程展开工作。

经过8个多月的项目调研、现状分析、业务蓝图绘制、SAP系统配置／测试、数据导入、人员培训等阶段工作，于2009年8月8日在电气电站集团和下属工厂(上发厂、上汽厂)全面上线。

2 项目背景和现状在PLM项目实施之前，当时上发厂所面临的技术系统数据管理困难现状是：(1)使用SAP系统ERP多年，作为联系产品设计和生产的纽带——BOM表在SAP系统产生，但是由于缺乏严格的流程审批机制，往往会出现前端设计出来的BOM和后续生产部门所获得的BOM不一致的情况，即纸质和SAP系统BOM不一致，影响生产进度，因此对于BOM的管理也成为了企业管理的困难。

(2)企业从合资开始，已经积累了大量的电子数据，其覆盖了各等级汽轮发电机产品的所有设计图纸和技术文件，虽然从CAD图框、标题拦到CAD模板、工艺规程模板等都建立了规范和相应的制度管理，但是仅靠制度，仍然出现有章不循的现象，导致管理漏洞，使电子数据与纸质图纸的不一致性。

譬如：纸质图纸归档时无法保证电子数据的版本同时归档，管理上缺少技术制约手段，当设计师进行产品设计时，找不到相应的电子文件，知识得不到有效的再利用。

这些困难影响着公司大量知识的积累。

(3)缺乏统一的针对产品设计数据和工艺数据的管理，产品设计数据和工艺数据以各种形式独立存在于不同的地方，产品设计和工艺设计之间的协同能力差，从而引起设计、工艺、制造、采购、服务等环节的诸多问题。

(4)产品设计数据和工艺数据版本混乱，重复数据多，缺乏有效的工程更改过程的信息控制系统。

对于纸质图纸和技术文件进行变更时，很难查到哪些产品已经使用到这张图纸，由于缺乏快速查找图纸被使用的情况，因此很难准确做出修改判断，只能靠经验来进行，这种人为控制的修改，难免出现漏改的情况，影响图纸和文件更改的效率，因此变更的及时性、准确性也成为了企业技术管理的难点。

3 项目景愿和目标针对以上企业技术管理面临的困难，在PLM系统实施初期，就开始梳理企业产品研发业务，从提升企业技术管理水平和业务效率着手，通过PLM项目的实施来降低产品的开发、制造成本，保持竞争优势；提高产品质量，建立上海电气电站集团的品牌效应；提高客户服务质量，增加客户满意程度；提高企业的创新能力，确立和保持在同行业的领先位置。

由此制定出PLM系统实施的总体目标：遵循统一设计，统一规划，统一标准的原则，建立一个企业级的产品全生命周期管理平台。

通过PLM项目的实施，来提高产品研发效率，有效缩短产品设计时间，使得各项产品技术管理业务井然有序。

具体体现在以下6个方面：(1)建立集团的研发和设计管理平台，为产品研发和设计工作提供系统平台的支撑，提高研发设计的工作效率；(2)建立集团的数字化工艺管理平台，符合工艺人员日常工作需求；向上与产品数据管理系统集成，向下与ERP系统集成；(3)建立集团文档管理系统平台，构建企业设计、工艺资源库框架，完善企业知识重用机制，支持信息共享，提高知识的利用率，同时通过系统的授权强化知识产权的严格管理；(4)基于SAP PLM系统建立电子化、规范化产品设计和工艺工作流程及管理体系。

实现产品设计图纸、工艺等技术文件的数字化集成管理；(5)实现与现有的多种CAD系统(UG NX，Pro／E，Inventor等)及KOA系统的集成，并实现在线的产品设计管理；(6)通过PLM系统建设，为前端销售报价、成本估算、采购和后端制造提供模块化的BOM构建、图纸和工艺路线数据的共享，打通研发设计和生产制造、销售管理、采购管理、成本管理等现有ERP系统模块的管理流程，确保上下游信息流的畅通。

4 项目实施内容在PLM项目实施过程中，根据集团、上发和上汽厂目前业务，把PLM系统模型划分为研发管理、售前技术服务、产品设计管理、工艺设计管理、工程更改和文档管理等业务循环。

4．1 研发管理研发管理在PLM系统中采用项目计划与项目文件夹相结合的方式进行管理。

项目计划启用PLM系统的项目管理WBS(WORK BREAKDOWN STRUCTURE是一个用来定义项目层次结构的工具)功能，主要从集团层面统一对下属工厂和研究中心的研发项目进行计划、进度的跟进和任务的分配。

文件夹管理启用PLM系统的文档管理功能，主要是对研发所有阶段的相关文档进行集团层面的统一管理，完善集团范围知识重用机制，以使信息共享。

同时将研发项目计划管理与研发文档管理关联起来，使研发管理的计划、进度、任务分配和文档管理溶为一体。

4．2 售前技术服务业务售前技术服务主要采用PLM系统来完善集团范围内售前知识管理机制，通过对售前技术支持活动中产生的各种文档进行相应的管理，有效的支撑全集团售前工作中的知识转移，知识共享和知识吸收。

以产品应用处为协调中心，形成全集团统一的售前技术支持流程，当接到集团销售部门的工作联系单与招标文件后，由集团技术部产品应用处与各相关部门(上发、上汽厂)进行招标文件编制的流程，主要包括标前澄清问题、用户对澄清问题的回复、各相关部门处理澄清问题并编制好标书，提交至集团产品应用处审核后，最终提交至集团销售部门。

通过《售前技术支持流程》、《投标文件编制流程》来保证文档的完整性和安全性。

4．3 产品设计管理业务启用PLM系统项目管理功能，在以项目管理为核心的基础上，同时展开产品结构的设计和项目文件夹的创建，项目文件夹用来管理整个产品设计过程中的相关技术文档，并与相关项目、部套建立链接功能，以便有效合理的管理技术文件。

项目管理：主要对项目的计划作统一管理，计划的跟踪，对项目的每个阶段进度进行管控，即对所有产品设计项目进行计划、进度的跟进和任务的分配；产品结构管理：针对项目进行产品结构编制审核、搭建产品结构文档BOM以及图纸详细设计等工作；如汽轮发电机的产品结构搭建以上发厂目前使用的制造令为母本，产品工号为顶层，下分主机、集电环／励磁机、励磁系统、氢系统、油系统、水系统六个虚拟层，如图1产品结构所示。

图1 项目产品结构项目文档管理：是对产品设计项目所涉各阶段各类文档(如：项目制造令清单，通知单、机规、采购验收规范、会议纪要、传真等等)进行全面管理，主要是将产品设计项目计划管理与产品设计文档管理关联起来，使产品设计管理的计划、进度、任务分配和文档管理溶为一体。

在进行部套详细设计的时候，针对每个新部套创建一个WBS，从而能够对每个新部套的设计计划和过程有效地控制，同时对部套设计进行进度跟踪。

项目文档以文件夹结构显示出来(图2项目文档文件夹结构)。

下面以常规产品设计为例，简单描述PLM设计模块实施过程。

图2 项目文档文件夹结构第一步：创建WBS元素和产品结构当集团接到项目后，首先在PLM系统中创建项目凭证和WBS元素，之后集团下发给下属工厂。

工厂接到集团项目编号后，将创建上发厂WBS，同时根据合同输入相关机组信息(如：用户、合同号、型式、电压、转速、容量等级、功率因数、冷却方式、励磁方式等)，并根据上发厂WBS编码规则创建对应文件夹，该文件夹由总体方案设计、产品结构清单(制造令)、详细设计计划、文档资料设计文件夹、项目管理、现场安装、性能试验、机座运行和售后服务等部分组成，其中文档资料设计文件夹可放置与产品设计相关的采购验收规范、绝缘规范、对外技术协议、通知单、机规、传真及供图清单等文件资料。

与此同时SAP系统将会自动创建产品结构的顶层(以产品工号命名)和产品虚拟层(由主机、集电环／励磁机、励磁系统、氢系统、油系统和水系统六部分组成)，系统通过WBS把产品结构和文档资料文件夹自动链接。

详见图3项目及制造令信息。

图3 项目及制造令信息第二步：对产品结构进行计划编制、人员分配技术部计划员根据WBS元素编制产品结构(T02虚拟层)的设计计划，布置编制、校对、审核和批准人员，同时用邮件通知相关人员进行编制、校对、审核和批准各专业产品结构，即主机、集电环／励磁机、励磁系统、氢系统、油系统和水系统的结构提交产品结构审批流程。

当产品结构状态为(10)入库时，系统会在产品结构清单文件夹中产生一份PDF格式产品结构清单(图4制造令清单)。

图4 制造令清单第三步：同步WBS，对产品部套进行计划编制、部门、人员分配计划员对产品部套级零部件进行计划编制、部门、人员分配，即制定图纸设计各节点的完成时间、图纸入库时间，分配设计、校对、审核、标准检查、工艺会签、审定人员，当设计图纸完成归档后系统会用邮件通知计划部门相关人员可以布置生产。

第四步：产品部套图纸设计设计人员按照指定任务分配进行各部套图纸详细设计，当图纸完成后，设计人员将在SAP系统中创建图纸文档凭证(包括类型和版本)、及对应的物料和BOM明细表，同时把文档凭证和物料关联，这样就可以在BOM表中直接查看图纸。

随后设计人员启动部套图纸审批流程，部套图纸由流程节点来完成校对、审核、标准检查、工艺会签、审定和入库工作，图纸入库后系统将自动生成一个带各节点人员签字的PDF文件。

第五步：图纸入库和分发当设计图纸变为入库状态(10)后，档案室会根据要求进行图纸打印和分发工作。

整个产品设计工作将完成。

图纸入库为电子版本，无需纸质入库。

4．4 工艺设计管理业务工艺设计涉及的信息包含工艺走向、材料定额、加工工序信息、数控程序、工艺规范、工装等。

各项信息按以上示意结构进行管理。

主要是：当设计图纸完成后，由PLM系统创建文档凭证、物料BOM，并且把各物料号与对应的设计图纸相关联。

当部套图纸流程节点流向工艺会签时，工艺基于以上成果开展以下工作：(1)把各设计零件的工艺走向、材料定额信息作为物料主数据属性进行管理；(2)在产品的设计结构中添加毛坯及原材料，完善生成可供制造的产品结构(MBOM)；(3)各设计零件的制造工艺在零件的工艺路线中维护；(4)对工艺规范、数控程序、非主工序工艺采用文档管理方式进行管理，并供主工艺路线引用；(5)工装信息采用工装资源管理方式进行管理，并可在主工艺路线中引用。