从离散到泛流程行业，PLM价值持续扩展
本文作者：e-works首席记者王阳。
在国际PLM研究机构CIMdata对制造业高管最新的一份调研中，56%的调查者认为PLM仍是当前的热词，大部分企业认为PLM值得持续投入。从PLM的定义来看，它是应用一系列业务解决方案，来支持在企业内和企业间协同创建、管理、传播和应用贯穿整个产品生命周期的产品定义信息，并集成人、流程、业务系统和产品信息的一种战略业务方法。
作为支撑企业研发创新的战略性手段，PLM的价值是泛行业的，它不仅仅体现在航空航天、船舶、汽车、装备制造、高科技电子等离散行业，也逐渐扩展至化工、冶金等流程行业，以及越来越多的混合制造行业（如医药、食品饮料等）。从2018-2022年PLM投资情况来看，食品饮料、制药、石化等泛流程行业的PLM投资呈逐年递增趋势。
图：2018-2022年各行业PLM投资情况 来源：CIMdata
过去二十年间，企业的研发现状与管理诉求发生了巨大的变化。一方面，产品个性化、定制化需求成为常态，产品全生命周期所产生的数据越来越多；另一方面，研发与其它业务产生的连接越来越广泛，产品的研发周期不断缩短。以及伴随着云计算、物联网、大数据、人工智能等技术对研发过程潜移默化的影响，使得研发价值链发生了根本性的变革。
对于在研发管理上不断面临挑战的泛流程行业来说，同样需要建立起统一的产品研发管理平台，实现基于统一研发管理平台的项目流程管理、业务流程管理和项目过程数据管理，保证项目过程的透明与规范，实现产品数据的唯一性和可控性，以及研发知识的积累和重用。
一直以来，PLM技术主要应用于航空、汽车等为代表的离散制造业，以产品BOM为主线，确保产品全生命周期数据的一致性，通过多学科、异地协同提升研发效率，缩短研发周期和产品上市时间，并通过支撑模块化设计提升企业个性化定制的能力。
纵观制造企业对于研发管理的共性需求，主要集中在：BOM管理、图文档和对象管理、发布与变更管理、产品结构管理、配置管理、零部件管理、分类和检索、项目管理等维度，不同供应商PLM系统的功能模块发展得越来越趋同。当然，随着企业需求的不断深化，PLM系统还逐渐覆盖到需求管理、报价管理（CPQ）、风险管理、供应链协同、运维服务等环节。
而相比于离散制造业，流程行业的产品形态、工艺设计、工艺验证、生产模式等都不太一样。从产品的研发制造维度来看，离散行业与流程行业的差异性主要体现在以下几个方面：
◉ 首先，离散行业主要是以产品BOM为核心的生产模式。物料更多的通过批次来管理；物料的产品结构可以用树状的结构进行展示；产成品最终都是由一定数量的零件或部件组成；BOM需要足够精确。而流程行业的研发和生产更多以配方为核心，企业通常会使用配方和公式来规定原材料，以及制成成品所需的每种原材料的量，产品配方保密性要求较高；产品结构往往不是很固定，上下级物料之间的关系可能随温度、湿度、季节、工艺等条件不同而不同。
◉ 其次，在成本核算方面，BOM是离散制造业进行成本核算的依据，但某些流程行业的配方一般是不能直接作为生产成本核算的依据。譬如组装一个水龙头需要5个零部件，在质量稳定的情况下成本是相对固定的；但在食品行业，生成1吨橙汁，可能需要2吨品质好的橙子，也可能需要2.5吨品质一般的橙子，原材料消耗要以实际为准。
◉ 第三，在计划制定方面，流程企业的产品是以流水生产线方式组织，连续的生产方式只存在连续的工艺流程；而离散制造业的生产作业计划往往需要根据优先级、齐套、交期、设备能力、均衡生产等方面对工序级、设备级的作业计划进行调度。
◉ 第四，在产品质量方面，流程行业一般根据生产批次对产品进行各工序上的抽样检验；而对于离散行业，如果是单件小批量生产，一般需要检验每个零件、每道工序的加工质量，如果是大批量生产，一般采用首检、抽检、SPC分析相结合等方式。
总的来看，离散制造业通常需要在生产中进行大量的工艺控制和品质管理，以确保产品的质量和稳定性，这就需要从研发端对产品数据进行统一的管理，保证数据的准确性和一致性；而流程行业的研发管理，不管是仿制开发，还是定制开发，都需要关注配方管理、实验管理、研发过程管理、项目管理等维度。当然，不管是离散行业，还是流程行业，在产品研发过程中都需要一个跨部门、甚至跨企业协作的产品创新平台予以支撑。
相较于离散行业，流程企业在研发管理环节的核心诉求亦有所不同。
◉ 以化工行业为例，其产品研发过程涉及化工热力学、传递过程、单元操作、化学反应工程、化工系统工程、应用数学、计算机与软件等众多学科的交叉融合，可以说，搭建良好的研发管理体系，是化工企业高速运转和持续获取竞争力的关键。
◉ 而在医药行业，其产品研发过程中的衍生报告、知识、档案等信息非常庞杂，往往存在研发周期长、跨部门协作难度大、多项目并行资源调配不平衡、项目进度难以把控、项目成本及绩效难评估等问题，它们的核心诉求是缩短研发周期、提高产品质量、降低研发成本。
◉ 在食品饮料行业，其产品研发往往关注HP值、甜度、酸度、粘度等指标，口味初步确认后，还要对体系中的颜色、稳定剂的稳定性、添加功能因子的稳定性等进行评估，继而从采购、制造、仓储、企划、法律法规、口感、成本等众多方面进行综合考虑。它们的核心诉求是快速洞察消费者需求、快速响应市场、稳定产品品质和降低成本。
分析上述典型流程行业的研发管理业务，可以总结出其共性的诉求是：洞察需求、构建体系、提升效率、促进创新、降低成本。具体来看，首先，要建立市场和客户需求管理流程，使企业的产品研发以市场和客户需求为导向；其次，建立项目管理机制和结构化的产品开发流程；第三，建立跨职能部门的研发团队；第四，建立研发绩效考核机制，提升研发人员积极性，为产品研发奠定人力资源基础；第五，建立数据化和结构化的配方设计及实验数据管理，提升研发效率。
从这些维度来看，流程行业PLM的关键功能在于：打通市场与研发之间通道；实现产品研发业务流程的横向拉通；实现研发知识资产的积累与再利用；研发物料的管理、以及规范原材料的保密管理；配方、工艺及实验管理，实现实验过程数据结构化；设计生产一体化，实现研产销的高效协同等。
作为一项关键技术，PLM不仅仅是一套IT系统，更是支撑企业研发创新的战略性业务手段，对离散行业和流程行业来说同样至关重要。但客观来说，流程行业PLM应用的成熟度还比较低，尚属于探索阶段。
流程行业的研发特点是策划一步、试制一步、试验一步，每一步均有可能成功、也有可能失败。从功能范畴来看，配方管理、工艺管理、实验管理是流程行业PLM的重要模块；特别是配方管理，几乎是流程行业PLM的标配；同时，流程行业PLM与实验室信息管理系统（LIMS）的关系密切，如化工产品研发主要是通过实验，对实验相关数据的管理要求较高，包括实验方案、实验记录以及对实验结果的评审等，呈现出PLM与LIMS集成、融合的应用趋势，也催生出不同厂商提出诸如实验室信息学、数字化实验室等解决方案。
整体来看，基于PLM系统的实施，可以为流程行业企业引入产品研发管理体系管理思维，建立科学的研发管理模式和高效的业务运作流程，建立起数字化的产品研发管理平台，提高研发系统的管理水平和运作效率，以达到如下目标：
首先，是研发过程的项目管理。建立基于PLM系统的产品开发流程和项目管理平台，实现项目执行的透明化和规范化、项目资源的分派和负荷平衡、项目预警机制和项目阶段评审管理，最大程度地保证项目进度，降低项目延期风险；以及确保项目资料的及时性、准确性和完整性。
其次，实现研发过程中间状态的管理。基于PLM系统，可以实现将整个研发过程的中间态数据（试制每一步的产出物）进行全面管理，有利于企业积累研发经验教训，提升研发的知识传承能力，潜移默化提升后续研发成功率和效率。
第三，实现业务过程的流程化作业。实现项目计划与业务流程的一体化，通过规范业务作业，协调各部门、各专业的协同工作，保证项目过程的一致性。
第四，实现项目进度的数字化管理。通过解决项目执行管理过程中依靠人工检查、跟踪的方式，从多种角度实时了解和监控项目过程中可能存在的风险，为项目管理的监控提供有效的手段。
第五，实现研发信息的数据化和结构化管理。包括配方信息、实验物料的统一管理，确保物料信息的唯一性、共享性和安全性；实现由实验配方记录单到产品配方的自动转换，实现产品配方的结构化管理，为生产提供准确的信息源头。
第六，实现研发知识库的管理。流程行业在研发环节通常涉及大量实验，对知识库的积累和管理需求较为迫切。基于PLM系统，可以系统地对显性知识进行整理与利用，对隐形知识进行采集与沉淀，继而实现规范的管理，以提升产品研发能力和创新能力，同时为人才培养奠定基础。
图：基于PLM推进数字化转型的流程行业案例 来源：CIMdata
具体到不同的细分行业，PLM的目标又有所不同。
譬如食品饮料行业。PLM的目标与价值还在于实现食品饮料的配方管理，包括结构化配方管理、配方计算功能、分段配方转化、配方合规管理等；食品饮料的合规管理，包括标准数据管理、添加剂管理、过敏源管理等；食品饮料市场大数据分析，包括数据定向跟踪、采集、分析和可视化；食品饮料的标签管理，包括标签模板、包装标准、营养成分生成、生成标签数据等；食品饮料材料管理，包括材料数据化、材料认证管理、材料营养成分等；在项目管理环节，则包含项目模板、项目过程管控、项目风险控制、研发绩效管理、项目管理看板等。
而对于医药化工行业，PLM的应用价值还在于建立符合医药和化工企业研发要求的过程管理体系，包括梳理新产品开发项目、优化和改进项目两大类型研发流程，并就研发阶段、任务活动、输出等进行了规范和标准化；研发资料集中管控，包括有效的、规范化、完整的管理项目研发过程中的各种技术资料，项目文档通过参照标准模板进行编制并提交系统内进行电子审签，可通过多种查询条件快速检索；配方等关键技术资料安全保密，包括明确产品生产所需的各项原材料的名称、规格、产地、单位、数量、工艺要求及质量指标、执行标准等等关键性的技术参数信息，对配方、作业指导书等关键技术资料的安全保密管理。
目前，为流程行业提供研发管理解决方案的厂商主要包括：达索系统、Centric Software、Selerant、Infor、Oracle、SAP、智石开、思普、御云信息、掌起睿智、一半科技、创腾科技、鹰谷、璞华科技、祈业软件等。
达索系统BIOVIA
BIOVIA是达索系统旗下子品牌。致力于帮助生物医药、化学和材料等在内的诸多行业实现整个研究、开发、质量保证/质量控制和制造过程中的科学多样性、实验流程和信息要求的端到端集成。功能包括科学信息学、分子建模/仿真、数据科学、实验室信息学、配方设计、生物制药质量与合规性以及制造分析。
BIOVIA系列产品所涵盖的功能包含：分子建模和仿真（Molecular modeling & Simiulation）、配方设计（formulation Design）、生物制药质量与合规性（Quality & Compliance）、数据科学(Data Science)、科学信息学(Scientific Informatics)、实验室信息学(Laboratory Informatics)、制造分析（Manufacturing Analytics）等。
借助 BIOVIA 的配方设计和管理解决方案，医药企业可以便捷地管理产品复杂性以及全球配方的监管要求，有助于提高生产率、管理成本并加快产品上市速度。它可在整个配方开发过程中为配方设计师提供即时监管指导，并使其可以安全地访问所有当前和历史产品开发数据，从而显著提高效率。它有助于加快产品创新和发布，可通过单个全球 PLM 解决方案，成功应对复杂的监管要求，更有效地管理和利用配方、包装和消费者知识产权(IP)。
基于3DEXPERIENCE 平台提供支持的完善配方，使医药企业能够采用全面的方法查找最佳的产品解决方案，一次便成功，加快进入市场的速度。采用完善配方的研发科学家可以了解消费者需求，使用计算机模型预测配方行为，设计和测试配方的功效和可制造性，优化配方成本并确保合规性，全部都在一个平台上完成。
2020年开始，深圳浦华与达索系统建立合作关系。深圳浦华代理BIOVIA系列产品，围绕软件工具，面向化学、材料、物理、药学、环境、实验室信息管理等领域广大用户提供从研发到制造全周期的信息化解决方案，加速材料计算模拟与实验的融合，全面提升用户的研发效率与信息化创新能力。
Centric PLM
Centric Software是达索系统旗下子公司，为零售、服装、食品饮料和化妆品等企业提供PLM解决方案。
Centric PLM是一个端到端的产品管理系统，助力食品饮料和化妆品等企业加快产品上市速度，同时确保产品合规性和安全性。基于单一数据源，适用于从产品规划到零售的所有团队。
其最新发布的Centric PLM v7.6是Centric与食品、饮料、美妆和个护品等行业的客户合作开发。考虑到客户需求和配方团队的工作独特性，v7.6引入了一系列新工具和新功能，旨在减轻团队负担，使工作更轻松。具体包括：
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灵活的产品层级结构节省搜索时间。Centric PLM v7.6同时为单个项目（原材料）和包含多种成分的配方产品引入了灵活的产品层级结构。Centric PLM灵活的全新层级结构可以轻松复制，节省时间。如果工程师恰巧拥有一个通用型的产品层级结构，直接将它连同所有安全权限一起复制，创建一个完全相同的“姊妹”结构，然后根据需求进行调整。 -
改善供应商协作。继在v7.5中引入供应商请求功能后，v7.6实现了集中整理和比较供应商回复。企业无需再浪费时间搜索电子邮件和消息、下载文件或与供应商分别沟通，而是可以使用供应商门户页面提高效率。通过集中收集供应商回复，可以更加轻松、经济高效地制定决策，快速与供应商沟通，并与供应商更紧密地协作，共同打造产品。 -
控制访问权限，提升安全性。Centric PLM v7.6强化了安全权限，可以轻松准确地控制用户在产品层级结构的不同层级看到的信息，并建立问责，通过对文件加密来保护产品信息。简单直观的操作，只需点击几下即可完成添加或删除团队/用户权限。 -
自动输入营养成分，提高效率。手动将列表或电子表格中的数据输入PLM不仅浪费时间，而且可能出错，导致成本增加和延迟。v7.6引入只需简单的复制/粘贴，即可将营养成分数据导入Centric PLM，创建成分标签数据表。 -
批量替换功能节省时间。面对种种供应链问题和不断上涨的原材料价格，研发团队需要迅速替换原料并开发替代方案。手动确认和更改受影响的每件产品不仅十分耗时，而且难免遗漏细节或出错。Centric PLM v7.6加入了批量替换功能，能够自动识别受配方、材料变化影响的配方BOM，或受成分变化影响的产品BOM。研发团队可以全面掌控BOM更新，一键替换BOM中的所有项目，不必再浪费时间搜索受影响的产品和输入数据，从而节省时间。
Selerant
Infor
Oracle
SAP
智石开
思普
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研发产品数据全生命周期管理可有效积累经验数据，为未来减少试制失败次数，降低研发成本、提升研发速度提供了可能； -
研发中间态BOM自动生成量产设计BOM，减少量产产品数据的出错可能性； -
产品数据和LIMS数据一体化管理，为对比分析提供依据； -
支持配方核心数据的保密和组织隔离； -
支持半流程、半离散产品数据统一描述和协同设计。
御云/清软英泰
掌起睿智
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项目管理工具。将需求、立项、配方研发、实验、工艺设计等过程当作完整的项目去管理。从需求和立项开始即进行标准化管理，模板、流程、交付物、输出皆标准化，规范项目管理与执行。每个项目可以拆分成多个任务，系统收集各个任务的进度、状态、变更、风险等数据，处理后通过各种形式展示给各个角色用户。 -
配方全生命管理。产品的配方往往不是静止不变的，是一个逐步演进和迭代的过程。系统对配方的全生命迭代、演化周期进行管理，覆盖小试、中试、量产各个阶段。可以标签、版本、里程碑等各种形式对配件进行标记和管理。通过系统可详细查看产品各个版本配方的演化情况，回溯配方研发的全过程。 -
配方工作台。根据用户的需求可以DIY配方模板，用户可以自定义表头区、配方区、工艺区、实验记录区、实验结果区等。系统可以支持批量配方单。用户填写物料时，可以直接右键从系统物料库中选择。通过预置的公式，系统可以自动计算各种物料的占比、配方的成本。 -
配方检索功能。传统的配方设计、实验过程数据保存在各个人本子上、电脑上记录，数据容易出错、丢失。人员离职了，配方、实验等数据丢失，一些经验失去传承。通过本系统强大的搜索功能，可以通过物料、性能、工艺等各种关键字查找保存在数据库的历史配方数据，充分借鉴和复用已有的配方、实验结果。
一半科技
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需求管理。提供需求提交、需求审核、需求讨论等功能,收集各部门的产品需求；对提交的需求进行分类、优先级设置,跟踪需求的实现进度,管理需求的变更；与后续的设计、质量等过程关联,追踪需求的验证情况,确保需求得到满足；生成各类需求分析报表,辅助决策制定。 -
项目管理。提供项目立项、实验任务指派和分工、项目进度管控等功能,进行项目计划管理；对项目的各项工作进行进度跟踪,把控整个项目产品开发过程中的关键节点；进行全生命周期成本预算,并实时计算项目中的人工、实验设备、实验材料等相关成本；识别、评估项目风险,制定风险应对措施,最大限度降低风险对项目的影响；合理设置项目阶段门控,保证顺利完成,避免项目的无效蔓延。 -
实验管理。实验项目进行立项、计划、跟踪管理，合理安排各类实验项目；管理各类实验的具体方案,包括实验流程、设备材料、试剂配比等，进行方案评审；记录实验过程原始数据和结果数据,建立标准化的实验数据模板；生成实验报告,记录实验结果分析,管理实验报告的签发和发布。 -
综合数据库管理。包括文档的分类编码、属性管理、查询检索等功能，实现产品全生命周期各类图纸和文档的集中化管理；建立物料编码体系,管理物料的类别、规格参数等基础数据；登记各类实验耗材的信息,管理耗材的供应、领用、存储及盘点；管理供应商基础信息,及其提供的物料种类、价格、质量评级等。 -
配方BOM管理。根据配方的组成和结构,建立配方BOM；明确定义配方中各成分原料,管理其基础数据、规格模型；明确定义各成分原料在配方中的含量或配比；管理成分的替代方案,在原料供应短缺时快速寻找替代方案；管理不同产品的配方BOM之间的关系和共通成分。
创腾科技
鹰谷
璞华PLM
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配方管理：BOM结构化、正反结构查询、替代料管理、自动计算、研发/生产多场景视图、版本比较 -
工艺管理：文件模板化、参数指标结构化、图文表并茂式呈现、单/多工序场景差异化维护、装备设备管理 -
实验过程管理：配方工艺多途径维护、样品物性数据可视化对比、自动出具实验与检验报告、权限多维度细分 -
材料成本分析：配方材料成本自动计算、物料价格走势图表化比对 -
配方成本预测：物料价格影响利润预测、配方成本虚拟运算、浮动情况可视化比较
祈业软件
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新产品研发：根据市场需求，进行可行性研究，确立新产品研发； -
配方优化与改良：性能优化、材料替代、成本优化、工艺优化； -
个性化产品定制：根据客户需求，进行打样、制板、调色、送样、反馈、确定配方； -
生产技术服务：为生产部门提供技术支持、处理退货或呆滞产品； -
产品应用实验：对产品进行应用实验，测试相关产品的应用性能； -
新材料测试：寻找新材料、对新材料进行检测、并进行进行应用实验; -
售前技术服务：提供意向客户的现场打样、售前技术咨询服务; -
售后技术服务：提供售后技术支持、处理客户投诉、退货处理意见。
