將CPS用于三個維度的集成是工業(yè)4.0的核心思想。其中，端到端集成的重點技術(shù)是產(chǎn)品生命周期管理(PLM)。在《工業(yè)4.0》這本書中，將產(chǎn)品(Product)看成一個系統(tǒng)(System)，從而將PLM升級為SysLM，并力主以SysLM為主導(dǎo)控制工業(yè)生產(chǎn)的復(fù)雜性。SysLM是這本書的核心概念：八個章節(jié)中的七章在討論這個問題。在筆者看來，PLM可能是工業(yè)4.0的核心技術(shù)、應(yīng)用工業(yè)大數(shù)據(jù)的主要方式、還可能是支撐制造企業(yè)轉(zhuǎn)型的切入點。
一、PLM在工業(yè)4.0中的作用
1、PLM支撐個性化定制
支撐個性化定制是工業(yè)4.0的特征之一。在工業(yè)4.0時代，個性化定制不像現(xiàn)在買汽車，只有顏色、型號等非常有限的選項，而是涉及到關(guān)鍵零件，如發(fā)動機(jī)。
選零件本質(zhì)上已經(jīng)是一種設(shè)計了。用戶不是設(shè)計師，而設(shè)計是個專業(yè)性很強(qiáng)的活。要解決這個矛盾，就要用軟件來支撐。這個軟件就是PLM。PLM提供合適的部件，能保證用戶所選的部件能與其他部件一起正常運(yùn)轉(zhuǎn)，且保證產(chǎn)品質(zhì)量。從這種意義上說， PLM就像傻瓜相機(jī)：自動對焦、自動調(diào)光圈，讓普通人也能照出近乎專業(yè)的照片。
2、PLM支撐智能生產(chǎn)
生產(chǎn)過程的智能化，有賴于智能工廠和智能產(chǎn)品。其中，智能產(chǎn)品就是依靠PLM開發(fā)出來的：一部分由研發(fā)人員設(shè)計，另外一部分由用戶自行設(shè)計。設(shè)計軟件的基礎(chǔ)都是PLM。
筆者曾經(jīng)撰文描述：在工業(yè)4.0的工廠中，智能產(chǎn)品就是一個CPS。這個CPS的虛擬部分，首先是由PLM設(shè)計出來的，然后再經(jīng)過ERP將其與生產(chǎn)計劃和具體部件掛鉤，以便在工業(yè)4.0的工廠中由新一代的MES智能化地生產(chǎn)出來。
3、PLM支撐個性化服務(wù)
個性化定制的產(chǎn)品交付用戶以后，會面臨服務(wù)的難題：零件是個性化定制的，維修人員可能都搞不清設(shè)備具體用的是哪個型號的零件。如何有效地進(jìn)行服務(wù)呢?個性化服務(wù)仍然需要個性化定制時的信息，而這個信息就是由PLM管理的。
于是，對一個特定的產(chǎn)品來說，在設(shè)計之初的PLM是設(shè)計圖;生產(chǎn)的時候PLM是工藝方法;使用的時候PLM就是說明書，維修維護(hù)的時候PLM就是病歷卡。這樣就可以更加精準(zhǔn)有效地服務(wù)了。
二、PLM對制造型企業(yè)轉(zhuǎn)型的作用
如果說工業(yè)4.0是個漫長的發(fā)展過程，制造企業(yè)的轉(zhuǎn)型則是企業(yè)面臨的現(xiàn)實壓力。制造企業(yè)轉(zhuǎn)型的方向無非有兩個：一個是研發(fā)、一個是服務(wù)。也就是‘微笑曲線’的兩端。PLM對這兩個方向的轉(zhuǎn)型，都具有重要的支撐作用。
PLM為什么能支撐企業(yè)轉(zhuǎn)型呢?把研發(fā)和服務(wù)看成一種生產(chǎn)過程，就容易明白了。傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)主要生產(chǎn)實物，現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)的競爭力則是生產(chǎn)‘知識產(chǎn)品’：設(shè)計圖、工藝方法、軟件等。為了提高生產(chǎn)效率，實物產(chǎn)品的生產(chǎn)經(jīng)歷了從手工勞動到工業(yè)化大生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變。同樣的道理，‘知識產(chǎn)品’的生產(chǎn)同樣也要提高效率。
現(xiàn)代化工業(yè)大生產(chǎn)是從流水線的發(fā)明開始的：也就是所謂的工業(yè)2.0。流水線生產(chǎn)之所以能提高效率，是因為壓縮了不必要的勞動(如工人更換工具、來回走動)。每個人只做一件事。要做到這一點，必須很多人協(xié)作完成。而要協(xié)作完成，每個工序的操作必須標(biāo)準(zhǔn)化。
PLM的道理也是一樣的：要提高‘知識產(chǎn)品’的生產(chǎn)效率，必須降低一切不必要的設(shè)計和創(chuàng)新。具體地說，就是要盡可能地采用已有的部件、知識和方法，解決新的問題、滿足新的需求。而PLM正是用來管理這些東西的。同時，PLM還可以用在開發(fā)、生產(chǎn)、服務(wù)過程的協(xié)同。從某種意義上說，PLM就是用于‘知識產(chǎn)品’生產(chǎn)的ERP、MES。
‘知識產(chǎn)品’的生產(chǎn)要跟上時代潮流，也必須與信息技術(shù)相結(jié)合、以信息技術(shù)為工具，而這個工具就是PLM。
當(dāng)然，要實現(xiàn)‘知識產(chǎn)品’生產(chǎn)的流程化，僅有信息技術(shù)還是不夠的，必須與研發(fā)體制改革配套才行。這是題外話，此處就不多說了。
三、用好工業(yè)大數(shù)據(jù)必須借助PLM
大數(shù)據(jù)是近幾年的熱點。用好大數(shù)據(jù)，對未來的工業(yè)企業(yè)至關(guān)重要。然而可悲的是：大數(shù)據(jù)理論被有些別有用心的企業(yè)和所謂的專家綁架了，不了解的企業(yè)很可能會誤入歧途。在某些‘磚家’眼里，大數(shù)據(jù)就是一堆金光閃閃的寶藏，隨時可以換成真金白銀。豈不知，非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)很難利用，‘沙里淘金’不僅是個花時間的力氣活，也是個技術(shù)活：如果礦藏的品味太低，淘金也會是個賠錢的買賣。有些數(shù)據(jù)可以淘出金子，更多數(shù)據(jù)則依然是垃圾。
筆者認(rèn)為，用好大數(shù)據(jù)的關(guān)鍵是建議一個合適的PLM。這是因為，PLM中的知識和數(shù)據(jù)，就像存在銀行中的現(xiàn)金，是可以隨時拿出來用的。數(shù)據(jù)、知識是一種非常值得投資的‘現(xiàn)金’：會因為‘存款’而增加，卻不會因為‘取款’而減少。
四、做PLM要花大力氣
信息時代缺少的不是知識或信息，而是人注意力。PLM做不好，有用的知識和數(shù)據(jù)就會淹沒在沒用的數(shù)據(jù)和知識的海洋中，成為難用的廢物。
要做好PLM，關(guān)鍵是做好數(shù)據(jù)和知識的結(jié)構(gòu)。PLM的體系越大，結(jié)構(gòu)就越重要。這就像圖書的管理：如果家里只有幾本書，隨便放都可以找到。但如果是一個圖書館，有數(shù)以百萬級的圖書，就需要認(rèn)真編目和存放了。沒有編目和有序存放的圖書，無異于一個廢紙堆。
PLM的難點也就在這里。與ERP、MES相比，產(chǎn)品開發(fā)和服務(wù)的流程規(guī)范性很差，數(shù)據(jù)的規(guī)范性自然很差。所以，對知識和數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化也就很難了。
PLM在離散制造行業(yè)發(fā)展的很快。但要將其運(yùn)用到流程行業(yè)就很難了。原因是：流程行業(yè)的數(shù)據(jù)和知識面臨‘組合爆炸’的風(fēng)險，人們很難把握哪些數(shù)據(jù)和知識該存、哪些不該存。這樣，PLM在執(zhí)行過程中就會很不規(guī)范。
同樣，要把工業(yè)2.0、3.0時代的PLM用到工業(yè)4.0時代，也會面臨眾多的挑戰(zhàn)。正如《工業(yè)4.0》書中指出的，未來的產(chǎn)品已經(jīng)成為一個系統(tǒng)，復(fù)雜性大大增加了。同時，PLM的數(shù)據(jù)管理，要適合CPS的要求。也就是說，對數(shù)據(jù)完備性的要求大大提升了。
這些矛盾如何解決?筆者有一個設(shè)想：讓知識自動地推送到需要它的地方。
具體地說，首先要將研發(fā)和服務(wù)的過程流程化、角色化。當(dāng)特定的角色進(jìn)入特定的流程時，真正有用的知識會自動地推送到他的面前。這時，要把研發(fā)和服務(wù)看成一種知識的生產(chǎn)，把需要推送的‘知識’看成一個零件，把推送知識的系統(tǒng)看成智能的生產(chǎn)系統(tǒng)、把傳統(tǒng)的PLM看成現(xiàn)代化的無人倉庫。而這套‘生產(chǎn)系統(tǒng)’需要更高級別的知識來管理。這大概就是安筱鵬司長所說的‘系統(tǒng)的系統(tǒng)’吧?
這些道理說起來還是容易的，做起來會非常不容易。這不僅是技術(shù)問題，還是企業(yè)戰(zhàn)略問題、企業(yè)文化問題、是投資問題。開發(fā)一套真正具有生命力的PLM，是件非常辛苦的工作、是件‘黑發(fā)人熬成白發(fā)人'的工作。
特別地，數(shù)據(jù)需要積累到一定程度，才能發(fā)揮關(guān)鍵作用。一個成長性良好的PLM可以變成‘龍’，成長性差的則會變成‘蟲’。PLM本身的成長性就必須受到足夠的專注。這或許是PLM成敗的關(guān)鍵因素。
五、總結(jié)
天下沒有免費(fèi)的午餐，成果必須通過辛勤的勞動才能獲得。如果把工業(yè)4.0、工業(yè)大數(shù)據(jù)看成是人們夢寐以求的‘果實’，PLM的建設(shè)則是種樹。關(guān)注工業(yè)4.0、關(guān)注工業(yè)大數(shù)據(jù)的企業(yè)，應(yīng)該把注意力集中在PLM上。這是需要長期不懈、踏踏實實實踐的工作。
最后，與大家分享殷瑞鈺院士10年前對我講的一段話：“做大事，快不得也慢不得”?？觳坏镁褪且恋米?、不能急功近利;慢不得就是要只爭朝夕、勤奮努力。無論搞工業(yè)4.0還是PLM，都應(yīng)該秉持這個態(tài)度。（選自蟈蟈1968微博）
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