在各行各业，制造商都面临着越来越多的紧迫竞争压力：率先推出更具创新的产品；提供更个性化的购买体验；提高工厂和现场的质量；每次都按时交货。这些竞争挑战必须满足，同时还必须控制成本，应对供应中断和响应需求波动。
为满足这些需求，各种新的和成熟的软件技术不断发展起来，每一种技术都旨在帮助实现难以预测的数字化转型前景。这种动态性给 IT（信息技术）团队带来了沉重而复杂的负担，而他们本身还承受着支持企业及其业务目标的持续压力。在取得进展的领域，一般都是各自为战，通过一种“行动领域”方法孤立地工作，改进措施之间彼此重叠。但对于那些在整体数字化转型上走得更远的公司，通过各职能部门与整体业务战略保持一致，已为各组织提供了重要的能力。要实现这些成果，需要在战略性制造支持系统（包括PLM、ERP 和 MES）之间将数据和流程连接起来。
全球竞争加剧，只有在不牺牲质量的前提下率先进入市场，产品创新才能盈利。您如何将产品和流程变更（NPI（新产品引入）或新产品/ 流程改进）无缝集成到这种传统的 IT 环境中？显然，在 ERP、PLM 和MES 系统中，手动移交和数据复制降低了质量，增加了成本，延长了交付期，还会导致不匹配，并由于可追溯性差而无法满足客户需求。在这样一个效率低下的环境中，很难扩大业务规模。例如，要想车间产能翻倍，输入数据的人员数量就得翻倍。
透明度的缺乏导致变更管理问题变得更严重。出现这些问题的制造系统往往是为拥有 30 年制造业经验的老员工设计的。但在如今，制造商的员工大多仅拥有三年经验，30% 的一线员工的工作经验不满一年。这一趋势仍在加速，同时产品变得更复杂，而且变化速度越来越快。
大型产品组合会产生更多的质量问题。为了不断提高质量、生产力和可持续性，制造商迫切需要武装新一代一线员工，在他们需要时，在他们发挥作用的地方，为他们提供有效的产品和流程见解。这将消除花在查找信息上的毫无价值的时间，并能为一线员工提供工具，以持续识别、优先排序、分析和解决日常工作中的瓶颈。只有当这些员工做好准备取得成功时，他们才能推动持续改进。
管理薄弱将导致需要频繁、冗余的沟通。低效普遍存在。为了实现这些改进 —— 降低成本和提高质量 —— 制造商必须不断调整优化其产品、工艺和资源的运营效率，还必须持续评估和优化产品和工艺设计。前者主要影响人工成本和加工成本，而后者主要影响物料成本。一般而言，产品 70% 的成本都已在工程阶段确定。
在各系统未集成的地方，工程师必须在 PLM、MES 和 ERP 中输入相同的数据，完成三倍的工作量。可追溯性的缺乏影响着质量问题的发生概率和规模。例如，制造商可能不得不召回一大批可能有疑问的产品，因为他们不知道自己在特定的一天发出的产品采用的是什么配置。信息来源过多，导致信息质量低、效率低。由于变更生效时没有适当地传达，导致使用了不正确的配置。然后可能会错误地制造产品，导致缺陷，在产品准备发货时，客户或制造商需要找到该缺陷。即使使用了互联系统，这些中断似乎也会毫无预兆地发生。
面对这些问题，没有实现整个网络的自动化，您如何处理整个价值链中的模块化配置产品？ 制造商如何找到替代的供货商，同时解决不断变化的业务优先事项、缩短上市时间和提高质量？他们如何确保在不更改 BOM 的情况下在组装线上提供最新的软件版本？ 这对测试有何影响？ 如果工厂被黑客入侵怎么办？如何确保适当水平的网络安全和知识产权保护？
这些挑战具有真实的、可衡量的成本，但最不确定的可能是机会成本。如果这些问题得到解决，业务将会好多少 —— 坦率地讲，能多赚多少钱？
为了提高速度和协同增效，制造商需要重新考虑自动化产品组合，并建立一个虚拟协作平台。这要求他们从产品创新过程的一开始就纳入 PLM，并在整个工程和制造准备过程中加以应用，重新平衡 ERP、PLM和 MES 之间的界线，并通过数字主线将产品开发和制造中的所有重要信息连接起来。为了顺应未来发展，制造商必须从点到点的工作演变为实时集成。
制造工程会生成重要数据，范围包括从制造物料清单、路由/处理计划、质量控制特征、标准工作说明和标准时间。这一阶段的工程不仅在注重上市时间、质量和效率的产品开发和制造价值链中发挥着不可或缺的作用，而且在供应链物流价值链中对确保按时和按成本交付也发挥着重要作用。
同样重要的是，在整个产品生命周期，在下游制造运营和上游工程之间实现无缝的变更同步。虽然传统上来说，生产工程数据和流程的管理都是在 ERP 系统中进行，然后传递到 MES 系统，但日益增长的复杂性和变化速度要求进行转型。
首先，ERP 系统不是为产品和制造主数据的生命周期管理而设计的，无法处理离散环境中的复杂配置和更高的变更管理速度。其次，ERP 中面向商业角度的主数据的粒度与 MES 所需的技术性复杂细节不一致，导致效率低下。
您的业务模式和产品复杂性会影响合理的实际应用。不过，始终有三个一致的核心因素需要考虑：放置/管理主数据的位置、配置管理和变更编排。公司特有的业务举措也会产生影响。您的组织在哪里发现关键的产品创新、产品质量、产品成本和产品效率提升机会？
要在产品、制造和物流价值链上实施一个流程，取决于一系列相互依赖的复杂考虑因素。
按坯件组装
• 产品经过全面设计，已确定各个选件
• ERP 计划预定义选件的生产
• 根据预测确定制造的产品组合
• 行业：消费产品、高科技
按订单组装
• 产品经过全面设计，已确定各个选件
• ERP 配置和处理订单
• 行业：汽车 OEM（原始设备制造商）、高科技、工业
按订单配置
• 按照规则全面设计产品，允许创建定制部件
• PLM 使用工程部门制定的规则配置和验证每个订单
• 行业：高科技、工业
按订单设计
• 在通用产品中增加重要的定制工程设计
• 工程部门和 PLM 验证每个订单
• 行业：工业 OEM、汽车供应商、航空航天
合同产品
• 按客户或合同的特定要求设计和生产
• PLM 和工程部门设计和验证每个订单
• 行业：国防、原型设计、定制刀具
精密 —— 这可能不会涉及庞大的 BOM（物料清单），但确实需要复杂而精密的制造。工艺计划可能涉及 25 个步骤、1000 条流水线和在某些工位进行多次质量检查。可能涉及 40 到 50 个参数。汽车传动装置就是一个例子。
变数 —— 由于是定制的，所以每个产品都是唯一的。没有互联的系统，几乎不可能及时向组装独特产品及其所有选件和变型的工人提供正确的信息。您今天制造的产品两天后将变得不同。工作说明必须 100% 准确符合客户订单。设计变更要保证质量，需要为您正在生产的产品采购合适的部件。员工流动率也是一个影响因素，新员工可能接手前员工离开的岗位。豪华游艇就是一个例子。
物流 —— 商品制造商每天制造数百万件相同的产品，每件产品都符合质量和价格标准，同时要在安全的环境中操作。在这类业务中，计划团队在启动供应链流程时会制定需求计划并与销售团队进行验证。计划功能包括需求计划、工厂供应计划、包装开发、产品生命周期管理、计划流程和性能、库存管理、S&OP（销售和运营计划）等。召开需求计划会议后，团队为工厂制定生产计划；然后采购部门采购所有物料。传感器就是一个例子。
第1步 —— 使用通用的产品主数据方法在正确的工具中管理正确的数据。
无缝应用程序集成计划的第 1 步是确定您的产品主数据目前存在于何处，识别它并进行清理。这有助于避免多个系统在给定的时间控制着相同的数据。
例如，ERP 不包括上游的产品和制造信息，因此为复杂和不断变化的产品创建和定义优化的制造工艺计划的能力有限。
此外，有效的工程变更管理流程需要追溯和反映产品设计中的最新变更。PLM 和 MES 之间的直接、双向变更管理流程更高效、更可靠。
要实施现代化，首先要拥有跨整个产品生命周期的情景式且可追溯的产品信息。
1. PLM (面向产品和制造工程信息的数据 —— 数字资产)
a. 部件主数据/迭代
b. 产品结构
c. 机电 CAD 模型
d. 软件
e. 分类
f. 文档
g. 要求
h. 仿真
i. 生命周期状态
• 变更进程/变更生效时间
• 生命终止期/废弃
• 问题报告/变更请求/变更通告
j. BOM 转换（EBOM（工程物料清单）、MBOM（制造物料清单）、SBOM（服务物料清单）的权威来源）
k. 流程定义
• 路线
• 工作说明
• 刀具设计
l. 质量规范/问题管理
• 控制特征
• 不符合项、CAPA（修复和预防措施）
m. 资源=刀具和量具（设备生命周期管理）
n. AML（批准的制造商名单）厂商代码
2. ERP (生产计划、预测、采购、成本跟踪 —— 面向实物资产/交易)
a. 实物和物流信息
• 工厂
• 存储位置
b. 采购
• 许可的厂商
c. 财务和会计
• 实际产品成本
• 当前和预计销量
d. 工作订单
e. 生产计划
• 订单和发货状态
• 库存状态
f. 与 MES 相关的变更流程
• 问题报告（可在此处发起）
• 变更生效时间（在此处更改）
g. 采购
• 购买的部件
• 供应商跟踪/管理
h. 物料移动（可追溯性）
i. 货物入库到流动库存
3. MES (生产和物流执行/执行反馈 —— 面向实物资产/事件)
a. 生产安排（工作订单管理）
b.（已完工）谱系
c. 工作说明
d. 执行和流程实施
e. 数据收集
f. 刀具和校准管理
g. 入库检查
h. 质量管理
• 来料检查
• 车间采样计划
• 成品检查
首先在 PLM、ERP 和 MES 中建立坚实的数字化基础的主要好处在于，当工程师工作时，他们的工作会自动传递到下游。工程师可以在单一、熟悉的 PLM 系统中工作。它旨在让人们在合适的系统中执行合适的工作，不需要进入不同的系统，重复已在一个系统中完成的工作。
第2步 —— 创建无缝的双向流程流
接下来，参与者必须能够根据他们在产品生命周期中的角色访问所需的所有产品信息，而不是从有权访问记录系统的同事处获取信息。例如，高级制造计划员、详细工艺计划员、工厂和刀具设计师、生产经理和车间工人需要访问来自工程部门的最新信息。设计工程师本身也需要来自制造部门的实时反馈。
理想的未来状态是集成流程而不是数据，从现有的 MES 和 ERP 系统向单一数据来源输入和访问PLM 数据。制造商应该避免多个系统在任何给定时间控制着相同的数据。只应向每个系统提供执行其工作所需的数据。对于互联系统，通常需要了解您计划向每个系统传递多少定义；一个定义在何处停止，下一个定义在何处开始。这将允许用户将数据转化为见解，帮助推动跨工程和制造部门达成一致决策和自动编排流程。其目的是通过内置的自动化和报告功能形成闭环，覆盖制造的所有阶段，特别是 MES。
在作出了最终决策，并且以数字化形式测试和验证了设计方案之后，相关信息将传递给 ERP 系统，制造实物产品的企业将开始准备工作。要从您的 ERP 系统获得较大价值，需要来自 PLM 系统的信息具有高质量，这可以减轻 ERP 物料充实过程的负担。
因此需要从 PLM 获取的数据主要是高级信息（物料主数据、物料清单、采购规格等），而不是技术数据。从 PLM 向 ERP 发送制成品时，应提供所有必要的定义，以便在 ERP 中自动计算制成品的成本（如果使用 MPM 和工艺计划），并从工艺计划中发送制成品 BOM 的成本和路由信息，以便进行设置/ 安排物流。
来自 PLM 的自动物料设置（制成品）
来自 PLM 的半自动物料设置（采购的物料）
AML、部件 BOM 修订、生命周期状态和各自的工程变更单。
工程 BOM 到制造 BOM，特定于组织的部件的使用时间（日期和时间）
客户提供的产品顶层装配 (TLA) BOM，包括详细信息、重量、体积，用于制定包装-装运-运费成本决策。
在 CTO 业务模式中，您可能希望将超负荷的工艺计划转移到 ERP，以启用更高级的计划选项（例如，用于自动化组件分配过程）。
ERP 到 PLM - ERP 将成本信息提供给 PLM
数字主线的强大功能消除了 EBOM、MBOM、工艺计划和控制特征（包括特定替换部件和全局替换部件）之间的差异，具有执行工作所需的数据持久性。将制成品从 PLM 发送到 MES 时，应提供一致的技术数据。工作订单在 ERP 中创建，这会启动 MES，以向 PLM 系统请求执行工作所需的数据。然后，PLM 将物料、BOM 或工艺计划发送至 MES。
特定于工程变更订单的产品 BOM 修订；制定部件列表（平面级 BOM 或多级 BOM）、客户属性（产品/标签/发货）
首件检查 (FAI) 呼叫、流程签出呼叫、测试版本和批量生产版本
组装制成品所需的所有制造规格
您可能还希望传递您的工艺计划以推动分拣工作，帮助建立详细的进度报告
触发检查和控制活动的控制特征
数控 (NC) 程序
在车间内将软件加载到产品中
从 MES 到 PLM - MES 还将向 PLM 提供包括不符合项在内的“已完工”信息，不符合项代表与车间标准流程的偏差。
沟通必须是双向的，允许提交订单需求和更新已完工产品/成品库存。MES 应让 ERP 知道使用了哪些和多少组件来完成一个版本。MES 还将提供生产信息，如时间，以便 ERP 可以预估销售商品的总成本 (COGS)。
第3步 —— 将数据转化为数字化功能，增强一线工程师和工人的能力。
此时，通过映射数据、正确集成系统和优化流程，可以使用一些功能和工具在仪表板视图上分析执行的时间和质量。此功能可带来大量好处，包括能够：
通过一组开箱即用的应用程序来普及产品数据，这些应用程序可以轻松地根据特定情况进行定制，或者向员工（包括从生产经理到车间操作员）提供低代码的定制应用程序。尽管对最终用户而言这种体验似乎很简单，但该接口背后仍然有大量数据，这些数据不仅可以从 PLM 获取，还可以从 ERP 和 MES 获取。对 PLM、ERP 和 MES 的简化和安全访问可推动实时协作。
通过在车间终端提供的问题、事项或不合格项的发生背景（如绘图、文件、工作说明、部件）中报告这些事项，将操作与工程联系起来。
连接工作车间用例，为工人提供无缝体验，同时通过访问关键控制特征、智能刀具和机器来捕获执行数据。针对工人的能力水平量身定制可视化的数字工作说明。
编排工厂运营 - 调整车间/工厂布局。
可以预期其他领域也会得到改进，包括改善数据质量和连续性、减少时间和降低成本、卓越的供应商集成以及增强一般系统灵活性。
您已经为快速大规模实施工业 4.0 功能铺平了道路，例如：数字化增强的工作说明、虚拟版本、培训和升级、AI 增强的检查表格。此外，将您的数字主线集成到 IIoT 平台，将为下一代互联工人提供设备和手册、指南和设计数据的实时信息，使他们能够自主、有效和高效地执行工作。互联工人不需要敲办公室的门，不需要翻阅培训手册，也不需要查阅设备指南和目录 —— 所有这些都是由一个权威的数据来源（互联系统）实现的。
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