0 引言
隨著PLM的應用和推廣，PLM效益評價也日益引起人們的重視。沒有實施過PLM的企業想預測PLM實施效果，而實施了PLM的企業想驗證實施的效果。計劃實施PLM的企業想知道什么是最適合自身的PLM功能模塊，以及購買哪家廠商的軟件產品。開展PLM效益評價的意義在于，不僅能幫助企業管理層弄清PLM系統為企業帶來的各種變化，為企業信息化改革提供決策支持，同時也為軟件廠商提供了產品開發的方向。為此，國家863計劃把“PLM系統快速實施和效益評價方法”作為立項課題進行研究。
1 國內外研究情況綜述
國際上一些學者最初研究的都是針對ERP的效益評價，后來出現對協調軟件的評價，對PLM效益評價的研究則不多，國內的相關研究更少。IBM公司從投資回報率（Return On Investment，簡稱ROI）出發，只評價PLM系統實施前后潛在的經濟效益。Stark在其《產品全生命周期管理》一書中，用凈現值、內部收益率、投資回報率等方法計算PLM實施效益，在經濟回報上比IBM的ROI概念更進一步，但仍沒有挖掘出隱形的效益。Rajiv和Indranil在研究協同軟件對企業效益的貢獻時開始綜合考慮經濟效益和非經濟效益，但該項研究并不是專門針對PLM而言的。Siemens的產品生命周期分析PLAN有針對PLM經濟效益和非經濟效益的評價，但缺乏企業在行業中整體地位的定量評價。咨詢公司Gartner、Giacomo Ronzuli等人都把效益評價和選型評價放在一起。Giacomo Ronzuli建立效益評價和選型評價的綜合模型，先預測各軟件的效益，選擇效益最優的軟件。Gartner公司使用四象限圖對目前幾個主流PLM供應商進行了評價。Giacomo Ronzuli和Gartner公司建立的這兩種評價模型都有和具體企業的特點關聯性不強的缺陷，但是它們都把PLM效益評價和選型評價緊緊聯系在一起。IBM、Siemens等公司推出的選型評價模型均結合自己的軟件功能進行開展，其選型結果都是選擇自己產品的某些模塊組合，不夠中立。
綜上所述，目前的學術界和工業界對PLM效益評價沒有統一的認識，而現有的評價模型存在著不夠全面或不夠中立的缺陷。本文基于此提出以企業信息化目標為出發點的全面評價模型。
2 PLM效益評價分類
PLM效益評價包括實施效果評價和選型評價兩類，簡稱為效果評價和選型評價。效果評價通常被認為是狹義的PLM效益評價。它是指通過定性或定量的方法，比較在不同時間節點上企業的運行情況，評價出PLM為企業創造的價值。效果評價包括經濟效果評價和非經濟效果評價。經濟效果評價是衡量企業在實施PLM以后，在勞動力和生產資料等成本上的節省值，以及其節省程度在行業中的地位。非經濟效果評價是衡量企業實施PLM以后信息化水平的變化，通過計算企業在同行業中信息化地位的變化，進而得出企業影響力和競爭力的變化。
選型評價包括理想方案評價和產品選型評價。理想方案評價是在PLM實施之前，通過綜合考慮企業的目標和企業的既有條件，找到最適合本企業的中性PLM功能模塊，從而得到企業理想PLM解決方案。產品選型評價是指按照理想方案要求，對各廠商的產品及其演示進行評測，找到最接近企業要求的PLM產品。
3 PLM效益評價指標
3.1 效果評價指標體系
PLM能夠幫助企業實現縮短產品上市時間、提高產品質量、減少生產成本、加強知識產權保護、提高創新能力、加強全球化能力等6個目標。實現上述目標的改進策略有加強協同、知識管理、供應商集成、人員/項目管理、加強IT基礎建設，以及改進產品需求定義、產品開發設計、工藝規劃、產品制造、產品銷售、產品維修等11項。PLM支持25類具體措施來兌現相應的改進策略。全部具體措施可以用70個定性指標和170個定量指標來衡量6個目標的落實水平。
由此效果評價指標體系分為四級：企業目標—改進策略—具體措施—衡量指標。評價時根據不同企業的具體情況，選擇不同的目標、改進策略、具體措施和衡量指標進行個性化的評價。效果評價指標體系如圖1所示。
圖1 實施效果評價指標體系
經濟效果指標用實際的人數、成本、時間等參數描述。通過與行業的統計數據對比可規范為0至4區間的實數，然后再和規范化后的行業平均水平進行比較。
非經濟效果指標用4-3-2-1-0（4：智能化，3：自動化，2：流程化，1：電子化，0：手工）等數值描述產品數據管理水平，即信息化水平。
3.2 選型評價指標體系
選型評價指標體系同樣從目標出發，通過具體措施與中性功能模塊的關聯度建立企業目標與中性PLM功能模塊的關聯度，從而獲得符合企業目標的理想方案。最后根據每個PLM產品功能演示的能力，評價得出軟件產品的綜合符合度。選型評價指標體系如圖2所示。
圖2 PLM選型評價指標體系
四層指標通過QFD方法建立相互之間的關聯度，如圖3所示。
重要度采用5-3-1-0（5：很重要，3：重要，1：一般，0：不重要）等數值描述對象之間的關聯程度。每一級關聯矩陣描述對象之間重要度的集合。在圖4 中，各級關聯矩陣分別為R1, R2, R3, R4，其中R1為m×n的矩陣。
差距度是采用百分比的方式描述企業當前狀態距離目標的差距程度。
相對重要度是重要度和差距度之積，差距越大表示相對重要度越大。
功能模塊是指獨立于具體軟件產品的中性PLM系統應具有的功能模塊，如數據管理、項目管理等功能。
4 PLM效益評價路線
按照效果評價和選型評價的指標編寫對應的評價問卷來采集企業的相關信息，再通過適當的算法分析采集的數據，最終給出對企業PLM效益評價的各種結果。具體的評價路線如圖4所示。
圖3 PLM選型評價指標關聯度定義方法
圖4 PLM效益評價模型的評價過程
5 PLM效果評價算法與結果
5.1 非經濟效果評價
5.1.1 算法
根據問卷獲得k(k≤70)個企業非經濟效果評價指標實施前值E0i和實施后值E1i，從對應行業數據庫中查找相對的k 個行業平均非經濟效果評價指標實施前值I0i 和實施后值I1i，i∈[1,k]。四組數均為[0,4]區間的實數。（E0i-I0i）和（E1i-I1i）分別代表實施前后第i項定性評價指標上企業和行業平均水平的差距值，其值域為[-4, +4]。將差距值域分成5個子域，分別代表不同等級的差距，如表1所示。
表1 差距值等級分類表
綜合差距指標的值域為[1, 5]。將該值域分成5個子域，分別代表企業與行業平均水平比較不同的等級，如表2所示。
表2 綜合指標等級分類表
根據Pn和Pf落入綜合指標等級的區域可以得出企業在實施PLM前后與行業信息化平均水平比較的等級狀態。
5.1.2 評價結果
(1)用餅圖直觀展現企業非經濟效果等級分布情況。
(2)企業整體非經濟效果與行業平均水平比較的等級結論。
評價結果如圖5所示，其中上圖為企業實施前評價，下圖為企業實施后評價。
5.2 經濟效果評價
5.2.1 算法
根據問卷獲得m(≤170)個企業經濟效果評價指標實施前值E2i和實施后值E3i，從對應行業數據庫中查找相對的m個行業平均評價指標實施前值I2i和實施后值I3i，i∈[1,m]。
（E2i-E3i）代表在第i項經濟效果評價指標上企業實施前后的差距值。其計量單位一共有三種，用表3的方法統一轉化為貨幣單位，得到企業在勞動力和生產資料等成本上的節省值：
圖5 企業非經濟效果等級分布情況與綜合評價
表3 計算企業成本節省值
用q0i,q1i,q2i, q3i, q4i代表第i項經濟效果指標上，行業中所有企業的最小值、1/4分位值、2/4分位值、3/4分位值、最大值。用分段線性函數把E2i，E3i，I2i，I3i規范化為[0,4]區間的實數。當I2i
圖6 連續遞增函數規范化E2i，E3i，I2i，I3i
當E2i，E3i，I2i，I3i均成為[0,4]區間的實數后，采用與5.1.1節相同的算法計算實施前后企業與行業平均水平比較的綜合差距指標，得出企業在實施PLM前后成本節省程度與行業平均水平比較的等級狀態。
5.2.2 評價結果
（1）企業的成本節省值，展現企業在勞動力和生產資料等成本上的節省值。如圖8所示。
（2）企業的經濟效果等級的分布和企業整體經濟效果等級結論(與非經濟效果評價結果類似)。
圖7 連續遞減函數規范化E2i，E3i，I2i，I3i
圖8 企業在人力和生產資料上的節省值
6 PLM選型評價算法與結果
6.1 理想方案評價
6.1.1 算法
6.1.2 評價結果
評價結果是企業理想的PLM方案，即符合條件的中性功能模塊的集合。如圖9所示，圖中業務流程管理、BOM管理、供應商關系管理是企業理想的選取方案。
圖9 企業理想方案選型評價結果
6.2 產品選型評價
6.2.1 算法
在選型時企業邀請多家軟件供應商進行產品演示，企業參考理想方案對每個軟件產品的性能表現進行打分。然后根據打分表構造軟件產品和中性功能模塊的關聯矩陣Rr×k，矩陣中每個元素代表某個軟件相對
重要度越高的軟件產品越接近企業心目中理想方案。越接近企業要求的產品。當然，在實際選型中，除了考慮軟件產品演示表現出來的重要度外，還得考慮軟件產品的其他因素。
6.2.2 評價結果
評價結果是綜合得分最高的軟件產品，其在功能上最接近企業的要求。如圖10所示，產品1將成為最接近企業要求的軟件產品。
圖10 產品選型評價結果
7 評價系統
7.1 評價系統體系結構
本文在模型研究的基礎上實現了PLM效益評價系統。系統建立在清華大學軟件學院開發的PLM基礎應用平臺之上。該平臺是基于J2EE后臺架構、GWT前臺富客戶端的高柔性可擴展性平臺。平臺包括對象管理、模型定制、流程控制等模塊。在平臺的基礎上再定制模型、定制流程，生成效益評價系統。PLM效益評價系統在平臺的運行時按功能分為立項、分配、答題、報告四個模塊，如圖11所示。
圖11 系統體系結構
7.2 實施案例
評價系統成功運用到黃海船廠、京城重工等8家著名制造企業PLM效益評價實踐中。在某企業的實施案例中，部分應用界面如圖12、圖13所示。
圖12 企業答題界面
圖13 企業經濟效果評價結果界面
評價系統幫助評價人員為8家企業提供了詳盡的PLM效益評價咨詢報告。在對企業進行評價方法和評價系統培訓的過程中，也幫助了企業員工了解企業戰略，了解PLM系統，統一了管理層和員工的思路。幾家未實施PLM的企業通過預測實施效果，明確了企業在行業中信息化的地位，并已經把實施PLM列為下一步企業的信息化戰略；實施過PLM的企業也表示對PLM實施效果首次有了直觀的認識——對實施PLM后的節省值有了較為精確的認識，同時明確了行業地位。
8 結束語
本文針對PLM效益評價研究較少的現狀，圍繞企業信息化的目標，提出全面的PLM效益評價模型。在實施效果評價中，采用等分位區間和分段線性函數量化企業信息化地位，實現對經濟效益和非經濟效益的定量評價。在選型評價模型中，借鑒QFD方法逐步評價企業情況，先評價得出企業理想PLM方案，再選出最適合企業的軟件產品。這種方法加強了企業選型的科學性和公正性。此外，本文還并對模型的系統實現和應用案例進行了介紹。
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本文標題：PLM效益評價方法研究
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