计算机行业专题报告:国产生产控制类软件迎发展机遇

未来智库

2021-09-24 17:02
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(报告出品方/作者:华泰证券,谢春生、郭雅丽)

1 MES 系统用于填补上层管理和下层控制间的空白

MES 通过信息交互实现制造运营管理

MES(Manufacturing Execution System),制造执行系统,是面向车间生产的管理系统。 制造执行系统协会(MESA)对 MES 的定义为:在产品从工单发出到成品完工的过程中, 制造执行系统起到传递信息以优化生产活动的作用。根据 MESA 的定义,MES 系统包括 11 个功能模块。主要包括:资源管理、工序管理、单元管理、生产跟踪、性能分析、文档 管理、人力资源管理、设备维护管理、过程管理、质量管理和数据采集。

MES 填补上层计划管理系统与下层工业控制之间的空白。根据 S-95 标准的定义,信息系 统架构可以分为 Level 0 到 Level 4 五层,MES 处在 Level 3 层,主要能力在于制造运营管 理,主要实现生产定义、生产能力、生产调度和生产性能四类信息的交互。从企业管理上 层来看,ERP 系统是实现企业级管理的主要软件工具,系统主要功能包括财务、人力、销 售、生产、库存等等,定位更偏中后台。从企业管理底层来看,自动化软件和工业控制软 件是实现过程级管理的主要工具,自动化的主要目标是通过软硬件系统的配合,实现生产 效率的提高和劳动力的解放

MES 在不同行业应用有所区别

MES 在流程行业中是实行物料跟踪、生产计划等的重要基础。典型的流程生产行业包括医 药、石油化工、电力、钢铁制造、能源、水泥等。流程行业制造过程中主要采用按库存、 批量、连续的生产方式,主要工艺流程包括混合、分离、粉碎、加热等物理或化学方法。 此外,在工艺过程中,除了产品和中间产品,还可能带来副产品、协产品、回流物和废物 等。MES 可以实现对生产现场各种数据的收集、整理工作,是进行物料跟踪、生产计划、 产品历史记录维护以及其他生产管理的基础。

MES 系统在离散行业的应用,可以使传统生产过程透明化,将分散的生产流程实现一体化 管理。典型的离散行业包括机械制造、电子电器、航空制造、汽车制造、家电制造、装备 制造等。离散行业制造过程往往呈现品种多、批量小、交货期紧等特点,生产任务繁多, 且插单现象时有发生,高效、科学排产是离散行业难点。MES 在离散行业的应用侧重于对 生产过程的管控,包括生产计划制定、动态调度、生产过程协同及库房精益化管理等,可 以帮助管理者实时掌控生产计划、调度、质量、工艺、装置运行等信息及情况,使生产相 关部门及时发现问题,快速响应,加强各生产部门协同工作。

从生产模型来看,生产性质差异导致 MES 建模能力差异。流程行业生产过程常以配方为核 心,工艺流程上对连贯性要求较高;而离散行业生产过程多以 BOM 物料清单为核心,工艺 流程上对灵活性要求更高。离散与流程行业生产性质差异,导致在 MES 的应用上,二者在 对于生产模型的建立有不同需求。

从生产以外的模型来看,其他模型受制于生产模型的设定,并与之配套。生产模型的确定 是搭建 MES 系统的基石。确定生产过程之后,需要有相应的作业计划调度模型,以根据优 先级、工作中心能力、设备能力、均衡生产等对工序、设备计划进行调度;需要有相应的 设备管理模型,对设备按照工艺(离散行业)或产品(流程行业)进行布置;需要有相应 的质量管理模型,对产品进行普检(离散行业)或抽检(流程行业)等。

MES 的发展经历三个阶段

诞生阶段:1960s-1980s

MES 的起源始于会计系统演化而来的 MRP。信息技术最初在管理上的运用主要是记录一 些数据,方便查询和汇总。20 世纪 60 年代,美国会计系统演成一种新的库存与计划控制 方法——计算机辅助编制的物料需求计划(MRP),开辟了企业生产管理的新途径。20世纪 80 年代左右,MRP 延伸为制造资源计划(MRP II),为制造业提供了科学的管理思想和 处理逻辑以及有效的信息处理手段。

管理系统逐渐演化,MES 系统原型出现。20 世纪 70 年代后半期开始,出现了解决个别问 题的单一功能的 MES 系统,如设备状态监控系统、质量管理系统、包括生产进度跟踪、生 产统计等功能的生产管理系统,同时,在未实施整体解决方案或信息系统以前,各企业只 是引入单功能的软件产品和个别系统,因此出现上层系统和控制系统信息断层以及不同系 统信息孤岛的问题,为了解决该问题,各系统功能不断扩增,系统间界限逐渐模糊,MES 概念正式诞生。

标准化阶段:1990s-2000s

MESA 按照功能定义 MES。1990 年,MES 概念正式提出后,MESA(制造企业解决方案 协会)、ISA(国际自动化协会)等国际组织也相继对 MES 定义、功能、作用等进行各自 解释。该时期,大量研究机构、政府组织参与 MES 的标准化工作,进行相关标准、模型的 研究和开发。据 MESA 定义,一个系统要想成为 MES,需要具有 MES 的 11 个功能,但 随着时间的推移,这个定义也在不断发展。发展到 C-MES 时,MES 不仅作为自动化和企 业管理之间的中介,同时也是数据和信息集成系统的中心。

商业化阶段:21 世纪以来

本世纪初,MES 行业出现并购热潮。2000 年以来,MES 作为工业信息化的重要组成部分 受到市场广泛关注,以西门子等厂商为代表的自动化设备供应商、PLM 和 ERP 厂商为了快 速进入该行业,开启了 MES 行业并购时代。

2 全球 MES 市场稳健增长,中国市场增速有望回升

全球 MES 市场稳健增长,竞争格局快速变化

全球 MES 市场规模自 2015 年以来保持稳健增长。市场规模从 2015 年的 490.3 亿元,增长至2019 年的 915.3 亿元,CAGR 达 16.9%。此外,据市场信息研究网数据,预计全球 MES市场规模将从2019年的915.3亿元升至2024年的1898.6亿元,期间CAGR达15.5%。

全球 MES 市场格局仍处于快速变化期,机会与挑战并存。2019-2021 年市场竞争格局变 化来看,挑战者和远见者数量继续增加,包括从领导者矩阵退出的 SAP、Oracle 等,也包 括新进入者如 Tulip、iBASEt 等。从体来看,全球 MES 市场竞争格局尚未趋于稳定,仍然 存在大量机会和挑战。

中国 MES 市场增速有望回升,市场结构发生变化

2020-2022 年中国 MES 市场增速有望回升。2020 年国内 MES 市场规模 43.1 亿元,同比 增长 8.2%。2020 年 3 月工信部发布《关于推动工业互联网加快发展的通知》,明确提出将 “强化设计、生产、运维、管理等全流程数字化功能集成”。MES 系统作为生产运营环节重 要的信息化工具,有望受益于国内政策驱动,实现规模快速增长。据 e-works Research 预 计,2022 年国内 MES 市场总体规模将达到 57.2 亿元,2020 至 2022 年的年均复合增长率 或将达到 13%。

由于近年来运维市场兴起,带来国内 MES 市场结构变化。据 e-works 数据,2020 年 MES 软件许可市场、实施及服务市场、运维市场规模占比分别为 51%、38%和 11%。其中,运 维市场从 2019 年开始作为独立口径统计。

3 MES 呈现出四大发展趋势

趋势一:低代码与模型驱动

未来 MES 将通过低代码开发与模型驱动,来弥合业务人员和 IT 人员之间的鸿沟。MES 低 代码开发即意味着最大限度减少手工硬编码,意味着使用更多模型,与模型驱动工程(MDE) 类似,本质目的都是为了提高软件开发抽象层次,提升开发效率。建模能力的广泛应用, 使得对 MES 业务人员 IT 能力要求降低,从而实现弥合业务与 IT 人员之间的鸿沟。

趋势二:信息桥梁与集成化

MES 出现之初即是为了弥合计划层与控制层之间的鸿沟,未来仍将延续这一定位。20 世纪 80 年代,随着底层控制系统和上层生产计划系统的发展,逐步产生了 MES 原型;90 年代 AMR 提出制造业信息化的三层模型,MES 作为上层决策系统与下层控制系统之间的桥梁, 主要起到信息传递与执行的功能。我们认为,信息化桥梁是 MES 系统的本质,未来 MES 的发展也仍将保持这一定位。

边界模糊将使得 MES 进一步集成化。随着 MES 的发展,系统功能不断丰富,其与 ERP、 PLC 等产品的边界逐渐变得模糊,开始向上具备更多管理、统筹功能,向下兼备现场控制 能力,总体朝着更加集成化的方向发展。以最新进展来看,MOM 或许会是 MES 下一阶段 的发展方向。

趋势三:细分行业产品持续深化

跨行业、跨客户壁垒高。回顾国内外 MES 市场发展历史来看,我们发现 MES 市场较难形 成赢家通吃的垄断局面,巨头们往往有自己的专属能力圈,如 Aspen 擅长流程工业、iBASEt 专注离散行业;Honeywell 擅长石化行业、iTAC 专注汽车和电子行业。而造成这样局面的 原因,我们认为是因为 MES 的核心差异在于对生产过程的建模,因此跨行业意味着生产过 程存在较大差异。但与其他环节不同的是,即使处于同一行业,客户生产需求也不尽相同, 具有较强的行业特色。

细分行业产品有望持续深化。展望未来 MES 市场,我们认为由于生产过程差异导致的跨行 业、跨客户拓展壁垒仍然存在,在未来一段时间内较难出现大规模的跨行业产品整合。但 随着低代码开发等定制化技术的出现,MES 企业有望通过标准化更多底层能力和技术,推 进 MES 产品在细分产品领域的深化。

趋势四:MES 上云

云 MES 的出现降低了 MES 准入门槛,未来有望加速渗透。MES 系统的部署往往需要进行 较大规模的车间改造,投入大量 IT 资源,实施周期长(往往在 9-12 个月),投入资金多(动 辄上百万、千万元)。中小企业由于自身规模限制,预算不足,难以承受过高的 MES 部署 成本。云 MES 产品主要以 SaaS 形式向中小企业提供 MES 服务,实施周期只需要 1-3 个 月,且节省了用户硬件采购开支和维护成本,大大降低了中小企业的 MES 进入门槛,未来 有望进一步提高其在 MES 市场的渗透。

4 QMS 系统:满足企业建设质量管理体系的需求

QMS 应企业质量管理信息平台的需求而生

质量管理体系(Quality Management System,QMS),是基于 ISO/TS 体系管理要求展 开设计和开发的质量管理系统。其核心价值为实现企业质量管理的持续改进机制的固化。 实现在现有科技高速发展背景下的质量管理模式的跨越发展。QMS 指在质量方面指挥和控 制组织的管理体系,是组织内部建立的、为实现质量目标所必需的、系统的质量管理模式, 也是组织的一项战略决策。它将资源与过程结合,以过程管理方法进行系统管理,一般包 括与管理活动、资源提供、产品实现以及测量、分析与改进活动相关的过程。

质量管理系统旨在通过构建一个动态的产品特性质量监控系统,实现对生产过程的实时动 态监控,采用科学的方法和领先的工具,摆脱原来不能实时监测质量波动和变化趋势的质 量管理困境,真正实现结果控制向过程控制,指标控制向参数控制的转变,持续提高产品 质量稳定性。实现 ISO9001、GJB19001 及 TS16949 等质量管理体系 PDCA 持续改进机 制的固化,提升全公司核心竞争力。

基于质量大数据搭建架构并和其它系统关联

QMS 系统以质量大数据为核心基础,是实现工业质量智能化分析决策的全面质量数字化软 件。QMS 并非独立存在,而是能与 ERP、MES、PLM 等系统实现兼容对接的系统。

质量管理系统总体分为基础平台层及应用层。基础平台层完全面向企业信息系统开发团队 (IT 团队),能有效地解决企业用户的个性化需求与通用系统的通用性之间的矛盾,以及用 户实施系统后需求的快速变化性与通用系统的相对稳定性之间的矛盾。系统功能模块总体 分为系统管理、基础资料管理、体系审核管理等

QMS 系统厂商梳理

Hexagon

SMART Quality(智慧质量)作为 Hexagon 智能质量的重要解决方案之一,立足于质量, 主旨是实现以质量为核心的智能制造,是智能工厂建设中的重要一环。SMART Quality 通 过质量数据提取、整理、展示与分析,将大量的质量数据转化为真正的知识,从而为客户 提供高效、准确的行动与决策,以实现质量驱动生产力。SMART Quality(智慧质量)体系 架构分为四个层级:基础平台,智慧检测业务平台,质量信息管理平台,质量大数据平台。

Siemens

Opcenter Quality 是一套面向流程的模块化系统,可支持闭环质量产品生命周期,从而管 理规划、控制和监控流程与企业质量方面的复杂性。西门子 Opcenter Quality 前身是 2012 年收购的德国 IBS 软件。它是一种多语言、跨行业的质量管理系统 (QMS) 解决方案,能 够满足多种国际质量标准,包括国际标准化组织 (ISO 9001:2015)、国际汽车工作组 (IATF 16949:2016)、汽车工业行动集团 (AIAG)、德国汽车工业协会 (VDA) 和其他标准。

QTechEco

库得克(QTechEco)是世界专业的质量管理技术和质量管理信息系统软件供应商。旗下 的 QMS 质量管理信息系统涵盖:产品研发体系、供应链体系、生产制造体系、营销服务 体系的全生命周期的质量管理过程,与 WMS、PLM、EAM、MES、ESP 等业务系统进行 集成,并整合各业务系统中的质量信息, 从而构建完整的质量信息链。

云质信息

上海云质信息科技有限公司是一家新兴的专业提供基于云计算平台的供应链智能质量管理 软件和相关解决方案的高科技企业,公司自从成立之初就专注于软件核心技术的研发,并 为企业提供质量管理咨询服务。云质 QMS 系统是一个高度产品化的质量管理平台,功能拓 展性强,并结合大量客户的生产实际,在软件各模块内嵌了专业的质量分析报表,同时支 持企业对报表格式进行定制。

5 APS 系统:智能排程提升生产效率

APS 系统对 ERP 系统的结构起到补充

APS(Advanced Planning and Scheduling,高级计划与排程)是指均衡供应链与生产 过程中各种资源,在不同的供应链和生产阶段给出最优的生产和排程计划,实现快速计划 排程,并对需求变化作出快速反应。APS 系统最初是运用在企业范围之内进行生产计划排 程运算和优化的,后来被扩展到供应链的计划上,包括供应商、分销商等各方面的需求。 几乎所有的 APS 都拥有共通的框架,通常包括以下几个模块:

APS 系统对 ERP 系统在结构上起到了重要的补充作用。APS 介于制造执行系统 MES 和 ERP 之间,接受 ERP 系统的销售和生产订单,进行生产计划制定。它以提高生产效率、缩 短交货期、降低库存为目标,对整个产品生产过程进行计划、排程及优化。同时根据实际 的生产情况,对生产计划进行动态调整,提高处理时间的效率。APS 系统对 ERP 系统在结 构上起到了重要的补充作用,同时它与很多企业信息系统有着业务逻辑规范、业务数据的 交换以及主数据定义的复杂关系。APS 业务范围上溯能涉及到整个供应链。它关注生产计 划如何实现,有哪些约束和瓶颈。

APS 当前已发展至功能扩展阶段

启蒙阶段(1950s 前):使用数学方法进行精确计算来安排生产计划,一直是一个传统的研 究课题。这些排程思想中,对 APS 贡献最大的有两个方面,一是 20 世纪初就出现的甘特 图,二是使用数学规划模型来解决计划问题的思想。

计算机阶段(1950s-1970s):上世纪 50 年代末到 60 年代初,许多大公司开始租赁或购买 大型计算机,并用于研究计划问题中的一部分。此时一般使用的是线性规划的算法,其模 型类似现在的小型电子表应用程序。随着计算机的进步,人们有能力可以考虑更复杂的计 划问题,例如 Chevron、Exxon 等都积极采购主机系统的计算机部署到制造工厂里,一些 跨国公司也开始在内部开发产品,例如 IBM 的 MPS(后称 MPSX),或者使用现成的程序 开发语言。

供应链阶段(1980s-1990s):1984 年由 AT&T 推出的 Karmarkar 算法成为线性规划领域 的突破性进展,它是继 Khachyian 算法之后的又一个线性规划的多项式算法,特点是使迭 代过程的各点严格远离约束多面体的各个界面,在实际计算效率方面显示出可与单纯形法 竞争的巨大潜力。BASF,DOW,Du Pont 和 Rohm 和 Haas 等公司开始积极使用计划和排 程工具实现整个供应链的管理。

数据库阶段(1990s-21 世纪):90 年代初,SQL 的引进允许 APS 工具和关系型数据库更 动态的互动,APS 的供应商已经可以覆盖到更广的工业领域,如 i2、Fastman 进入了电子 装配、金属品制造等离散制造领域,这些新领域中的各大公司成为了 APS 发展的重要推手。

功能扩展阶段(21 世纪至今):随着 APS 引擎的成熟,使理论化的数学解析计划方法达到 了实用程度,生产计划方法交替,ERP 也出现了继续完善和功能扩充以及改变 ERP 的功能 和性质这两种发展趋势。

APS 系统厂商梳理

Asprova

Asprova 公司成立于 1994 年,是日本最早专门研发生产排程软件的公司。自成立以来, 公司一直专注于生产排程软件的研究开发。Asprova 在日本市场的占有率已超半数,支持 10 国以上多语种对应,已经在全球 30 多个国家拥有成功导入的实例。2006 年,Asprova 在原有产品基础上开发了 Asprova APS,以有限能力、可变生产提前期来制作生产计划, 贯穿销售、制造、采购整个过程,支持长中短期全部生产计划。

PlanetTogether

PlanetTogether(PT)是由康奈尔大学的 W. Maxwell 和 R. Conway 教授创立的。PT 通 过将数十年学术研究和 25 年以上的工业经验结合起来,把软件技术应用于解决制造商的生 产计划和调度问题。PT 的业务已经延伸到美国、加拿大、意大利、法国、新加坡、日本、 中国等许多制造业蓬勃发展的国家,涉及领域包括食品生产、啤酒厂、包装、电子、汽车 等众多行业。

Siemens

Opcenter APS(西门子于 2013 年收购 Preactor APS,后更名)是一款专为满足 APS 功 能提供解决方案的软件,它使用平衡需求和产能的高级算法来提供可实现的生产计划,可 用于数月、数年的长期规划、数周范围的中期战略或短期范围内的排序和调度。

Dassault

达索的 DELMIA 长期以来一直服务于各种离散、流程以及混合行业,客户包括了世界上许 多代表性的商服行业中的领先企业。DELMIA 能够帮助行业客户改进运营,提供实时洞察, 作出更好的决策。

6 EAM 系统:帮助客户管理、评估、追踪资产

EAM 系统有助于管理、评估、追踪资产

企业资产管理 EAM 是用于维护和控制运营资产及设备,能够优化资产在整个生命周期的质 量和利用率,提高生产正常运行时间并降低运营成本的一套软件、系统和服务的组合解决 方案。企业资产管理涉及工作管理、资产维护、规划和调度、供应链管理以及环境、健康 和安全(EHS)举措,也可以扩展人力资源、采购、风险管理、财务、文档管理等功能。 与计算机化维护管理系统 CMMS 侧重于集中信息以促进和自动执行维护管理流程不同, EAM 关注的是整个资产生命周期。

EAM 系统有助于帮助客户优化资产的管理。对于企业的意义就在于协助客户跟踪、评估、 管理和优化资产质量及可靠性,使企业更好面对复杂变化的经营环境。对于企业来说,资 产都是其组织生产、维持运营的必备要素。而由于行业的多种多样、生产形式也不尽相同, 使得资产具有许多不同的物理形态,并且几乎包括了提供服务、保持生产所需的所有要素 和设备。

EAM 系统的发展与检修理论的进步紧密相关

EAM 系统的发展与计算机技术、网络技术、数据库技术和检修方式的发展密不可分,其中 设备检修理论的升级是 CMMS 向 EAM 发展的关键因素。设备检修理论至今经历四个阶段, 分别是第一次工业革命时期的事后检修阶段、19 世纪到 20 世纪三十年代的预防维修阶段、 20 世纪 40 至 80 年代的经济检修或全员检修阶段和上世纪 80 年代至今的状态维修和预知 维修阶段。

EAM 系统企业梳理

Infor EAM 基于 Amazon Web Services 平台构建而成 ,可确保极高的正常运行时间, 能够灵活应对弹性需求。其丰富的模块构成和定制套件也可满足客户的行业需求。Infor EAM 应用于机械制造、家电、煤矿等多个行业。

IBM Maximo Application Suite 解决方案涉及资产管理、维护、监控等多个功能模块,并 在其中加入了关于员工安全的辅助功能。IBM Maximo Application Suite 解决方案在能源、 公共事业、旅游、交通运输等行业得到应用,有着成熟的行业解决方案。

SAP EAM 软件通过实时洞察、IoT、机器学习、移动性以及高级预测分析来维护物理资产 的特性。SAP EAM 软件通过帮助客户构建新型数字化平台改变客户资产管理方式,提高运 营效率。

IFS EAM 软件在最新的机器学习、增强现实和数字孪生技术的支持下,实现资产从装配到 退役的全流程管理。IFS EAM 软件在航空航天领域得到广泛应用,收获了埃塞俄比亚航空、 冰岛航空和巴拿马航空等客户。

7 WMS 系统:实现仓储管理

WMS 系统通过链接软硬件实现仓储管理

WMS(Warehouse Management System,仓储管理系统)是仓储管理信息化的具体形 式,是现代物流业的重要环节,其核心理念是高效的任务执行和流程规划策略。WMS 通过 入库业务、出库业务、库内作业等功能,对批次管理、物料对应、库存盘点、质检管理、 虚仓管理和即时库存管理等功能进行综合运用和管理。WMS 既是人机互动的系统,也是一 体化和高集成的系统,其能够有效控制并跟踪仓库业务的物流和成本管理全过程,实现或 完善企业的仓储信息管理。

WMS 是建立在成熟的物流理念的基础之上的,是连接软件和硬件、系统和外界的桥梁。高 性能的信息平台、高效的管理流程、先进的设备共同铸造成功的仓储管理。WMS 通过支持 企业仓储配送的执行,并适应不断变化着现实情况,来提高作业效率与资源利用率,从而 降低物流成本和增强客户服务水平,帮助企业打造物流管理的核心竞争力,诠释现代化物 流管理理念。

WMS 系统市场的发展

21 世纪初,成熟的仓储管理系统的产品和概念进入中国,1980 年,在北京汽车制造厂建 成了我国第一座自动化立体仓库。经过数十年的蓬勃发展,中国人越来越意识到仓储系统 的认知和定位,能够理解仓储系统的管理范围和重要目标,明确了仓库管理系统的定位是 以“商品”、“仓库中的实物库存”、“高效的出入库操作”为重点。

国内厂家开发的 WMS 经过多年的更新和迭代后,在一些基本的、标准的功能上与国外软 件的差距也逐渐缩小,有些甚至也具备一些特殊功能。同时,互联网的崛起对国内物流软 件厂商来说也是一个很好的机会,自建仓储需求越来越大,低成本物流软件紧缺,传统国 外大型 WMS 落地周期长的问题逐步显现。据前瞻网,2013-2018 年我国 WMS 行业规模不 断增加,至 2018 年我国 WMS 行业市场规模达 32.35 亿元,同比增长 8.12%,预计 2024 年有望达到 60.75 亿元。

WMS 系统厂商梳理

Manhattan Associates(MA)是位于美国的软件公司,成立于 1990 年,1998 年在纳斯 达克上市。目前 MA 所覆盖的领域包括批零、消费品、食品饮料、生产、医药制造、第三 方物流等多个行业,在全球范围内已经拥有 1200 多家客户,员工数达到 3400 人。MA WMS 中的 Distribution 模块,能够在变化的环境中保证仓库和配送中心的正常运转和人员、设备 的高效率工作。目前,MA 的 WMS 已经云化,现在在 Google 云平台运行。

RedPrairie创立于 1975 年,是以消费者为驱动的端到端解决方案的领导者,能够将贯穿 供应链始终的人和商品同步起来。2012 年,RedPrairie 与 JDA 合并,后成为 JDA 的一部 分。2020 年,JDA 改名为 Blue Yonder,2021 年被松下收购。

Infor 是为特定行业提供商业云软件服务的全球领先提供商,构建了基于云的全面行业套件, 能够帮助客户部署特定功能的软件,并于客户现有系统集成。目前 Infor 在全球范围内的客 户已经超过 67000 家,覆盖了 177 个国家,云用户已经达到 14000 多个。Infor SCE 能够 将仓库履单、人力管理和可视化配送整合统一,从而对配送中心、仓库工作进行全面管理。

哲尼思(上海)软件科技有限公司创建于 2011 年,拥有包括订单管理系统 OMS、仓储管 理系统 WMS、运输管理系统 TMS 和 SASS ERP 在内的四个系统,为客户提供供应链整 体解决方案。公司客户包括中国中车、青蛙王子、广东广信等众多行业领先客户,覆盖快 消、医药、食品、鞋服、冷链生鲜、家居、家电等众多行业。

8 PLM 系统:产品生命周期管理

PLM 系统在 PDM 的基础上延伸至产品全流程

PLM 贯穿产品生命周期。PLM,全称产品生命周期管理(Product Lifecycle Management) 是一种应用于在单一地点的企业内部、分散在多个地点的企业内部,以及在产品研发领域 具有协作关系的企业之间的,支持产品全生命周期的信息的创建、管理、分发和应用的一 系列应用解决方案。PLM 软件解决方案是以产品为中心,以应用软件为手段,以灵活应对 市场需求为目标,通过对企业知识型资产的管理,实现对产品的数据管理、项目管理、变 更管理、协同管理、标准化管理、安全管理等,为制造企业提供了一个可伸缩的研发管理 平台。PLM 则是依赖于互联网的发展,在 PDM 的基础上添加对了从产品需求端到售后、 回收端更多相关方的管理。

PLM 系统的发展经历三个阶段

PLM 发展与 CAD 和 PDM 紧密相关。如达索等 CAD 厂商经过技术积累和研发在日后成为 PLM 市场中的主力。计算机辅助设计的数字化趋势催生出对于产品数据管理的需求,而由 于互联网的发展产生出的对产品信息多元化,特别是对时空维度上产品信息的管理推动了 PDM 向 PLM 发展。

侧重文档和信息管理阶段:1970s-1990s

PLM 前身侧重于文档和信息管理。上世纪 70 年代,美国 Applicon 公司第一个推出完整的 CAD 系统,计算机辅助设计软件开始在企业中得到应用。同时,一些实力较强的汽车制造 商也基于商业化三维 CAD 进行曲面造型软件的构造。进入 80 年代,CAD 系统应用较为广 泛。为了应对在使用 CAD 过程中产生出的大量产品制图数据不便检索和存储以及版本约束 问题,部分厂商如 SDRC 和达索开始在其所使用的 CAD 系统中添加用于进行数据管理的 模块。还有部分厂商如 PTC 选择通过直接开发适配 CAD 的插件来解决问题。但是由于采 取的方式只能查询单一 CAD 数据,且无法实现与外部系统的关联,仍存在局限性。

向流程管理拓展阶段:1990s

进入 90 年代,由于并行工程等一些先进的制造思想的提出以及 MRP 理论朝着共享方向发 展,厂商们开始着手开发文档与信息管理功能之外的且满足工作流程管理的相关 PDM 新功 能,如增加了审核和变更流程模块。90 年代初期,可大致将各个厂商提供的 PDM 产品分 为两类,分别是与自家的 CAD 产品紧密集成的 PDM 和独立开发的 PDM。其中较为典型的 是 SDRC 旗下的 CAD 产品 I-DEAS 和 PDM 产品 Metaphase 的集成,这个组合后来成为 福特、奔驰等诸多汽车制造业企业的解决方案供应商。

90 年代末,PDM 市场发展迅速,数十家 PDM 厂商推出了针对不同行业的 PDM 产品。但 由于没有统一的标准,导致客户的选型过程较为困难。1997 年,对象管理组织(Object Management Group)联合 IBM、SDRC、PTC 等厂商共同制定 PDM Enabler 标准草案, 结束了 PDM 市场无序竞争的局面,也宣告了 PDM 的正式诞生。

企业间协同阶段:21 世纪以来

进入 21 世纪,互联网的发展使企业间协同合作的需求增加,PDM 的局限性逐步显现,原 有的数据管理和流程管理功能无法满足协同要求。因此,厂商开始提出适应自家产品的新 概念,并试图以此确立自己在该产品中的领先地位。其中 Aberdeen 和 PTC 提出的 CPC 概念明确提出了利用互联网进行协同,并相较于 PDM 增加了可视化等工具模块,这一概念 体现的协作思想也被 PLM 概念所沿用。

ERP 厂商切入 PLM 市场。由于企业资源计划系统 ERP 和 PLM 之间存在管理目标一致、 过程连续和业务存在因果关系等联系,ERP 厂商也开始积极布局 PLM 业务。如 Infor 公司 发布的 PLM、SAP 发布的 SAP PLM 模块。基于市场于 ERP 系统庞大的需求,这类厂商 所发布的 PLM 产品收获了部分行业内重量级客户。如 SAP PLM 成为宝马和壳牌石油的战 略合作伙伴,以及 Infor 成为光通信领企业域 Emcore 的 PLM 供应商。

PLM 系统市场增速稳定,西门子等厂商竞争力较强

PLM 市场有望稳定发展。2019 年全球 PLM 市场规模 199.7 亿美元,同比 增长 7.6%,预计 2024 年或将达到 285.8 亿美元。分区域看,北美地区或继续主导全球 PLM 市场,预计北美洲、EMEA 地区(欧洲、中东和非洲地区)、亚太、拉丁美洲 2019–2023CAGR 或将分别达到 8.1%、6.7%、8.0%、6.6%。

西门子等海外厂商竞争力强。截至 2021 年 8 月,共有 18240 家公司使用 PLM 相关产品。 其中西门子 Teamcenter、达索 ENOVIA、Oracle PLM、SAP PLM 和 PTC Windchill 五款 产品占据样本公司使用量的 70%。西门子旗下另外两款产品也占据超 5%的市场份额。

PLM 系统市场厂商梳理

目前市场上主流 PLM 解决方案供应商可分为两类。第一类为以 CAD 为主体的 PLM 供应 商,代表厂商如 Siemens 、达索、PTC 等。这类厂商通过对 CAD 数据管理的积累,逐步 研发出 PDM 产品,并扩展至产品生命周期管理解决方案。这类厂商也被 Quadrant Knowledge Solutions 评选为行业领先者。

第二类为 ERP 解决方案供应商为主的 PLM 厂商,代表厂商如 Oracle 和 SAP。这类厂商 借助 PLM 和 ERP 一体化的大趋势,通过收购 PDM 供应商进军 PLM 领域,并依靠 ERP 终端所覆盖的企业广且其与自身 ERP 系统集成的便利,保持着竞争力。

Siemens

Simens 的 Teamcenter 软件具备高度现代化和自适应能力。能够以数字化主线关联功能孤 岛之间的人员和流程,进而实现创新。该产品应用范围较广且支持深度使用。使操作人员 通过直观的界面参与产品开发过程。其出色的灵活性也能够轻松适应业务变更,以及管理 产品开发方面的所有挑战。Teamcenter 软件在汽车、航空航天、机械制造、家电等领域得 到广泛应用。

Dassault

Dassault System 的 ENOVIA 产品通过提供广泛的技术和应用程序组合,使客户以及其利 益相关者高效灵活地开展协作创新活动。ENOVIA 产品目前已更新至 V6 版本,并在汽车工 业、电站锅炉行业、农用机械以及配方型行业等诸多行业中得到广泛应用。借助于 Dassault System 3DEXPERIENCE 平台,ENOVIA 可以与生态内其它软件系统共同为客户研发生产 服务。ENOVIA 解决方案在汽车,特别是新能源汽车领域具有深厚的客户基础,同时其产 品也在环保、高科技制造等行业有所应用。

PTC

PTC 的 Windchill PLM 解决方案作为世界上主流 PLM 软件之一,具备强大且全面的功能模 块,帮助制造商优化产品开发流程。Windchill 可与 UG、CATIA、Solidworks 等主流 MCAD/ECAD 设计工具进行集成,亦可与 ORACLE、SAP、用友、金碟等主流 ERP 系统 进行紧密集成,构建强大的综合企业信息系统,还可以与应用程序生命周期管理 (ALM) 集 成,更快更高效地交付更智能、更有竞争力的产品,从而加速软件开发。Windchill 还提供 开放的二次开发接口,可以根据企业实际业务需求,对系统进行定制开发,为企业打造个 性化的 PLM 管理平台。

Oracle

Oracle Agile PLM 方案套件是 Oracle 开发的一款覆盖产品设计、询价、制造、销售与售后 服务的整个环节的产品生命周期管理软件,可以实现与 ERP、SCM 和 CRM 等各个供应链 系统的协同工作。

9 风险提示

1)数字化转型不及预期。生产控制类产品是制造业数字化转型的重要组成,若数字化转型 推进不及预期,生产控制类产品发展或低于预期。

2)市场竞争加剧。在生产控制产品领域有众多参与厂商,若市场竞争加剧,海外厂商产品 或对国产厂商发展产生一定冲击。

(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

精选报告来源:【未来智库官网】。

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