PDM與ERP之間信息集成的實現(xiàn)方法

　　PDM與ERP系統(tǒng)之間需要集成的信息包括產品信息、工藝信息及資源信息等內容。然而，2個系統(tǒng)中集成信息往往以不同的結構、不同的語義表現(xiàn)和儲存，因而不能被對方直接識別讀取，信息集成必須經(jīng)過適當?shù)霓D換才能完成。

　　在制造業(yè)企業(yè)的生產運行管理中，通常以物料清單(BOM， Bill ofMaterials)的形式表達產品的設計信息、制造信息和各種管理信息。 PDM與ERP系統(tǒng)之間需要集成的信息也大量存在于BOM中。本文以BOM為信息載體，研究PDM與ERP系統(tǒng)之間的信息集成機制，提出一種基于信息轉換的PDM與ERP系統(tǒng)間的信息集成方法。

　　1 常用的信息共享實現(xiàn)方法

　　目前，PDM與ERP系統(tǒng)之間比較流行的集成方式主要有3種，分別是接口式、直接訪問數(shù)據(jù)庫和間接式。然而，這3種集成方式并不能滿足PDM與ERP系統(tǒng)間對于不同結構和語義信息的集成需求。

　　為了保證從設計到生產整個過程的數(shù)據(jù)一致性，文獻利用PDM工程變更流程技術，提出了一套通過工作流進行數(shù)據(jù)發(fā)布，由中間件將數(shù)據(jù)傳輸?shù)紼RP系統(tǒng)的集成方法。文獻通過建立通用視圖與功能視圖，定義了產品信息的集成信息模型，并提出了基于集成信息模型的PDM與ERP集成方法。

　　目前，PDM與ERP系統(tǒng)集成的研究中，比較關注兩系統(tǒng)間的協(xié)同信息傳遞和驅動，而缺乏對異構系統(tǒng)間集成信息內容語義的統(tǒng)一規(guī)范和轉換。如果需要集成的信息存在語義不同的現(xiàn)象，即使實現(xiàn)了PDM向ERP系統(tǒng)的信息傳遞，集成信息也很難被直接利用。因此， PDM與ERP系統(tǒng)間的集成信息必須完成轉換和語義統(tǒng)一。

　　BOM是PDM與ERP系統(tǒng)間集成信息的重要載體，它以樹狀層次結構表現(xiàn)了產品結構、產品配置狀態(tài)、庫存狀態(tài)等產品相關信息，這些信息共同構成了連接產品設計和生產經(jīng)營管理的橋梁。

　　根據(jù)承載信息的不同，BOM信息可以分為設計BOM (EBOM， Engineering BOM)、工藝BOM(PPBOM， Process Planning BOM)和制造BOM(MBOM，Manufacturing BOM)等類型，分別是設計部門、工藝部門和生產制造部門組織和管理的信息，MBOM是ERP運算的重要輸入信息。應用系統(tǒng)中，BOM信息的2種常見的存儲方法是單層結構表示法和多層結構表示法。單層BOM結構采用“單父-單子”的數(shù)據(jù)結構，清晰定義了產品結構，易于反查零件，但在BOM分解時效率較低。多層BOM結構采用“單父-多子”的數(shù)據(jù)結構，詳盡地記錄了從產品到零部件的每個層次結構與零部件配置關系信息。該方法分解速度快，維護方便，但數(shù)據(jù)冗余度大，產品結構定義不清晰，零件不能反查。

　　在目前的大多數(shù)ERP系統(tǒng)中，多依據(jù)單層結構存儲BOM。PDM與ERP系統(tǒng)的信息集成中，也需要按ERP系統(tǒng)的要求拆分為單層BOM數(shù)據(jù)的格式。

　　2 PDM與ERP集成信息內容

　　PDM與ERP系統(tǒng)間共享的信息有很多，主要包括產品結構、零組件、工藝信息、原材料、設備、工裝、組織結構等，這些信息可以歸納為物料信息、產品的層次結構類信息、資源信息3方面。

　　1)物料信息是集成信息中的基礎信息，主要包括零組件、產品、原材料等信息，是對物料基本屬性內容的描述;

　　2)產品的層次結構類信息是以層次結構進行存儲的信息，包括產品結構、工藝過程結構等，層次結構類的制造信息是PDM與ERP系統(tǒng)實際運作中密切相關的內容，其表現(xiàn)形式通常為MBOM;

　　3)資源信息包括組織結構信息及制造資源信息，組織結構信息中包含企業(yè)的部門結構與人員信息，制造資源信息包括設備、工裝信息，用于具體的生產制造。

　　PDM與ERP系統(tǒng)間， 3類集成信息與產品結構、工藝、資源等信息的邏輯關系如圖1所示。按照PDM與ERP系統(tǒng)間需要集成的信息分類，分別定義零組件、產品結構、工藝計劃、工藝規(guī)程、設備、工裝、組織結構等信息實體，以及實體之間的關系、實體中的屬性信息，建立以PDM與ERP系統(tǒng)間的集成信息IDEF1x模型，如圖2所示。

　　3 集成技術及原理

　　3.1 集成信息的演變與轉換

　　PDM與ERP系統(tǒng)對信息管理的側重點不同，PDM系統(tǒng)存儲的信息不能直接為ERP系統(tǒng)所使用，兩系統(tǒng)間的共享信息必須進行信息轉換，以實現(xiàn)集成信息的語義一致。

　　PDM與ERP系統(tǒng)間的集成信息轉換過程可以分為BOM結構的轉換和BOM屬性信息的映射2部分。

　　3.1.1 BOM結構轉換

　　BOM結構變換可以歸納為增加零組件、刪除零組件、BOM結構調整和BOM結構細化分解等內容。對應上述4種BOM結構的轉換操作，定義4種BOM結構轉換算子，分別是組合算子、刪除算子、調整算子與分解算子。 4種算子的圖形化描述如圖3所示。結合運用4種算子，就可以實現(xiàn)BOM變換過程中可能發(fā)生的結構轉換。

　　EBOM去掉外協(xié)件、外購件，根據(jù)工藝要求增加工藝件或調整EBOM的結構，對不易加工的組件做進一步分解，完成EBOM向PPBOM的轉換。工藝設計部門根據(jù)PPBOM的分派進行工藝設計，去掉不需要制造的虛擬件，添加工藝過程以及工藝所需的物料、子裝配件信息，完成PPBOM向MBOM的轉換。利用BOM結構變換算子，變換過程如圖4所示。

　　4種BOM結構變換算子使BOM結構變換過程保持了信息的繼承性和一致性。

　　3.1.2 BOM屬性映射

　　BOM屬性變換主要分為繼承型映射和派生型映射2種類型。

　　1)繼承型映射

　　直接引用原有BOM屬性。新BOM通過繼承獲得原BOM的屬性并直接利用，新BOM屬性與原BOM屬性保持一致，這種映射主要針對零組件屬性、材料屬性等基礎數(shù)據(jù)。

　　2)派生型映射

　　適用于屬性衍生的情況。根據(jù)原有BOM的屬性，經(jīng)過派生和推理生成新BOM屬性，新舊屬性間具有邏輯因果關系。派生型映射既可以通過原BOM屬性直接推理得到新BOM屬性，也可以經(jīng)過多次屬性轉換或利用其它信息推理得到新BOM屬性。

　　MBOM引用EBOM中的零組件設計屬性，屬于繼承型映射;PPBOM中的零組件編制單位是根據(jù)零組件設計信息推理得出的，屬于直接派生型映射;MBOM的裝配順序信息是工藝過程設計得到的，其原材料和制造資源信息又是裝配工藝過程信息推理得到的，屬于間接派生型映射，如圖5所示。

　　可見，通過BOM結構變換和屬性映射的結合應用，就可以將PDM系統(tǒng)中的EBOM經(jīng)由PP-BOM轉換成為ERP所需的MBOM，使PDM與ERP系統(tǒng)間的集成信息達到語義一致。

　　3.2 集成方式與機制

　　PDM系統(tǒng)中需要集成的信息經(jīng)過轉換與映射，形成符合ERP系統(tǒng)要求的MBOM信息，可以為ERP系統(tǒng)所使用。通過兩系統(tǒng)間的集成，對語義互通的集成信息進行傳遞與共享。

　　3.2.1 PDM與ERP系統(tǒng)集成方式

　　PDM與ERP系統(tǒng)相互獨立，數(shù)據(jù)組織各不相同，是異構系統(tǒng)，集成需要由兩系統(tǒng)協(xié)調完成。從系統(tǒng)集成的信息流方向和主動性來講， PDM與ERP系統(tǒng)的集成方式包括PDM主動、ERP主動、兩系統(tǒng)共同主動3種。

　　PDM主動方式由PDM系統(tǒng)將需要集成的信息與文檔傳遞到ERP的開放數(shù)據(jù)環(huán)境中，并通知ERP系統(tǒng)讀取信息。該方式在確保了兩系統(tǒng)間信息集成的同時，也保證了數(shù)據(jù)同步的特性。其余2種方式由于缺乏數(shù)據(jù)同步機制的保障， ERP系統(tǒng)無法及時獲得集成信息，降低了集成效率。因此，PDM主動方式是較為理想的集成方式。

　　3.2.2 基于集成信息模型的集成機制

　　在ERP系統(tǒng)中，根據(jù)集成信息模型建立數(shù)據(jù)存儲結構，分別對應于物料、層次結構與資源等相關信息，提供一套開放數(shù)據(jù)環(huán)境，以及供外部系統(tǒng)讀寫信息的接口方法，同時提供一個消息監(jiān)聽服務。PDM系統(tǒng)根據(jù)集成信息模型對產品信息進行重新組織和提取，通過ERP系統(tǒng)的開放數(shù)據(jù)環(huán)境的接口，將PDM系統(tǒng)轉換后的產品相關信息寫入到開放數(shù)據(jù)環(huán)境中，實現(xiàn)對集成信息的傳遞。信息傳遞完成之后， PDM系統(tǒng)利用網(wǎng)絡消息機制向ERP系統(tǒng)發(fā)送一個集成完成的消息。ERP系統(tǒng)的消息監(jiān)聽服務獲得這個消息后，通知ERP主程序及工作人員從開放數(shù)據(jù)環(huán)境中接收已集成的信息，并將其應用到生產計劃與制造中，如圖6所示。

　　通過上述系統(tǒng)集成方式， ERP系統(tǒng)可以及時準確地獲得集成消息，并根據(jù)PDM系統(tǒng)輸入信息做出響應，避免了由于缺乏通信而引起的系統(tǒng)資源浪費，提高了集成的效率。

　　4 應用與實現(xiàn)

　　本文所研究提出的PDM與ERP系統(tǒng)間的信息集成方法已在一個企業(yè)的實際應用中實施。該企業(yè)采用美國UGS公司的TeamCenter Engineer-ing(TCEng)軟件作為其PDM系統(tǒng)。利用本文介紹的集成方法，企業(yè)實現(xiàn)了該PDM系統(tǒng)與一個正在應用的ERP系統(tǒng)間的信息集成。

　　在應用實踐中，采用TCEng系統(tǒng)內部的產品結構編輯(PSE，ProductStructure EdITor)模塊對產品的BOM信息進行編輯和管理，采用作者所在課題組開發(fā)的集成工藝設計與管理系統(tǒng)(IPPM， In-tegrated Process Planning andManagement)進行工藝過程設計。利用2個模塊完成了對BOM結構的插入、刪除、結構調整、細化分解等操作，以及BOM屬性的自動繼承和推理派生的操作。完成了基于PSE模塊的工藝分解和基于IPPM的詳細工藝設計功能，分別實現(xiàn)了由EBOM向PPBOM與PPBOM向MBOM的轉換，并最終輸出了MBOM信息。通過TCEng系統(tǒng)中對BOM信息的轉換，實現(xiàn)了與ERP系統(tǒng)間關于集成信息的語義互通。

　　在TCEng與該ERP系統(tǒng)集成中，以PDM主動的方式，完成了信息向ERP系統(tǒng)的傳遞。按照集成信息模型的定義，在ERP系統(tǒng)中建立了包括零組件基本信息、MBOM結構、MBOM更改、原材料基本信息、工藝基本信息等內容的開放數(shù)據(jù)庫，并由TCEng系統(tǒng)將集成信息寫入到開放數(shù)據(jù)庫的對應數(shù)據(jù)表中，如圖7b所示，完成集成信息的傳遞，實現(xiàn)了兩系統(tǒng)間的信息集成。

　　5 結束語

　　本文對PDM系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)間需要集成的信息進行了分析，總結了集成信息內容，討論了信息傳遞方式與集成方式。通過PDM與ERP系統(tǒng)間的集成信息模型，規(guī)范了PDM與ERP系統(tǒng)間集成信息的定義，提供了廣泛適用的集成信息定義方式和集成信息模型。本文提出的BOM信息轉換方法解決了PDM與ERP系統(tǒng)集成的信息語義不一致問題。通過本研究內容在企業(yè)實際PDM和ERP系統(tǒng)中的應用實施，既驗證了本文提出的集成方法和信息控制的可行性，解決了企業(yè)多應用系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享、集成和一致性問題，也為PDM與ERP系統(tǒng)間集成提供了一種可行的解決方案。

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