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(chǎn)品信息、工藝信息及資源信息等內(nèi)容。然而，2個系統(tǒng)中集成信息往往以不同的結(jié)構(gòu)、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(zhuǎn)換才能完成。

　　在制造業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)運行管理中，通常以物料清單(BOM， Bill ofMaterials)的形式表達產(chǎn)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)和語義信息的集成需求。

　　為了保證從設計到生產(chǎn)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(shù)，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(chǎn)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(guān)注兩系統(tǒng)間的協(xié)同信息傳遞和驅(qū)動，而缺乏對異構(gòu)系統(tǒng)間集成信息內(nèi)容語義的統(tǒng)一規(guī)范和轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)表現(xiàn)了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品配置狀態(tài)、庫存狀態(tài)等產(chǎn)品相關(guān)信息，這些信息共同構(gòu)成了連接產(chǎn)品設計和生產(chǎn)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(chǎn)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(jié)構(gòu)表示法和多層結(jié)構(gòu)表示法。單層BOM結(jié)構(gòu)采用“單父-單子”的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，清晰定義了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，易于反查零件，但在BOM分解時效率較低。多層BOM結(jié)構(gòu)采用“單父-多子”的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，詳盡地記錄了從產(chǎn)品到零部件的每個層次結(jié)構(gòu)與零部件配置關(guān)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(chǎn)品結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(nèi)容

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

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

　　2)產(chǎn)品的層次結(jié)構(gòu)類信息是以層次結(jié)構(gòu)進行存儲的信息，包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工藝過程結(jié)構(gòu)等，層次結(jié)構(gòu)類的制造信息是PDM與ERP系統(tǒng)實際運作中密切相關(guān)的內(nèi)容，其表現(xiàn)形式通常為MBOM;

　　3)資源信息包括組織結(jié)構(gòu)信息及制造資源信息，組織結(jié)構(gòu)信息中包含企業(yè)的部門結(jié)構(gòu)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(chǎn)制造。

　　PDM與ERP系統(tǒng)間， 3類集成信息與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工藝、資源等信息的邏輯關(guān)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(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工藝計劃、工藝規(guī)程、設備、工裝、組織結(jié)構(gòu)等信息實體，以及實體之間的關(guān)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(shù)及原理

　　3.1 集成信息的演變與轉(zhuǎn)換

　　PDM與ERP系統(tǒng)對信息管理的側(cè)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換過程可以分為BOM結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換和BOM屬性信息的映射2部分。

　　3.1.1 BOM結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換

　　BOM結(jié)構(gòu)變換可以歸納為增加零組件、刪除零組件、BOM結(jié)構(gòu)調(diào)整和BOM結(jié)構(gòu)細化分解等內(nèi)容。對應上述4種BOM結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換操作，定義4種BOM結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換算子，分別是組合算子、刪除算子、調(diào)整算子與分解算子。 4種算子的圖形化描述如圖3所示。結(jié)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(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)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(diào)整EBOM的結(jié)構(gòu)，對不易加工的組件做進一步分解，完成EBOM向PPBOM的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換。利用BOM結(jié)構(gòu)變換算子，變換過程如圖4所示。

　　4種BOM結(jié)構(gòu)變換算子使BOM結(jié)構(gòu)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(chǔ)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(guān)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)變換和屬性映射的結(jié)合應用，就可以將PDM系統(tǒng)中的EBOM經(jīng)由PP-BOM轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(gòu)系統(tǒng)，集成需要由兩系統(tǒng)協(xié)調(diào)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(jié)構(gòu)，分別對應于物料、層次結(jié)構(gòu)與資源等相關(guān)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(chǎn)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(zhuǎn)換后的產(chǎn)品相關(guān)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(chǎn)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(nèi)部的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)編輯(PSE，ProductStructure EdITor)模塊對產(chǎn)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(jié)構(gòu)的插入、刪除、結(jié)構(gòu)調(diào)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(zhuǎn)換，并最終輸出了MBOM信息。通過TCEng系統(tǒng)中對BOM信息的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)了與ERP系統(tǒng)間關(guān)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(jié)構(gòu)、MBOM更改、原材料基本信息、工藝基本信息等內(nèi)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(jié)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(jié)了集成信息內(nèi)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(zhuǎn)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(nèi)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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