CAx/PDM/ERP集成的信息模型

发布时间:18-10-22


       在前面章节选择和建立的是基于集成数据模型实现CAx/PDM/ERP信息集成的体系结构。它的核心是通过对企业信息的合理组织,建立一个集成数据模型,通过该模型,可访问到CAx、PDM和ERP系统中所有需要交换的数据。本章将讨论建立集成产品数据模型的方法。
 
 
4.1产品数据定义及产品数据模型
 

       集成产品数据模型是关于产品数据的形式化描述,通用于产品开发过程的各个阶段,是实现CAx/PDM/ERP集成的关键所在。为了能够更加明确地说明问题,先论述数据模型、产品数据、产品信息模型和产品数据模型的有关内容。
 
 
4.1.1数据模型及产品数据定义


       数据模型是描述现实世界的工具,也是实现RDMS的基础,它是严格定义的一些概念的集合。这些概念精确地描述了数据、数据间的联系、对数据的操作以及有关的语义约束规则。著名的DB专家E.F.Codd提出,一个数据模型实质上是一组向用户提供的规则,这组规则规定数据结构如何组织以及相应地允许进行何种操作。一般而言,一个数据模型由三部分组成:数据结构、操作集合和完整性约束规则。
 
 

       “产品生产过程”,是一个信息密集的过程。该过程的输入数据包括产品的功能要求、市场需求、产品生产条件和状况、产品的可靠性、生产成本等信息。在此基础之上,进入“产品生产过程”,从而在生产过程中产生各种产品数据,包括产品图纸、产品规范、CAD几何模型、CAM模型及加工指令、制造大纲、产品结构(BOM表)等信息,所有这些与产品相关的信息,称为产品定义数据。
 
 

       采用工程数据库进行产品定义数据的管理,形成产品定义数据库,这就是产品数据模型。产品信息模型是产品数据模型的一个子集,它是把要制造的产品作为物理对象,对其各个特征进行描述和通讯所需的数据,可以用产品集合来表示,本文所说的产品数据模型等价于产品信息模型。
 
 
4.2基于PDM的产品总体信息模型
 

       本节将根据图4.3建立的集成产品信息模型的框架,建立基于PDM的产品总体信息模型。
 
图4.3产品信息模型
 
 
       基于PDM的产品总体信息模型以产品数据为核心,管理与产品相关的信息和过程,建立起包括各个应用系统在内的整体系统的一致的、全局的共享信息模型。此模型将不同的应用系统统一起来。
 
 

       各个应用系统对模型中的数据有唯一和相同的解释;数据模型全局一致,不同应用系统在数据交换过程中避免了各自解释数据,消除了语义上的误解和分歧:避免了产品数据的冗余和不一致现象;使得对动态数据的管理成为可能。而PDM的工作流程管理也正是以此为基础的。由此,建立产品总体信息模型,在CAx/PDM/ERP集成过程中占据着基础的地位。
 
 

       产品总体信息模型是系统的全局一致模型,所以它包含企业中所涉及的所有实体对象的各方面信息并能够反映其相互关系。主要包括以下内容:

       1.产品对象分类模型根据产品对象的属性对其进行分类的信息实体。包含生产实体,即产品、部件、零件、毛坯、原材料、文档(其中文档由于其复杂性,还应该有其自己的分类)等。
 

       2.产品对象属性模型产品对象的属性是对产品对象的特征描述,每个属性表示产品对象一个方面的特征,可以通过属性对产品对象进行识别和检索。
 

       3.产品对象组织模型产品对象组织模型确定如何对产品对象的结构化数据和非结构化数据进行组织。如图4.4所示。
 
图4.4产品对象组织模型
 
 

       4.产品对象版本模型产品对象版本反映了产品对象的设计修改过程和产品配置的不同配置项。建立产品对象版本模型是为了确定产品对象及其相关文档的版本控制方式。
 

       5.产品结构配置模型确定产品结构版本和配置的规则与方案。
 

       6.企业用户组织模型建立用户、组、角色模型,为产品对象设置操作权限,为工作流程的执行分配职责。
 

       7.企业工作流程模型工作流程模型主要确定产品的设计与修改过程的跟踪控制,包括工程数据的提交与修改控制、自动通知等。
 
 

       建模过程是:经过企业调研获得源数据;从源数据中抽取实体对象,形成实体池;定义实体对象之间的联系:定义实体键属性;从源数据抽取属性,建立属性池;确定属性的实体归属。源数据是从企业现实中获取的全局信息,是各个应用系统获得信息的源泉。
 
 

       建模过程中,各应用系统模型实体池和属性池之间要保持交流和协商,及时解决属性不一致、数据结构冲突、命名矛盾等不一致现象,还可以通过实体池合并和属性池合并等方式来解决这些问题。
 
 

       产品对象分类和属性模型确定的产品信息实体,是产品总体信息模型的基础。依据上述语义数据模型技术,可以建立全局一致的产品对象分类模型和产品对象属性模型。产品对象的一个分类实际就是一个实体的概念,要求这个分类的解释是全局一致的。
 
 

       建立分类模型的目的是为了实现对产品生产实体的有效管理、便于用户对生产实体的分类检索、形成清晰的产品结构、方便产品对象的版本控制、为工作流程提供目标实体和参考实体模型。建立分类模型的依据应当是企业的信息编码标准。
 
 

       图4.5表示了一个简单的对象分类和属性模型,实体“产品/部件/零件”是为了解释产品类、部件类、零件类之间的多对多关系(由零部件借用关系引起)而引入的虚拟对象,实际模型中是没有的。图中列举了相应分类中几个对象类的示例属性,实际应用属性是相当复杂的,要根据企业实际决定。拍们根据上述内容,可以建立产品信息数据库,下一节将以此为基础进行集成信息交换模型的设计。
 
图4.5产品对象分类和属性模型
 
 
4.3建立和分析基于PDM的CAx/ERP集成信息交换模型
 
4.3.1模型的建立
 

       集成信息交换模型的内容不仅包括单个零件的信息,还应包括产品的构成关系、当前状态、版本等配置管理信息,这正是在实施CAx/PDM/ERP集成所要考虑的重要问题之一。因而在集成中,需要利用PDM系统提供的产品结构/配置管理功能及其应用开发接口,构造产品配置信息模型(如图4.6),实现产品的配置管理及产品配置模型信息的输出与交换。
 
图4.6产品结构信息树及配置示意图
 
 

       此外,在经营过程中,企业需要根据市场需求和自身生产条件确定产品生产计划(MPS)。ERP系统利用产品结构文件(BOM表)、加工工艺文件、零部件提前期和库存等信息,将MAS分解为零部件投入产出计划和外购件、原材料的需求计划。
 
 

       零部件投入产出计划被下达到车间后,即可编制车间生产作业计划。因此,为了满足与ERP集成的需要,PDM系统既要提供零部件单项信息(与产品主物料对应),又要提供产品零部件之间的关系信息(BOM),包括可选项、替换件、版本等。
 
 

       此外还需要规格说明、重量、重量单位、提前期等信息。因而需要对PDM系统中零部件进行属性扩展,包容主物料所需要的相关信息。为了支持从PDM系统中提取上述ERP所需信息,必须增加相应的新消息,并定义操作这些消息的方法。根据以上考虑,可以建立如图4.7所示的基于企业管理职能的CAx/PDM/ERP集成信息交换模型。
 
图4.7基于企业职能的CAx/PDM/ERP集成信息交换模型
 
 

       综合比较图4.6和图4.7所示的信息模型以及前部分关于PDM集成模式和特点的分析,可以建立如图4.8所示的基于PDM的CAx/ERP集成信息交换模型。这也是本论文后述内容的基础模型。
 
图4.8基于PDM的CAx/ERP集成信息交换模型
 
 
4.3.2模型分析
 

       在上述建立的模型中,产品结构和配置管理是CAx、PDM和ERP之间集成最关键的结合点,可以使用材料明细表(BOM)来满足整个企业组织的需求。根据实践经验,系统在信息集成时,应当充分利用企业已有的资源环境。
 
 

       在基于PDM的CAx与ERP的集成系统中,ERP和CAx应用系统产生的数据仍由各系统自己管理,而其他一些如BOM等共享数据则存储在PDM的中心数据库中,形成~种物理上分散、逻辑上集中的体系。
 
 

       在此信息交换模型中,PDM系统可以屏蔽网络,将基本的数据库接口封装成中间服务器。这样,在调用数据库接口服务时,只要声明一个数据库接口对象,就可通过这个对象来对数据库函数进行操作,而数据库函数的映象则由系统确定。
 
 

       至此,本课题的研究信息交换模型和集成方案已经建立,后述章节将对实现CAx/PDM/ERP集成的具体细节、关键部分和实现进行详细的研究。
 
 
4.4本章小结
 

       本章从引入产品数据定义和产品数据模型入手,详细介绍了常见的数据模型和产品数据定义的描述,并根据这些模型建立通用产品数据模型和集成产品信息模型,并以此为基础建立了基于PDM的产品总体信息模型。最后建立和分析了本论文最为重要集成信息交换模型,从而为本课题后述部分的研究奠定了基础和确立了方向。