PDM与ERP的集成技术及其应用

发布时间:18-12-05

   产品数据管理(PDM)与企业资源计划(ERP)是制造企业增强其竞争力的最主要技术支撑,如何实现两个系统之间的有效集成是目前制造企业迫切需要解决的问题。本文指出了PDM与ERP系统集成的必要性,分析了两个系统之间集成的数据内容和数据交换过程:介绍了两个系统的集成方法,着重探讨了基于中间文件XML的集成方法并给出了应用实例。

 
   随着企业信息化建设的不断推进,越来越多的企业开始实施产品数据管理(Product Data Management,PDM)和企业资源计划(Enterprise Resource Planning,ERP)随之而来的问题是如何将两者进行有效的集成。在过去的几年里,制造业领域为实现PDM和ERP的集成做出了巨大的努力。但迄今为止还没有找到最好的技术途径.原因是两个系统中的物料清单(Bill of Material,BOM)视图不同,并且两个系统之间的信息传送是双向的和多次进行的。因此采取何种技术方法实现PDM与ERP系统的有效集成已经成为人们关注的焦点。
 
   通过研究,作者发现前两种集成方法的开发工作量大,集成成本高:而后一种集成方法基于中间文件ExCEL具有一定的局限性。本课题提出了基于中间文件XML的PDM与ERP系统集成方法,并对具体的实现方法进行了深入研究。该集成方法已经在实际项目中得到了成功应用。




 
1PDM与ERP集成的必要性
   PDM和ERP系统是当前先进制造技术群中涉及企业管理的两个重要技术领域。从理论上说,PDM能够集成并管理所有与产品有关的信息和与产品相关的过程,它帮助企业构造一个适合异构计算机运作环境的集成应用平台,对“粗放型”发展的各种单项计算机辅助技术进行“集约化”管理。ERP则是在MRP一Ⅱ基础上发展起来的一种先进的企业经营管理模式。ERP进一步吸取了现代管理思想。
 
   对企业活动和制造中有关的所有资源和过程进行统一的管理,在目标上充分体现对成本的控制、对质量的控制和对客户服务的管理,着眼于企业制造领域准连续的计算机化管理,主要应用于生产制造阶段和后勤的管理。虽然PDM和ERP系统在管理范围、应用目标等方面有所不同,但由于同一产品的生命周期涉及PDM和ERP两个领域,所以,对PDM和ERP系统进行信息集成研究,有利于信息在工程和制造部门之间快速、准确的传送,有利于加速工作流程,促使各个部门协调工作,从而保持企业的竞争能力。因此,在产品开发的整个生命周期中,PDM和ERP的集成是关键。




 
2PDM与ERP集成的数据内容及数据交换过程
2.1PDM与ERP集成的数据内容

   目前,PDM和ERP的集成80%基于BOM。BOM是PDM和ERP系统重要的数据源和交汇点,它反映了产品的结构关系和每一零部件所需要的物料信息。BOM为产品设计、制造系统的运行提供了必要的基础数据,有关产品和它的组件的信息是通过BOM联系起来的。我们知道,一个产品要经过工程设计、工艺设计和生产制造等过程才能形成。
 
   不同的过程将形成不同的数据,工程设计阶段主要形成工程设计物料清单(EBOM),工艺设计阶段主要形成制造物料清单(PBOM)、加工路线(Routing),生产制造阶段主要形成成本物料清单(CBOM)。其中,由PDM管理的EBOM是产品工程设计管理中使用的数据结构,它精确地描述了产品的设计指标和零件与零件之间的关联关系。图1为产品EBOM的一个示例。PBOM是工艺工程师根据工厂的加工水平和能力,对EBOM再设计产生出来的.是ERP生产管理的关键管理数据之一。PBOM的结构如图2所示。
 
图 1EBOM示例图
 
   Routing描述了需要加工零件的各道工序、加工中心、零件的加工系数等,主要用于物料管理或成本控制。CBOM是由ERP系统产生出来的,当企业定义了零件的标准成本、建议成本和现行成本的管理标准后,系统通过对PBOM和加工中心的累加自动地生成CBOM。它用于制造成本控制与成本差异分析。




 
2.2PDM与ERP集成数据的交换过程
   PDM和ERP系统之间的集成数据必须能够按照生产过程的实际情况进行必要的交换。因此,PDM系统与ERP系统之问的数据交换需按以下过程进行:在产品形成过程的开始,即产品的开发和工程设计阶段。形成了零件基本记录、工程图、产品结构等产品的基本信息:在第二阶段,即工艺过程规划阶段,工艺人员需要对由开发设计部门发放的工程图和EBOM进行访问,然后利用这些信息编制工作计划、检验计划、装配计划、NC程序等文档,PDM系统负责对这些数据进行管理。
 

   在生产计划阶段,PDM系统提供的产品信息,如零件基本记录和PBOM等将被引用到ERP系统的数据库中:对于其他文档,ERP系统只是保存相应PDM系统文档的重要对象属性并利用它在ERP系统中建立指向PDM系统文档的指针,通过这种方式可以在ERP客户端查询和读取零件基本信息、工程图、NC程序、工艺过程规划和其他的PDM资料。接着进入产品生命周期的制造和装配阶段,需要将任务分配到有关的制造和装配部门,NC程序可以通过网络直接传送到DNC计算机,生产数据采集终端可以作为显示装配图或检验计划的设备。
 
   上述数据交换过程需要采用接口的方式来完成。PDM与ERP系统集成接口如图3所示:PDM系统将PBOM和Routing以及工程更改信息传递给ERP系统,ERP系统根据上述的信息来安排企业的生产经营活动(如进料、加工、组装和成本核算等)并协同企业各部门之间的工作。同时,ERP系统产生的CBOM信息需要传递给PDM系统,由PDM系统进行管理和维护。
 
图3PDM和ERP系统集成接口



 
3基于XML实现PDM与ERP信息集成
3.1PDM系统与ERP系统的集成方法

   目前,PDM系统与ERP系统的集成方法主要有以下3种,它们各有优势。

   (1)系统的封装集成。
   通过CORBA规范可以增强PDM的可扩展性及其与ERP系统或者与其他应用系统的集成能力:0MG制定了基于CORBA的PDM Enabler标准,这一标准规定了PDM系统的功能、PDM系统的逻辑模型和PDM产品之问的互操作性。这种方法可以做到信息较好的集成,但这样的封装集成往往需要专门的开发工具和知识,必将增加集成的难度和成本。
 
   (2)基于数据库表的集成。
   采用中间缓冲表的形式存储不同系统间共用的数据,并通过直接对表进行操作的方式实现不同系统问的数据交换。这种模式效率很高,但开发的难度很大,存在着失效的风险。
 
   (3)基于中间文件的数据交换。
   这种集成方法把PDM和ERP系统需要交换的信息通过中性文件进行无缝的双向传输,保护了产品数据在两个系统间的往来(如图4)。通常,这种集成方法支持通用的数据交换标准,如STEP、XML等技术,它们可提供一种不依赖具体应用系统的中性机制,用来描述产品整个生命周期中的数据。
 
图4基于中间文件的集成方法
 
   综合比较以上3种集成方法,作者发现基于中问文件的集成方法可以解决部分国内外PDM系统和ERP系统没有提供完备的集成接口或API函数的问题。有效地实现PDM系统与ERP系统的集成:并且与另外两种集成方法相比,基于中间文件的集成方法的开发难度、开发成本和风险性都要小得多。所以在进行系统集成时选择基于中间文件的方法来实现。




 
3.2基于中间文件的集成方法
   中间文件可以是IGES、STEP等标准,也可以是EX—CEL文件。在理论与实践中,STEP已经被证明是最优秀的标准。但STEP标准有一个难以逾越的障碍,即参与集成的两个(或多个)软件系统之间必须拥有完全一致的信息模型。否则信息模型不能从一个软件系统传递到另一个软件系统内。而PDM和ERP系统不可能拥有完全一致的信息模型,这更增加了产品信息集成的困难。现在用可扩展标记语言(XML)可以很好地解决这个问题。
 
   XML描述需集成的数据(及其结构),使其从一个软件系统传递到另一个软件系统中,从而解决了信息模型不能流动的问题。XML数据由嵌套的标记元素组成,标记包含了对文档存储形式和逻辑的描述。XML实现了Web数据的结构化、智能化和互操作性,它一出现就展现了其在数据交换等领域的显著优势,迅速成为一个与平台、厂商无关的统一数据格式标准,使得它在电子商务、移动通信、网上教育、电子文档交换等领域得到了广泛应用,现在它的优秀特性也正逐步引用到工程应用的研究领域。通过研究,发现XML具有以下主要特点:
 
   (1)不同来源数据的集成及交换:XML能使不同来源的结构化数据很容易地结合在一起。所以在进行系统集成时可在中间层服务器上对从后台数据库和其他应用软件发送来的数据进行集成。然后,数据就能被发送到客户或其他服务器作进一步集成、处理、发布和交换。
 
   (2)粒状地更新:通过XML,数据可粒状地更新,每当一部分数据变化后.不需要重发整个结构化的数据。这一特点使得在系统集成过程中当数据发生变化时可以采用增量的方式传递变化的数据。




 
3.3基于XML的集成方法
   根据以上分析,按照以下的思想和步骤实现了基于中问文件XML的PDM与ERP系统的集成:

   (1)由PDM系统维护工程BOM(EBOM)和工艺数据,并采用中间文件xML将数据传递给ERP系统。

   (2)在EBOM和工艺数据发生变化时,由PDM系统完成产品结构和工艺数据的比较,采用增量方式传递给ERP系统。

   (3)由ERP系统根据产品结构和工艺数据维护制造BOM(MBOM)和成本BOM(CBOM)数据,并采用中间文件xML将数据传递给PDM系统。

   (4)由ERP系统维护材料库存、设备和工装状况等数据.并传递给PDM系统。

   (5)在MBOM、CBOM、材料库存、设备和工装状况等数据发生变化时,由ERP系统完成这些数据的比较,采用增量方式传递给PDM系统。

   (6)数据由PDM向ERP系统传递时,由PDM通知ERP,ERP利用导人接口函数读取这些数据写入本系统:数据由ERP向PDM系统传递时,由ERP通知PDM,PDM利用导入接口函数读取这些数据并写入本系统。



 
4应用实例
   无锡国盛精密模具有限公司是一家生产精密模具的高新企业,该公司制作的模具可与欧、美、日等国的模具相媲美,其特点是精密、复杂、高效、长寿命。随着公司的进一步发展,公司领导强烈地意识到,企业要发展,必须运用信息化的技术来提高整个管理水平,所以该公司委托作者所在单位自主开发了C4PfCAD/CAE/CAM/CAT/PDMl系统。为便于系统今后的扩充,其中C4P系统与ERP系统的集成就是基于中间文件xML实现的,目前该系统运转良好。图5为由PDM系统管理的EBOM和工艺数据。
 
图5 EBOM和工艺数据
 
 
   C4P系统与ERP系统的集成实现了设计数据和制造数据的自动传递。保证ERP系统能准确、快速地获取所需数据.为实现无锡国盛精密模具有限公司的信息化奠定了坚实的基础。