PDM的ERP与CAD/CAPP/CAM系统集成
发布时间：19-06-13
1．1PDM与CAD/CAPP/CAM
1．1．1PDM系统的信息描述
PDM系统是管理企业中所有与产品有关的信息(包括工程规范、电子文档、CAx文件、产品结构、产品定单等)和所有与产品有关的过程(包括一般的工作流程、工程更改过程)，如何有效地将这些信息组织起来，以便检索和查看是PDM研究的主要内容。
PDM系统采用面向对象的管理机制，产品开发过程数据模型采用产品层层分解的方式组织，类似于产品树，但每一节点附加属性关联信息。层与层之间形成类属关系(即父子的关系)、聚合关系(即整体与部分的关系)，这种抽象机制满足了产品信息的集成，提供了单一的产品数据源。图1．1描述了产品结构模型。
图1．1产品信息描述
1．1．2基于PDM的CAD/CAPP/CAM集成系统框架
基于PDM的集成系统是以网络技术、数据库技术为支持框架形成的，主要是在面向对象的网络数据库基础上实现CAD/CAPP/CAM与PDM的集成。基于PDM的集成系统的层次结构模型如图1．2所示。
图1．2基于PDM的集成系统层次框架
这一体系结构以PDM系统为核心，共分5层：计算机操作系统层、网络数据库层、PDM集成框架层、应用层、用户界面层。最底层为计算机操作系统层，可支持异构的计算机环境，包括不同类型的计算机和操作系统。网络数据库层提供分布式计算机环境中数据通讯服务与数据管理能力。应用层是CAD/CAPP/CAM集成系统层。PDM集成框架层底层与网络数据库层集成，上层与CAD/CAPP/CAM集成，成为整个系统的核心层。而CAD/CAPP/CAM的集成是整个集成系统的关键，主要完成产品的设计、工艺规划的生成、数控加工仿真与数控代码的生成。
1．1．3基于PDM的CAD/CAPP/CAM系统集成的实现
通常，PDM系统与CAx系统的集成可分为3个层次：封装、接口和集成：
(1)封装封装可使在PDM系统的统一用户界面下启动CAx应用程序。
这种集成方式实现最为简单，但也只提供较少的功能。封装的概念来自于面向对象的程序设计，意味着操作可见而将数据和操作的实现方法隐藏在所定义的对象中。封装使数据和操作有了统一的模型界面，提供了逻辑独立性。为了使不同的3C系统之间能够共享信息，并对它们产生的数据进行统一的管理，作为一种集成平台，PDM系统提供了封装CAD/CAPP/CAM系统的能力。
PDM系统的封装性提供了从一种应用转到另一种应用的功能，当PDM系统封装了3C时，在PDM系统中就可以直接激活相应的CAD/CAPP/CAM系统，并在PDM系统中将图形文件显示为相应的实际图形：反之，在3C系统中，也可以直接进入PDM系统，进行相应的数据管理操作，而无需退出原来的系统，重新进入另一个系统。
封装系统可以满足以文件形式生成的所有数据的应用系统的需求，3C系统封装在PDM系统内，对产品的电子仓库的任何操作都必须通过PDM，而不能直接对数据库进行操作，实现了信息以及处理过程的透明化。然而，由于封装不能了解文件的内部具体细节，使得PDM不能管理3C文件内部的数据，如特征、参数以及装配数据等。而PDM的产品结构和配置模块必须掌握产品内部的结构关系，所以对这类信息不能采用封装的模式，PDM集成这类数据还必须通过程序接口或系统完全集成两种不同的模式。
(2)接口接口提供了较为紧密的系统集成，PDM系统与CAx系统之间可以进行一些数据交换，CAx数据如零件号和材料信息可以传送到PDM系统中。这种集成方式要求对系统的数据结构有所了解，通过PDM与CAx系统的API接口提取部分重要信息，如零件号等，实现部分信息交换。
二维的图形软件本身并不能生成装配树，而三维的实体造型软件虽然可以生成产品的装配树，但它往往与PDM中的产品结构树无关，这样，PDM中的产品结构树往往还需要手工编制。为了使PDM中的产品结构树能够由3C系统中的装配树自动生成，并从PDM提取最新的产品结构关系，去修改3C的装配文件，保持两者之间的数据一致性，可以通过编制接口程序来进行。这样，可以把PDM看成是面向多种CAD软件的通用管理环境，采用标准的数据接口来建立PDM的产品结构与多种CAD软件之间的联系。
程序接口是比封装更加紧密的集成，自动化的程度更高，不需用户的参与，PDM就能与3C之间交换文件内部的数据。
(3)集成完整的集成具有自动双向交换所有相关信息的能力，包括产品数据、产品结构、装配信息、BOM表等。这种集成方式要求了解PDM与CAx系统的底层数据结构，在此基础上，通过编程实现二者库中的数据访问。
采用集成模式，需要对3C的图形数据和PDM的产品结构数据详细分析，制定统一的产品数据之间的结构关系，只要其中之一的结构关系发生了变化，则另一个自动随之改变。这种模式的实施工作量大，需要花费很长的时间，并且需要各个分系统的系统提供商紧密配合。
1.1.4对基于PDM的CAD/CAPP/CAM系统集成的三种模式的评价
为了对基于PDM的CAD/CAPP/CAM系统集成的三种模式进行评价，根据前面的分析，就集成性能和集成成本两大类别，确定了9个指标，给三种集成模式分别作了以下的粗略评价：
图1．1基于PDM的3c系统集成三神模式比较
根据上表，把集成性能用好、中、差三个尺度来描述，集成成本用低、中、高三个尺度来描述，可以得出以下三种集成模式的性能，价格比区域范围：
图4-3基于PDM的3C系统集成三种模式比较
企业需要根据各自的需求和实力，选择适合本企业的集成模式。
1．2 PDM与ERP
ERP和PDM系统之间有明显的重叠，但每个系统的建立是出于不同的目的、用不同的方法、为不同的群体服务的，因此对数据管理和控制的角度是完全不同的。越来越多的企业认识到ERP和PDM系统都非常重要，都需要实施，以满足不同目的的要求，但随后发现，两者的集成便成了一个问题。
下面从几个侧面了解ERP和PDM系统集成的目的：
(1)捕捉数据和产品结构
实际的设计过程是先从PDM系统开始的，因此产品信息会比较早地进入PDM系统，然后才到ERP系统。BOM表是由CAD和PDM工具定义的，然后才发放到制造和样机生产部门，电子的BOM表结构才传到ERP系统中来。
传递BOM表结构的过程应该是一个实时的过程，但实际情况是，在PDM中已经定义好的BOM结构，由于ERP和PDM系统之间没有直接接口，工程师还需要在ERP系统中再花很多时间手工录入BOM表结构。
(2)管理控制更改过程
很多企业虽然已经实施了ERP系统，但一般没有真正实施工作流程管理，原因是ERP软件附带的工作流程管理模块的价格昂贵、界面不友好、更改控制管理的功能较简单，以及系统总体的复杂性太高。另外，ERP中的工作流程管理模块缺少同文档的直接联接，而这些文档是更改过程不可缺少的。
1.2.1PDM与ERP本质上的区别和联系
为顺利实施二者问的信息集成，下面详细分析其本质上的区别和联系。
1．PDM与ERP本质上的区别
(1)功能及信息
从总体上看，ERP主要管理企业的生产、财务、销售等领域，其主要宗旨是将企业各方面的资源(人力、资金、信息、物料、设备、时间等)充分调配和平衡，为企业加强财务管理、提高资金运营水平、建立高效供销链、减少库存、提高生产效率、降低成本、提高客户服务水平等方面提供有力的工具，同时为高层管理人员经营决策提供科学的依据，最终全面建立企业的竞争优势。
PDM的功能范围覆盖了所有与产品相关的技术信息和技术过程。主要任务是控制产品配置、使用更改控制和产品生命周期来管理产品定义数据的开发、修改及使用。ERP偏重于对计划、物料和制造过程的管理，而PDM侧重于对产品设计和过程数据的管理。
(2)用户方面
ERP主要服务于企业财务人员、供销机构、生产规划者或管理决策者，其用户界面会针对上述各类用户，结合其特殊的专业知识进行优化并生成适当的数据库信息视图，以便于理解和使用系统。在很多情况下，ERP系统的主要信息形式是打印的计划报告或采购定单等报表文件。主要定义和管理字符数据。
PDM主要服务于工程设计人员和工程管理人员，用于文档操作、成员权限控制、质量保证和专业服务，集中管理了各种形式的数字化产品信息、结构信息、过程信息、CAD文件、CAPP文件、几何模型、图像、非结构化文档等。其基本信息形式为在线图形化文档、BOM和结构树等。
(3)BOM方面
BOM是PDM和ERP的主要交汇点之一，虽然是它们都必须处理和操作的对象，但在出发点、来源、用途和输出等方面存在明显的区别。
a．出发点PDM系统的BOM给出了产品“按设计角度(As Designed)”的视图，或产品具体是什么，以及怎样用与之相关的工程数据来描述：而ERP系统的材料明细表是“按制造角度(As Built)”的视图，它将零部件和装配看成同样的集合，或者说是描述产品怎样在车间生产以及怎样将它们装配起来。
b．来源在ERP中，BOM主要来源于多个字符数据型文档，以及系统中与之相关的分类汇总、统计和计算功能模块，而且，一般都是在完成生产规划后，基于全面有效的数据处理来生成新的BOM。此时的BOM相当于在生产计划指导下的全面的企业物料清单，它覆盖了企业生产运行中的全部的物料需求。反观PDM，BOM仅对应于特定产品类别或工程项目，开列直接相关的零配件、标准件、外购件、外协件或毛坯件清单，其数据一般仅源于CAD、CAPP系统。由于其数据来源的有限性，PDM中首次生成的BOM经常是不全面的。在向制造环节发布和提交前还需根据设备状态、原料规格或价格进行多次修改。
c．用途BOM作为ERP中全面的物质资源数据库，在特定时间内可用于生成生产计划和采购清单，因此它是面向确定数据的。在PDM中，BOM中的数据源于产品或工程项目某一结构层的图纸、文件，通过对其中物料编码的检索和统计而形成，因而被识为产品结构的编码表示。这种BOM一般对企业物料管理没有直接的作用，主要用于CAD与CAPP之间交换产品结构信息或工艺参数，只有随设计结果正式发布的最终版BOM，才被用作成本预算、过程优化的基本数据。
d．输出ERP的输出是生产主计划和材料定单，根据有效数据，BOM本身以报表或统计图的形式体现。PDM输出BOM的形式有：附属于新发布设计方案的零部件或原辅料清单，或是针对已有项目的工程更改命令。
2．PDM与ERP本质上的联系
事实上，PDM和ERP系统是相互协作的关系，存在许多信息联系和交换。根据多数企业的运营模式，将PDM和ERP系统之间的信息联系清单列于下表中。
表1.2 ERP与PDM的信息联系清单
如上表所示，PDM应在ERP生成的成本控制指标、生产计划等指导下管理产品开发组织的活动和过程，并将其控制之下的CAD和CAPP系统生成的局部BOM、工装清单、占用设备清单等提交给ERP系统。
1.2.2 PDM与ERP的集成模式
PDM与ERP之间的集成模式有以下三种：
(1)直通模式
图1．4直通模式
这种模式下，PDM和ERP系统有统一的数据模型，数据完全共享。这种情形通常是PDM系统和ERP系统由同一供应商提供，并且在对企业进行过CIMS总体数据规划后形成。例如SAP或BAAN提供的PDM系统和ERP系统。SAP公司的R/3系统内部嵌入了PDM功能，BAAN公司购进了以色列一家公司的PDM软件和原有的ERP系统相互集成。
这种集成的主要问题是用户对PDM系统和ERP系统的满意程度。如果供应商最初提供ERP系统，后系统延伸到PDM领域，其PDM系统功能相对较弱，当用户要求较高的真正无缝连接式的PDM功能时，这种集成方式可能不能满足用户的要求。反之亦然。应该说目前主流的ERP和PDM软件厂商都在向对方靠拢，但真正绑定式的ERP和PDM系统商用软件尚有待时日。
(2)桥式模式
图1．5桥式模式
当PDM系统和ERP系统有各自的数据库，没有统一的信息模式时，往往采用此种模式，但大多数PDM供应商和ERP供应商都提供了API接口，因此根据侧重点的不同，接口可放在PDM系统一端，也可放在ERP系统一端，接口可操作双方的数据。
比如：当工程BOM在PDM系统生成后就可发布出去，在ERP系统中生成制造BOM和成本BOM。但要在ERP系统中查看完整的工程BOM就得调用PDM系统的界面，因此通过这样的二次开发部分解决了“不同视图”问题。这种模式的典型例子是Metaphase系统和SAPR/3系统直接通过彼此提供的接口来集成。
(3)缓冲模式
图1.6缓冲模式
当PDM系统和ERP系统之间缺乏为对方提供的接口或因种种非技术因素的考虑而没有直接操作彼此的数据，也谈不上统一的数据模型时，往往通过中间文件(或数据库)来交换数据，中间文件(或数据库)缓冲了PDM系统和ERP系统的矛盾。这时，因为PDM系统处理中间文件需要一个接口，ERP系统处理中间文件需要一个接口，这就形成了两个接口。
这时工程BOM可通过中间文件传到ERP系统中形成制造BOM和成本BOM，部分解决了“不同视图”问题。由于存在两个接口和中间文件这种数据交换的形式，两个系统无法在过程方面集成。在数据交换过程中的过多环节影响了信息交换的及时性和准确性。而且，这种集成二次开发的工作量大。
1.2.3对PDM与ERP的三种集成模式的评价
为了对PDM和ERP集成的三种模式进行评价，根据前面的分析，就集成性能和集成成本两大类别，确定了7个指标，给三种集成模式分别作了以下的粗略评价：
表1．3三种集成模式比较
根据上表，把集成性能用好、中、差三个尺度来描述，集成成本用低、中、高三个尺度来描述，可以得出以下三种集成模式的性能，价格比区域范围：
图1．7PDM与ERP系统的三种集成模式比较
从上图可以看出：直通模式优于桥式模式，桥式模式优于缓冲模式。企业需要根据各自的需求和实力，选择适合本企业的集成模式。
1．3基于PDM框架的应用集成研究与实践
前面讲过，以前由于PDM概念尚未出现，人们便研究让三者之间直接集成。目前CAD/CAPP/CAM的集成已转向基于PDM平台，3C各自与PDM互传数据，由PDM实现之间的集成。
1.3.1基于PDM系统的应用集成框架的体系结构
可以说，PDM在突出产品数据管理的基础上，正逐步完善其作为制造业领域集成框架的功能，为3C、ERP等应用的实施提供更强有力的自动化环境。基于PDM系统的应用集成框架的体系结构，如图1.8所示。
图1.8基于PDM系统的应用集成框架的体系结构
这一体系结构以网络为支撑，以数据库为核心，在PDM集成框架上把各种应用系统有机地结合在一起。作为有效的数据集成平台，提供的功能和服务有：
(1)应用对象识别
识别应用对象的请求和数据，并根据识别结果作出相应的处理。
(2)应用对象服务
为用户提供构造服务请求的接口。
(3)应用激活服务
根据请求来定位对象，将请求传递给相应的对象，并将其激活。
(4)应用请求代理层
接收应用对象使用语言、命令等形式发出的请求，并将系统的服务传递给应用对象，实现多个应用的协调工作。
(5)系统对象配置接口
可以使用户通过语言和交互方式定制产品数据管理对象和用户操作界面，为用户提供一种灵活的系统使用方法，以满足不同用户的需求。
(6)OLE接口
提供一种简单的对应用系统封装的方法，它通过文件数据和OLE(Object Linking and Embedded，对象链接和嵌入)技术激活应用系统。
1.3.2基于PDM系统的应用集成框架的详细设计
从前面基于PDM的3C系统集成的三种模式中，选取集成性能和集成成本都居中的接口方式来实现PDM与CAD/CAPP，CAM的集成。根据目前企业应用PDM和ERP的情况——PDIM软件和ERP软件的供应商往往不同，PDM以桥式模式与ERP通过接口相连。形成如图1．9所示的应用集成框架的详细设计。
图1．9基于PDM系统的应用集成框架
下面重点谈一下各个接口的实现。
(1)CAD与PDM的接口
该接口的实现需要结合CAD本身的开发功能和PDM的对象服务功能。通过接口，PDM与CAD可实现与工程图相关的管理信息的全自动双向交换，CAD生成的工程图纸文件、产品模型全由PDM管理，CAD可将明细表自动提取形成工程EBOM等。
(2)CAPP与PDM的接口
此接口的实现需结合CAPP的数据访问功能和PDM的对象服务功能。通过接口，CAPP从PDM中获取设计形成的EBOM，主要进行产品各种零件的加工过程工艺路线与工序设计，产生工序图、工艺文件、工时定额等工艺PBOM信息，并作为PDM的对象服务存储到PDM中。
(3)CAM与PDM的接口
此接口的实现需结合CAM的数据访问功能和PDM的对象服务功能。通过接口，CAM从PDM中获取三维图纸信息和工艺信息，生成可供数控机车使用的NC代码和切削加工时间等信息保存在PDM中，并完成零件的刀具模拟仿真。
(4)ERP与PDM的接口
ERP与PDM的数据接口有两种，即基本接口和扩展接口。基本接口是PDM为ERP提供数据访问服务，ERP的基础数据访问模块通过基本接口得到它所需的PBOM等基础数据；扩展接口是PDM为ERP中的数据向其它模块提供的访问接口。
在整个应用集成框架中，需要注意数据转换和数据格式不一致的问题。如从PDM中的EBOM(建立产品结构树及描述产品加工材料信息)到ERP系统中的生产BOM，虽然都是基于BOM表，但由于各自所关心的数据焦点不同，所以必须对PDM中的EBOM进行数据转换和数据格式统一。过程如下：PDM通过提取工具把CAD的明细表中的相关信息提取出来，根据其明细表内含有的表配关系生成如下的EBOM：
表1．4EBOM结构
然后将EBOM信息通过接口传给CAPP系统，它制定工艺规程的工艺路线及工艺材料汇总等，产生工艺BOM(描述产品工艺规程和加工工艺信息)及物料汇总表传回PDM系统。工艺BOM以(工序号+件号)为主关键字，其结构如下所示：
表1．5工艺BOM结构
PDM把工艺BOM和工艺路线输出给ERP系统，在PDM中还可对物料数据进行维护，增加上其它相关信息。在整个应用集成框架中，接口采用“请求-应答-操作”的操作形式。当PDM系统提出需求时，向ERP系统发出“请求”。传送消息；ERP系统通过认证，响应PDM系统请求，将PDM系统所需的数据放入自己数据存取区，并发送消息给PDM系统，应答请求；PDM得到响应后，在对方的数据存取区中获取自己所需数据。反之，操作相同。
1．1．1PDM系统的信息描述
PDM系统是管理企业中所有与产品有关的信息(包括工程规范、电子文档、CAx文件、产品结构、产品定单等)和所有与产品有关的过程(包括一般的工作流程、工程更改过程)，如何有效地将这些信息组织起来，以便检索和查看是PDM研究的主要内容。
PDM系统采用面向对象的管理机制，产品开发过程数据模型采用产品层层分解的方式组织，类似于产品树，但每一节点附加属性关联信息。层与层之间形成类属关系(即父子的关系)、聚合关系(即整体与部分的关系)，这种抽象机制满足了产品信息的集成，提供了单一的产品数据源。图1．1描述了产品结构模型。
图1．1产品信息描述
1．1．2基于PDM的CAD/CAPP/CAM集成系统框架
基于PDM的集成系统是以网络技术、数据库技术为支持框架形成的，主要是在面向对象的网络数据库基础上实现CAD/CAPP/CAM与PDM的集成。基于PDM的集成系统的层次结构模型如图1．2所示。
图1．2基于PDM的集成系统层次框架
这一体系结构以PDM系统为核心，共分5层：计算机操作系统层、网络数据库层、PDM集成框架层、应用层、用户界面层。最底层为计算机操作系统层，可支持异构的计算机环境，包括不同类型的计算机和操作系统。网络数据库层提供分布式计算机环境中数据通讯服务与数据管理能力。应用层是CAD/CAPP/CAM集成系统层。PDM集成框架层底层与网络数据库层集成，上层与CAD/CAPP/CAM集成，成为整个系统的核心层。而CAD/CAPP/CAM的集成是整个集成系统的关键，主要完成产品的设计、工艺规划的生成、数控加工仿真与数控代码的生成。
1．1．3基于PDM的CAD/CAPP/CAM系统集成的实现
通常，PDM系统与CAx系统的集成可分为3个层次：封装、接口和集成：
(1)封装封装可使在PDM系统的统一用户界面下启动CAx应用程序。
这种集成方式实现最为简单，但也只提供较少的功能。封装的概念来自于面向对象的程序设计，意味着操作可见而将数据和操作的实现方法隐藏在所定义的对象中。封装使数据和操作有了统一的模型界面，提供了逻辑独立性。为了使不同的3C系统之间能够共享信息，并对它们产生的数据进行统一的管理，作为一种集成平台，PDM系统提供了封装CAD/CAPP/CAM系统的能力。
PDM系统的封装性提供了从一种应用转到另一种应用的功能，当PDM系统封装了3C时，在PDM系统中就可以直接激活相应的CAD/CAPP/CAM系统，并在PDM系统中将图形文件显示为相应的实际图形：反之，在3C系统中，也可以直接进入PDM系统，进行相应的数据管理操作，而无需退出原来的系统，重新进入另一个系统。
封装系统可以满足以文件形式生成的所有数据的应用系统的需求，3C系统封装在PDM系统内，对产品的电子仓库的任何操作都必须通过PDM，而不能直接对数据库进行操作，实现了信息以及处理过程的透明化。然而，由于封装不能了解文件的内部具体细节，使得PDM不能管理3C文件内部的数据，如特征、参数以及装配数据等。而PDM的产品结构和配置模块必须掌握产品内部的结构关系，所以对这类信息不能采用封装的模式，PDM集成这类数据还必须通过程序接口或系统完全集成两种不同的模式。
(2)接口接口提供了较为紧密的系统集成，PDM系统与CAx系统之间可以进行一些数据交换，CAx数据如零件号和材料信息可以传送到PDM系统中。这种集成方式要求对系统的数据结构有所了解，通过PDM与CAx系统的API接口提取部分重要信息，如零件号等，实现部分信息交换。
二维的图形软件本身并不能生成装配树，而三维的实体造型软件虽然可以生成产品的装配树，但它往往与PDM中的产品结构树无关，这样，PDM中的产品结构树往往还需要手工编制。为了使PDM中的产品结构树能够由3C系统中的装配树自动生成，并从PDM提取最新的产品结构关系，去修改3C的装配文件，保持两者之间的数据一致性，可以通过编制接口程序来进行。这样，可以把PDM看成是面向多种CAD软件的通用管理环境，采用标准的数据接口来建立PDM的产品结构与多种CAD软件之间的联系。
程序接口是比封装更加紧密的集成，自动化的程度更高，不需用户的参与，PDM就能与3C之间交换文件内部的数据。
(3)集成完整的集成具有自动双向交换所有相关信息的能力，包括产品数据、产品结构、装配信息、BOM表等。这种集成方式要求了解PDM与CAx系统的底层数据结构，在此基础上，通过编程实现二者库中的数据访问。
采用集成模式，需要对3C的图形数据和PDM的产品结构数据详细分析，制定统一的产品数据之间的结构关系，只要其中之一的结构关系发生了变化，则另一个自动随之改变。这种模式的实施工作量大，需要花费很长的时间，并且需要各个分系统的系统提供商紧密配合。
1.1.4对基于PDM的CAD/CAPP/CAM系统集成的三种模式的评价
为了对基于PDM的CAD/CAPP/CAM系统集成的三种模式进行评价，根据前面的分析，就集成性能和集成成本两大类别，确定了9个指标，给三种集成模式分别作了以下的粗略评价：
图1．1基于PDM的3c系统集成三神模式比较
根据上表，把集成性能用好、中、差三个尺度来描述，集成成本用低、中、高三个尺度来描述，可以得出以下三种集成模式的性能，价格比区域范围：
图4-3基于PDM的3C系统集成三种模式比较
企业需要根据各自的需求和实力，选择适合本企业的集成模式。
1．2 PDM与ERP
ERP和PDM系统之间有明显的重叠，但每个系统的建立是出于不同的目的、用不同的方法、为不同的群体服务的，因此对数据管理和控制的角度是完全不同的。越来越多的企业认识到ERP和PDM系统都非常重要，都需要实施，以满足不同目的的要求，但随后发现，两者的集成便成了一个问题。
下面从几个侧面了解ERP和PDM系统集成的目的：
(1)捕捉数据和产品结构
实际的设计过程是先从PDM系统开始的，因此产品信息会比较早地进入PDM系统，然后才到ERP系统。BOM表是由CAD和PDM工具定义的，然后才发放到制造和样机生产部门，电子的BOM表结构才传到ERP系统中来。
传递BOM表结构的过程应该是一个实时的过程，但实际情况是，在PDM中已经定义好的BOM结构，由于ERP和PDM系统之间没有直接接口，工程师还需要在ERP系统中再花很多时间手工录入BOM表结构。
(2)管理控制更改过程
很多企业虽然已经实施了ERP系统，但一般没有真正实施工作流程管理，原因是ERP软件附带的工作流程管理模块的价格昂贵、界面不友好、更改控制管理的功能较简单，以及系统总体的复杂性太高。另外，ERP中的工作流程管理模块缺少同文档的直接联接，而这些文档是更改过程不可缺少的。
1.2.1PDM与ERP本质上的区别和联系
为顺利实施二者问的信息集成，下面详细分析其本质上的区别和联系。
1．PDM与ERP本质上的区别
(1)功能及信息
从总体上看，ERP主要管理企业的生产、财务、销售等领域，其主要宗旨是将企业各方面的资源(人力、资金、信息、物料、设备、时间等)充分调配和平衡，为企业加强财务管理、提高资金运营水平、建立高效供销链、减少库存、提高生产效率、降低成本、提高客户服务水平等方面提供有力的工具，同时为高层管理人员经营决策提供科学的依据，最终全面建立企业的竞争优势。
PDM的功能范围覆盖了所有与产品相关的技术信息和技术过程。主要任务是控制产品配置、使用更改控制和产品生命周期来管理产品定义数据的开发、修改及使用。ERP偏重于对计划、物料和制造过程的管理，而PDM侧重于对产品设计和过程数据的管理。
(2)用户方面
ERP主要服务于企业财务人员、供销机构、生产规划者或管理决策者，其用户界面会针对上述各类用户，结合其特殊的专业知识进行优化并生成适当的数据库信息视图，以便于理解和使用系统。在很多情况下，ERP系统的主要信息形式是打印的计划报告或采购定单等报表文件。主要定义和管理字符数据。
PDM主要服务于工程设计人员和工程管理人员，用于文档操作、成员权限控制、质量保证和专业服务，集中管理了各种形式的数字化产品信息、结构信息、过程信息、CAD文件、CAPP文件、几何模型、图像、非结构化文档等。其基本信息形式为在线图形化文档、BOM和结构树等。
(3)BOM方面
BOM是PDM和ERP的主要交汇点之一，虽然是它们都必须处理和操作的对象，但在出发点、来源、用途和输出等方面存在明显的区别。
a．出发点PDM系统的BOM给出了产品“按设计角度(As Designed)”的视图，或产品具体是什么，以及怎样用与之相关的工程数据来描述：而ERP系统的材料明细表是“按制造角度(As Built)”的视图，它将零部件和装配看成同样的集合，或者说是描述产品怎样在车间生产以及怎样将它们装配起来。
b．来源在ERP中，BOM主要来源于多个字符数据型文档，以及系统中与之相关的分类汇总、统计和计算功能模块，而且，一般都是在完成生产规划后，基于全面有效的数据处理来生成新的BOM。此时的BOM相当于在生产计划指导下的全面的企业物料清单，它覆盖了企业生产运行中的全部的物料需求。反观PDM，BOM仅对应于特定产品类别或工程项目，开列直接相关的零配件、标准件、外购件、外协件或毛坯件清单，其数据一般仅源于CAD、CAPP系统。由于其数据来源的有限性，PDM中首次生成的BOM经常是不全面的。在向制造环节发布和提交前还需根据设备状态、原料规格或价格进行多次修改。
c．用途BOM作为ERP中全面的物质资源数据库，在特定时间内可用于生成生产计划和采购清单，因此它是面向确定数据的。在PDM中，BOM中的数据源于产品或工程项目某一结构层的图纸、文件，通过对其中物料编码的检索和统计而形成，因而被识为产品结构的编码表示。这种BOM一般对企业物料管理没有直接的作用，主要用于CAD与CAPP之间交换产品结构信息或工艺参数，只有随设计结果正式发布的最终版BOM，才被用作成本预算、过程优化的基本数据。
d．输出ERP的输出是生产主计划和材料定单，根据有效数据，BOM本身以报表或统计图的形式体现。PDM输出BOM的形式有：附属于新发布设计方案的零部件或原辅料清单，或是针对已有项目的工程更改命令。
2．PDM与ERP本质上的联系
事实上，PDM和ERP系统是相互协作的关系，存在许多信息联系和交换。根据多数企业的运营模式，将PDM和ERP系统之间的信息联系清单列于下表中。
表1.2 ERP与PDM的信息联系清单
如上表所示，PDM应在ERP生成的成本控制指标、生产计划等指导下管理产品开发组织的活动和过程，并将其控制之下的CAD和CAPP系统生成的局部BOM、工装清单、占用设备清单等提交给ERP系统。
1.2.2 PDM与ERP的集成模式
PDM与ERP之间的集成模式有以下三种：
(1)直通模式
图1．4直通模式
这种模式下，PDM和ERP系统有统一的数据模型，数据完全共享。这种情形通常是PDM系统和ERP系统由同一供应商提供，并且在对企业进行过CIMS总体数据规划后形成。例如SAP或BAAN提供的PDM系统和ERP系统。SAP公司的R/3系统内部嵌入了PDM功能，BAAN公司购进了以色列一家公司的PDM软件和原有的ERP系统相互集成。
这种集成的主要问题是用户对PDM系统和ERP系统的满意程度。如果供应商最初提供ERP系统，后系统延伸到PDM领域，其PDM系统功能相对较弱，当用户要求较高的真正无缝连接式的PDM功能时，这种集成方式可能不能满足用户的要求。反之亦然。应该说目前主流的ERP和PDM软件厂商都在向对方靠拢，但真正绑定式的ERP和PDM系统商用软件尚有待时日。
(2)桥式模式
图1．5桥式模式
当PDM系统和ERP系统有各自的数据库，没有统一的信息模式时，往往采用此种模式，但大多数PDM供应商和ERP供应商都提供了API接口，因此根据侧重点的不同，接口可放在PDM系统一端，也可放在ERP系统一端，接口可操作双方的数据。
比如：当工程BOM在PDM系统生成后就可发布出去，在ERP系统中生成制造BOM和成本BOM。但要在ERP系统中查看完整的工程BOM就得调用PDM系统的界面，因此通过这样的二次开发部分解决了“不同视图”问题。这种模式的典型例子是Metaphase系统和SAPR/3系统直接通过彼此提供的接口来集成。
(3)缓冲模式
图1.6缓冲模式
当PDM系统和ERP系统之间缺乏为对方提供的接口或因种种非技术因素的考虑而没有直接操作彼此的数据，也谈不上统一的数据模型时，往往通过中间文件(或数据库)来交换数据，中间文件(或数据库)缓冲了PDM系统和ERP系统的矛盾。这时，因为PDM系统处理中间文件需要一个接口，ERP系统处理中间文件需要一个接口，这就形成了两个接口。
这时工程BOM可通过中间文件传到ERP系统中形成制造BOM和成本BOM，部分解决了“不同视图”问题。由于存在两个接口和中间文件这种数据交换的形式，两个系统无法在过程方面集成。在数据交换过程中的过多环节影响了信息交换的及时性和准确性。而且，这种集成二次开发的工作量大。
1.2.3对PDM与ERP的三种集成模式的评价
为了对PDM和ERP集成的三种模式进行评价，根据前面的分析，就集成性能和集成成本两大类别，确定了7个指标，给三种集成模式分别作了以下的粗略评价：
表1．3三种集成模式比较
根据上表，把集成性能用好、中、差三个尺度来描述，集成成本用低、中、高三个尺度来描述，可以得出以下三种集成模式的性能，价格比区域范围：
图1．7PDM与ERP系统的三种集成模式比较
从上图可以看出：直通模式优于桥式模式，桥式模式优于缓冲模式。企业需要根据各自的需求和实力，选择适合本企业的集成模式。
1．3基于PDM框架的应用集成研究与实践
前面讲过，以前由于PDM概念尚未出现，人们便研究让三者之间直接集成。目前CAD/CAPP/CAM的集成已转向基于PDM平台，3C各自与PDM互传数据，由PDM实现之间的集成。
1.3.1基于PDM系统的应用集成框架的体系结构
可以说，PDM在突出产品数据管理的基础上，正逐步完善其作为制造业领域集成框架的功能，为3C、ERP等应用的实施提供更强有力的自动化环境。基于PDM系统的应用集成框架的体系结构，如图1.8所示。
图1.8基于PDM系统的应用集成框架的体系结构
这一体系结构以网络为支撑，以数据库为核心，在PDM集成框架上把各种应用系统有机地结合在一起。作为有效的数据集成平台，提供的功能和服务有：
(1)应用对象识别
识别应用对象的请求和数据，并根据识别结果作出相应的处理。
(2)应用对象服务
为用户提供构造服务请求的接口。
(3)应用激活服务
根据请求来定位对象，将请求传递给相应的对象，并将其激活。
(4)应用请求代理层
接收应用对象使用语言、命令等形式发出的请求，并将系统的服务传递给应用对象，实现多个应用的协调工作。
(5)系统对象配置接口
可以使用户通过语言和交互方式定制产品数据管理对象和用户操作界面，为用户提供一种灵活的系统使用方法，以满足不同用户的需求。
(6)OLE接口
提供一种简单的对应用系统封装的方法，它通过文件数据和OLE(Object Linking and Embedded，对象链接和嵌入)技术激活应用系统。
1.3.2基于PDM系统的应用集成框架的详细设计
从前面基于PDM的3C系统集成的三种模式中，选取集成性能和集成成本都居中的接口方式来实现PDM与CAD/CAPP，CAM的集成。根据目前企业应用PDM和ERP的情况——PDIM软件和ERP软件的供应商往往不同，PDM以桥式模式与ERP通过接口相连。形成如图1．9所示的应用集成框架的详细设计。
图1．9基于PDM系统的应用集成框架
下面重点谈一下各个接口的实现。
(1)CAD与PDM的接口
该接口的实现需要结合CAD本身的开发功能和PDM的对象服务功能。通过接口，PDM与CAD可实现与工程图相关的管理信息的全自动双向交换，CAD生成的工程图纸文件、产品模型全由PDM管理，CAD可将明细表自动提取形成工程EBOM等。
(2)CAPP与PDM的接口
此接口的实现需结合CAPP的数据访问功能和PDM的对象服务功能。通过接口，CAPP从PDM中获取设计形成的EBOM，主要进行产品各种零件的加工过程工艺路线与工序设计，产生工序图、工艺文件、工时定额等工艺PBOM信息，并作为PDM的对象服务存储到PDM中。
(3)CAM与PDM的接口
此接口的实现需结合CAM的数据访问功能和PDM的对象服务功能。通过接口，CAM从PDM中获取三维图纸信息和工艺信息，生成可供数控机车使用的NC代码和切削加工时间等信息保存在PDM中，并完成零件的刀具模拟仿真。
(4)ERP与PDM的接口
ERP与PDM的数据接口有两种，即基本接口和扩展接口。基本接口是PDM为ERP提供数据访问服务，ERP的基础数据访问模块通过基本接口得到它所需的PBOM等基础数据；扩展接口是PDM为ERP中的数据向其它模块提供的访问接口。
在整个应用集成框架中，需要注意数据转换和数据格式不一致的问题。如从PDM中的EBOM(建立产品结构树及描述产品加工材料信息)到ERP系统中的生产BOM，虽然都是基于BOM表，但由于各自所关心的数据焦点不同，所以必须对PDM中的EBOM进行数据转换和数据格式统一。过程如下：PDM通过提取工具把CAD的明细表中的相关信息提取出来，根据其明细表内含有的表配关系生成如下的EBOM：
表1．4EBOM结构
然后将EBOM信息通过接口传给CAPP系统，它制定工艺规程的工艺路线及工艺材料汇总等，产生工艺BOM(描述产品工艺规程和加工工艺信息)及物料汇总表传回PDM系统。工艺BOM以(工序号+件号)为主关键字，其结构如下所示：
表1．5工艺BOM结构
PDM把工艺BOM和工艺路线输出给ERP系统，在PDM中还可对物料数据进行维护，增加上其它相关信息。在整个应用集成框架中，接口采用“请求-应答-操作”的操作形式。当PDM系统提出需求时，向ERP系统发出“请求”。传送消息；ERP系统通过认证，响应PDM系统请求，将PDM系统所需的数据放入自己数据存取区，并发送消息给PDM系统，应答请求；PDM得到响应后，在对方的数据存取区中获取自己所需数据。反之，操作相同。
