CAx／PDM／ERP集成的技术分析
发布时间：19-08-12
3．1基于PDM集成的总体分析
3，1．1集成环境
从信息技术的角度看，产品的设计和制造过程是一个信息处理、交换、流通和管理的过程，因此人们能够对产品从构思设计到投放市场的全过程进行分析和控制，也就是说能够对设计和制造过程中信息的产生、转换、存储、流通、管理进行分析和控制，所以CIMS环境下的CAx／PDM／ERP就是这样一个有关产品设计、制造和管理的信息处理系统，它不仅要实现CAx各子系统之间信息的提取、交换、共享和处理的集成，即CAx内部信息流的整体集成，而且在分布式数据库系统和计算机网络的支持下，只有实现与PDM、ERP等系统之间信息的全面集成，才能获得CAx／PDM／ERP的最大效益。CAx／PDM／ERP集成系统是由CAD、CAPP、CAM、PDM、ERP等予系统在分布式数据库系统和计算机网络系统支持下组成的。
要实现CAx／PDM／ERP的集成，必须有一个便于对信息进行集成的支撑环境，它是包括计算机及输入／输出设备等硬件和操作系统、数据库及各种应用软件，其基本配置是：
1．硬件环境
分布式工程工作站及微机工作站等；
数字化仪和图形输入板、独行扫描仪等图形输入设备；
图形显示器、绘图仪、激光打印机的图形输出设备。
2．软件环境
包括2D、3D造型、工程绘图、工程分析、数据编程及仿真等功能模块的CAx、PDM和ERP应用软件；
统一的产品定义数据交换规范；
分布式数据库系统和工程数据库系统；
异种机的网络系统。
要实现信息集成就要保证上述各部分硬件连接在一起，并且使用公共数据库及通过网络能共享公共资源和外部设备，例如绘图仪和打印机。图3．1描述了一个企业CIMS中的CAx／PDM／ERP集成系统的物理结构。
图3．1CAx／PDM／ERP集成系统物理结构
在考虑CAx／PDM／ERP集成系统的配置时，要注意以下几个问题：
·根据企业的需求与经济能力，量力而行合理选择和配置CAx／PDM／ERP系统及数据库和网络支持系统。一个企业在选择CAx／PDM／ERP系统时，并不一定要选择当时能够获得的最好的系统，而是要选择和使用满足本企业产品设计和制造需要的系统。
·系统提供的功能可靠，具有开放性。系统采用当代先进的硬件、软件技术，采用国际流行的操作系统、图形支撑软件和图形交换软件，具有先进的计算方法和数据库网络系统等。
·接口能力。CAx／PDM／ERP集成的主要效益是由于所产生的产品数据可以共享，因此在系统配置时，还应注意选择国际流行的数据转换接口和系统提供的用户接口等模块，以便于与其它系统交换数据，并提供用户二次开发能力。
·用户界面和数据管理。系统提供良好的用户界面(菜单、命令、信息等)，易于学习和使用。系统具有先进的数据结构和数据管理能力，提供有效的方法进行查询、修改、管理与维护。
3．1．2集成层次
针对CAD、CAPP、CAM与PDM系统间的产品信息交换和共享具有不同的特点，需要采用不同的集成方式实现PDM系统与CAx系统的集成。基于PDM实现应用集成的三个层次别为：封装、接口和紧密集成。
1．应用封装
应用封装的目的是实现异构应用系统间的文件信息集成。应用封装的内容包括应用工具本身以及由这些工具产生的文件两方面，也就是说，PDM系统对这两方面都要管起来。应用封装的特点是：一方面PDM系统能自动识别、存储并管理由应用工具产生的文件；另一方面被存储的文件在PDM中被激活时，可启用相应的应用工具，并在其中对原文件进行编辑修改。
总之，通过应用封装，使应用工具与它们产生的文件在PDM环境下相互关联起来。PDM系统不仅可以封装CAx系统，还可以封装各种其它管理软件、办公自动化软件以及用户自行开发的应用软件等。
需要指出的是：应用封装只能满足文件整体共享的应用集成，即PDM只能管理应用系统产生的文件整体，不能管理文件内部的数据，例如，不能管理文件内部的特征属性、参数和装配数据等，因此，封装不能操作文件内不具体的数据。
当数据共享必须处理各应用系统生成的内部数据关系时，例如，处理不同系统间产品结构信息的集成等情况时，应用封装就不能满足集成的需要，这时就要采取接口交换和紧密集成。
2．接口交换
接口交换是比应用封装更高层次的集成模式，它把应用系统与PDM系统之间需要共享的数据模型抽取出来，把它定义到PDM的整体模型中去。这样，在PDM与应用系统间就有了统一的数据结构。
每个应用除了这部分共享的数据模型之外，还可以拥有自己私有的数据模型。应用系统本身作为对象纳入到PDM系统环境中。这一层次集成的特点是：在应用封装的基础上，在应用系统与PDM系统间共享数据模型的指导下，通过数据交换接口，实现应用系统的某些数据对象自动创建到PDM系统中去，或从PDM系统中提取的应用系统需要的某些数据对象，使二者保持异步一致。
3．紧密集成
在这一层次中，不同应用成了PDM系统的有机组成部分，它们之间不仅可以共享数据，还可以共享操作服务。该集成模式允许应用系统或PDM系统互相调用有关服务，实行相关操作，形成更紧密的关系，真正实现一体化。
要做好这样的集成，首先，针对共享的数据内容，在应用系统与PDM系统之间建立一种互动的共享信息模型，使其在应用系统或PDM系统中创建或修改共享数据时，另一方也能进行自动修改，以保证双方数据的一致性；其次，在应用系统中需插入PDM中有关的数据对象编辑与维护功能，这样，在应用系统中编辑某一对象时，在PDM中也能对该对象进行自动修改。
紧密集成的典型应用例子CAD／CAPP／CAM系统、ERP系统与PDM系统之间产品结构的一致性维护，当应用系统或PDM系统的某一方产品结构关系发生变化时，另一方会自动发生改变，从而保证CAD／CAPP／CAM中的装配树、ERP中的物料清单以及PDM中的产品结构树始终一致。
紧密集成是每个实施PDM企业所期盼达到的目标，也是PDM厂商努力的方向。但是，要真正实现这种集成，在技术上取决于应用系统与PDM系统双方的开放性及对系统内部结构了解的详细程度，同时需要有较大的资金投入，因此不是每个企业都能做到的。目前能做到这种集成的是应用软件与PDM软件源于一家的情况，例如做到了EDS公司的CAD／CAM软件UG和它的PDM软件IMAN做到了紧密集成。
3．1．3CAx间产品信息交换
传统的CAx间产品信息交换和共享是通过CAD／CAPP／CAM(3C)集成系统实现的。3c系统主要支持和实现CIMS产品的设计、分析、工艺规划、数控加工及质量检验等工程活动的自动化处理。
3c的集成，要求产品设计与制造紧密结合，其目的是保证产品设计、工艺分析、加工模拟、直至产品制造过程中的数据具有一致性，能够直接在计算机间传递，从而克服由图纸、语言、编码造成的信息传递的局限性，减少信息传递误差和编辑出错的可能性。
由于CAD／CAM、CAPP系统是独立发展起来的以及它们的处理重点不同，所以它们的数据模型彼此不相容。传统的CAD系统采用面向拓扑学和几何学的数学模型描述零描述零件几何信息，而对非几何信息(如精度、公差和热处理等)没有在计算机内部逻辑结构中得到充分表达，在实现CAPP与CAD／CAM的集成时，需要大量补充非几何信息。近年来，通过特征造型、基于STEP标准的产品模型技术，使3C集成有了很大进步。
STEP标准的集成资源定义了全局产品信息模型，它是在产品生命周期内各种应用系统进行产品数据交换的基础。STEP应用协议规定了同一类应用系统在进行数据交换时应遵守的局部信息模型。
STEP技术提供给应用系统的最主要的功能是数据建模功能和数据操作功能，这些功能独立于具体的底层数据库管理系统，以保证应用系统对底层机制的独立性。利用STEP标准建立集成产品模型，可以实现CIMS中产品数据更细微层次上的管理，从而为实现全局信息数据库提供基础。
STEP在CIM系统中的应用包含两层含义，首先应根据应用需求建立EXP RESS语言描述的全局产品数据模型，然后在数据模型的指导下，根据STEP指定的实现形式实现符合STEP规范的产品数据交换接口。STEP标准提出了三种不同层次的实现方式：中性文件方式、标准数据存取界面(SDAI)和数据库实现方式。
基于STEP中性文件的3C集成方式中，各系统之间通过STEP中性文件交换数据(如图3．2所示)，这是STEP的一种比较简洁成熟的实现形式，各个系统在全局产品数据模型中确定双方系统要交换数据的模式，根据这一模式确定中性文件的结构，在文件结构指导下编写STEP文件前后置处理器。
如图3．3所示，数据发送方通过STEP文件前置处理器把内部数据按规定格式转换成STEP文件，数据接收方通过后置处理器读入STEP中性文件中的数据，并转换成系统内部的数据。
以中性文件交换方式实现的3C间的集成，关键要确定双方系统要交换数据的模式。由于工艺规划相当复杂，ChPP系统难以真正商品化，无法准确确定它与CAD／CAM要交换的数据模式，这就造成3c之间事实上的难以集成。此外3c之间的产品数据以文件方式交换和存档，其版本控制、检索和管理难度较大。
3．1．4PDM与ERP间的产品信息交换
1PDM与ERP的异同
PDM致力于处理数字环境里的所有数字化信息，这些信息可以是在不同计算机的硬件平台上运行的和不同软件系统产生的，它们以不同格式存储在多种介质上，把它们处理成好像在一个系统中，所以是以软件为基础的技术，它将所有与产品相关的信息(CAx文件、材料清单BOM、产品构形、事务文件、电子表格、生产成本和供应状态等)和所有的产品开发有关的过程(设计步骤，有关设计更改、批准、使用、安全的工作标准和方法，工作流程，加工工序，工艺指令和组织机构关系等所有过程的处理程序)集成到一起。
它将基于过程的应用技术(工程设计、工艺计划、制造生产、后勤管理等信息)完全组织在一起，它是以整个企业作为整体，系统跨跃整个企业的各个工程技术群体。
一般的企业资源计划(ERP软件是在MRPⅡ基础上增加了质量管理、多工厂管理、电子数据交换等功能的用来管理企业的财务会计、人力资源、生产计划、物资管理以及市场和行销等工作，其中MRPⅠ为物料需求计划，MRPⅡ为制造资源计划)是企业管理的主要模块，实现人、财、物和产、供、销的一体化管理。
ERP是以客户为中心，通过管理材料起步来降低库存，提高制造资源的利用率，达到提高企业效益的目的；而PDM是以产品的技术信息和数据为中心，并为ERP提供信息和数据，作为ERP的工作依据，它们二者之间的关系如图3．4所示。二者之划可能有些重叠，但彼此不能替代，只能做好PDM与ERP系统之间的集成工作。
图3．4PDM与ERP信息管理环境异同
2PDM与ERP之间的信息交换
PDM与ERP之间的信息集成，本质是基于设计、工艺与企业管理、生产、质检、财务等各部门之间的信息流动的需要，是产品信息与经营管理信息的集成，即实现企业全局信息的集成，图3．5表示了产品形成过程中的数据流的基本原理。
图3．5产品形成过程及其数据流
依据产品形成过程描述如下：
1．在产品的开发和设计阶段，形成一些基本的产品信息(零件基本记录、工程图、材料明细表和质量文档等)。由PDM系统负责对它们进行管理。
2．在工艺过程规划阶段，工艺人员需要访问工程图和材料明细表，并依此编制零件工艺、装配工艺、Nc程序及面向装配的物料清单等文档。
3．在生产计划阶段，ERP系统利用PDM提供的产品数据(零件基本记录、装配的物料清单、工程图、零件工艺、装配工艺及NC程序等)，制订主生产计划、能力需求计划、采购计划以及车间作业计划。
4．在制造和装配阶段，ERP系统将车间作业计划下达到车间执行，NC程序可以通过网络直接传送到DNC计算机，BDE终端显示装配图。此外，生产部门的一些员工，将简化或改善产品设计或制造过程的建议提交给产品开发或工艺设计部门，从而使得制造部门有机会为提高产品的质量做出贡献。
由上述描述可以知道，ERP所需的最基本的产品信息为材料明细表(也称为设计物料清单)与工艺信息(工艺路线、工序、工装需求、设备需求等)。而ERP应向PDM提供的信息有原材料信息、设备状态信息、市场需求信息等。PDM与ERP之间的集成，还面临数据一致性问题，主要表现在PDM中的设计物料清单(EBOM)与ERP中的制造物料清单(MBOM)有差异。
3．2基于PDM技术的集成分析
3．2．1CAx与PDM的集成分析
由于在一个企业中可能存在不同的CAD，CAPP，CAM系统或这些系统的不同版本，也可能存在这些系统与不同供应商、不同合作商之间的产品模型信息交换，同时还可能存在每天由CAD／CAPP／CAM系统产生的大量的数据和文档。
在这样一个复杂的环境中，PDM系统作为集成平台，一方面要为CAD／CAPP／CAM系统提供数据管理与协同工作的环境，同时还要为CAD／CAPP／CAM系统的集成运行提供支持。图3．6给出了CAD，CAPP，CAM与PDM之间的信息流说明。
图3．6CAD／CAPP／GAM与PDM间的信息流
从该图可以看出，CAD系统产生的二维图纸、三维模型(包括零件模型与装配模型)、零部件的基本属性、产品明细表、产品零部件之间的装配关系、产品数据版本及其状态等，需要交由PDM系统来管理，而CAD系统也需要从PDM系统获取设计任务书、技术参数、原有零部件图纸、资料以及更改要求等信息。
CAPP系统产生的工艺信息，如工艺路线、工序、工步、工装夹具要求以及对设计的修改意见等，交由PDM进行管理，而CAPP也需要从PDM系统中获取产品模型信息、原材料信息、设备资源信息等。CAM系统将其产生的刀位文件、Nc代码交由PDM管理，同时从PDM系统获取产品模型信息、工艺信息等。根据上述分析，下面分别讨论CAD，CAPP，CAM与PDM之间的集成关系：
1．CAM与PDM的集成分析
由于CAM与PDM系统之间只有刀位文件、Nc代码、产品模型等文档信息的交流，所以CAM与PDM系统之间采用应用封装就可以满足二者之间的信息集成要求。
2．CAPP与PDM的集成分析
CAPP与PDM之间除了文档交流外，其中，CAPP系统的运行还需要从PDM系统中获取设备资源信息、原材料信息等。而CAPP产生的工艺信息，为了支持与ERP或车间控制单元的信息集成，也需要分解成基本信息单元(如工序、工步等)存放于工艺信息库中，供PDM与ERP集成之用。
所以CAPP与PDM之问的集成需要接口交换，即在实现应用封装的基础上，进一步开发信息交换接口，使CAPP系统可通过接口从PDM中直接获取设备资源、原材料信息的支持，并将其产生的工艺信息通过接口直接存放于PDM的工艺信息库中。由于PDM系统不直接提供设备资源库、原材料库和工艺信息库，因此需要用户利用PDM的开发工具自行开发上述库的管理模块。
3．CAD与PDM的集成分析
CAD与PDM的集成是用户最为关心，也是PDM实施中要求最高、难度最大的一环，其关键在于需保证CAD的数据变化与PDM中的数据变化的一致性。从用户需求考虑，CAD与PDM集成应达到真正的紧密集成。CAD与PDM的应用封装只解决了CAD产生的文档管理问题。
零部件描述属性、产品明细表则需要通过接口交换导入PDM，同时，通过接口交换，实现CAD与PDM系统间上述数据的双向异步交换。但是，这种交换仍然不能完全保证产品结构数据在CAD与PDM中的一致性。
所以要真正解决这一问题，必须实现CAD与PDM之间的紧密集成，即在CAD与PDM之间建立共享产品数据模型，实现互操作，保证CAD中的修改与PDM中的修改的互动性和一致性，真正做到双向同步一致性。目前，这种紧密集成仍有一定的难度，一个PDM系统往往只能与一两家CAD产品达到紧密集成的程度。
3．2．2PDM与ERP的集成分析
ERP与PDM的集成其本质是实现设计、工艺与企业管理、生产、质检、财务等各部门之间的集成，是产品信息与经营管理信息的集成，即实现企业全局信息的集成。图3．7给出了ERP与PDM之间的信息交换关系。
图3．7PDM与ERP之间的信息集成
ERP所需要的最基本的产品信息为材料明细表(在ERP中称主物料表)与工艺信息(工艺路线、工序、工装需求、设备需求等)。除此之外，PDM还应向ERP提供加工信息、设计成本与加工成本信息、工程更改信息等。而ERP应向PDM提供的信息有设计任务书、更改请求信息、原材料信息、设备状态信息、市场需求信息等。
ERP与PDM之间的集成，同样有数据一致性的问题，主要表现在PDM中产品材料明细表信息与ERP中的主物料表信息如何保证其一致性。PDM中的产品材料明细表一般是面向设计的，而且存在多版本与复杂配置问题，而ERP中的主物料表是面向制造的。
对一个产品而言，这两种表的组织方式往往是不一样的，从其包含的零部件对象的多寡到结构层次关系等都有可能不一样。这样，在实施ERP与PDM之间的集成时，为了保证其数据的一致性，同样也需要紧密集成。目前ERP与PDM之间的集成主要有间接式、接口式和紧密集成三种模式。
1．间接式
ERP与PDM之间的信息沟通是通过中间文件或中间数据库的方式进行的，ERP与PDM之间保持彼此的独立性，互不影响。这种方式从本质上说，PDM的介入并没有改变传统的产品信息与经营管理信息之间的集成方式，所以在效率和效果上也不会有大的改观。
2．接口式
通过ERP与PDM双方提供的开发工具，在分析清楚信息需求及内部信息结构的基础上，开发数据接口，使ERP直接从PDM中获取需要的信息，而PDM也同样通过接口获取ERP中的信息。这种方式的信息传递可以保证在需要信息时可从对方得到信息，但仍难保证其数据的一致性。
3．紧密集成式
ERP与PDM之间建立共享信息模型，作为信息集成的支持与保证，通过开发使两者实现紧密集成，达到数据的互操作，保证双方数据的一致性。目前，有的PDM产品能支持如SAP等少数ERP软件的集成。
现PDM和ERP的集成有多种途径：①用PDM来管理信息，以ERP来提供支持；②每一系统各控制一部分特定的产品信息，二者实现双向同步数据流动；③ERP管理信息，PDM为工程设计提供支持；④ERP实现全部功能，PDM功能通过ERP功能扩展得到。其核心问题是哪一种方式能够为企业提供更好的支持。
通常，PDM和ERP问的集成通过数据文件的转换来实现。但由于数据存放在两个系统中，当发生工程更改时很难保持数据的一致性。理想的情况应把PDM系统中需要与ERP共享的数据存放在ERP系统的数据库中。
但实际上PDM和ERP是两个独立的系统，要保证它们之间数据的一致性，一方面要建立两个系统闻集成数据的对应关系，另一方面需要在PDM中开发一个数据同步服务器，对工程更改过程进行记录，利用COM／DCOM等技术把有关数据的变化同步地复制到ERP系统中，实现PDM与ERP系统间数据的同步。
3．2．3CAx／PDM／ERP的集成
由前面论述可以知道：①在传统CIMS中，MRPⅡ系统对cAD／cAPP／cAM系统所产生的工程数据的集成和再利用一直是难以真正解决的问题，在产品变更控制、工作流程管理等方面MRPⅡ难以提供实用的集成解决方案；②基于PDM平台，以不同层次的集成方式实现CAD、CAPP、CAM与PDM的数据交换和共享，可以实现CIMS设计分系统内部的集成。
随着PDM系统的出现和MRPⅡ向ERP系统的发展，CIMS中产品信息的交换和共享具有以下两个特点：
①CAD用于产品的设计和分析，CAPP用于工艺过程的设计，CAM进行计算机辅助数控编程实现制造的自动化，ERP负责整个企业资源的管理，PDM则用于管理与产品有关的数据及过程。
②ERP管理客户的需求和销售，为PDM提供数据管理依据，并且接受PDM传递过来的产品设计数据。由此可见，PDM系统是产品信息集成的核心，是3C系统与ERP系统之间信息传递的桥梁，其中面向装配的物料清单(PBOM)是PDM与ERP之间集成的关键。cAD／cAPP／cAM、PDM和ERP之间的集成关系如图3．8所示。
图3．8CAD／cAPP／CAM、PDM、ERP之间的集成关系
因此，我们可得出基于PDM平台的ERP系统与CAX系统之间的信息传输：
1．ERP/CAD/CAPP/CAM
开发任务书、技术指标、时间要求、任务修改书、计划日期、产品接受报告、能力需求说明、批量建议、计划等。
2．CAD/CAPP/CAM/ERP
任务进度数据、估计成本、技术指标参数，开发方法数据、任务状态数据、工装、设备需求、能力数据、物料清单BOM等。在明确了PDM和ERP之间的集成关系之后，它们之间的集成方式就显得十分重要了。
3．2．4CAD／CAPP／CAM／PDM／ERP的不同集成模式
在分析了CAD／CAPP／CAM、ERP与PDM的集成信息内容、集成层次等基础上可选择企业可行的集成模式，图3．9中给出了四种可能的选择。
图3．9CAD／CAPP／CAM／PDM／ERP的不同集成模式
1．基于团队级PDM的集成模式
团队级PDM专门支持特定的cAD／cAPP／cAM系统的数据管理与集成，这时PDM系统与CAD／CAPP／CAM系统往往出于一家，与特定的CAD／CAPP／CAM系统形成紧密集成，如IMAN与UG。
这样的系统对CAD／CAPP／CAM系统的产品数据管理十分有效，且价格便宜、易于操作。但是，这样的集成系统往往只能与特定的cAD／cAPP／cAM系统工作，因此只是用于设计小组在同一cAD／cAPP／CAM环境下的协同工作，不是和多功能小组在不同cAD／cAPP／cAM系统或其他应用环境下的协同工作与数据管理。
此外，它与ERP系统的集成只能通过中间文件或中间数据库的方式进行间接集成。如图3．9(a)所示，这一模式比较适合于设计部门采用具体cAD／cAPP／cAM系统的图档管理，或企业实施PDM及CIMS的初始阶段。其缺点是随着应用系统的增加或应用范围的扩展，将不能适应企业范围内的集成需要。
2．基于企业级PDM的集成模式
企业级PDM一开始就将全企业的信息集成作为系统的实旋目标，它提供更为强大、全面的管理与集成功能，支持产品信息全生命周期的管理，实现不同应用系统与其进行有效的集成。从图3．9(b)可以看出，整个信息系统以PDM为核心，由PDM提供唯一的产品信息源。
这一模式的优点是，能支持不同应用系统的集成，满足企业较为长期的信息化需求，并能支持企业实施CIMS、并行工程、业务过程重组等。缺点是系统功能复杂、对技术人员素质要求高、实施周期长、软件价格及实施费用贵、实施风险大，比较适合于大中型企业复杂产品的开发与管理，甚至是多企业的合作，而不太适合技术水平要求不高、产品对象不太复杂的中小型企业。
3．基于团队级与企业级两级PDM的集成模式
图3．9(C)给出的模式将PDM系统分成两级，第一级团队级PDM系统只与具体的CAD／CAPP／CAM系统相关，保证每个CAD／CAPP／CAm系统在其应用范围内产生的数据得到有效管理与控制；第二级企业级系统负责不同的团队级PDM系统、ERP系统和其他应用系统的集成。
这一模式的优点是，企业的产品数据管理通过分级处理，做到更为有序的管理，且PDM系统的实施可分阶段进行，先易后难。先部门后企业，先局部见效，后全局见效，比较适合于大型企业。缺点是，系统的协调与集成更为复杂，投资费用更高，实施周期更长。
4．基于企业级集成平台或集成框架的集成模式
图3．9(d)给出的模式同样的采用分级处理的方式，与图3．9(C)不同的是，支持企业信息集成的底层支撑环境是采用更为开放、集成功能更强的企业级集成平台或集成框架，而不是企业级PDM。
PDM与ERP都与集成平台或集成框架实现应用集成与信息交换，在企业信息化过程中实现同等的地位与作用。这一集成模式有更强的适应性，能支持更广范围内的企业集成，它代表着未来的发展方向。其缺点是，现在还缺乏较为成熟的集成平台与集成框架产品，企业的实施人员面临着更高的技术要求，系统的设计也更为复杂。
3．3基于PDM集成的体系结构
3．3．1PDM技术在集成中的作用
PDM在集成产品开发过程的主要阶段发挥着重要作用：
1．PDM可以帮助产品计划人员定义一种初步设计的产品模型，以作为今后工程、制造、管理各部门在整个开发周期中的合作的基础。
2．PDM可以帮助产品设计人员把产品初步定义的模型转化为一般的部件描述，设计出详细的产品结构和分配相应的资源。
3．PDM可以帮助产品工艺人员针对产品的设计及早提出改进意见，加快设计的进行。
4．PDM帮助物料采购人员进行零部件和供应厂商的管理，因为它储存有企业库房存货及供应商情况的数据。
5．PDM帮助制造部门进行设计审查，跟踪各工作岗位上提出的变更建议的执行情况，因为它含有执行这些功能的工具。
6．PDM帮助制造部门快速响应改变的生产要求，它所含有的BOM配置器可以根据用户新的需求，快速、准确地编制出新的BOM。同样，它也可以帮助销售人员根据全面的产品信息而非制造BOM去配置产品。
3．3．2基于PDM集成系统的体系结构
以PDM作为工程设计的集成平台建立的集成系统的体系结构见图3．10。该集成系统以商用PDM软件为集成平台，通过各CAx系统与PDM的集成，获取设计、工艺与加工信息；然后，由PDM系统将这些信息进行整理加工，并按照ERP的需求，将共享信息集成到全局数据库中，供ERP提取使用。该集成系统的全局数据库是企业全局信息的共享库，其应覆盖整个企业中从产品的设计(CAx)、制造到管理(ERP，含计划、采购、财务等)所有需要共享的信息。
图3.10基于PDM的集成系统的体系结构
在该集成系统中，CAx系统、PDM系统、ERP系统和全局数据库管理系统位于不同的计算机上，使用不同的数据库，操作系统也不相同。实现它们之间信息的集成，需要开发并建立功能接口层，系统中的功能接口主要有4层：
1．CAx/PDM/PDM/ERP信息集成的专用接口。位于PDM内部，通过扩展PDM信息模型、定义工具的操作方法，实现各CAx与PDM、PDM与ERP的集成。CAx与PDM、PDM与ERP的集成可根据需要选择适当的集成层次。若为接口集成或紧密集成，在相应的CAx与PDM、PDM与ERP的内部还需要开发专门的功能接口。
2．PDM与全局数据库信息集成的专用接口。位于PDM内部，主要功能是从PDM系统中提取集成共享信息，如产品主物料信息、产品结构明细表(BOM)、加工工艺与NC代码等。
3．PDM与全局数据库信息集成的通用接口。独立于PDM系统，在全局数据库一一ODBC接口的支持下，实现将PDM中提取的信息插入到全局数据库中，同时提供对这部分信息的维护与管理，包括记录的有效性与合法性检查、记录的版本维护等。
4．全局数据库的ODBC接口。包括位于全局数据库操作平台上的服务器端接口与位于PDM操作平台上的客户端接口两部分，其功能是支持处于不同操作系统平台上的不同数据库问的连接、共享信息的集成化管理与控制。
在上述PDM集成体系中，为了保证集成信息的一致性，建立如图3．11所示的信息集成的集成化信息管理的基本流程。由PDM控制每个应用工具的启动、运行和工具系统产生的数据文件或模型信息，在工具调用结束时，自动注册到PDM系统中被其管理，或者通过PDM与CAx的专用接口，直接将模型信息转化并建立于PDM系统内，更好地保证数据的一致性。
图3．11CAx／PDM／ERP集成系统的信息管理流程
3．4本章小结
本章主要介绍了基于PDM为系统集成平台的CAx与ERP系统集成的总体分析、关系分析和体系结构。详细介绍和分析了CAx／PDM／ERP系统集成的环境、集成层次、CAx／PDM和PDM／ERP集成的信息交换、CAx、PDM、ERP各自在集成中的地位和作用、集成模式等，从而建立了基于PDM的CAx／ERP系统集成的体系结构。
3，1．1集成环境
从信息技术的角度看，产品的设计和制造过程是一个信息处理、交换、流通和管理的过程，因此人们能够对产品从构思设计到投放市场的全过程进行分析和控制，也就是说能够对设计和制造过程中信息的产生、转换、存储、流通、管理进行分析和控制，所以CIMS环境下的CAx／PDM／ERP就是这样一个有关产品设计、制造和管理的信息处理系统，它不仅要实现CAx各子系统之间信息的提取、交换、共享和处理的集成，即CAx内部信息流的整体集成，而且在分布式数据库系统和计算机网络的支持下，只有实现与PDM、ERP等系统之间信息的全面集成，才能获得CAx／PDM／ERP的最大效益。CAx／PDM／ERP集成系统是由CAD、CAPP、CAM、PDM、ERP等予系统在分布式数据库系统和计算机网络系统支持下组成的。
要实现CAx／PDM／ERP的集成，必须有一个便于对信息进行集成的支撑环境，它是包括计算机及输入／输出设备等硬件和操作系统、数据库及各种应用软件，其基本配置是：
1．硬件环境
分布式工程工作站及微机工作站等；
数字化仪和图形输入板、独行扫描仪等图形输入设备；
图形显示器、绘图仪、激光打印机的图形输出设备。
2．软件环境
包括2D、3D造型、工程绘图、工程分析、数据编程及仿真等功能模块的CAx、PDM和ERP应用软件；
统一的产品定义数据交换规范；
分布式数据库系统和工程数据库系统；
异种机的网络系统。
要实现信息集成就要保证上述各部分硬件连接在一起，并且使用公共数据库及通过网络能共享公共资源和外部设备，例如绘图仪和打印机。图3．1描述了一个企业CIMS中的CAx／PDM／ERP集成系统的物理结构。
图3．1CAx／PDM／ERP集成系统物理结构
在考虑CAx／PDM／ERP集成系统的配置时，要注意以下几个问题：
·根据企业的需求与经济能力，量力而行合理选择和配置CAx／PDM／ERP系统及数据库和网络支持系统。一个企业在选择CAx／PDM／ERP系统时，并不一定要选择当时能够获得的最好的系统，而是要选择和使用满足本企业产品设计和制造需要的系统。
·系统提供的功能可靠，具有开放性。系统采用当代先进的硬件、软件技术，采用国际流行的操作系统、图形支撑软件和图形交换软件，具有先进的计算方法和数据库网络系统等。
·接口能力。CAx／PDM／ERP集成的主要效益是由于所产生的产品数据可以共享，因此在系统配置时，还应注意选择国际流行的数据转换接口和系统提供的用户接口等模块，以便于与其它系统交换数据，并提供用户二次开发能力。
·用户界面和数据管理。系统提供良好的用户界面(菜单、命令、信息等)，易于学习和使用。系统具有先进的数据结构和数据管理能力，提供有效的方法进行查询、修改、管理与维护。
3．1．2集成层次
针对CAD、CAPP、CAM与PDM系统间的产品信息交换和共享具有不同的特点，需要采用不同的集成方式实现PDM系统与CAx系统的集成。基于PDM实现应用集成的三个层次别为：封装、接口和紧密集成。
1．应用封装
应用封装的目的是实现异构应用系统间的文件信息集成。应用封装的内容包括应用工具本身以及由这些工具产生的文件两方面，也就是说，PDM系统对这两方面都要管起来。应用封装的特点是：一方面PDM系统能自动识别、存储并管理由应用工具产生的文件；另一方面被存储的文件在PDM中被激活时，可启用相应的应用工具，并在其中对原文件进行编辑修改。
总之，通过应用封装，使应用工具与它们产生的文件在PDM环境下相互关联起来。PDM系统不仅可以封装CAx系统，还可以封装各种其它管理软件、办公自动化软件以及用户自行开发的应用软件等。
需要指出的是：应用封装只能满足文件整体共享的应用集成，即PDM只能管理应用系统产生的文件整体，不能管理文件内部的数据，例如，不能管理文件内部的特征属性、参数和装配数据等，因此，封装不能操作文件内不具体的数据。
当数据共享必须处理各应用系统生成的内部数据关系时，例如，处理不同系统间产品结构信息的集成等情况时，应用封装就不能满足集成的需要，这时就要采取接口交换和紧密集成。
2．接口交换
接口交换是比应用封装更高层次的集成模式，它把应用系统与PDM系统之间需要共享的数据模型抽取出来，把它定义到PDM的整体模型中去。这样，在PDM与应用系统间就有了统一的数据结构。
每个应用除了这部分共享的数据模型之外，还可以拥有自己私有的数据模型。应用系统本身作为对象纳入到PDM系统环境中。这一层次集成的特点是：在应用封装的基础上，在应用系统与PDM系统间共享数据模型的指导下，通过数据交换接口，实现应用系统的某些数据对象自动创建到PDM系统中去，或从PDM系统中提取的应用系统需要的某些数据对象，使二者保持异步一致。
3．紧密集成
在这一层次中，不同应用成了PDM系统的有机组成部分，它们之间不仅可以共享数据，还可以共享操作服务。该集成模式允许应用系统或PDM系统互相调用有关服务，实行相关操作，形成更紧密的关系，真正实现一体化。
要做好这样的集成，首先，针对共享的数据内容，在应用系统与PDM系统之间建立一种互动的共享信息模型，使其在应用系统或PDM系统中创建或修改共享数据时，另一方也能进行自动修改，以保证双方数据的一致性；其次，在应用系统中需插入PDM中有关的数据对象编辑与维护功能，这样，在应用系统中编辑某一对象时，在PDM中也能对该对象进行自动修改。
紧密集成的典型应用例子CAD／CAPP／CAM系统、ERP系统与PDM系统之间产品结构的一致性维护，当应用系统或PDM系统的某一方产品结构关系发生变化时，另一方会自动发生改变，从而保证CAD／CAPP／CAM中的装配树、ERP中的物料清单以及PDM中的产品结构树始终一致。
紧密集成是每个实施PDM企业所期盼达到的目标，也是PDM厂商努力的方向。但是，要真正实现这种集成，在技术上取决于应用系统与PDM系统双方的开放性及对系统内部结构了解的详细程度，同时需要有较大的资金投入，因此不是每个企业都能做到的。目前能做到这种集成的是应用软件与PDM软件源于一家的情况，例如做到了EDS公司的CAD／CAM软件UG和它的PDM软件IMAN做到了紧密集成。
3．1．3CAx间产品信息交换
传统的CAx间产品信息交换和共享是通过CAD／CAPP／CAM(3C)集成系统实现的。3c系统主要支持和实现CIMS产品的设计、分析、工艺规划、数控加工及质量检验等工程活动的自动化处理。
3c的集成，要求产品设计与制造紧密结合，其目的是保证产品设计、工艺分析、加工模拟、直至产品制造过程中的数据具有一致性，能够直接在计算机间传递，从而克服由图纸、语言、编码造成的信息传递的局限性，减少信息传递误差和编辑出错的可能性。
由于CAD／CAM、CAPP系统是独立发展起来的以及它们的处理重点不同，所以它们的数据模型彼此不相容。传统的CAD系统采用面向拓扑学和几何学的数学模型描述零描述零件几何信息，而对非几何信息(如精度、公差和热处理等)没有在计算机内部逻辑结构中得到充分表达，在实现CAPP与CAD／CAM的集成时，需要大量补充非几何信息。近年来，通过特征造型、基于STEP标准的产品模型技术，使3C集成有了很大进步。
STEP标准的集成资源定义了全局产品信息模型，它是在产品生命周期内各种应用系统进行产品数据交换的基础。STEP应用协议规定了同一类应用系统在进行数据交换时应遵守的局部信息模型。
STEP技术提供给应用系统的最主要的功能是数据建模功能和数据操作功能，这些功能独立于具体的底层数据库管理系统，以保证应用系统对底层机制的独立性。利用STEP标准建立集成产品模型，可以实现CIMS中产品数据更细微层次上的管理，从而为实现全局信息数据库提供基础。
STEP在CIM系统中的应用包含两层含义，首先应根据应用需求建立EXP RESS语言描述的全局产品数据模型，然后在数据模型的指导下，根据STEP指定的实现形式实现符合STEP规范的产品数据交换接口。STEP标准提出了三种不同层次的实现方式：中性文件方式、标准数据存取界面(SDAI)和数据库实现方式。
基于STEP中性文件的3C集成方式中，各系统之间通过STEP中性文件交换数据(如图3．2所示)，这是STEP的一种比较简洁成熟的实现形式，各个系统在全局产品数据模型中确定双方系统要交换数据的模式，根据这一模式确定中性文件的结构，在文件结构指导下编写STEP文件前后置处理器。
如图3．3所示，数据发送方通过STEP文件前置处理器把内部数据按规定格式转换成STEP文件，数据接收方通过后置处理器读入STEP中性文件中的数据，并转换成系统内部的数据。
以中性文件交换方式实现的3C间的集成，关键要确定双方系统要交换数据的模式。由于工艺规划相当复杂，ChPP系统难以真正商品化，无法准确确定它与CAD／CAM要交换的数据模式，这就造成3c之间事实上的难以集成。此外3c之间的产品数据以文件方式交换和存档，其版本控制、检索和管理难度较大。
3．1．4PDM与ERP间的产品信息交换
1PDM与ERP的异同
PDM致力于处理数字环境里的所有数字化信息，这些信息可以是在不同计算机的硬件平台上运行的和不同软件系统产生的，它们以不同格式存储在多种介质上，把它们处理成好像在一个系统中，所以是以软件为基础的技术，它将所有与产品相关的信息(CAx文件、材料清单BOM、产品构形、事务文件、电子表格、生产成本和供应状态等)和所有的产品开发有关的过程(设计步骤，有关设计更改、批准、使用、安全的工作标准和方法，工作流程，加工工序，工艺指令和组织机构关系等所有过程的处理程序)集成到一起。
它将基于过程的应用技术(工程设计、工艺计划、制造生产、后勤管理等信息)完全组织在一起，它是以整个企业作为整体，系统跨跃整个企业的各个工程技术群体。
一般的企业资源计划(ERP软件是在MRPⅡ基础上增加了质量管理、多工厂管理、电子数据交换等功能的用来管理企业的财务会计、人力资源、生产计划、物资管理以及市场和行销等工作，其中MRPⅠ为物料需求计划，MRPⅡ为制造资源计划)是企业管理的主要模块，实现人、财、物和产、供、销的一体化管理。
ERP是以客户为中心，通过管理材料起步来降低库存，提高制造资源的利用率，达到提高企业效益的目的；而PDM是以产品的技术信息和数据为中心，并为ERP提供信息和数据，作为ERP的工作依据，它们二者之间的关系如图3．4所示。二者之划可能有些重叠，但彼此不能替代，只能做好PDM与ERP系统之间的集成工作。
图3．4PDM与ERP信息管理环境异同
2PDM与ERP之间的信息交换
PDM与ERP之间的信息集成，本质是基于设计、工艺与企业管理、生产、质检、财务等各部门之间的信息流动的需要，是产品信息与经营管理信息的集成，即实现企业全局信息的集成，图3．5表示了产品形成过程中的数据流的基本原理。
图3．5产品形成过程及其数据流
依据产品形成过程描述如下：
1．在产品的开发和设计阶段，形成一些基本的产品信息(零件基本记录、工程图、材料明细表和质量文档等)。由PDM系统负责对它们进行管理。
2．在工艺过程规划阶段，工艺人员需要访问工程图和材料明细表，并依此编制零件工艺、装配工艺、Nc程序及面向装配的物料清单等文档。
3．在生产计划阶段，ERP系统利用PDM提供的产品数据(零件基本记录、装配的物料清单、工程图、零件工艺、装配工艺及NC程序等)，制订主生产计划、能力需求计划、采购计划以及车间作业计划。
4．在制造和装配阶段，ERP系统将车间作业计划下达到车间执行，NC程序可以通过网络直接传送到DNC计算机，BDE终端显示装配图。此外，生产部门的一些员工，将简化或改善产品设计或制造过程的建议提交给产品开发或工艺设计部门，从而使得制造部门有机会为提高产品的质量做出贡献。
由上述描述可以知道，ERP所需的最基本的产品信息为材料明细表(也称为设计物料清单)与工艺信息(工艺路线、工序、工装需求、设备需求等)。而ERP应向PDM提供的信息有原材料信息、设备状态信息、市场需求信息等。PDM与ERP之间的集成，还面临数据一致性问题，主要表现在PDM中的设计物料清单(EBOM)与ERP中的制造物料清单(MBOM)有差异。
3．2基于PDM技术的集成分析
3．2．1CAx与PDM的集成分析
由于在一个企业中可能存在不同的CAD，CAPP，CAM系统或这些系统的不同版本，也可能存在这些系统与不同供应商、不同合作商之间的产品模型信息交换，同时还可能存在每天由CAD／CAPP／CAM系统产生的大量的数据和文档。
在这样一个复杂的环境中，PDM系统作为集成平台，一方面要为CAD／CAPP／CAM系统提供数据管理与协同工作的环境，同时还要为CAD／CAPP／CAM系统的集成运行提供支持。图3．6给出了CAD，CAPP，CAM与PDM之间的信息流说明。
图3．6CAD／CAPP／GAM与PDM间的信息流
从该图可以看出，CAD系统产生的二维图纸、三维模型(包括零件模型与装配模型)、零部件的基本属性、产品明细表、产品零部件之间的装配关系、产品数据版本及其状态等，需要交由PDM系统来管理，而CAD系统也需要从PDM系统获取设计任务书、技术参数、原有零部件图纸、资料以及更改要求等信息。
CAPP系统产生的工艺信息，如工艺路线、工序、工步、工装夹具要求以及对设计的修改意见等，交由PDM进行管理，而CAPP也需要从PDM系统中获取产品模型信息、原材料信息、设备资源信息等。CAM系统将其产生的刀位文件、Nc代码交由PDM管理，同时从PDM系统获取产品模型信息、工艺信息等。根据上述分析，下面分别讨论CAD，CAPP，CAM与PDM之间的集成关系：
1．CAM与PDM的集成分析
由于CAM与PDM系统之间只有刀位文件、Nc代码、产品模型等文档信息的交流，所以CAM与PDM系统之间采用应用封装就可以满足二者之间的信息集成要求。
2．CAPP与PDM的集成分析
CAPP与PDM之间除了文档交流外，其中，CAPP系统的运行还需要从PDM系统中获取设备资源信息、原材料信息等。而CAPP产生的工艺信息，为了支持与ERP或车间控制单元的信息集成，也需要分解成基本信息单元(如工序、工步等)存放于工艺信息库中，供PDM与ERP集成之用。
所以CAPP与PDM之问的集成需要接口交换，即在实现应用封装的基础上，进一步开发信息交换接口，使CAPP系统可通过接口从PDM中直接获取设备资源、原材料信息的支持，并将其产生的工艺信息通过接口直接存放于PDM的工艺信息库中。由于PDM系统不直接提供设备资源库、原材料库和工艺信息库，因此需要用户利用PDM的开发工具自行开发上述库的管理模块。
3．CAD与PDM的集成分析
CAD与PDM的集成是用户最为关心，也是PDM实施中要求最高、难度最大的一环，其关键在于需保证CAD的数据变化与PDM中的数据变化的一致性。从用户需求考虑，CAD与PDM集成应达到真正的紧密集成。CAD与PDM的应用封装只解决了CAD产生的文档管理问题。
零部件描述属性、产品明细表则需要通过接口交换导入PDM，同时，通过接口交换，实现CAD与PDM系统间上述数据的双向异步交换。但是，这种交换仍然不能完全保证产品结构数据在CAD与PDM中的一致性。
所以要真正解决这一问题，必须实现CAD与PDM之间的紧密集成，即在CAD与PDM之间建立共享产品数据模型，实现互操作，保证CAD中的修改与PDM中的修改的互动性和一致性，真正做到双向同步一致性。目前，这种紧密集成仍有一定的难度，一个PDM系统往往只能与一两家CAD产品达到紧密集成的程度。
3．2．2PDM与ERP的集成分析
ERP与PDM的集成其本质是实现设计、工艺与企业管理、生产、质检、财务等各部门之间的集成，是产品信息与经营管理信息的集成，即实现企业全局信息的集成。图3．7给出了ERP与PDM之间的信息交换关系。
图3．7PDM与ERP之间的信息集成
ERP所需要的最基本的产品信息为材料明细表(在ERP中称主物料表)与工艺信息(工艺路线、工序、工装需求、设备需求等)。除此之外，PDM还应向ERP提供加工信息、设计成本与加工成本信息、工程更改信息等。而ERP应向PDM提供的信息有设计任务书、更改请求信息、原材料信息、设备状态信息、市场需求信息等。
ERP与PDM之间的集成，同样有数据一致性的问题，主要表现在PDM中产品材料明细表信息与ERP中的主物料表信息如何保证其一致性。PDM中的产品材料明细表一般是面向设计的，而且存在多版本与复杂配置问题，而ERP中的主物料表是面向制造的。
对一个产品而言，这两种表的组织方式往往是不一样的，从其包含的零部件对象的多寡到结构层次关系等都有可能不一样。这样，在实施ERP与PDM之间的集成时，为了保证其数据的一致性，同样也需要紧密集成。目前ERP与PDM之间的集成主要有间接式、接口式和紧密集成三种模式。
1．间接式
ERP与PDM之间的信息沟通是通过中间文件或中间数据库的方式进行的，ERP与PDM之间保持彼此的独立性，互不影响。这种方式从本质上说，PDM的介入并没有改变传统的产品信息与经营管理信息之间的集成方式，所以在效率和效果上也不会有大的改观。
2．接口式
通过ERP与PDM双方提供的开发工具，在分析清楚信息需求及内部信息结构的基础上，开发数据接口，使ERP直接从PDM中获取需要的信息，而PDM也同样通过接口获取ERP中的信息。这种方式的信息传递可以保证在需要信息时可从对方得到信息，但仍难保证其数据的一致性。
3．紧密集成式
ERP与PDM之间建立共享信息模型，作为信息集成的支持与保证，通过开发使两者实现紧密集成，达到数据的互操作，保证双方数据的一致性。目前，有的PDM产品能支持如SAP等少数ERP软件的集成。
现PDM和ERP的集成有多种途径：①用PDM来管理信息，以ERP来提供支持；②每一系统各控制一部分特定的产品信息，二者实现双向同步数据流动；③ERP管理信息，PDM为工程设计提供支持；④ERP实现全部功能，PDM功能通过ERP功能扩展得到。其核心问题是哪一种方式能够为企业提供更好的支持。
通常，PDM和ERP问的集成通过数据文件的转换来实现。但由于数据存放在两个系统中，当发生工程更改时很难保持数据的一致性。理想的情况应把PDM系统中需要与ERP共享的数据存放在ERP系统的数据库中。
但实际上PDM和ERP是两个独立的系统，要保证它们之间数据的一致性，一方面要建立两个系统闻集成数据的对应关系，另一方面需要在PDM中开发一个数据同步服务器，对工程更改过程进行记录，利用COM／DCOM等技术把有关数据的变化同步地复制到ERP系统中，实现PDM与ERP系统间数据的同步。
3．2．3CAx／PDM／ERP的集成
由前面论述可以知道：①在传统CIMS中，MRPⅡ系统对cAD／cAPP／cAM系统所产生的工程数据的集成和再利用一直是难以真正解决的问题，在产品变更控制、工作流程管理等方面MRPⅡ难以提供实用的集成解决方案；②基于PDM平台，以不同层次的集成方式实现CAD、CAPP、CAM与PDM的数据交换和共享，可以实现CIMS设计分系统内部的集成。
随着PDM系统的出现和MRPⅡ向ERP系统的发展，CIMS中产品信息的交换和共享具有以下两个特点：
①CAD用于产品的设计和分析，CAPP用于工艺过程的设计，CAM进行计算机辅助数控编程实现制造的自动化，ERP负责整个企业资源的管理，PDM则用于管理与产品有关的数据及过程。
②ERP管理客户的需求和销售，为PDM提供数据管理依据，并且接受PDM传递过来的产品设计数据。由此可见，PDM系统是产品信息集成的核心，是3C系统与ERP系统之间信息传递的桥梁，其中面向装配的物料清单(PBOM)是PDM与ERP之间集成的关键。cAD／cAPP／cAM、PDM和ERP之间的集成关系如图3．8所示。
图3．8CAD／cAPP／CAM、PDM、ERP之间的集成关系
因此，我们可得出基于PDM平台的ERP系统与CAX系统之间的信息传输：
1．ERP/CAD/CAPP/CAM
开发任务书、技术指标、时间要求、任务修改书、计划日期、产品接受报告、能力需求说明、批量建议、计划等。
2．CAD/CAPP/CAM/ERP
任务进度数据、估计成本、技术指标参数，开发方法数据、任务状态数据、工装、设备需求、能力数据、物料清单BOM等。在明确了PDM和ERP之间的集成关系之后，它们之间的集成方式就显得十分重要了。
3．2．4CAD／CAPP／CAM／PDM／ERP的不同集成模式
在分析了CAD／CAPP／CAM、ERP与PDM的集成信息内容、集成层次等基础上可选择企业可行的集成模式，图3．9中给出了四种可能的选择。
图3．9CAD／CAPP／CAM／PDM／ERP的不同集成模式
1．基于团队级PDM的集成模式
团队级PDM专门支持特定的cAD／cAPP／cAM系统的数据管理与集成，这时PDM系统与CAD／CAPP／CAM系统往往出于一家，与特定的CAD／CAPP／CAM系统形成紧密集成，如IMAN与UG。
这样的系统对CAD／CAPP／CAM系统的产品数据管理十分有效，且价格便宜、易于操作。但是，这样的集成系统往往只能与特定的cAD／cAPP／cAM系统工作，因此只是用于设计小组在同一cAD／cAPP／CAM环境下的协同工作，不是和多功能小组在不同cAD／cAPP／cAM系统或其他应用环境下的协同工作与数据管理。
此外，它与ERP系统的集成只能通过中间文件或中间数据库的方式进行间接集成。如图3．9(a)所示，这一模式比较适合于设计部门采用具体cAD／cAPP／cAM系统的图档管理，或企业实施PDM及CIMS的初始阶段。其缺点是随着应用系统的增加或应用范围的扩展，将不能适应企业范围内的集成需要。
2．基于企业级PDM的集成模式
企业级PDM一开始就将全企业的信息集成作为系统的实旋目标，它提供更为强大、全面的管理与集成功能，支持产品信息全生命周期的管理，实现不同应用系统与其进行有效的集成。从图3．9(b)可以看出，整个信息系统以PDM为核心，由PDM提供唯一的产品信息源。
这一模式的优点是，能支持不同应用系统的集成，满足企业较为长期的信息化需求，并能支持企业实施CIMS、并行工程、业务过程重组等。缺点是系统功能复杂、对技术人员素质要求高、实施周期长、软件价格及实施费用贵、实施风险大，比较适合于大中型企业复杂产品的开发与管理，甚至是多企业的合作，而不太适合技术水平要求不高、产品对象不太复杂的中小型企业。
3．基于团队级与企业级两级PDM的集成模式
图3．9(C)给出的模式将PDM系统分成两级，第一级团队级PDM系统只与具体的CAD／CAPP／CAM系统相关，保证每个CAD／CAPP／CAm系统在其应用范围内产生的数据得到有效管理与控制；第二级企业级系统负责不同的团队级PDM系统、ERP系统和其他应用系统的集成。
这一模式的优点是，企业的产品数据管理通过分级处理，做到更为有序的管理，且PDM系统的实施可分阶段进行，先易后难。先部门后企业，先局部见效，后全局见效，比较适合于大型企业。缺点是，系统的协调与集成更为复杂，投资费用更高，实施周期更长。
4．基于企业级集成平台或集成框架的集成模式
图3．9(d)给出的模式同样的采用分级处理的方式，与图3．9(C)不同的是，支持企业信息集成的底层支撑环境是采用更为开放、集成功能更强的企业级集成平台或集成框架，而不是企业级PDM。
PDM与ERP都与集成平台或集成框架实现应用集成与信息交换，在企业信息化过程中实现同等的地位与作用。这一集成模式有更强的适应性，能支持更广范围内的企业集成，它代表着未来的发展方向。其缺点是，现在还缺乏较为成熟的集成平台与集成框架产品，企业的实施人员面临着更高的技术要求，系统的设计也更为复杂。
3．3基于PDM集成的体系结构
3．3．1PDM技术在集成中的作用
PDM在集成产品开发过程的主要阶段发挥着重要作用：
1．PDM可以帮助产品计划人员定义一种初步设计的产品模型，以作为今后工程、制造、管理各部门在整个开发周期中的合作的基础。
2．PDM可以帮助产品设计人员把产品初步定义的模型转化为一般的部件描述，设计出详细的产品结构和分配相应的资源。
3．PDM可以帮助产品工艺人员针对产品的设计及早提出改进意见，加快设计的进行。
4．PDM帮助物料采购人员进行零部件和供应厂商的管理，因为它储存有企业库房存货及供应商情况的数据。
5．PDM帮助制造部门进行设计审查，跟踪各工作岗位上提出的变更建议的执行情况，因为它含有执行这些功能的工具。
6．PDM帮助制造部门快速响应改变的生产要求，它所含有的BOM配置器可以根据用户新的需求，快速、准确地编制出新的BOM。同样，它也可以帮助销售人员根据全面的产品信息而非制造BOM去配置产品。
3．3．2基于PDM集成系统的体系结构
以PDM作为工程设计的集成平台建立的集成系统的体系结构见图3．10。该集成系统以商用PDM软件为集成平台，通过各CAx系统与PDM的集成，获取设计、工艺与加工信息；然后，由PDM系统将这些信息进行整理加工，并按照ERP的需求，将共享信息集成到全局数据库中，供ERP提取使用。该集成系统的全局数据库是企业全局信息的共享库，其应覆盖整个企业中从产品的设计(CAx)、制造到管理(ERP，含计划、采购、财务等)所有需要共享的信息。
图3.10基于PDM的集成系统的体系结构
在该集成系统中，CAx系统、PDM系统、ERP系统和全局数据库管理系统位于不同的计算机上，使用不同的数据库，操作系统也不相同。实现它们之间信息的集成，需要开发并建立功能接口层，系统中的功能接口主要有4层：
1．CAx/PDM/PDM/ERP信息集成的专用接口。位于PDM内部，通过扩展PDM信息模型、定义工具的操作方法，实现各CAx与PDM、PDM与ERP的集成。CAx与PDM、PDM与ERP的集成可根据需要选择适当的集成层次。若为接口集成或紧密集成，在相应的CAx与PDM、PDM与ERP的内部还需要开发专门的功能接口。
2．PDM与全局数据库信息集成的专用接口。位于PDM内部，主要功能是从PDM系统中提取集成共享信息，如产品主物料信息、产品结构明细表(BOM)、加工工艺与NC代码等。
3．PDM与全局数据库信息集成的通用接口。独立于PDM系统，在全局数据库一一ODBC接口的支持下，实现将PDM中提取的信息插入到全局数据库中，同时提供对这部分信息的维护与管理，包括记录的有效性与合法性检查、记录的版本维护等。
4．全局数据库的ODBC接口。包括位于全局数据库操作平台上的服务器端接口与位于PDM操作平台上的客户端接口两部分，其功能是支持处于不同操作系统平台上的不同数据库问的连接、共享信息的集成化管理与控制。
在上述PDM集成体系中，为了保证集成信息的一致性，建立如图3．11所示的信息集成的集成化信息管理的基本流程。由PDM控制每个应用工具的启动、运行和工具系统产生的数据文件或模型信息，在工具调用结束时，自动注册到PDM系统中被其管理，或者通过PDM与CAx的专用接口，直接将模型信息转化并建立于PDM系统内，更好地保证数据的一致性。
图3．11CAx／PDM／ERP集成系统的信息管理流程
3．4本章小结
本章主要介绍了基于PDM为系统集成平台的CAx与ERP系统集成的总体分析、关系分析和体系结构。详细介绍和分析了CAx／PDM／ERP系统集成的环境、集成层次、CAx／PDM和PDM／ERP集成的信息交换、CAx、PDM、ERP各自在集成中的地位和作用、集成模式等，从而建立了基于PDM的CAx／ERP系统集成的体系结构。
