PDM（Product Data Management System，即產品數據管理系統）和ERP（EntERPrise Resource Planning ，即企業資源計劃）是當前先進制造技術群中涉及企業管理和信息化建設的兩個重要技術領域。在理論上，PDM能夠集成并管理所有與產品相關的信息及與產品相關的過程。在異地協同設計中它能幫助各協同伙伴構造一個適合異構計算機運作環境的集成應用平臺。ERP則是在MRPⅡ基礎上發展起來的先進的企業經營管理模式，它進一步吸取了現代管理思想，在異地協同設計中可以幫助協同伙伴對企業活動、制造中的所有資源和過程進行統一管理。由于PDM和ERP管理側重點不同，產品在其整個生命周期（Product Over- Life Management ，簡稱PLM）的形成過程中將涉及PDM和ERP兩個領域，所以對PDM和ERP的系統集成是異地協同設計亟待解決的關鍵技術之一，具有很強的工程實踐意義。

    根據實際需求的不同，企業可以采用不同的PDM和ERP系統，因此技術集成的方法和采用的開發平臺會有所區別。但無論是基于哪一種技術集成的方法，其信息集成的原理基本相同。尤其對于進行異地協同設計的企業，如何將協同設計數據轉化到后續制造系統，對于數字化設計與制造，以及真正實現產品整個生命周期的管理（PLM）是非常重要的。為了解決企業內部之間的信息傳輸和數據的一致性問題，本文分析了在異地協同設計中PDM和ERP功能的異同，構造了異地協同設計中PDM和ERP集成的體系結構和工作流，提出了解決設計BOM與制造BOM之間的信息集成方法。

1 PDM與ERP的區別與聯系

    在異地協同設計中，PDM對與協同設計產品相關的信息和過程進行管理，側重于產品組成信息流的管理。同時，它還是一項重要的使能技術，根據所管理產品邏輯信息的約束條件和某些過程條件，支持基于并行工程的產品形成過程。其代表的功能有：工程數據存儲和管理、產品信息結構管理、產品信息、配置及管理、項目管理、工作流程管理、產品變更信息管理、標準件管理等。它以一個企業為整體，跨越整個工程技術群體，提供了產品整個生命周期的信息管理，是產品快速開發和業務過程快速轉化的使能器。PDM共分3個層次：圖紙文檔電子化管理、部門間的數據管理和企業間數據管理。異地協同設計中的PDM屬于企業間數據管理。

    在異地協同設計中，ERP對企業中與制造有關的所有資源和過程進行統一管理，側重于制造領域管理的主要功能有：主生產計劃（MPS）、物料需求計劃（MRP）、原材料采購計劃、車間作業計劃、工裝設備管理、財務管理、庫存管理、分銷管理等。ERP是建立在信息技術基礎上，依據系統工程，為企業決策層提供決策運行手段的管理平臺。

    “設計BOM”和“制造BOM”（又叫材料明細表）是PDM和ERP系統最關鍵的輸入信息。兩種技術的出發點不同：PDM系統的“設計BOM”給出了產品“按設計角度（As Desi e ）”的視圖，解決產品具體是什么以及怎樣用與之相關的工程數據來描述；而“制造BOM”是“按制造角度（As Built ）”的視圖，描述產品怎樣在車間生產以及怎樣將它們裝配起來。

    兩類系統之間的差別也反映在它們所采用的底層技術上。ERP系統在結構上以企業組織的其他系統為基礎，并且與它們互聯；而PDM系統構建在企業組織的基礎設施環境之上，這個基礎結構支持企業組織快速改變工程計算環境。從系統的應用上看，在協同設計中兩者的差異主要表現在以下幾個方面：

    （1 ）管理對象

    PDM的管理對象首要和最重要的功能是捕獲和共享任何形式的產品定義數據，它從協同產品設計生命周期的早期階段就開始發揮作用，如產品的方案論證過程、概念設計過程、詳細設計過程、工藝指定過程以及這些過程中的人員配置、協作關系等。而這種功能在ERP系統中卻并不能得到充分的展示。

    ERP的管理對象，則是參（用）于生產的制造資源（設備、物料、車間班組等）和資源利用的生產過程，主要包括：產品的零部件原料采購、加工、制造和裝配、銷售、服務等。所以，PDM和ERP管理的對象在時間、地點、作用領域、相關支持工具、所采取的手段措施等方面存在區別。

    （2 ）用戶化程度

    PDM系統通常提供應用程序界面（API ）開發工具，以便能為多種協同設計、制造、分析軟件建立應用接口。這一獨特的連接工具使系統集成工程師幾乎可以使所有PDM功能進行用戶化，以滿足對特定軟件設計工具的特定數據實施管理的要求。與此相反，現有的ERP系統在實施的過程中卻不易進行用戶化。其原因是ERP系統建立在一種先進的管理思想和模式的基礎上，是一種科學的企業流程管理和系統管理，其用戶化的過程會給企業帶來很多風險，也不便于系統的實施。

    （3 ）產品結構和產品定義數據

    在大多數企業中，產品結構是從設計部門編寫工程零部件清單開始的。工程部件清單通過手工輸入到ERP系統，并且作為創建計劃視圖（As Planned ）材料明細表BOM（又稱制造BOM）的起始點。確定按計劃的視圖以確定材料明細表是通過修改工程部件清單實現的，并且與其他計劃信息一起來平衡生產需求與現有機器設備、材料以及可直接使用的勞動力資源之間的關系等�，F代的PDM系統已經能夠實現產品結構功能，它不僅能夠提供傳統的工程部件清單，而且提供一個易于使用的圖形用戶界面，讓用戶可以方便地定位和使用產品定義數據。目前的PDM系統基本上都采用面向對象的數據管理工具，這樣就能夠將產品定義數據與產品結構部件、子裝配聯系起來。用戶能夠利用導航工具，沿圖形化的產品結構樹來確定感興趣部件的位置，并在此基礎上展開描述該部件的產品定義數據。

    （4 ）控制變更管理

    PDM的更改功能可以跟蹤更改協同設計產品處理的全過程：從更改提出之時起，貫穿所有受到影響的職能部門，直到更改在車間中得到實施。PDM工作流確保合適的人員執行必要的任務并且負責通知到所有受影響的職能部門。當工程師接到更改設計的任務時，將通過數據庫的關系導航找到受影響產品的結構對象和設計數據。而ERP系統從產品計劃視圖的角度更改管理，一旦更改的細節通過了設計過程，并且更改對制造過程的影響也已清楚，制造計劃安排過程就將在ERP系統中重新運行以決定在需求、存貨清單、資源可利用性、零部件替換等方面是否需要更改。

    （5 ）控制配置管理

    配置管理就是所有企業同時使用產品的多個視圖。應用PDM系統，在產品設計的整個生命周期中，雖然產品結構可能按各式各樣的視圖進行重新配置，但產品零部件對象仍然與那些定義它們的數據保持連接關系。而ERP系統由于面向生產計劃，所以是按生產計劃的視圖管理產品配置。

2 PDM與ERP信息集成的必要性與集成模式

    在協同設計中，PDM 與ERP分別在不同時間處理不同的任務，但又相互關聯，成為一個整體。然而現階段PDM與ERP是被分而治之的，造成企業信息交換困難，也使協同設計與后續協同制造之間出現了信息傳遞的不一致。①ERP系統所需要的數據不能從PDM系統中自動獲得，需要重新手工錄入；②PDM系統無法對生產過程中的頻繁更改進行跟蹤和反饋，因此不能保證兩個系統數據的一致性和完整性；③企業中各個部門之間數據往往重復使用，一個錯誤數據會造成一條錯誤鏈，致使數據混亂，很難加以修改，當發現時已造成很大損失。綜上所述，PDM系統不能及時了解市場變化，不能使協同設計的產品面適應市場需求；而ERP系統由于得不到協同設計中經過整理的精確數據，企業的領導也不能據此做出正確決策。

    實踐證明，在協同設計中，只有PDM與ERP兩個系統的集成才可以使企業內部工程和制造部門快速和準確地傳送信息，加速工作流程，保持企業之間的核心競爭力，最終給協同設計的企業及協同伙伴帶來巨大的效益。近年來，隨著PDM和ERP功能的擴大和外延，二者的界限已被打破，出現了重疊。因此，在產品開發全生命周期（PLM）中，如何更好地共享PDM與ERP之間的信息，對實現異地協同設計和協同制造過程是至關重要的。PDM與ERP的集成是實現協同設計與協同制造的核心技術。

    文獻列舉了企業信息化過程中PDM與ERP4 種不同的集成模式。本文將4 種集成模式與異地協同設計特點進行了對比分析。

    （1 ）基于團隊級PDM的集成模式：該種模式的PDM系統一般與特定的CAD／CAM 緊密集成，如IMAN，UG。其優點是價格便宜、易于操作。缺點是只能與特定的CAD／CAM 系統工作，只適用于設計小組在同一CAD／CAM 環境下的異地協同工作，不適合多功能小組在不同CAD／CAM 系統或其他應用環境下的協同工作與數據管理。此外，與ERP系統的集成只能通過中間文件或中間數據庫的方式進行，屬于間接集成方式。隨著企業應用系統的增加或應用范圍的拓展，這種模式將不能適應企業范圍內的集成需要。

    （2 ）基于企業級PDM的集成模式：這種模式以PDM為核心，由PDM提供唯一的產品信息源。優點是能支持不同應用系統的集成，滿足企業較為長期的信息化需求，并能支持企業實施CIMS、并行工程和業務流程重組（BPR）等。缺點是系統功能復雜、對技術人員要求高、軟件價格和費用高、實施周期長、風險大。比較適合大中型企業復雜產品的開發和管理，尤其適合進行異地協同設計的多企業合作；不太適合技術水平要求不高、產品對象不太復雜的中小型企業。

    （3 ）基于團隊級及企業級兩極復合的PDM的集成模式：這種模式的優點是企業的產品數據分級處理，做到更為有序的管理，比較適合于大型企業。其缺點是系統協調與集成更為復雜，投資費用更高，實施周期更長。

    （4 ）基于企業級集成平臺（或集成框架）的集成模式：第2 ，3種集成模式都以PDM為集成的核心，

    而該種模式中的PDM與ERP都與集成平臺（或集成框架）實現應用集成與信息交換，在信息化過程中體現同等的地位與作用。這一集成模式有更強的適應性，能支持更廣范圍內的企業集成，是未來的發展方向。但現在還缺乏較為成熟的集成平臺和集成框架產品，對企業的實施人員有更高的技術要求，系統的設計也較為復雜。

    企業可根據實際情況選擇不同的集成模式。目前國外的很多大型企業信息管理軟件基本采用第4種集成模式，如SAP，Oracle，IFS 等。但在進行異地協同設計時，本文認為，可在第4 種集成模式基礎上，以PDM系統作為支持產品全生命周期（PLM）的異地協同設計的使能工具，進行異地協同設計中PDM與ERP信息及工作流集成，從而解決企業內部之間信息和數據傳輸的一致性。

3 PDM與ERP信息集成的體系結構及工作流

    3.1 PDM與ERP信息集成的切入點

    PDM與ERP的信息集成，其本質是實現設計、工藝與企業管理、生產、質檢、財務等部門之間的集成，是產品信息與經營信息的集成，即實現企業全局信息集成。圖1 以兩個系統中的BOM 為例說明兩者之間信息集成的關系。

圖1 異地協同設計中PDM 與ERP 信息集成的關系

    圖1 表明PDM應向ERP提供加工信息、設計成本與加工成本信息、工程更改信息等。ERP所需要的最基本的信息為材料明細表BOM與工藝信息（工藝路線、工序、工裝需求、設備需求等）。而ERP應向PDM提供市場信息、設計任務書、更改請求信息、原材料信息、設備狀態信息等。兩者之間的信息集成主要表現在如何保證PDM中的產品材料明細表BOM和ERP中的材料明細表BOM 信息的一致性。PDM中的BOM 主要面向設計，而ERP中BOM 一般是面向制造的。對于進行異地協同設計的產品而言，這兩種表的組織方式從其包含零部件的多寡到結構層次關系等都可能不一樣（如圖中虛線圈內的零部件）。因此，實現PDM與ERP信息集成的關鍵在于實現設計BOM 與制造BOM 之間的信息集成，這樣才能保證產品數據的一致性，并做到產品數據在整個生命周期內的管理。

    3.2 PDM與ERP信息集成的體系結構及工作流

    為了對PDM和ERP進行集成，必須尋找這兩個領域的集成基礎和集成載體。這一集成基礎和集成載體應具有兩個基礎功能：①內容涵蓋PDM和ERP兩大領域，這是系統信息集成的必要條件。②功能上可以消除或者屏蔽掉本文所述的PDM和ERP兩大領域之間的差異。這是實現系統信息集成的充分條件。

    PDM技術建立在網絡和數據庫基礎上，將計算機在產品設計、分析、制造、工藝規劃和質量管理等方面產生的信息孤島集成在一起，可以對產品整個生命周期內的數據進行統一管理，解決了CAD／CAM深化應用的瓶頸問題，架構在PDM集成平臺上的CAD／CAPP／CAM／CAE系統都可以從PDM中攝取各自所需的信息，再把結果放回PDM中，真正實現了4C 的集成，所以PDM是CAD／CAPP／CAM／CAE的集成平臺。同時ERP（企業資源規劃）中的許多信息也來自CAD／CAPP／CAM／CAE 系統，通過PDM系統可以及時地把相關信息傳遞到ERP系統中，ERP產生的信息也是通過PDM傳遞給CAD／CAPP／CAM／CAE的。由此可見，PDM 系統是4C系統與ERP系統之間信息傳遞的橋梁，可以作為進行異地協同設計的使能工具，從而實現了企業全局信息的集成與共享（見圖2 ）。

圖2 異地協同設計PDM 與ERP 信息集成的體系結構及內部工作流

    根據PDM技術的發展趨勢，對PDM系統產生巨大影響的兩種技術——分布式計算技術和Internet／Intranet 技術，已促使PDM技術邁向新的臺階。現有的PDM大多數構架在分布式計算環境上，并以CORBA、DCOM 和Web 為技術核心，可以實現異構環境下的信息和軟件資源共享，具有良好的通用性、開放性和前瞻性，可以支持在異地異構的環境中進行協同設計。

    典型的PDM產品有IMAN，Sherpa等，它們的各功能模塊之間既相互關聯，又相互獨立，可以基于組件技術根據用戶的需求靈活地組合成不同的應用系統。同時，為方便用戶的使用，PDM也可以提供大量的應用工具，如應用模型的建立工具、CAD系統接口工具、二次開發接口等，從而可以支持以PDM為基礎的信息集成和技術集成。因此本文認為，PDM可以作為支持產品全生命周期（PLM）的異地協同設計的使能工具。

    圖2 從橫向描述了CAD／CAPP／CAM／CAE與PDM、ERP信息集成的框架及PDM、ERP內部的核心功能（或稱模塊，圖中用灰色方框表示）。其中，協同設計及后續協同制造的整個業務流程就是在各核心功能的支持下進行的（見內部流程描述）。同時，圖中也從縱向指明了進行異地協同設計整體系統構架，它為進行異地協同制造提供了有利的保障。

4 結束語

    本文將異地協同設計中PDM與ERP功能進行對比分析后，提出了PDM與ERP的信息集成重在解決企業內部之間的信息傳輸和數據的一致性的思想。在支持產品全生命周期（PLM）的信息管理方法的框架下，構造了異地協同設計中PDM與ERP信息集成的體系結構和工作流，并結合江蘇某企業工程應用實例，使用瑞典I FS 系統對設計BOM 與制造BOM 的信息集成進行了驗證。該系統通過“工程部件的傳輸”和“設計BOM 的下達”實現了PDM向ERP系統的信息傳輸，同時通過ERP系統中“制造BOM”的“變更請求”實現ERP系統向PDM系統的信息傳輸，最終完成兩者之間的信息集成。

    由于PDM與ERP技術集成的難度較大，往往不是獨立的幾個人可以完成的。現有國外的一些大型的企業管理軟件，都是由幾百甚至上千個研發人員在基于一種規范的軟件開發管理方法下協同開發而我國現有軟件技術開發缺少一種規范化的管理方法。本文的理論研究，力圖幫助我國的軟件工程人員在進行技術集成之前的系統分析和吸取國外大型軟件的信息集成思想。同時，幫助企業中的生產管理人員借助管理信息系統工具對異地協同設計和制造中的信息流提出集成的思路與方法，從而真正實現產品整個生命周期的管理進程。