PLM系統管理全生命周期中的產品信息，主要包括CAD／CAM／CAE設計數據管理、產品零件以及BOM 管理、工作流管理的任務，其中可能涉及零件和產品的創建與審查管理、產品類別維護及重用、工程材料清單(EBOM)與制造材料清單(MBOM)、采購與制造屬性、生效日管理、零件或產成品的工廠視圖創建、跨部門溝通工作流程等。
ERP系統對企業資源進行管理，主要包括制造模塊、采購模塊、財務模塊、物流模塊、售后模塊與銷售模塊。不同的模塊在各自領域承擔著從客戶數據、采購下單、生產訂單計劃、材料清單、庫存管理、出貨、成本統計等重要環節。
雖然這兩個系統所管理的領域不同，但在管理數據中有重疊部分， 即零件信息與制造清單(MBOM)信息。零件信息與制造清單是PLM 系統的輸出信息，同時又是ERP系統的輸入信息。將PLM與ERP系統進行數據集成，能避免PLM 管理中的主數據手工重復輸入ERP系統，以自動集成的機制可以實現數據傳輸的快速性、準確性并保證其一致性。從企業戰略角度而言，集成PLM、ERP可以更有效地幫助企業快速反應市場需求。
2 PLM與ERP集成的主要內容
PLM與ERP集成的本質是框架，即在異構分布式計算機環境中能使企業PLM系統與ERP系統實現信息交互或過程交互的軟件系統。PLM與ERP需要集成源于其數據具有重疊部分，該重疊部分主要包括兩方面：零件信息與材料清單(BOM)信息。在PLM系統中材料清單可劃分為：工程材料清單(EBOM)與制造材料清單(MBOM)兩類視圖，應用于生產運營的制造視圖需要被同步到各個工廠的ERP系統中，由統一的中間集成程序處理數據，并同步至不同工廠的ERP系統中。
零件信息需要同步的字段主要包括零件號、零件名稱、零件單位、零件版本、零件自制、采購屬性、生效日等信息；材料清單需要同步的字段主要包括父零件、子零件、行號、數量、子件生效日、子件失效日等信息。
3 PLM與ERP集成方法
1)接口函數調用
基于接口函數調用的PLM與ERP系統集成過程，兩系統間的傳遞信息通過打包的數據文件完成。如果PLM系統要訪問ERP系統中的信息，需先通過ERP系統的接口函數把所要的信息抽取出來，然后轉換成數據文件，再將數據文件轉換成符合PLM系統接口函數的數據結構，傳遞到PLM系統。這種方式實現的信息傳遞非常有限，難以做到整個企業信息共享。
2)直接訪問數據庫
直接訪問數據庫方法是通過允許PLM 訪問ERP系統底層數據庫或允許ERP訪問PLM系統底層數據庫，以實現數據共享與交換的目的 。如果采用該方法，要求PLM或ERP開發人員對異構數據庫底層結構有充分了解方可實現，對開發人員要求較高。另一方面，這種共享的訪問方式，在數據安全方面也需要得到充分考慮。
3)中間數據庫訪問
中間數據庫訪問方法是通過中間數據庫存儲PLM與ERP系統需共用的數據，它們通過訪問或操作中間數據庫表的方式以實現兩系統間數據交換的目的。采用該方法，獨立的中間數據庫在數據安全性方面可以更出色；另外，使用該方法，對中間件開發人員的技術要求比采用直接訪問數據庫的方法要求低。
4)中間文件傳輸
中間文件傳輸方法是PLM與ERP系統采用文件讀寫的方法，以統一的文件格式通過各自系統的導入程序將所需數據寫入各自系統，支持如XML和STEP通用的數據交換標準，提供不依賴系統的中間機制。使用該方法，更具有通用性，如果更新或升級現有的PLM或ERP系統，只需在新系統中也開發相應的讀寫導入函數即可。但使用該方法對網絡傳輸要求較高，否則系統集成效率會受影響。
綜合考慮到集成效率與開發人員能力等因素，在本項目實踐中，將采用中間數據庫訪問的方式實現PLM與ERP的集成。
4 PLM與ERP中BOM的數據結構
PLM系統中零件允許添加子零件成為BOM，同樣零件允許被其它零件使用到。如果一個零件某版本的BOM 生命周期狀態發布后，此版本的BOM類似于快照形式被記錄在系統中。生效日是零件本身的屬性，對單層BOM而言，該屬性也表達子零件也在此日期生效，上一版本的子零件在該日期前被失效。ERP系統中的BOM 以流水形式記錄父零件在不同的時間使用到的子零件，歷史版本的BOM也應記錄于系統，以便售后使用；同時，也可能存在已設計完畢，當庫存零件使用完畢后，將來生效的零件。
基于系統間結構模型的差異，PLM的MBOM表與ERP的BOM表其本質是異構的，表1為PLM的MBOM字段表，表2為ERP的BOM字段表。其結構差異主要在于PLM中生效日是零件的屬性而非BOM屬性，而在ERP中每條BOM記錄都具有生效日期與失效日期這兩個屬性。因此，中間集成程序需要承擔邏輯轉化的功能。
無論在PLM還是ERP的BOM中都有字段line number，中間程序通過line number的值將PLM的BOM變更指向ERP的BOM記錄。因此對PLM某版本的MBOM而言，它的主鍵是parent_part與line_number的組合。
5 PLM與ERP的BOM的邏輯轉換策略
PLM與ERP系統的BOM異構邏輯轉換要求中間集成程序完成，其常見的變更包括：BOM 的變更，生效日調整及制造與采購屬性調整。這些所提及的屬性均要求在上游的PLM 系統中作為主數據源進行管理和操作，由中間集成程序將其傳遞至下游ERP系統，并在ERP中執行對應操作。
PLM中常見的BOM變更包括：新增零件、刪除零件、替換零件、數量變更。在業務中，PLM的版本變更需對零件指定生效時間，并隨企業庫存和采購等因素動態變化，允許用戶進行不斷調整，以起到提前或推遲新版本零件與BOM的生效。另一種常見的業務需求，工廠根據成本或生產能力，變更零件采購與制造屬性，該變更也會影響ERP中BOM零件的生效時間與失效時間的變化。
因此，將上述可能涉及的變更歸納為三種情景，中間程序需將PLM的MBOM變更轉化為ERP能夠接受的BOM形式放入中間程序數據庫。
1)新增和刪除BOM零件及生效日調整
如果PLM中BOM的B版本相對A版本新增子零件，轉化程序應為ERP中BOM插入一條以B版本為生效日期的新紀錄；如刪除子零件，則在原有BOM記錄中加入B版本生效日的前一天作為其失效日期；如果調整B版本的生效日，在ERP中的生效日期與失效日期也相應調整，如圖1所示。
圖1 新增和刪除BOM 零件及生效日調整BOM轉換示例
2)替換零件與數量變更及生效日調整
如果PLM中BOM的B版本相對A版本某一行做了數量調整，那么ERP舊數量的記錄應為失效日期，失效日期為生效日的前一天，ERP中BOM插入新數量的一行記錄，生效日期同B版本的生效日；同樣地，B版本相對A版本的某一行進行零件替換，ERP執行原有記錄添加失效日，新記錄伴有生效日被添加，如圖2所示。
圖2 替換零件與數量變更及生效日調整BOM轉換示例
3)采購與制造的轉換
在制造業的業務需求中，ERP系統中的BOM會關注需要裝配制造的零件或者需要采購的零件，但對采購組件中的子件并不關注。那么如果對PLM系統中的采購屬性進行切換，也將影響ERP中BOM記錄的生效與失效，如圖3所示。
圖3 采購與制造的轉換調整BOM轉換示例
采用以上轉化邏輯，可確保ERP系統的BOM記錄保存歷史的BOM記錄。一般的ERP支持用戶輸入生效時間、系統自動檢索和生成特定時間的BOM表，該BOM也是采購訂單、計劃生產訂單、售后備件的輸入。
值得注意的是，PLM與ERP的BOM集成轉化邏輯建議只傳遞增量或變化數據，應避免傳遞沒有發生變更的數據記錄。系統采用的數據指向方式主要有兩種，表主鍵比較與時間戳比較。采用表主鍵比較的方法：當遇到輸入數據記錄的主鍵與一條已經存在記錄的鍵相同時，根據處理策略進行執行；采用時間戳比較的方法：根據時間戳比較的數據提取相似，即通過比較數據寫入的時間先后順序決定更新策略。
6 PLM與ERP集成架構
PLM與ERP集成可分為三層架構，包括PLM處理層、集成處理層、ERP處理層，如圖4所示。
圖4 PLM與ERP集成架構圖
集成的零件屬性，在表的設計中建議將數據表或中間文件設計為屬性名與屬性值兩個字段；而非設計數據表時將零件同步的屬性作為字段一一羅列，這樣會限制通用性與可擴展性。集成的BOM 主要字段已在之前章節闡述。
1)PLM處理層
PLM處理層負責當零件到達某一生命周期時，觸發器將零件及其BOM信息發送至中間程序。但在此過程前，PLM系統需通過工作流檢查的方式確保所有BOM中所用到的子零件信息已經或同時被傳送至中間程序，如果任何子零件由于生命周期狀態的限制未到達指定狀態，PLM系統需限制父零件及其BOM被發送至中問程序。
2)集成處理層
集成處理層主要負責受生效日管理零件的BOM，由PLM的結構按照邏輯轉化為ERP可接受的邏輯。雖然PLM系統已通過工作流的形式確保零件被發布時其子零件已經或同時被發布，但為防止可能存在的(例如傳輸中斷或服務器連接失敗等)風險，在中間程序中有必要再次檢查BOM 中的零件信息完整性。中間程序需保證傳輸至ERP的數據完整性，在設計中也應將校驗失敗的數據反饋其錯誤狀態。它同時應允許ERP處理層通過反饋機制修改其執行結果。通過監控或查看集成處理層功能實施監控或查看執行過程與結果的狀態。
3)ERP處理層
ERP處理層主要是ERP程序每隔一個周期從集成數據表或集成文件夾中獲取待執行的數據，并將數據導入ERP系統中，并向集成程序反饋執行結果。對一般ERP系統而言，其導入執行程序是單線程執行的，所以在設計中ERP導入操作需通過例如狀態設置的方法確保上一周期的導入任務未完成，下一周期的導入任務不允許開啟。
7 PLM與ERP集成應用
根據所提出的基于生效日管理BOM集成的架構與實現方法，已實現了、windchil1作為PLM，通過Webmethod中問集成程序開發，利用中間數據庫訪問與中間文件傳輸的方法，集成Oracle、Cincom、Mfgpro等ERP系統。ERP系統會將零件及其BOM導入是否成功的結果反饋回中間集成程序，技術人員可通過用戶界面查看導入程序運行后的反饋結果。對普通用戶而言，中間集成系統是不可見的。集成系統會在PLM發布數據后，邏輯轉化含有生效日期的BOM，ERP的導入程序會每隔一個時間周期從中間數據庫或中間文件夾獲取數據并將其導入ERP系統，根據導入程序運行結果向中間數據庫或中間文件夾反饋運行結果。所有運行狀態與結果，可在中間程序的用戶界面供技術人員實時監控或查看。運用本文方法和策略所完成的實際案例如圖5所示。
圖5 PLM與ERP集成實際案例
8 結語
PLM系統與ERP系統有效集成能幫助企業提高運營效率，減少數據冗余與數據沖突。針對生效日管理分析了異構系統間的BOM差異性，并討論了集成程序的轉換邏輯將PLM系統中的MBOM轉換為ERP系統可接受的BOM 的不同情景；在集成機制上提出了三層架構，并定義了各層所需實現的功能。本文在PLM與ERP的集成，尤其受生效日管理的BOM集成的一般方法做了討論，并提供了一些通用的方法與策略。在具體企業實施PLM 與ERP集成時，也需根據企業業務模型、信息技術成熟、期望結果等因素，定義適合自身的系統集成方案，可參考本文提出的方法和策略。
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