隨著計算機技術和網絡技術的快速發展，企業間的競爭越來越趨向于軟實力較量，企業通過信息化提升核心競爭力成為必然的選擇。企業信息化分為4個主要的業務領域，由4種主要的IT信息系統所組成：企業資源規劃(ERP)系統、供應鏈管理(SCM)系統、客戶關系管理(CRM)系統、產品數據管理(PDM)系統。其中PDM和ERP的實施已經較為普及，PDM與EKP聯系密切，互為信息基礎，PDM系統為ERP系統提供了產品設計和工藝信息，而ERP系統則為PDM系統提供了制造資源、成本信息。
一般情況下，PDM系統和ERP系統之間數據相互獨立，且數據庫、數據格式均存在較大差異，這就導致兩系統集成不理想，從而成為企業進一步信息化的瓶頸。PDM的實施有效地消除了CAX等的信息孤島，而ERP的實施有效地消除了進銷存、財務管理、生產管理、成本管理、物料需求管理等的信息孤島。然而PDM與ERP如何有效集成，是當今實施了PDM與ERP的企業須重點關注的一個問題。
1 PDM系統與ERP系統集成的重要性
PDM系統和ERP系統是當前眾多先進制造技術中涉及企業管理領域的2個重要技術系統。雖然在管理重點上有所不同，但實際上是同一產品生命周期中所涉及到的2個不同領域。為了更好地加快產品從設計領域到制造領域的轉化，從根本上促進企業的信息化進程，對PDM系統與ERP系統的集成研究就顯得更加重要。
現階段PDM與ERP是被分別實施的，造成企業信息交互困難，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。
首先，ERP系統所需的產品數據信息不能從PDM系統中自動獲得，必須用手工重新錄入；
其次，由于PDM系統無法對生產制造過程中數據的頻繁更改進行跟蹤和反饋，故不能保證兩系統數據的同步性和完整性；
第三，由于企業各部門的數據往往要重復使用，一個錯誤的數據將會造成一條錯誤鏈，致使數據混亂，很難修改，待發現時已造成很大損失。
因此，對PDM系統與ERP系統進行有效的集成才能夠使信息在設計和制造部門之間實現快速、精確的傳遞，加速工作流程，促使整個企業各部門之間協調工作，提升企業的競爭力，并給企業帶來巨大的經濟效益。
2 PDM系統與ERP系統集成內容分析
2.1 PDM系統與ERP系統的區別與聯系
PDM是一項新的管理思想和技術，是以軟件技術為基礎，以產品為核心，實現對與產品相關的數據、過程、資源一體化集成管理的技術，是對工程數據管理(EDM)、文檔管理(DM)、產品信息管理(PIM)、技術數據管理(TDM)、技術信息管理(TIM)、圖像管理(IM)及其他產品信息管理技術的一種概括與總稱。
ERP的基本思想是把企業作為一個有機整體，從整體優化的角度出發，運用科學的方法，對企業各種制造資源和產、供、銷、財務等各個環節進行合理有效的計劃、組織、控制和調整，使它們在生產過程中協調有序，從而提高企業的管理水平和經濟效益。ERP系統主要包括：主生產計劃(MPS)、物料需求計劃(MRP)、能力需求計劃、庫存管理、車間作業管理、財務管理、成本管理、項目管理、質量管理等方面。
PDM系統與ERP系統的主要區別有：
(1)系統目標不同。PDM系統通過對產品數據和過程的有效管理，降低研發直接成本，提高企業核心競爭力；ERP系統通過對企業資源的有效管理，降低間接成本，提高制造能力。
(2)管理方式和管理內容不同。PDM系統強調創新，管理內容包括BOM、產品結構、產品配置以及智力資產；ERP系統強調控制，管理內容包括BOM、產品結構以及部分智力資產。
PDM系統與ERP系統的主要聯系有：
(1)管理目標的一致性。其管理目標都是試圖通過科學的調度和控制，減少失誤和返工，在盡可能短的時間內通過最少的資源耗費，用最經濟方式，保證產品最早上市。
(2)過程之間的連續性。設計研發過程是按照從整體到局部逐步細化的設計路線開展，生產制造過程是按照從局部到整體的制造、裝配過程來進行，而企業的最終產品正是這兩個過程鏈接的結果。
(3)處理業務之間的因果性。PDM系統所產生的產品信息、加工工藝信息會以信息流的形式流入ERP系統，成為ERP系統生產制造的依據。
2.2 PDM系統與ERP系統集成內容
在充分討論了PDM系統與ERP系統的區別和聯系后，得出系統集成內容如下：
PDM系統管理所有與產品相關的數據和產品設計的相關過程，主要包括CAD系統產生的產品信息(零件屬性、圖紙、產品結構信息)，CAPP系統產生的工藝加工信息(加工的工序、工號、工時和消耗的材料等)和CAM系統產生的信息(刀位文件、NC代碼等)，而ERP系統則管理企業生產、采購、銷售、人才、財務、組織等各種資源及生產要素。PDM系統為ERP系統提供了產品設計的相關信息，而ERP系統為PDM系統提供了產品制造成本的相關信息。PDM系統將EBOM和工藝路線及產品的屬性等信息傳遞給ERP系統，ERP系統對其進行維護后，根據這些信息生成物料需求計劃(MRP)和能力需求計劃(CRP)來指導生產。同時，將ERP產生的CBOM信息和設備動態能力等信息反饋給PDM系統，作為產品設計的參考，并在整個產品的生命周期內，保證EBOM、MBOM、CBOM、Routing在兩系統中的一致性，實現兩系統間的雙向集成，如圖1所示。
圖1 PDM與ERP的集成內容
由圖1不難看出，產品設計EBOM、產品制造MBOM、產品工藝路線Routing、產品成本CBOM及物料信息是PDM系統與ERP系統集成的主要內容，其中BOM是兩者集成的關鍵，也是系統集成的難點。
3 PDM系統與ERP系統集成方案
目前，根據PDM系統與ERP系統不同的接口方法，已有如下幾種集成方式：內部函數調用集成方式；直接訪問數據庫集成方式；中間文件交換集成方式；中間數據庫集成方式。其中，內部函數調用集成方式效率最高，但是開發工作量大、集成成本高；直接訪問數據庫集成方式以分析PDM系統與ERP系統的數據庫結構為前提，但絕大部分PDM系統與ERP系統的數據庫系統都經過加密處理，實施起來較為困難，如若不加密處理就會存在嚴重的安全隱患。因為上述原因，多年來國內學者針對PDM系統與ERP系統集成技術的研究與應用主要集中在中間文件集成方式和中間數據庫集成方式，本文研究的重點主要集中在中間文件和中間數據庫集成方式。
3.1 PDM系統與ERP系統集成技術
信息集成是系統發展到較高階段所要求的性能，它是系統發生質變的標志。研究信息集成的技術是各系統之間集成的基礎，是實現產品協同設計和數字制造的關鍵。信息集成可分為數據傳輸、數據共享、互操作、數據與知識重用共4個層次。數據與知識重用是集成的最高層次，在傳輸、共享和操作的基礎上進行數據的重復提取和使用，并且可以變成系統知識進行使用。以下是系統集成所涉及的主要技術：
a.基于XML的產品數據交換技術。
在集成過程中，基于XML產品數據交換技術的關鍵為一系列的傳輸協議，包括XML協議、SOAP協議、DTD、XML Schema、SAX和DOM協議、XMLRPC等協議。
b.程序接口技術。
通過編制PDM與ERP系統的接口程序，ERP從PDM中獲取產品設計等相關信息，并向PDM反饋產品制造成本等相關信息。
c.BOM技術。
由于PDM系統和ERP系統采用的BOM的屬性和結構差異大，在集成時需要找出兩者的結合點。PDM系統中采用多層BOM的存儲，ERP系統中采用單層BOM的存儲，要實現PDM系統與ERP系統集成，就得實現EPOM到MBOM的轉換。其中涉及多層BOM向單層BOM轉換、BOM結構轉換和BOM屬性映射。
d.異構數據庫管理技術。
由于多數企業所用的PDM系統和ERP系統常常是不同廠商的產品，后臺往往采用不同的數據庫，因而異構數據庫的互聯技術成為PDM系統與ERP系統進行底層集成的必要條件。在底層集成2個(或多個)異構的數據源時，較簡捷的方法是采用“中間庫”策略，即通過第三方數據庫作為橋梁，交換不同的數據庫(數據源)中的數據。
3.2 集成的方案應用
a.采用中間文件(交換文件)形式實現PDM系統和ERP系統的數據集成。
這種集成方法把PDM和ERP系統需要交換的信息通過中間文件(TXT/CSV/XML)進行無縫的雙向傳輸。保護了產品數據在兩系統間的往來。通常，這種集成方法支持通用的數據交換標準，如STEP、XML等技術，它們可以提供一種不依賴具體應用系統的中性機制，用來描述產品整個生命周期中的數據。其集成模型如圖2所示，具體實現過程分以下2步：
第一步：確定雙方系統要交換數據的模式，根據這一模式規定中間文件的結構，在文件結構指導下編寫中間文件前置接口程序。前置接口主要實現物料信息、工藝路線信息和BOM信息的導出，同時接收ERP系統反饋來的CBOM信息。導出的方法是通過遞歸函數，按照深度優先的原則自頂向下遍歷，將物料的結構及結構中子件的屬性信息遍歷出來，生成PDM的數據接口，數據接口包含了BOM表、物料表以及工藝路線表等信息，最后將數據接口的所有信息經過數據交換和字段映射打包寫入中間文件。
第二步：在ERP系統中編寫后置接口程序。后置接口主要實現物料信息、工藝路線信息和BnM信息的接收，同時導出ERP系統的CBOM信息。在接收程序中使用.net的配置設置文件，建立中間文件與物料表、BOM表以及工藝路線表的映射關系，將PDM接口模型的中間文件打散成BOM臨時表、物料臨時表以及工藝路線臨時表，經過數據交換和字段映射后導入到ERP系統中。由于采用了獨立的配置文件，可以方便靈活地實現從PDM到ERP字段的映射，而且當映射關系發生變化時，不必修改程序文件，只需修改配置文件里的映射關系。
圖2 基于中間文件集成模型
b.采用中間數據庫形式實現PDM系統和ERP系統的數據集成。
在底層集成2個(或多個)異構的數據源時，較簡捷的方法是采用“中間庫”策略，即通過第三方數據庫作為橋梁，交換不同的數據庫(數據源)中的數據。該方案的實現需要ERP軟件供應商和PDM軟件供應商共同約定中間數據庫(文件格式)等的標準，雙方需要按照該標準共同完成接口的實現，其模型如圖3所示。
圖3 基于中間數據庫集成模型
實現方法為：ERP系統所需要的物料信息、BOM、工藝路線由PDM存儲到中間庫數據表，然后發送消息通知ERP，由ERP到中間庫數據表讀取數據。PDM系統所需動態數據由ERP系統的開放表或視圖通過數據映射由PDM直接讀取。具體實現過程如圖4所示。具體過程解釋如下：
(1)物料信息、EBOM、工藝路線等靜態數據來源于PDM系統，由PDM系統組織要導出的數據，校驗必填信息，補充缺失信息，然后將數據傳遞至中間數據庫，傳遞完成后發送消息通知ERP數據庫操作員。ERP讀取該信息時與ERP中已有的信息進行分析比較，判斷哪些是新增、修改刪除的，在校驗數據合法性和完整性后把更新的信息寫入ERP系統。
(2)CBOM信息和設備動態能力等動態數據來源于ERP系統，由ERP系統組織要導出的數據，校驗必填信息，補充缺失信息，然后將數據傳遞至中間數據庫，傳遞完成后發送消息通知PDM數據庫操作員。PDM讀取該信息時與PDM中已有的信息進行分析比較，判斷哪些是新增、修改刪除的，在校驗數據合法性和完整性后把更新的信息寫入PDM系統。
圖4 ERP與PDM數據集成過程圖
3.3 2種集成方案的優缺點分析
基于中間文件集成模型的優點在于不必熟悉PDM與ERP系統底層復雜的數據庫，利用中間文件完成PDM和ERP系統之間的數據交換和字段映射，保證了兩系統的獨立性和安全性，具有開發周期短、成本低的優點。缺點是同步性(實時性)不高，當數據需要大量交換時，效率難以保證，但只要合理地規定讀寫中間文件的時間，數據的同步性是不會影響使用的。
采用中間數據庫導入數據的方式需要不同的人員去參與完成，所有的工作僅通過接口來實現，對于一些數據較為單一、產品比較固定的企業來說較為適合采用此種方式導入數據。如果數據量比較龐大、數據較為復雜時，數據檢查和變更都比較繁瑣，降低了軟件的嚴整性。
PDM和ERP的集成沒有最佳的方案。企業需根據各自實際應用情況和目標需求確定解決方案。通常要對企業運行模式、發展目標和業務流程做充分的研究，確定信息如何共享、交換，以此保證“正確的信息在正確的時間以正確的形式到達正確的人手中”。
4 結束語
目前，我國相當一部分制造企業采用了PDM系統和ERP系統，分別用于設計領域和管理領域，但真正做到將兩者結合起來，實現企業全局的信息集成，達到企業資源和信息有效共享的卻很少。二者有效集成，將大大提高企業的運行效率，減少信息冗余和沖突，保證產品數據的一致性、完整性、惟一性、最新性及共享性，不僅能使產品的設計制造過程更加順暢，而且能避免由于信息重復輸入可能帶來的錯誤，精確地傳遞信息，促使整個企業設計制造部門之間協同工作。并且，產品從設計到制造、銷售，一直到服務整個生命周期的數據都用計算機進行管理，實現無紙設計和無紙制造，真正成為數字化工廠，能有效提高企業生產效率，提升企業競爭力。
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本文標題：PDM與ERP集成方案研究與應用
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