1 參數化管理的總體構想
在我國實施和應用計算機集成制造系統(CIMS)的過程中，大多數制造企業都采用了商品MRPⅡ軟件作為其CIMS中的管理信息系統(MIS)部分，CIMS的集成也主要是以MRPⅡ為核心而進行的。而PDM系統的出現和MRPⅡ向ERP系統的發展為CIMS的集成提供了新的手段和內容，PDM做為產品數據的源頭，在機械制造類企業中為CIMS環境下的各個分系統之間的集成帶來了新的平臺和集成樞架。PDM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的信息孤島集成在一起，對產品整個生命周期內的數據進行統一的管理，從而可以實現基于PDM的參數化管理系統的搭建。
本文以哈空調的開發實例進行說明，對于哈空調這樣一個中型機械制造企業，以及企業信息化建設的現狀，要實現基于PDM的參數化管理系統的搭建，其工作范圍主要包括：ERP的整體集成、PDM與CAD/CAM/CAE的集成、PDM與ERP的集成、建立統一的BOM、按參數化管理要求調整管理機構和職能部門業務劃分。
PDM系統與ERP集成范圍如圖1所示。
圖1 PDM與ERP集成范圍
PDM系統首要功能就是捕獲和共享任何形式的產品定義數據，并貫穿于整個產品生命周期，從產品設計的早期階段開始發揮作用。而這種關鍵能力在ERP系統中卻并不能得到充分的展示。
PDM系統通常提供應用程序界面(API)開發工具箱，以便能為多種設計、制造、分析軟件建立應用接口。與此相反，現有的ERP系統卻不易進行用戶化。
所有企業都會同時使用產品結構的多個視圖，這就是產品配置管理的概念。從概念設計到按制造視圖管理產品數據，PDM產品正在不斷提升產品結構視圖的利用率。PDM配置管理的最主要優點是產品結構有可能按各式各樣視圖進行重新配置，但產品零部件對象仍然與那些定義它們的數據保持連關系。
2 哈空調ERP的整體集成
哈空調的ERP是分二期建設的，后增加的功能模塊要首先完成整體集成，才能與PDM系統進行集成，在綜合考慮公司的實際情況后，結合公司的實際發展前景，本文進行了如圖2所示的ERP系統整體集成解決方案。理清各個功能模塊之間的信息傳遞和相互關系，以成本控制為核心調理原有模塊和新增加一些模塊，使信息管理更加順暢、便捷和安全。
圖2 哈空調公司ERP系統整體集成示意圖
3 哈空調開目PDM與ERP的集成
3.1 PDM與3C集成
在機械產品的生命周期中，CAD用于產品的設計和分析，CAPP用于工藝過程的設計，CAM進行計算機輔助數控編程實現制造的自動化，ERP負責整個企業資源的管理，PDM則用于管理與產品有關的數據及過程。PDM源自于CAD，最早是用于CAD的圖檔管理，ERP管理客戶的需求和銷售，為PDM提供數據管理依據，并且接受PDM傳遞過來的BOM。明確了CAD/CAPP/CAM、PDM和ERP之間的集成關系之后，它們之間的集成模式就顯得十分重要。PDM與3C的集成的主要內容包括：工程數據(EBOM)和工藝數據(EBOM)可以集成到PDM系統中工作；共享PDM系統的產品數據和權限數據；支持在PDM系統中瀏覽、打印、批注工藝文件；按PDM的要求進行工藝文件的版本控制；按PDM的要求進行工藝設計的流程作業。PDM與CAPP集成的總體框架如圖3所示。
圖3 PDM與CAPP集成的總體框架
產品的結構信息和產品的零部件信息可以通過PDM數據庫與CAPP數據庫相互交換，設計研發部門設計開發的有關產品結構數據，包括圖檔、料表、產品技術協議以及產品合同信息等，經PDM系統存入PDM數據庫，工藝部門按PDM捉供的產品的結構信息進行產品的工藝設計，工藝數據存入CAPP數據庫統一由PDM管理，在PDM系統中可以通過權限指令進入CAPP系統進行數據的更改操作。根據哈空調企業自身條件、產品屬性特點、工作流程模式、企業知識產權保護以及系統維護和升級的需要，本文采用封裝模式進行PDM與3C的集成。
3.2 哈空調PDM與ERP的集成模式
在管理產品結構BOM等功能上，PDM和ERP的管理功能出現了部分重疊。對同時實施PDM和ERP的企業來說，實現PDM和ERP之間共享信息的“共享”，是至關重要的，而采用集成技術是解決二者之間共享信息的最佳方案，其集成模式有四種：封裝式（緩沖模式）、間接式、直通式（綁定模式）、工具式。有些文獻中對模式類型的叫法可能不同，但具體實施的原理大致相同。CAD/CAPP/CAM與PDM之間的集成模式主要有三種：封裝模式、程序接口模式、系統完全集成模式。由于哈空調實行基于產品結構的參數化管理的需要，所有信息源頭都來自PDM系統，同時考慮到基于CORBA規范構造的軟件系統具有構件獨立、網絡透明、異構互聯、系統規模可調、數據和操作界面易統一等特點，哈空調實施開目PDM與ERP集成時，選用似PDM主動方式的緩沖模式的集成框架如圖4所示。
圖4 基于緩沖模式的PDM與ERP集成
如圖4所示的模式也稱作“封裝”模式，即把對象的屬性和操作方法同時封裝在定義對象中，用操作集來描述可見的模塊外部接口，從而保證了對象的界面獨立于對象的內部表達。“封裝”使數據和操作有了統一的管理界面。
在現有技術條件下，通過OMG（對象管理組織）制訂的CORBA規范可以增強PDM的可擴展性和與ERP系統或者與其他應用系統的集成能力。從圖4中可以看出，PDM和ERP集成主要是通過產品結構與物料清單BOM(Bill of Material)的轉化來實現信息的交互作用，用于進行產品數據管理的技術信息系統和用于企業資源計劃管理的管理信息系統集成在一起，在信息技術的基礎上將產品開發和產品制造的各個子過程集成為一個全局的產品形成過程。
3.3 PDM與ERP的集成項目的實施
根據哈空調以往建設ERP和PDM系統的經驗，本著“效益驅動、整體規劃、分步實施、逐步發展”的原則，采取按項目進行管理和實施的方法，如圖5所示。
圖5 哈空調PDM與ERP集成的實施步驟
PDM與ERP集成是一項涉及面廣、技術難度高、開發周期長，關系企業長遠發展的系統工程項目，對哈空調信息化來說也是一個較大的工程，關系到企業實行參數化管理的成敗。
成立項目組織，公司成立了實施領導小組，確定項目負責人、產品主管、系統管理員和IT人員組成的項目實施小組，明確各類人員的職責，負責系統的實施與應用。制定項目實施計劃。
完善企業標準，在PDM系統構建之初，公司標準化工作就已經深入開展了，實行PDM與ERP的集成又提出了新的要求，主要涉及以下幾個方面：
①所有名稱標準化（如零部件名稱、規格和材料等）；
②所有文檔模板格式標準化（設計文件、工藝文件和管理文件等）；
③所有數據標準化（物料數據、制造信息和產品結構信息等）；
④設計方法與設計工具標準化（包括設計經驗積累等）；
⑤業務流程標準化（研發流程、審簽流程和制造流程等），如根據產品及零部件的結構特征、材料特征、工藝特征等不同分類標準來統一管理產品及零部件，并對產品及零部件進行各種管理操作，如移動、添加、刪除及修改零部件特征值等。
改造現有的流程。流程梳理的工作是PDM與ERP集成項目實施的關鍵，根據參數化管理的需要形成以PDM參數控制為主的管理系統。
制定編碼體系，PDM和ERP之間有很多交叉信息和領域，包括物料清單、零件分類信息、部件信息、配置管理、工作流程管理等。根據ERP系統的功能，在ERP系統申創建按制造視圖的MBOM，將它傳回到PDM系統進行維護。
整理并錄入原始數據以補充原有數據庫資料。原始數據資料的錄入，必須保證其準確性，先將產品所有的技術資料、制造信息等收集完成，并建立樹型結構和具體說明文檔，最后錄入系統。在這干過程中需要各個部處的支持，如設計、工藝、生產、銷售等部門的協作方可順利完成。
本文就實施PDM與ERP集成項目的幾個階段的部分關鍵內容進行描述。
3.4 BOM的轉換統一實現PDM與ERP的集成
在制造型企業中，企業是以BOM為主線組織新產品開發與生產的。BOM（物料清單）是計算機可以識別的產品結構數據文件，是產品數據在整個生命周期中傳遞的載體。BOM貫穿于產品概念設計、計算分析、詳細設計、工藝規劃、樣機試制、加工制造、銷售維護直至產品消亡。為此BOM轉換與統一是十分重要的。
在ERP中有很多種BOM，如表1所示，其貫穿于產品始終的主要有三種：設計類物料BOM(EBOM)、工藝類物料BOM(PBOM)和制造類物料BOM(MBOM)，這三種BOM是層層遞進關系，使BOM內涵不斷擴展，從產品物料結構到工藝路線，再到產品資源，其它BOM均以EBOM、PBOM和MBOM為基礎麗生成。如果沒有BOM，就無法準確地將設計部門產生的數據和變更信息傳送到制造部門，實現全局資源信息的統一。
EBOM(設計BOM)是產品在工程設計階段的產品結構的BOM形式。它主要反映產品的設計結構和物料項的設計屬性。EBOM是設計部門向工藝、生產、采購等部門傳遞產品數據的主要形式和手段。
PBOM（生產BOM）是產品工藝計劃階段的BOM，PBOM就是反映產品裝配結構和裝配順序的BOM形式。對于哈空調大型復雜機械產品（整套產品包括管束、風機、百葉窗、鋼結構、平臺、管道系統等）尤其重要，其零部件數據龐大，構型復雜，種類繁多，生產形式各種各樣。
MBOM(制造BOM)是詳細描述產品制造過程的BOM。MBOM是生產的依據，是MRP運算的輸入信息聯系MPS（主生產計劃）和MRP的橋梁，為生產的管理、采購、備料、制定銷售價格與成本核算提供依據。從E-BOM轉換為M-BOM通常由PDM來完成，目前多數的PDM產品，往往偏重于為CAD服務，如果要起到溝通CAD和ERP的作用，需要對上述這些區別有一個比較清楚的概念。
3.5 統一BOM搭建參數化管理系統
PDM系統是產品信息集成的核心，是3C系統與ERP系統之間信息傳遞的橋梁，其中BOM是它們之間集成的關鍵，統一BOM就變得尤其重要。
通過PDM的BOM增加一些ERP的屬性以及更改一些物料的生產類型（采購件、虛擬件、外協件的轉化），就可以將BOM用于生產。統一的目的是在與ERP集成的時候變得容易，同時也解決了PDM系統管理多個BOM的復雜性以及管理上存在的困難。
建立物料清單進行統一的物料編碼管理對實施ERP系統來講，是一項非常繁重的工作，如果能夠在CAD和PDM的基礎上，直接生成ERP所需要的制造BOM(M-BOM)，減少重復勞動，對縮短產品上市周期，快速響應市場變化，都是極其重要的。哈空調是按訂單設計（engineer to order，ETO）類型的機械制造業，企業信息化的步驟如果不是按先上CAD和PDM再上ERP這樣的順序實施，對實施ERP將是十分困難的。
統一BOM重點需要考慮兩個部分：一是考慮EBOM信息如何在統一BOM中進行組織和存儲，二是要考慮MBOM信息如何從統一BOM中進行獲取。通過PDM的BOM增加一些ERP的屬性以及更改一些物料的生產類型（采購件、虛擬件、外協件的轉化），就可以將BOM用于生產。統一的目的是在與ERP集成時候變的容易，同時也解決了PDM系統管理多個BOM的復雜性以及管理上存在的困難。集成實例的統一BOM實際是EBOM信息和MBOM信息在統一BOM中的合理組織和描述。由于EBOM和MBOM的差異，在EBOM向MBOM轉化過程中必然要涉及信息的調整和變化，這種信息的變化是由用戶通過EBOM-MBOM轉化系統對信息進行處理所得到的。
在BOM沒有統一以前，流程是分段進行的，各個部門編制完后，進行轉化，然后流到另一個部門，現在將流程統一成一個串行的大流程，如圖6所示。從圖中可以看出：明細表的審批流程以及更改流程發生改變。
圖6 文檔模板測試截圖
從審批流程來看BOM統一的全過程：設計部門按照要求編制BOM的大體框架，基本信息，然后通過研發部門同事之間的校對，再到研發部門領導審核，到這里為止，研發部門相關的工作已經完成；然后到工藝會簽，工藝部門按照工藝的要求，進行核對，同時增加一些工藝屬性（一般工藝路線已經在研發部門編制好的）；再到制造部門會簽，除了進行核對外還增加一些工裝信息等，BOM的進程基本已經統一完畢，后面的工作是標準化的審核、其值相關部門的會簽，最后批準，那么這份BOM就可以導入到ERP中去了，當然還要做一些相關的處理。例如采購件在導入的時候，下面的子明細不需要導入，虛擬件不導入到ERP系統中去等等之類。這些轉化的細節在PDM與ERP集成中討論，本文不做討論。現在來看，在PDM中只存在一份BOM了，這份BOM就是統一后的BOM，具有了三種BOM的特性。PDM與ERP實現了完美的集成。
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本文標題：現代制造業基于PDM的參數化管理系統搭建
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