1 參數(shù)化管理的總體構(gòu)想
在我國實施和應(yīng)用計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)的過程中，大多數(shù)制造企業(yè)都采用了商品MRPⅡ軟件作為其CIMS中的管理信息系統(tǒng)(MIS)部分，CIMS的集成也主要是以MRPⅡ為核心而進行的。而PDM系統(tǒng)的出現(xiàn)和MRPⅡ向ERP系統(tǒng)的發(fā)展為CIMS的集成提供了新的手段和內(nèi)容，PDM做為產(chǎn)品數(shù)據(jù)的源頭，在機械制造類企業(yè)中為CIMS環(huán)境下的各個分系統(tǒng)之間的集成帶來了新的平臺和集成樞架。PDM將計算機在產(chǎn)品設(shè)計、分析、制造、工藝規(guī)劃和質(zhì)量管理等方面的信息孤島集成在一起，對產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的管理，從而可以實現(xiàn)基于PDM的參數(shù)化管理系統(tǒng)的搭建。
本文以哈空調(diào)的開發(fā)實例進行說明，對于哈空調(diào)這樣一個中型機械制造企業(yè)，以及企業(yè)信息化建設(shè)的現(xiàn)狀，要實現(xiàn)基于PDM的參數(shù)化管理系統(tǒng)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(tǒng)一的BOM、按參數(shù)化管理要求調(diào)整管理機構(gòu)和職能部門業(yè)務(wù)劃分。
PDM系統(tǒng)與ERP集成范圍如圖1所示。
圖1 PDM與ERP集成范圍
PDM系統(tǒng)首要功能就是捕獲和共享任何形式的產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)，并貫穿于整個產(chǎn)品生命周期，從產(chǎn)品設(shè)計的早期階段開始發(fā)揮作用。而這種關(guān)鍵能力在ERP系統(tǒng)中卻并不能得到充分的展示。
PDM系統(tǒng)通常提供應(yīng)用程序界面(API)開發(fā)工具箱，以便能為多種設(shè)計、制造、分析軟件建立應(yīng)用接口。與此相反，現(xiàn)有的ERP系統(tǒng)卻不易進行用戶化。
所有企業(yè)都會同時使用產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的多個視圖，這就是產(chǎn)品配置管理的概念。從概念設(shè)計到按制造視圖管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)，PDM產(chǎn)品正在不斷提升產(chǎn)品結(jié)構(gòu)視圖的利用率。PDM配置管理的最主要優(yōu)點是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有可能按各式各樣視圖進行重新配置，但產(chǎn)品零部件對象仍然與那些定義它們的數(shù)據(jù)保持連關(guān)系。
2 哈空調(diào)ERP的整體集成
哈空調(diào)的ERP是分二期建設(shè)的，后增加的功能模塊要首先完成整體集成，才能與PDM系統(tǒng)進行集成，在綜合考慮公司的實際情況后，結(jié)合公司的實際發(fā)展前景，本文進行了如圖2所示的ERP系統(tǒng)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(guān)系，以成本控制為核心調(diào)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(diào)公司ERP系統(tǒng)整體集成示意圖
3 哈空調(diào)開目PDM與ERP的集成
3.1 PDM與3C集成
在機械產(chǎn)品的生命周期中，CAD用于產(chǎn)品的設(shè)計和分析，CAPP用于工藝過程的設(shè)計，CAM進行計算機輔助數(shù)控編程實現(xiàn)制造的自動化，ERP負責(zé)整個企業(yè)資源的管理，PDM則用于管理與產(chǎn)品有關(guān)的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)管理依據(jù)，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(guān)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(nèi)容包括：工程數(shù)據(jù)(EBOM)和工藝數(shù)據(jù)(EBOM)可以集成到PDM系統(tǒng)中工作；共享PDM系統(tǒng)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)和權(quán)限數(shù)據(jù)；支持在PDM系統(tǒng)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(shè)計的流程作業(yè)。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(chǎn)品的結(jié)構(gòu)信息和產(chǎn)品的零部件信息可以通過PDM數(shù)據(jù)庫與CAPP數(shù)據(jù)庫相互交換，設(shè)計研發(fā)部門設(shè)計開發(fā)的有關(guān)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，包括圖檔、料表、產(chǎn)品技術(shù)協(xié)議以及產(chǎn)品合同信息等，經(jīng)PDM系統(tǒng)存入PDM數(shù)據(jù)庫，工藝部門按PDM捉供的產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)信息進行產(chǎn)品的工藝設(shè)計，工藝數(shù)據(jù)存入CAPP數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一由PDM管理，在PDM系統(tǒng)中可以通過權(quán)限指令進入CAPP系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)的更改操作。根據(jù)哈空調(diào)企業(yè)自身條件、產(chǎn)品屬性特點、工作流程模式、企業(yè)知識產(chǎn)權(quán)保護以及系統(tǒng)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(diào)PDM與ERP的集成模式
在管理產(chǎn)品結(jié)構(gòu)BOM等功能上，PDM和ERP的管理功能出現(xiàn)了部分重疊。對同時實施PDM和ERP的企業(yè)來說，實現(xiàn)PDM和ERP之間共享信息的“共享”，是至關(guān)重要的，而采用集成技術(shù)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(tǒng)完全集成模式。由于哈空調(diào)實行基于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的參數(shù)化管理的需要，所有信息源頭都來自PDM系統(tǒng)，同時考慮到基于CORBA規(guī)范構(gòu)造的軟件系統(tǒng)具有構(gòu)件獨立、網(wǎng)絡(luò)透明、異構(gòu)互聯(lián)、系統(tǒng)規(guī)模可調(diào)、數(shù)據(jù)和操作界面易統(tǒng)一等特點，哈空調(diào)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(nèi)部表達。“封裝”使數(shù)據(jù)和操作有了統(tǒng)一的管理界面。
在現(xiàn)有技術(shù)條件下，通過OMG（對象管理組織）制訂的CORBA規(guī)范可以增強PDM的可擴展性和與ERP系統(tǒng)或者與其他應(yīng)用系統(tǒng)的集成能力。從圖4中可以看出，PDM和ERP集成主要是通過產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與物料清單BOM(Bill of Material)的轉(zhuǎn)化來實現(xiàn)信息的交互作用，用于進行產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的技術(shù)信息系統(tǒng)和用于企業(yè)資源計劃管理的管理信息系統(tǒng)集成在一起，在信息技術(shù)的基礎(chǔ)上將產(chǎn)品開發(fā)和產(chǎn)品制造的各個子過程集成為一個全局的產(chǎn)品形成過程。
3.3 PDM與ERP的集成項目的實施
根據(jù)哈空調(diào)以往建設(shè)ERP和PDM系統(tǒng)的經(jīng)驗，本著“效益驅(qū)動、整體規(guī)劃、分步實施、逐步發(fā)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(diào)PDM與ERP集成的實施步驟
PDM與ERP集成是一項涉及面廣、技術(shù)難度高、開發(fā)周期長，關(guān)系企業(yè)長遠發(fā)展的系統(tǒng)工程項目，對哈空調(diào)信息化來說也是一個較大的工程，關(guān)系到企業(yè)實行參數(shù)化管理的成敗。
成立項目組織，公司成立了實施領(lǐng)導(dǎo)小組，確定項目負責(zé)人、產(chǎn)品主管、系統(tǒng)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(zé)，負責(zé)系統(tǒng)的實施與應(yīng)用。制定項目實施計劃。
完善企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在PDM系統(tǒng)構(gòu)建之初，公司標(biāo)準(zhǔn)化工作就已經(jīng)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(biāo)準(zhǔn)化（如零部件名稱、規(guī)格和材料等）；
②所有文檔模板格式標(biāo)準(zhǔn)化（設(shè)計文件、工藝文件和管理文件等）；
③所有數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化（物料數(shù)據(jù)、制造信息和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息等）；
④設(shè)計方法與設(shè)計工具標(biāo)準(zhǔn)化（包括設(shè)計經(jīng)驗積累等）；
⑤業(yè)務(wù)流程標(biāo)準(zhǔn)化（研發(fā)流程、審簽流程和制造流程等），如根據(jù)產(chǎn)品及零部件的結(jié)構(gòu)特征、材料特征、工藝特征等不同分類標(biāo)準(zhǔn)來統(tǒng)一管理產(chǎn)品及零部件，并對產(chǎn)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(xiàn)有的流程。流程梳理的工作是PDM與ERP集成項目實施的關(guān)鍵，根據(jù)參數(shù)化管理的需要形成以PDM參數(shù)控制為主的管理系統(tǒng)。
制定編碼體系，PDM和ERP之間有很多交叉信息和領(lǐng)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(jù)ERP系統(tǒng)的功能，在ERP系統(tǒng)申創(chuàng)建按制造視圖的MBOM，將它傳回到PDM系統(tǒng)進行維護。
整理并錄入原始數(shù)據(jù)以補充原有數(shù)據(jù)庫資料。原始數(shù)據(jù)資料的錄入，必須保證其準(zhǔn)確性，先將產(chǎn)品所有的技術(shù)資料、制造信息等收集完成，并建立樹型結(jié)構(gòu)和具體說明文檔，最后錄入系統(tǒng)。在這干過程中需要各個部處的支持，如設(shè)計、工藝、生產(chǎn)、銷售等部門的協(xié)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(guān)鍵內(nèi)容進行描述。
3.4 BOM的轉(zhuǎn)換統(tǒng)一實現(xiàn)PDM與ERP的集成
在制造型企業(yè)中，企業(yè)是以BOM為主線組織新產(chǎn)品開發(fā)與生產(chǎn)的。BOM（物料清單）是計算機可以識別的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)文件，是產(chǎn)品數(shù)據(jù)在整個生命周期中傳遞的載體。BOM貫穿于產(chǎn)品概念設(shè)計、計算分析、詳細設(shè)計、工藝規(guī)劃、樣機試制、加工制造、銷售維護直至產(chǎn)品消亡。為此BOM轉(zhuǎn)換與統(tǒng)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(chǎn)品始終的主要有三種：設(shè)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(guān)系，使BOM內(nèi)涵不斷擴展，從產(chǎn)品物料結(jié)構(gòu)到工藝路線，再到產(chǎn)品資源，其它BOM均以EBOM、PBOM和MBOM為基礎(chǔ)麗生成。如果沒有BOM，就無法準(zhǔn)確地將設(shè)計部門產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和變更信息傳送到制造部門，實現(xiàn)全局資源信息的統(tǒng)一。
EBOM(設(shè)計BOM)是產(chǎn)品在工程設(shè)計階段的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的BOM形式。它主要反映產(chǎn)品的設(shè)計結(jié)構(gòu)和物料項的設(shè)計屬性。EBOM是設(shè)計部門向工藝、生產(chǎn)、采購等部門傳遞產(chǎn)品數(shù)據(jù)的主要形式和手段。
PBOM（生產(chǎn)BOM）是產(chǎn)品工藝計劃階段的BOM，PBOM就是反映產(chǎn)品裝配結(jié)構(gòu)和裝配順序的BOM形式。對于哈空調(diào)大型復(fù)雜機械產(chǎn)品（整套產(chǎn)品包括管束、風(fēng)機、百葉窗、鋼結(jié)構(gòu)、平臺、管道系統(tǒng)等）尤其重要，其零部件數(shù)據(jù)龐大，構(gòu)型復(fù)雜，種類繁多，生產(chǎn)形式各種各樣。
MBOM(制造BOM)是詳細描述產(chǎn)品制造過程的BOM。MBOM是生產(chǎn)的依據(jù)，是MRP運算的輸入信息聯(lián)系MPS（主生產(chǎn)計劃）和MRP的橋梁，為生產(chǎn)的管理、采購、備料、制定銷售價格與成本核算提供依據(jù)。從E-BOM轉(zhuǎn)換為M-BOM通常由PDM來完成，目前多數(shù)的PDM產(chǎn)品，往往偏重于為CAD服務(wù)，如果要起到溝通CAD和ERP的作用，需要對上述這些區(qū)別有一個比較清楚的概念。
3.5 統(tǒng)一BOM搭建參數(shù)化管理系統(tǒng)
PDM系統(tǒng)是產(chǎn)品信息集成的核心，是3C系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)之間信息傳遞的橋梁，其中BOM是它們之間集成的關(guān)鍵，統(tǒng)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(chǎn)類型（采購件、虛擬件、外協(xié)件的轉(zhuǎn)化），就可以將BOM用于生產(chǎn)。統(tǒng)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(tǒng)管理多個BOM的復(fù)雜性以及管理上存在的困難。
建立物料清單進行統(tǒng)一的物料編碼管理對實施ERP系統(tǒng)來講，是一項非常繁重的工作，如果能夠在CAD和PDM的基礎(chǔ)上，直接生成ERP所需要的制造BOM(M-BOM)，減少重復(fù)勞動，對縮短產(chǎn)品上市周期，快速響應(yīng)市場變化，都是極其重要的。哈空調(diào)是按訂單設(shè)計（engineer to order，ETO）類型的機械制造業(yè)，企業(yè)信息化的步驟如果不是按先上CAD和PDM再上ERP這樣的順序?qū)嵤瑢嵤〦RP將是十分困難的。
統(tǒng)一BOM重點需要考慮兩個部分：一是考慮EBOM信息如何在統(tǒng)一BOM中進行組織和存儲，二是要考慮MBOM信息如何從統(tǒng)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(chǎn)類型（采購件、虛擬件、外協(xié)件的轉(zhuǎn)化），就可以將BOM用于生產(chǎn)。統(tǒng)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(tǒng)管理多個BOM的復(fù)雜性以及管理上存在的困難。集成實例的統(tǒng)一BOM實際是EBOM信息和MBOM信息在統(tǒng)一BOM中的合理組織和描述。由于EBOM和MBOM的差異，在EBOM向MBOM轉(zhuǎn)化過程中必然要涉及信息的調(diào)整和變化，這種信息的變化是由用戶通過EBOM-MBOM轉(zhuǎn)化系統(tǒng)對信息進行處理所得到的。
在BOM沒有統(tǒng)一以前，流程是分段進行的，各個部門編制完后，進行轉(zhuǎn)化，然后流到另一個部門，現(xiàn)在將流程統(tǒng)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(fā)生改變。
圖6 文檔模板測試截圖
從審批流程來看BOM統(tǒng)一的全過程：設(shè)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(fā)部門同事之間的校對，再到研發(fā)部門領(lǐng)導(dǎo)審核，到這里為止，研發(fā)部門相關(guān)的工作已經(jīng)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(jīng)在研發(fā)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(jīng)統(tǒng)一完畢，后面的工作是標(biāo)準(zhǔn)化的審核、其值相關(guān)部門的會簽，最后批準(zhǔn)，那么這份BOM就可以導(dǎo)入到ERP中去了，當(dāng)然還要做一些相關(guān)的處理。例如采購件在導(dǎo)入的時候，下面的子明細不需要導(dǎo)入，虛擬件不導(dǎo)入到ERP系統(tǒng)中去等等之類。這些轉(zhuǎn)化的細節(jié)在PDM與ERP集成中討論，本文不做討論。現(xiàn)在來看，在PDM中只存在一份BOM了，這份BOM就是統(tǒng)一后的BOM，具有了三種BOM的特性。PDM與ERP實現(xiàn)了完美的集成。
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本文標(biāo)題：現(xiàn)代制造業(yè)集成ERP系統(tǒng)基于PDM的參數(shù)化管理系統(tǒng)搭建
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