PDM（Product Data Management System，即產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)）和ERP（EntERPrise Resource Planning ，即企業(yè)資源計劃）是當(dāng)前先進制造技術(shù)群中涉及企業(yè)管理和信息化建設(shè)的兩個重要技術(shù)領(lǐng)域。在理論上，PDM能夠集成并管理所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息及與產(chǎn)品相關(guān)的過程。在異地協(xié)同設(shè)計中它能幫助各協(xié)同伙伴構(gòu)造一個適合異構(gòu)計算機運作環(huán)境的集成應(yīng)用平臺。ERP則是在MRPⅡ基礎(chǔ)上發(fā)展起來的先進的企業(yè)經(jīng)營管理模式，它進一步吸取了現(xiàn)代管理思想，在異地協(xié)同設(shè)計中可以幫助協(xié)同伙伴對企業(yè)活動、制造中的所有資源和過程進行統(tǒng)一管理。由于PDM和ERP管理側(cè)重點不同，產(chǎn)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(lǐng)域，所以對PDM和ERP的系統(tǒng)集成是異地協(xié)同設(shè)計亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)之一，具有很強的工程實踐意義。

    根據(jù)實際需求的不同，企業(yè)可以采用不同的PDM和ERP系統(tǒng)，因此技術(shù)集成的方法和采用的開發(fā)平臺會有所區(qū)別。但無論是基于哪一種技術(shù)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(xié)同設(shè)計的企業(yè)，如何將協(xié)同設(shè)計數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化到后續(xù)制造系統(tǒng)，對于數(shù)字化設(shè)計與制造，以及真正實現(xiàn)產(chǎn)品整個生命周期的管理（PLM）是非常重要的。為了解決企業(yè)內(nèi)部之間的信息傳輸和數(shù)據(jù)的一致性問題，本文分析了在異地協(xié)同設(shè)計中PDM和ERP功能的異同，構(gòu)造了異地協(xié)同設(shè)計中PDM和ERP集成的體系結(jié)構(gòu)和工作流，提出了解決設(shè)計BOM與制造BOM之間的信息集成方法。

    1 PDM與ERP的區(qū)別與聯(lián)系

    在異地協(xié)同設(shè)計中，PDM對與協(xié)同設(shè)計產(chǎn)品相關(guān)的信息和過程進行管理，側(cè)重于產(chǎn)品組成信息流的管理。同時，它還是一項重要的使能技術(shù)，根據(jù)所管理產(chǎn)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(chǎn)品形成過程。其代表的功能有：工程數(shù)據(jù)存儲和管理、產(chǎn)品信息結(jié)構(gòu)管理、產(chǎn)品信息、配置及管理、項目管理、工作流程管理、產(chǎn)品變更信息管理、標(biāo)準(zhǔn)件管理等。它以一個企業(yè)為整體，跨越整個工程技術(shù)群體，提供了產(chǎn)品整個生命周期的信息管理，是產(chǎn)品快速開發(fā)和業(yè)務(wù)過程快速轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)管理和企業(yè)間數(shù)據(jù)管理。異地協(xié)同設(shè)計中的PDM屬于企業(yè)間數(shù)據(jù)管理。

    在異地協(xié)同設(shè)計中，ERP對企業(yè)中與制造有關(guān)的所有資源和過程進行統(tǒng)一管理，側(cè)重于制造領(lǐng)域管理的主要功能有：主生產(chǎn)計劃（MPS）、物料需求計劃（MRP）、原材料采購計劃、車間作業(yè)計劃、工裝設(shè)備管理、財務(wù)管理、庫存管理、分銷管理等。ERP是建立在信息技術(shù)基礎(chǔ)上，依據(jù)系統(tǒng)工程，為企業(yè)決策層提供決策運行手段的管理平臺。

    “設(shè)計BOM”和“制造BOM”（又叫材料明細表）是PDM和ERP系統(tǒng)最關(guān)鍵的輸入信息。兩種技術(shù)的出發(fā)點不同：PDM系統(tǒng)的“設(shè)計BOM”給出了產(chǎn)品“按設(shè)計角度（As Desi e ）”的視圖，解決產(chǎn)品具體是什么以及怎樣用與之相關(guān)的工程數(shù)據(jù)來描述；而“制造BOM”是“按制造角度（As Built ）”的視圖，描述產(chǎn)品怎樣在車間生產(chǎn)以及怎樣將它們裝配起來。

    兩類系統(tǒng)之間的差別也反映在它們所采用的底層技術(shù)上。ERP系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上以企業(yè)組織的其他系統(tǒng)為基礎(chǔ)，并且與它們互聯(lián)；而PDM系統(tǒng)構(gòu)建在企業(yè)組織的基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境之上，這個基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)支持企業(yè)組織快速改變工程計算環(huán)境。從系統(tǒng)的應(yīng)用上看，在協(xié)同設(shè)計中兩者的差異主要表現(xiàn)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(chǎn)品定義數(shù)據(jù)，它從協(xié)同產(chǎn)品設(shè)計生命周期的早期階段就開始發(fā)揮作用，如產(chǎn)品的方案論證過程、概念設(shè)計過程、詳細設(shè)計過程、工藝指定過程以及這些過程中的人員配置、協(xié)作關(guān)系等。而這種功能在ERP系統(tǒng)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(chǎn)的制造資源（設(shè)備、物料、車間班組等）和資源利用的生產(chǎn)過程，主要包括：產(chǎn)品的零部件原料采購、加工、制造和裝配、銷售、服務(wù)等。所以，PDM和ERP管理的對象在時間、地點、作用領(lǐng)域、相關(guān)支持工具、所采取的手段措施等方面存在區(qū)別。

    （2 ）用戶化程度

    PDM系統(tǒng)通常提供應(yīng)用程序界面（API ）開發(fā)工具，以便能為多種協(xié)同設(shè)計、制造、分析軟件建立應(yīng)用接口。這一獨特的連接工具使系統(tǒng)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(shè)計工具的特定數(shù)據(jù)實施管理的要求。與此相反，現(xiàn)有的ERP系統(tǒng)在實施的過程中卻不易進行用戶化。其原因是ERP系統(tǒng)建立在一種先進的管理思想和模式的基礎(chǔ)上，是一種科學(xué)的企業(yè)流程管理和系統(tǒng)管理，其用戶化的過程會給企業(yè)帶來很多風(fēng)險，也不便于系統(tǒng)的實施。

    （3 ）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)

    在大多數(shù)企業(yè)中，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是從設(shè)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(tǒng)，并且作為創(chuàng)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(xiàn)的，并且與其他計劃信息一起來平衡生產(chǎn)需求與現(xiàn)有機器設(shè)備、材料以及可直接使用的勞動力資源之間的關(guān)系等�，F(xiàn)代的PDM系統(tǒng)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)功能，它不僅能夠提供傳統(tǒng)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(chǎn)品定義數(shù)據(jù)。目前的PDM系統(tǒng)基本上都采用面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)管理工具，這樣就能夠?qū)�產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)部件、子裝配聯(lián)系起來。用戶能夠利用導(dǎo)航工具，沿圖形化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹來確定感興趣部件的位置，并在此基礎(chǔ)上展開描述該部件的產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)。

    （4 ）控制變更管理

    PDM的更改功能可以跟蹤更改協(xié)同設(shè)計產(chǎn)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(zhí)行必要的任務(wù)并且負責(zé)通知到所有受影響的職能部門。當(dāng)工程師接到更改設(shè)計的任務(wù)時，將通過數(shù)據(jù)庫的關(guān)系導(dǎo)航找到受影響產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)對象和設(shè)計數(shù)據(jù)。而ERP系統(tǒng)從產(chǎn)品計劃視圖的角度更改管理，一旦更改的細節(jié)通過了設(shè)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(tǒng)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(yè)同時使用產(chǎn)品的多個視圖。應(yīng)用PDM系統(tǒng)，在產(chǎn)品設(shè)計的整個生命周期中，雖然產(chǎn)品結(jié)構(gòu)可能按各式各樣的視圖進行重新配置，但產(chǎn)品零部件對象仍然與那些定義它們的數(shù)據(jù)保持連接關(guān)系。而ERP系統(tǒng)由于面向生產(chǎn)計劃，所以是按生產(chǎn)計劃的視圖管理產(chǎn)品配置。

2 PDM與ERP信息集成的必要性與集成模式

    在協(xié)同設(shè)計中，PDM 與ERP分別在不同時間處理不同的任務(wù)，但又相互關(guān)聯(lián)，成為一個整體。然而現(xiàn)階段PDM與ERP是被分而治之的，造成企業(yè)信息交換困難，也使協(xié)同設(shè)計與后續(xù)協(xié)同制造之間出現(xiàn)了信息傳遞的不一致。①ERP系統(tǒng)所需要的數(shù)據(jù)不能從PDM系統(tǒng)中自動獲得，需要重新手工錄入；②PDM系統(tǒng)無法對生產(chǎn)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(tǒng)數(shù)據(jù)的一致性和完整性；③企業(yè)中各個部門之間數(shù)據(jù)往往重復(fù)使用，一個錯誤數(shù)據(jù)會造成一條錯誤鏈，致使數(shù)據(jù)混亂，很難加以修改，當(dāng)發(fā)現(xiàn)時已造成很大損失。綜上所述，PDM系統(tǒng)不能及時了解市場變化，不能使協(xié)同設(shè)計的產(chǎn)品面適應(yīng)市場需求；而ERP系統(tǒng)由于得不到協(xié)同設(shè)計中經(jīng)過整理的精確數(shù)據(jù)，企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)也不能據(jù)此做出正確決策。

    實踐證明，在協(xié)同設(shè)計中，只有PDM與ERP兩個系統(tǒng)的集成才可以使企業(yè)內(nèi)部工程和制造部門快速和準(zhǔn)確地傳送信息，加速工作流程，保持企業(yè)之間的核心競爭力，最終給協(xié)同設(shè)計的企業(yè)及協(xié)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(xiàn)了重疊。因此，在產(chǎn)品開發(fā)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(xiàn)異地協(xié)同設(shè)計和協(xié)同制造過程是至關(guān)重要的。PDM與ERP的集成是實現(xiàn)協(xié)同設(shè)計與協(xié)同制造的核心技術(shù)。

    文獻列舉了企業(yè)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(xié)同設(shè)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(tǒng)一般與特定的CAD／CAM 緊密集成，如IMAN，UG。其優(yōu)點是價格便宜、易于操作。缺點是只能與特定的CAD／CAM 系統(tǒng)工作，只適用于設(shè)計小組在同一CAD／CAM 環(huán)境下的異地協(xié)同工作，不適合多功能小組在不同CAD／CAM 系統(tǒng)或其他應(yīng)用環(huán)境下的協(xié)同工作與數(shù)據(jù)管理。此外，與ERP系統(tǒng)的集成只能通過中間文件或中間數(shù)據(jù)庫的方式進行，屬于間接集成方式。隨著企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的增加或應(yīng)用范圍的拓展，這種模式將不能適應(yīng)企業(yè)范圍內(nèi)的集成需要。

    （2 ）基于企業(yè)級PDM的集成模式：這種模式以PDM為核心，由PDM提供唯一的產(chǎn)品信息源。優(yōu)點是能支持不同應(yīng)用系統(tǒng)的集成，滿足企業(yè)較為長期的信息化需求，并能支持企業(yè)實施CIMS、并行工程和業(yè)務(wù)流程重組（BPR）等。缺點是系統(tǒng)功能復(fù)雜、對技術(shù)人員要求高、軟件價格和費用高、實施周期長、風(fēng)險大。比較適合大中型企業(yè)復(fù)雜產(chǎn)品的開發(fā)和管理，尤其適合進行異地協(xié)同設(shè)計的多企業(yè)合作；不太適合技術(shù)水平要求不高、產(chǎn)品對象不太復(fù)雜的中小型企業(yè)。

    （3 ）基于團隊級及企業(yè)級兩極復(fù)合的PDM的集成模式：這種模式的優(yōu)點是企業(yè)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)分級處理，做到更為有序的管理，比較適合于大型企業(yè)。其缺點是系統(tǒng)協(xié)調(diào)與集成更為復(fù)雜，投資費用更高，實施周期更長。

    （4 ）基于企業(yè)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(xiàn)應(yīng)用集成與信息交換，在信息化過程中體現(xiàn)同等的地位與作用。這一集成模式有更強的適應(yīng)性，能支持更廣范圍內(nèi)的企業(yè)集成，是未來的發(fā)展方向。但現(xiàn)在還缺乏較為成熟的集成平臺和集成框架產(chǎn)品，對企業(yè)的實施人員有更高的技術(shù)要求，系統(tǒng)的設(shè)計也較為復(fù)雜。

    企業(yè)可根據(jù)實際情況選擇不同的集成模式。目前國外的很多大型企業(yè)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(xié)同設(shè)計時，本文認(rèn)為，可在第4 種集成模式基礎(chǔ)上，以PDM系統(tǒng)作為支持產(chǎn)品全生命周期（PLM）的異地協(xié)同設(shè)計的使能工具，進行異地協(xié)同設(shè)計中PDM與ERP信息及工作流集成，從而解決企業(yè)內(nèi)部之間信息和數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊恢滦浴?/P>

    3 PDM與ERP信息集成的體系結(jié)構(gòu)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(zhì)是實現(xiàn)設(shè)計、工藝與企業(yè)管理、生產(chǎn)、質(zhì)檢、財務(wù)等部門之間的集成，是產(chǎn)品信息與經(jīng)營信息的集成，即實現(xiàn)企業(yè)全局信息集成。圖1 以兩個系統(tǒng)中的BOM 為例說明兩者之間信息集成的關(guān)系。

    圖1 異地協(xié)同設(shè)計中PDM 與ERP 信息集成的關(guān)系

    圖1 表明PDM應(yīng)向ERP提供加工信息、設(shè)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(shè)備需求等）。而ERP應(yīng)向PDM提供市場信息、設(shè)計任務(wù)書、更改請求信息、原材料信息、設(shè)備狀態(tài)信息等。兩者之間的信息集成主要表現(xiàn)在如何保證PDM中的產(chǎn)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(shè)計，而ERP中BOM 一般是面向制造的。對于進行異地協(xié)同設(shè)計的產(chǎn)品而言，這兩種表的組織方式從其包含零部件的多寡到結(jié)構(gòu)層次關(guān)系等都可能不一樣（如圖中虛線圈內(nèi)的零部件）。因此，實現(xiàn)PDM與ERP信息集成的關(guān)鍵在于實現(xiàn)設(shè)計BOM 與制造BOM 之間的信息集成，這樣才能保證產(chǎn)品數(shù)據(jù)的一致性，并做到產(chǎn)品數(shù)據(jù)在整個生命周期內(nèi)的管理。

3.2 PDM與ERP信息集成的體系結(jié)構(gòu)及工作流

    為了對PDM和ERP進行集成，必須尋找這兩個領(lǐng)域的集成基礎(chǔ)和集成載體。這一集成基礎(chǔ)和集成載體應(yīng)具有兩個基礎(chǔ)功能：①內(nèi)容涵蓋PDM和ERP兩大領(lǐng)域，這是系統(tǒng)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(lǐng)域之間的差異。這是實現(xiàn)系統(tǒng)信息集成的充分條件。

    PDM技術(shù)建立在網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上，將計算機在產(chǎn)品設(shè)計、分析、制造、工藝規(guī)劃和質(zhì)量管理等方面產(chǎn)生的信息孤島集成在一起，可以對產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理，解決了CAD／CAM深化應(yīng)用的瓶頸問題，架構(gòu)在PDM集成平臺上的CAD／CAPP／CAM／CAE系統(tǒng)都可以從PDM中攝取各自所需的信息，再把結(jié)果放回PDM中，真正實現(xiàn)了4C 的集成，所以PDM是CAD／CAPP／CAM／CAE的集成平臺。同時ERP（企業(yè)資源規(guī)劃）中的許多信息也來自CAD／CAPP／CAM／CAE 系統(tǒng)，通過PDM系統(tǒng)可以及時地把相關(guān)信息傳遞到ERP系統(tǒng)中，ERP產(chǎn)生的信息也是通過PDM傳遞給CAD／CAPP／CAM／CAE的。由此可見，PDM 系統(tǒng)是4C系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)之間信息傳遞的橋梁，可以作為進行異地協(xié)同設(shè)計的使能工具，從而實現(xiàn)了企業(yè)全局信息的集成與共享（見圖2 ）。

    圖2 異地協(xié)同設(shè)計PDM 與ERP 信息集成的體系結(jié)構(gòu)及內(nèi)部工作流

    根據(jù)PDM技術(shù)的發(fā)展趨勢，對PDM系統(tǒng)產(chǎn)生巨大影響的兩種技術(shù)——分布式計算技術(shù)和Internet／Intranet 技術(shù)，已促使PDM技術(shù)邁向新的臺階�，F(xiàn)有的PDM大多數(shù)構(gòu)架在分布式計算環(huán)境上，并以CORBA、DCOM 和Web 為技術(shù)核心，可以實現(xiàn)異構(gòu)環(huán)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(gòu)的環(huán)境中進行協(xié)同設(shè)計。

    典型的PDM產(chǎn)品有IMAN，Sherpa等，它們的各功能模塊之間既相互關(guān)聯(lián)，又相互獨立，可以基于組件技術(shù)根據(jù)用戶的需求靈活地組合成不同的應(yīng)用系統(tǒng)。同時，為方便用戶的使用，PDM也可以提供大量的應(yīng)用工具，如應(yīng)用模型的建立工具、CAD系統(tǒng)接口工具、二次開發(fā)接口等，從而可以支持以PDM為基礎(chǔ)的信息集成和技術(shù)集成。因此本文認(rèn)為，PDM可以作為支持產(chǎn)品全生命周期（PLM）的異地協(xié)同設(shè)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(nèi)部的核心功能（或稱模塊，圖中用灰色方框表示）。其中，協(xié)同設(shè)計及后續(xù)協(xié)同制造的整個業(yè)務(wù)流程就是在各核心功能的支持下進行的（見內(nèi)部流程描述）。同時，圖中也從縱向指明了進行異地協(xié)同設(shè)計整體系統(tǒng)構(gòu)架，它為進行異地協(xié)同制造提供了有利的保障。

    4 結(jié)束語

    本文將異地協(xié)同設(shè)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(yè)內(nèi)部之間的信息傳輸和數(shù)據(jù)的一致性的思想。在支持產(chǎn)品全生命周期（PLM）的信息管理方法的框架下，構(gòu)造了異地協(xié)同設(shè)計中PDM與ERP信息集成的體系結(jié)構(gòu)和工作流，并結(jié)合江蘇某企業(yè)工程應(yīng)用實例，使用瑞典I FS 系統(tǒng)對設(shè)計BOM 與制造BOM 的信息集成進行了驗證。該系統(tǒng)通過“工程部件的傳輸”和“設(shè)計BOM 的下達”實現(xiàn)了PDM向ERP系統(tǒng)的信息傳輸，同時通過ERP系統(tǒng)中“制造BOM”的“變更請求”實現(xiàn)ERP系統(tǒng)向PDM系統(tǒng)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(shù)集成的難度較大，往往不是獨立的幾個人可以完成的�，F(xiàn)有國外的一些大型的企業(yè)管理軟件，都是由幾百甚至上千個研發(fā)人員在基于一種規(guī)范的軟件開發(fā)管理方法下協(xié)同開發(fā)而我國現(xiàn)有軟件技術(shù)開發(fā)缺少一種規(guī)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(shù)集成之前的系統(tǒng)分析和吸取國外大型軟件的信息集成思想。同時，幫助企業(yè)中的生產(chǎn)管理人員借助管理信息系統(tǒng)工具對異地協(xié)同設(shè)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(xiàn)產(chǎn)品整個生命周期的管理進程。

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本文標(biāo)題：異地協(xié)同設(shè)計中PDM與ERP的信息集成

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