隨著計算機技術和網(wǎng)絡技術的快速發(fā)展,企業(yè)間的競爭越來越趨向于軟實力較量,企業(yè)通過信息化提升核心競爭力成為必然的選擇。企業(yè)信息化分為4個主要的業(yè)務領域,由4種主要的IT信息系統(tǒng)所組成:企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)系統(tǒng)、供應鏈管理(SCM)系統(tǒng)、客戶關系管理(CRM)系統(tǒng)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)系統(tǒng)。其中PDM和ERP的實施已經(jīng)較為普及,PDM與EKP聯(lián)系密切,互為信息基礎,PDM系統(tǒng)為ERP系統(tǒng)提供了產(chǎn)品設計和工藝信息,而ERP系統(tǒng)則為PDM系統(tǒng)提供了制造資源、成本信息。
一般情況下,PDM系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)相互獨立,且數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)格式均存在較大差異,這就導致兩系統(tǒng)集成不理想,從而成為企業(yè)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(chǎn)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(yè)須重點關注的一個問題。
1 PDM系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)集成的重要性
PDM系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)是當前眾多先進制造技術中涉及企業(yè)管理領域的2個重要技術系統(tǒng)。雖然在管理重點上有所不同,但實際上是同一產(chǎn)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(chǎn)品從設計領域到制造領域的轉(zhuǎn)化,從根本上促進企業(yè)的信息化進程,對PDM系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)的集成研究就顯得更加重要。
現(xiàn)階段PDM與ERP是被分別實施的,造成企業(yè)信息交互困難,也使協(xié)同設計與后續(xù)協(xié)同制造之間出現(xiàn)了信息傳遞的不一致。
首先,ERP系統(tǒng)所需的產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息不能從PDM系統(tǒng)中自動獲得,必須用手工重新錄入;
其次,由于PDM系統(tǒng)無法對生產(chǎn)制造過程中數(shù)據(jù)的頻繁更改進行跟蹤和反饋,故不能保證兩系統(tǒng)數(shù)據(jù)的同步性和完整性;
第三,由于企業(yè)各部門的數(shù)據(jù)往往要重復使用,一個錯誤的數(shù)據(jù)將會造成一條錯誤鏈,致使數(shù)據(jù)混亂,很難修改,待發(fā)現(xiàn)時已造成很大損失。
因此,對PDM系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)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(xiàn)快速、精確的傳遞,加速工作流程,促使整個企業(yè)各部門之間協(xié)調(diào)工作,提升企業(yè)的競爭力,并給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益。
2 PDM系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)集成內(nèi)容分析
2.1 PDM系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)的區(qū)別與聯(lián)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(chǎn)品為核心,實現(xiàn)對與產(chǎn)品相關的數(shù)據(jù)、過程、資源一體化集成管理的技術,是對工程數(shù)據(jù)管理(EDM)、文檔管理(DM)、產(chǎn)品信息管理(PIM)、技術數(shù)據(jù)管理(TDM)、技術信息管理(TIM)、圖像管理(IM)及其他產(chǎn)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(yè)作為一個有機整體,從整體優(yōu)化的角度出發(fā),運用科學的方法,對企業(yè)各種制造資源和產(chǎn)、供、銷、財務等各個環(huán)節(jié)進行合理有效的計劃、組織、控制和調(diào)整,使它們在生產(chǎn)過程中協(xié)調(diào)有序,從而提高企業(yè)的管理水平和經(jīng)濟效益。ERP系統(tǒng)主要包括:主生產(chǎn)計劃(MPS)、物料需求計劃(MRP)、能力需求計劃、庫存管理、車間作業(yè)管理、財務管理、成本管理、項目管理、質(zhì)量管理等方面。
PDM系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)的主要區(qū)別有:
(1)系統(tǒng)目標不同。PDM系統(tǒng)通過對產(chǎn)品數(shù)據(jù)和過程的有效管理,降低研發(fā)直接成本,提高企業(yè)核心競爭力;ERP系統(tǒng)通過對企業(yè)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(nèi)容不同。PDM系統(tǒng)強調(diào)創(chuàng)新,管理內(nèi)容包括BOM、產(chǎn)品結(jié)構、產(chǎn)品配置以及智力資產(chǎn);ERP系統(tǒng)強調(diào)控制,管理內(nèi)容包括BOM、產(chǎn)品結(jié)構以及部分智力資產(chǎn)。
PDM系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)的主要聯(lián)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(diào)度和控制,減少失誤和返工,在盡可能短的時間內(nèi)通過最少的資源耗費,用最經(jīng)濟方式,保證產(chǎn)品最早上市。
(2)過程之間的連續(xù)性。設計研發(fā)過程是按照從整體到局部逐步細化的設計路線開展,生產(chǎn)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(yè)的最終產(chǎn)品正是這兩個過程鏈接的結(jié)果。
(3)處理業(yè)務之間的因果性。PDM系統(tǒng)所產(chǎn)生的產(chǎn)品信息、加工工藝信息會以信息流的形式流入ERP系統(tǒng),成為ERP系統(tǒng)生產(chǎn)制造的依據(jù)。
2.2 PDM系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)集成內(nèi)容
在充分討論了PDM系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)的區(qū)別和聯(lián)系后,得出系統(tǒng)集成內(nèi)容如下:
PDM系統(tǒng)管理所有與產(chǎn)品相關的數(shù)據(jù)和產(chǎn)品設計的相關過程,主要包括CAD系統(tǒng)產(chǎn)生的產(chǎn)品信息(零件屬性、圖紙、產(chǎn)品結(jié)構信息),CAPP系統(tǒng)產(chǎn)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(tǒng)產(chǎn)生的信息(刀位文件、NC代碼等),而ERP系統(tǒng)則管理企業(yè)生產(chǎn)、采購、銷售、人才、財務、組織等各種資源及生產(chǎn)要素。PDM系統(tǒng)為ERP系統(tǒng)提供了產(chǎn)品設計的相關信息,而ERP系統(tǒng)為PDM系統(tǒng)提供了產(chǎn)品制造成本的相關信息。PDM系統(tǒng)將EBOM和工藝路線及產(chǎn)品的屬性等信息傳遞給ERP系統(tǒng),ERP系統(tǒng)對其進行維護后,根據(jù)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(chǎn)。同時,將ERP產(chǎn)生的CBOM信息和設備動態(tài)能力等信息反饋給PDM系統(tǒng),作為產(chǎn)品設計的參考,并在整個產(chǎn)品的生命周期內(nèi),保證EBOM、MBOM、CBOM、Routing在兩系統(tǒng)中的一致性,實現(xiàn)兩系統(tǒng)間的雙向集成,如圖1所示。
圖1 PDM與ERP的集成內(nèi)容
由圖1不難看出,產(chǎn)品設計EBOM、產(chǎn)品制造MBOM、產(chǎn)品工藝路線Routing、產(chǎn)品成本CBOM及物料信息是PDM系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)集成的主要內(nèi)容,其中BOM是兩者集成的關鍵,也是系統(tǒng)集成的難點。
3 PDM系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)集成方案
目前,根據(jù)PDM系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)不同的接口方法,已有如下幾種集成方式:內(nèi)部函數(shù)調(diào)用集成方式;直接訪問數(shù)據(jù)庫集成方式;中間文件交換集成方式;中間數(shù)據(jù)庫集成方式。其中,內(nèi)部函數(shù)調(diào)用集成方式效率最高,但是開發(fā)工作量大、集成成本高;直接訪問數(shù)據(jù)庫集成方式以分析PDM系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫結(jié)構為前提,但絕大部分PDM系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都經(jīng)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(nèi)學者針對PDM系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)庫集成方式。
3.1 PDM系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)集成技術
信息集成是系統(tǒng)發(fā)展到較高階段所要求的性能,它是系統(tǒng)發(fā)生質(zhì)變的標志。研究信息集成的技術是各系統(tǒng)之間集成的基礎,是實現(xiàn)產(chǎn)品協(xié)同設計和數(shù)字制造的關鍵。信息集成可分為數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)共享、互操作、數(shù)據(jù)與知識重用共4個層次。數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的重復提取和使用,并且可以變成系統(tǒng)知識進行使用。以下是系統(tǒng)集成所涉及的主要技術:
a.基于XML的產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換技術。
在集成過程中,基于XML產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換技術的關鍵為一系列的傳輸協(xié)議,包括XML協(xié)議、SOAP協(xié)議、DTD、XML Schema、SAX和DOM協(xié)議、XMLRPC等協(xié)議。
b.程序接口技術。
通過編制PDM與ERP系統(tǒng)的接口程序,ERP從PDM中獲取產(chǎn)品設計等相關信息,并向PDM反饋產(chǎn)品制造成本等相關信息。
c.BOM技術。
由于PDM系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)采用的BOM的屬性和結(jié)構差異大,在集成時需要找出兩者的結(jié)合點。PDM系統(tǒng)中采用多層BOM的存儲,ERP系統(tǒng)中采用單層BOM的存儲,要實現(xiàn)PDM系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)集成,就得實現(xiàn)EPOM到MBOM的轉(zhuǎn)換。其中涉及多層BOM向單層BOM轉(zhuǎn)換、BOM結(jié)構轉(zhuǎn)換和BOM屬性映射。
d.異構數(shù)據(jù)庫管理技術。
由于多數(shù)企業(yè)所用的PDM系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)常常是不同廠商的產(chǎn)品,后臺往往采用不同的數(shù)據(jù)庫,因而異構數(shù)據(jù)庫的互聯(lián)技術成為PDM系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)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(shù)據(jù)源時,較簡捷的方法是采用“中間庫”策略,即通過第三方數(shù)據(jù)庫作為橋梁,交換不同的數(shù)據(jù)庫(數(shù)據(jù)源)中的數(shù)據(jù)。
3.2 集成的方案應用
a.采用中間文件(交換文件)形式實現(xiàn)PDM系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成。
這種集成方法把PDM和ERP系統(tǒng)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(chǎn)品數(shù)據(jù)在兩系統(tǒng)間的往來。通常,這種集成方法支持通用的數(shù)據(jù)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(tǒng)的中性機制,用來描述產(chǎn)品整個生命周期中的數(shù)據(jù)。其集成模型如圖2所示,具體實現(xiàn)過程分以下2步:
第一步:確定雙方系統(tǒng)要交換數(shù)據(jù)的模式,根據(jù)這一模式規(guī)定中間文件的結(jié)構,在文件結(jié)構指導下編寫中間文件前置接口程序。前置接口主要實現(xiàn)物料信息、工藝路線信息和BOM信息的導出,同時接收ERP系統(tǒng)反饋來的CBOM信息。導出的方法是通過遞歸函數(shù),按照深度優(yōu)先的原則自頂向下遍歷,將物料的結(jié)構及結(jié)構中子件的屬性信息遍歷出來,生成PDM的數(shù)據(jù)接口,數(shù)據(jù)接口包含了BOM表、物料表以及工藝路線表等信息,最后將數(shù)據(jù)接口的所有信息經(jīng)過數(shù)據(jù)交換和字段映射打包寫入中間文件。
第二步:在ERP系統(tǒng)中編寫后置接口程序。后置接口主要實現(xiàn)物料信息、工藝路線信息和BnM信息的接收,同時導出ERP系統(tǒng)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(jīng)過數(shù)據(jù)交換和字段映射后導入到ERP系統(tǒng)中。由于采用了獨立的配置文件,可以方便靈活地實現(xiàn)從PDM到ERP字段的映射,而且當映射關系發(fā)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(shù)據(jù)庫形式實現(xiàn)PDM系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成。
在底層集成2個(或多個)異構的數(shù)據(jù)源時,較簡捷的方法是采用“中間庫”策略,即通過第三方數(shù)據(jù)庫作為橋梁,交換不同的數(shù)據(jù)庫(數(shù)據(jù)源)中的數(shù)據(jù)。該方案的實現(xiàn)需要ERP軟件供應商和PDM軟件供應商共同約定中間數(shù)據(jù)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(xiàn),其模型如圖3所示。
圖3 基于中間數(shù)據(jù)庫集成模型
實現(xiàn)方法為:ERP系統(tǒng)所需要的物料信息、BOM、工藝路線由PDM存儲到中間庫數(shù)據(jù)表,然后發(fā)送消息通知ERP,由ERP到中間庫數(shù)據(jù)表讀取數(shù)據(jù)。PDM系統(tǒng)所需動態(tài)數(shù)據(jù)由ERP系統(tǒng)的開放表或視圖通過數(shù)據(jù)映射由PDM直接讀取。具體實現(xiàn)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(tài)數(shù)據(jù)來源于PDM系統(tǒng),由PDM系統(tǒng)組織要導出的數(shù)據(jù),校驗必填信息,補充缺失信息,然后將數(shù)據(jù)傳遞至中間數(shù)據(jù)庫,傳遞完成后發(fā)送消息通知ERP數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)合法性和完整性后把更新的信息寫入ERP系統(tǒng)。
(2)CBOM信息和設備動態(tài)能力等動態(tài)數(shù)據(jù)來源于ERP系統(tǒng),由ERP系統(tǒng)組織要導出的數(shù)據(jù),校驗必填信息,補充缺失信息,然后將數(shù)據(jù)傳遞至中間數(shù)據(jù)庫,傳遞完成后發(fā)送消息通知PDM數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)合法性和完整性后把更新的信息寫入PDM系統(tǒng)。
圖4 ERP與PDM數(shù)據(jù)集成過程圖
3.3 2種集成方案的優(yōu)缺點分析
基于中間文件集成模型的優(yōu)點在于不必熟悉PDM與ERP系統(tǒng)底層復雜的數(shù)據(jù)庫,利用中間文件完成PDM和ERP系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換和字段映射,保證了兩系統(tǒng)的獨立性和安全性,具有開發(fā)周期短、成本低的優(yōu)點。缺點是同步性(實時性)不高,當數(shù)據(jù)需要大量交換時,效率難以保證,但只要合理地規(guī)定讀寫中間文件的時間,數(shù)據(jù)的同步性是不會影響使用的。
采用中間數(shù)據(jù)庫導入數(shù)據(jù)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(xiàn),對于一些數(shù)據(jù)較為單一、產(chǎn)品比較固定的企業(yè)來說較為適合采用此種方式導入數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)量比較龐大、數(shù)據(jù)較為復雜時,數(shù)據(jù)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(yè)需根據(jù)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(yè)運行模式、發(fā)展目標和業(yè)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(jié)束語
目前,我國相當一部分制造企業(yè)采用了PDM系統(tǒng)和ERP系統(tǒng),分別用于設計領域和管理領域,但真正做到將兩者結(jié)合起來,實現(xiàn)企業(yè)全局的信息集成,達到企業(yè)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(yè)的運行效率,減少信息冗余和沖突,保證產(chǎn)品數(shù)據(jù)的一致性、完整性、惟一性、最新性及共享性,不僅能使產(chǎn)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(yè)設計制造部門之間協(xié)同工作。并且,產(chǎn)品從設計到制造、銷售,一直到服務整個生命周期的數(shù)據(jù)都用計算機進行管理,實現(xiàn)無紙設計和無紙制造,真正成為數(shù)字化工廠,能有效提高企業(yè)生產(chǎn)效率,提升企業(yè)競爭力。
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本文標題:PDM與ERP集成方案研究與應用