1 研究背景概述

    本文以某專業(yè)生產(chǎn)煙草包裝機械的企業(yè)為背景，其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零部件數(shù)量數(shù)以萬計，較短的生產(chǎn)周期和客戶的多樣定制需求要求該企業(yè)的產(chǎn)品基本采用邊設(shè)計邊生產(chǎn)的模式。此外，該企業(yè)產(chǎn)品的零件加工往往具有多品種小批量的特點；在產(chǎn)品開發(fā)階段，專用零件的設(shè)計變化較多，要求從研發(fā)（PDM/CAPP)到制造（ERP)的數(shù)據(jù)傳遞必須精確和快速，因此，PDM/CAPP/ERP的無縫集成非常重要；另一方面，為滿足客戶日益增多的定制需求，要求企業(yè)流程能夠快速變更，企業(yè)相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)能迅速適應(yīng)變化。為滿足以上快速變更流程等需求，該企業(yè)急需將逐步建立的PDM系統(tǒng)、CAPP系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)緊密整合又能適應(yīng)變化，為此提出了基于SOA架構(gòu)的系統(tǒng)集成方案。

    2 集成方案設(shè)計

    隨著近年來（ServiceOrientedArchitecture,SOA)面向服務(wù)的體系架構(gòu)技術(shù)的發(fā)展，將基于良好接口和契約的Web服務(wù)架設(shè)于企業(yè)服務(wù)總線之上，將企業(yè)內(nèi)部應(yīng)用系統(tǒng)的各個原子功能單元以Web服務(wù)的形式進(jìn)行分布式部署、組合和使用，使得企業(yè)能夠快速對相關(guān)業(yè)務(wù)流程進(jìn)行重組和調(diào)整，以求適應(yīng)瞬息萬變的市場需求。

    本文所述企業(yè)的PDM,CAPP，ERP等應(yīng)用系統(tǒng)現(xiàn)狀，都是在企業(yè)業(yè)務(wù)發(fā)展過程中逐步建立起來的，各個系統(tǒng)之間的接口常常使用點對點的數(shù)據(jù)接口實現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)之間的信息傳遞和共享，局限性和耦合性較大，無法適應(yīng)企業(yè)形勢和市場的迅速變化。因此，本文提出了基于SOA架構(gòu)將該企業(yè)的PDM,CAPP和ERP系統(tǒng)進(jìn)行服務(wù)級別的信息共享和集成，系統(tǒng)設(shè)計框架如圖1所示。

    上述架構(gòu)簡要介紹如下。

    2.1 數(shù)據(jù)層

    數(shù)據(jù)層主要包括PDM系統(tǒng)、CAPP系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源，由于各個應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)源架構(gòu)不同，數(shù)據(jù)訪問形式多樣，數(shù)據(jù)互操作性很難在數(shù)據(jù)層面進(jìn)行。

    2.2 服務(wù)層

    服務(wù)層主要為企業(yè)級的上層管理系統(tǒng)提供服務(wù)，本文僅以PDM系統(tǒng)、CAPP系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)為例，分別對其原子級別的功能單元采用WebService服務(wù)形式的封裝。

    本文所使用的SOA平臺基于成熟的商業(yè)軟件Cordys其本身基于SOA技術(shù)架構(gòu)的實現(xiàn)，業(yè)務(wù)流程管理套件(BusinessProcessManagementSuite,BPMS)是Cordys業(yè)務(wù)運營平臺的主要組件之一。BPMS讓企業(yè)直接控制它們的流程，從而在行政決策與實施之間實現(xiàn)近乎零的延遲時間，更快地響應(yīng)瞬息萬變的業(yè)務(wù)環(huán)境，持續(xù)改進(jìn)流程，獲得更高的效率和效益。

    圖1 基于SOA的PDM,CAPP,ERP集成方案架構(gòu)

    2.3 應(yīng)用層

    應(yīng)用層主要作為業(yè)務(wù)部門處理具體業(yè)務(wù)的平臺，主要包括物料主數(shù)據(jù)導(dǎo)入控制流程、BOM轉(zhuǎn)換及導(dǎo)入控制流程、工藝信息導(dǎo)入控制流程和流程調(diào)度功能，分別實現(xiàn)主數(shù)據(jù)在ERP系統(tǒng)的創(chuàng)建和更新，設(shè)計BOM與制造BOM的轉(zhuǎn)換和更新，工藝數(shù)據(jù)的創(chuàng)建和更新。

    3 基于SOA的PDM,CAPP,ERP接口服務(wù)設(shè)計與實現(xiàn)

    該企業(yè)所使用的PDM系統(tǒng)為達(dá)索公司的SmarteamPDM產(chǎn)品，CAPP系統(tǒng)通過二次開發(fā)建立在SmarteamPDM系統(tǒng)之上，因此對本企業(yè)的PDM/CAPP系統(tǒng)進(jìn)行接口服務(wù)化的方式基本一致，本文采用了基于Smarteam原生API函數(shù)的webservice封裝，封裝后的WS服務(wù)以通用描述、發(fā)現(xiàn)與集成月艮務(wù)（UniversalDescription,DiscoveryandIntegration,UDDI)M的規(guī)范注冊在cordys平臺的企業(yè)服務(wù)總線之中，最終通過cordys平臺的BPM流程弓丨擎調(diào)用封裝后的服務(wù)，實現(xiàn)各種企業(yè)內(nèi)部流程的組裝和重構(gòu)，各系統(tǒng)封裝接口如圖2—3所示。

    以上3個應(yīng)用系統(tǒng)接口的實現(xiàn)，為SOA架構(gòu)的PDM/CAPP/ERP系統(tǒng)集成奠定了堅實的基礎(chǔ)，尤其是為物料主數(shù)據(jù)導(dǎo)入控制流程、BOM轉(zhuǎn)換及導(dǎo)入控制流程以及工藝導(dǎo)入控制流程的實施提供了完整的功能基礎(chǔ)。

    4 基于BPM流程引擎的系統(tǒng)集成控制流程設(shè)計與實現(xiàn)

    在產(chǎn)品的整個生命周期中，產(chǎn)品設(shè)計一般基于PDM系統(tǒng)完成，產(chǎn)品的制造工藝在CAPP系統(tǒng)中細(xì)化，最終將PDM和CAPP所產(chǎn)生的基礎(chǔ)物料數(shù)據(jù)、產(chǎn)品設(shè)計物料清單（BillofMateria,BOM)和工藝制造數(shù)據(jù)通過一定的加工轉(zhuǎn)換后輸入ERP系統(tǒng)，由ERP系統(tǒng)進(jìn)行需求與產(chǎn)出的匹配計算，組織生產(chǎn)和零配件采購業(yè)務(wù)，因此，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的快速準(zhǔn)確傳遞將直接影響到產(chǎn)品生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的效率，為此，本集成方案采用了基于BPM流程引擎的數(shù)據(jù)導(dǎo)入流程控制。

    4.1 物料主數(shù)據(jù)導(dǎo)入控制流程

    物料主數(shù)據(jù)作為ERP系統(tǒng)生產(chǎn)計劃模塊的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，主要來源于PDM系統(tǒng)所產(chǎn)生的設(shè)計BOM。物料主數(shù)據(jù)包含有多個業(yè)務(wù)視圖，不同的業(yè)務(wù)視圖要求不同的業(yè)務(wù)部門補充相應(yīng)的屬性，若物料為自制件，計劃部門應(yīng)維護(hù)物料需求計劃(MaterialRequirementPlanning，MRP)視圖的相關(guān)屬性，若物料為采購件，則要求采購部門維護(hù)主數(shù)據(jù)的采購屬性（供應(yīng)商、價格）等等。因此，在物料主數(shù)據(jù)的導(dǎo)入流程中，應(yīng)包含公司相關(guān)業(yè)務(wù)部門的節(jié)點處理，同時，為確保數(shù)據(jù)能夠正確導(dǎo)入ERP系統(tǒng)，應(yīng)包含必要的核對驗證機制（如編碼規(guī)則、小數(shù)位限制、必填項限制等）。主數(shù)據(jù)導(dǎo)入控制流程如圖4所示。

    4.2 BOM轉(zhuǎn)換及導(dǎo)入控制流程

    該公司存在3種不同形式的BOM:基于設(shè)計的物料清單(EBOM)、基于工藝的物料清單（PB0M)和基于制造的物料清單（MBOM)[4]。BOM信息貫穿于企業(yè)生產(chǎn)的設(shè)計、工藝、采購、生產(chǎn)等整個生產(chǎn)過程。企業(yè)相關(guān)業(yè)務(wù)部門都會基于統(tǒng)一的BOM結(jié)構(gòu)進(jìn)行各自的工作。一般來說，設(shè)計BOM在PDM中完成，工藝BOM在CAPP中完成，最終通過對設(shè)計BOM和工藝BOM的組合導(dǎo)入ERP系統(tǒng)，完成最終制造BOM的搭建，本文采用了將設(shè)計BOM與工藝BOM信息分開導(dǎo)入的方式，因此，首先實現(xiàn)從設(shè)計BOM到制造BOM的轉(zhuǎn)換和導(dǎo)入，為實現(xiàn)精準(zhǔn)的BOM數(shù)據(jù)傳遞，BOM轉(zhuǎn)換及導(dǎo)入控制流程設(shè)計如圖5所示。

    4.3 工藝信息導(dǎo)入控制流程

    工藝信息是以設(shè)計BOM為基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上經(jīng)過工藝人員編制加工工藝后生成的一步一步加工成成品的方法。工藝信息最終將生成工藝過程卡或工藝附圖等用于現(xiàn)場指導(dǎo)生產(chǎn)，所以在導(dǎo)入ERP工藝信息的同時，同樣需要生成電子版本的工藝過程卡片及相關(guān)附圖資料�；�本控制流程與BOM轉(zhuǎn)換及導(dǎo)入流程雷同。

    5 結(jié)語

    基于SOA的松耦合架構(gòu)，使用BPM將各個原子化的企業(yè)服務(wù)進(jìn)行重新整合使用，能夠幫助企業(yè)快速實現(xiàn)業(yè)務(wù)流程的變更，迅速適應(yīng)市場的變化。本文首先從基于SOA集成方案的設(shè)計開始，論證了基于SOA架構(gòu)的PDM/CAPP/ERP系統(tǒng)集成的可行性及功能架構(gòu)合理性；其次對PDM/CAPP/ERP系統(tǒng)的接口封裝進(jìn)行了簡要描述；最后對基于CordysBPM的3個數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)控制流程進(jìn)行了設(shè)計，實現(xiàn)了對物料主數(shù)據(jù)、BOM和工藝的信息在各個主要業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的無縫精準(zhǔn)傳遞，為企業(yè)的設(shè)計制造一體化打下了堅實的基礎(chǔ)。

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本文標(biāo)題：基于SOA的PDM／CAPP／ERP集成方案的設(shè)計和實現(xiàn)

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