0 引言

    隨著網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、面向?qū)ο蠓治�、分布計算和系統(tǒng)集成等計算機相關(guān)技術(shù)的飛速發(fā)展，制造業(yè)正逐步向數(shù)字化、敏捷化、網(wǎng)絡(luò)化和全球化制造模式發(fā)展。目前，我國企業(yè)正面臨著一系列復(fù)雜的問題，迫切需要將現(xiàn)有的多種軟件應(yīng)用、信息資源統(tǒng)一到一起，以加速企業(yè)技術(shù)產(chǎn)品的更新和產(chǎn)品進入市場的進程。因此，為適應(yīng)時代的發(fā)展，企業(yè)管理正從一系列獨立的內(nèi)部和外部作業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)樽⒅馗鞣N信息有條理的集成。

1 我國制造業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理現(xiàn)狀及其需求

    1.1 企業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理現(xiàn)狀

    產(chǎn)品是制造企業(yè)進行一切生產(chǎn)活動的載體，國內(nèi)企業(yè)為提高產(chǎn)品競爭力，自上世紀80年代起即開始了企業(yè)的信息化建設(shè)，但由于初期缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃，在信息化的推進過程中，出現(xiàn)以下問題。

    a.在甩圖板過程中，引入多個廠家、多種版本的CAD開發(fā)軟件，長期的開發(fā)設(shè)計中產(chǎn)生了大量的不同格式的產(chǎn)品圖文檔，為圖紙的維護和相互之間的參考、編輯、引用帶來困難。

    b.各種設(shè)計資源、產(chǎn)品數(shù)據(jù)、生產(chǎn)信息以不同形式（如Word、Excel等Office文檔、CAD文件）分散的存儲于不同計算機上，企業(yè)很難在這種復(fù)雜的異構(gòu)環(huán)境下全面維護產(chǎn)品數(shù)據(jù)；再加之企業(yè)各部門之間數(shù)據(jù)傳遞具有多途徑、離散性和隨意性的特點，致使數(shù)據(jù)的準確性、實時性和有效性都很難保證。

    c.由于各部門間缺少交流，都將自己作為數(shù)據(jù)源頭，自己需要的數(shù)據(jù)自己進行錄入，導(dǎo)致企業(yè)的同一數(shù)據(jù)源被多次錄入，既降低了效率，同時增加了數(shù)據(jù)出錯的幾率，難以保證數(shù)據(jù)的準確性和一致性。

    1.2 企業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理需求分析

    a.在市場競爭日益激烈的情況下，企業(yè)要想以新、快、好的產(chǎn)品占領(lǐng)市場，其突破口應(yīng)在設(shè)計。這里一方面是指如何快速地利用現(xiàn)有設(shè)計產(chǎn)生變形設(shè)計，并爭取一次成功；另一方面是如何將設(shè)計成果快速地為加工制造和生產(chǎn)計劃等所使用，這對企業(yè)數(shù)據(jù)的可重用性和傳遞快捷性、準確性提出了要求。

    b.“多品種、小批量”已成為離散型制造業(yè)生產(chǎn)的主要方式，企業(yè)數(shù)據(jù)量呈幾何級數(shù)增長，如何快速地從繁雜的數(shù)據(jù)中檢索和利用已有的各方面知識成為了許多企業(yè)數(shù)據(jù)管理中的瓶頸。

    c.我國制造業(yè)經(jīng)過近年來的發(fā)展，新產(chǎn)品開發(fā)已從過去的引進、國產(chǎn)化逐步向改型自主開發(fā)過渡，新產(chǎn)品的快速開發(fā)是當今制造業(yè)的頭等大事，為適應(yīng)激烈市場競爭的要求，新產(chǎn)品的設(shè)計與管理已從二維CAD和傳統(tǒng)檔案管理方式向產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計和生命周期管理方面迅速發(fā)展，同時從企業(yè)內(nèi)部管理向企業(yè)間協(xié)同管理方向發(fā)展。

    d.由于國內(nèi)企業(yè)多數(shù)都是從引進國外產(chǎn)品，從國產(chǎn)化生產(chǎn)開始走向局部改型開發(fā)，對生產(chǎn)經(jīng)營管理的重要性認識較深，加上社會上對ERP技術(shù)的大力宣傳，使得企業(yè)在大力推進ERP實施的同時，忽略了對產(chǎn)品和技術(shù)信息管理的重要性，導(dǎo)致ERP系統(tǒng)上線了，卻由于缺乏數(shù)據(jù)源頭導(dǎo)致ERP運行效果普遍不理想。

    e.如何根據(jù)客戶需求快速搭建起滿足要求的銷售BOM并提供準確的成本核算，以爭取客戶定單，在獲取客戶訂單或接受新產(chǎn)品開發(fā)任務(wù)后，如何將設(shè)計BOM傳遞到生產(chǎn)部門以保證按期交貨，交貨后，如何根據(jù)出廠產(chǎn)品號生成服務(wù)BOM以進行三包索賠和質(zhì)量信息采集等，這些都對企業(yè)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)流管理提出了新的挑戰(zhàn)。

    所有這些需求歸結(jié)到一起，實際是對企業(yè)數(shù)據(jù)流集成和數(shù)據(jù)通道暢通以保證數(shù)據(jù)準確和共享的需求，由于國內(nèi)PDM（product data management）系統(tǒng)一般都提供二次開發(fā)的接口或承諾接口的開發(fā)，通過PDM系統(tǒng)對企業(yè)數(shù)據(jù)進行集成，即可較好滿足企業(yè)對數(shù)據(jù)管理的上述需求。

2 以PDM為核心進行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)的集成方案

    目前存在的企業(yè)信息化集成解決方案主要有3種：源于PDM的解決方案、源于ERP的解決方案和PDM作為ERP系統(tǒng)的一個功能模塊進行集成的方案。從總體結(jié)構(gòu)而言，第1種更多強調(diào)松散耦合的開放性集成框架，以PDM為核心，并提供與產(chǎn)品生命周期相適應(yīng)的集成規(guī)范；第2和第3種更多體現(xiàn)緊密耦合的一體化集成框架。相互比較，基于PDM的集成框架具有更靈活的調(diào)節(jié)和定制能力。

    但以PDM為核心的集成，并不是一種簡單的“系統(tǒng)集成”，那種把一個PDM，2個CAD，加上一個數(shù)字化裝配，再連接上某個ERP系統(tǒng)，輔之以Web技術(shù)的做法只是實現(xiàn)了一種技術(shù)的堆積和繼承，只是完成了任務(wù)和過程自動化這樣的功能，沒有體現(xiàn)出PDM真正的思想和內(nèi)涵。盡管以上的技術(shù)是需要的，但是對于實施以PDM為核心的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)與集成戰(zhàn)略是不充分的。

    2.1 以PDM為核心的集成框架模型

    集成框架是對多個業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的交互規(guī)則進行定義和管理的工具的集合。框架并不是代替如CAX、PDM、ERP、SCM以及CRM等類型的固有業(yè)務(wù)系統(tǒng)，而是將彼此獨立的業(yè)務(wù)系統(tǒng)通過規(guī)則有機地聯(lián)系起來，以形成良好的系統(tǒng)整體運行機制，從而為企業(yè)的效益和發(fā)展目標提供支持。集成的主要內(nèi)涵是整合各種耦合關(guān)聯(lián)關(guān)系，化解各業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的交流障礙。因此，可以將集成框架理解為系統(tǒng)中各模塊或業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間運行規(guī)則的建立和優(yōu)化。

    企業(yè)信息化框架一般采用以單一數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)的計算機集成設(shè)計環(huán)境，全面支持并行、協(xié)同等先進的項目組織方式，并由過去的異構(gòu)數(shù)據(jù)組織形式轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品數(shù)據(jù)對象的組織形式，包括信息和與之相關(guān)的過程。

    目前，較先進的PDM產(chǎn)品是面向制造業(yè)產(chǎn)品生命周期管理的需求和特點，按照國際標準(WFMC、PM和CMII)等搭建的PDM管理業(yè)務(wù)邏輯和應(yīng)用功能；在軟件的實現(xiàn)技術(shù)上，采用J2EE、JSP、EJB、JDBC等企業(yè)級B/S三層技術(shù)架構(gòu)而開發(fā)的新一代PDM軟件產(chǎn)品，為其作為企業(yè)數(shù)據(jù)集成的核心創(chuàng)造了條件。

    基于PDM系統(tǒng)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)全生命周期管理集成框架如圖1所示。其指導(dǎo)思想即是通過PDM系統(tǒng)實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)從市場（訂單）、設(shè)計、制造、銷售和服務(wù)的全生命周期管理。

    圖1 基于PDM系統(tǒng)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)集成框架

    2.2 以BOM為核心的產(chǎn)品數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)過程

    在產(chǎn)品全生命周期，產(chǎn)品數(shù)據(jù)以不同視圖的BOM為核心進行輻射和流轉(zhuǎn)，流轉(zhuǎn)方式和路徑如圖2所示。

    圖2中數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)過程描述如下。

    圖2 以BOM為核心的產(chǎn)品數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)

    a.對訂單式生產(chǎn)企業(yè)，企業(yè)的生產(chǎn)開始于獲取客戶的訂單，首先通過市場管理系統(tǒng)獲取顧客訂單和客戶化定制需求，并通過系統(tǒng)提供的算法、數(shù)據(jù)處理功能模塊將雜亂的需求轉(zhuǎn)換為比較規(guī)范、可識別的數(shù)據(jù)后導(dǎo)入PDM系統(tǒng)。

    b.PDM系統(tǒng)獲取到經(jīng)市場管理系統(tǒng)轉(zhuǎn)換后的需求數(shù)據(jù)后，通過查找企業(yè)已有產(chǎn)品庫和零部件庫，并按照零部件庫中事先定義好的規(guī)則（互斥、同一、兼容和默認等），由PDM系統(tǒng)中的產(chǎn)品規(guī)則配置器按需求自動生成銷售BOM結(jié)構(gòu)樹，該結(jié)構(gòu)樹僅從滿足功能角度出發(fā)進行構(gòu)建。

    c.經(jīng)確認后的銷售BOM即轉(zhuǎn)入產(chǎn)品設(shè)計階段，對銷售BOM樹上已有的零部件，設(shè)計者通過PDM系統(tǒng)進行查詢和引用，對需改進和全新設(shè)計的零部件，可由PDM系統(tǒng)中的任務(wù)驅(qū)動（分解、轉(zhuǎn)發(fā)等）功能下發(fā)至任務(wù)執(zhí)行者。

    d.任務(wù)執(zhí)行者通過PDM提供的接口，直接進入CAX系統(tǒng)執(zhí)行相關(guān)任務(wù)，并通過任務(wù)的提交將執(zhí)行結(jié)果回掛到PDM系統(tǒng)的BOM結(jié)構(gòu)上，實現(xiàn)CAX與PDM之間數(shù)據(jù)的相互流轉(zhuǎn)。對不同的任務(wù)結(jié)果有不同的回掛方式：文檔類(CAD圖紙、工藝卡片等)結(jié)果直接與其件號發(fā)生關(guān)聯(lián)；結(jié)構(gòu)類通過讀取明細(2D)或裝配結(jié)構(gòu)樹(3D)按父子關(guān)系先導(dǎo)入PDM系統(tǒng)設(shè)計區(qū)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)區(qū)，導(dǎo)入到基礎(chǔ)數(shù)據(jù)區(qū)的則完善充實企業(yè)的零部件庫，導(dǎo)入到設(shè)計區(qū)中的零部件再通過查找任務(wù)點按父子關(guān)系掛接到其對應(yīng)的部件下，這樣僅僅表現(xiàn)功能結(jié)構(gòu)的銷售BOM即轉(zhuǎn)化為帶有屬性和各種設(shè)計信息的設(shè)計BOM。

    e.設(shè)計BOM是制造BOM、財務(wù)BOM、裝配BOM、服務(wù)BOM等的數(shù)據(jù)源頭，各系統(tǒng)與PDM系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換主要是通過與PDM系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)接口實現(xiàn)BOM結(jié)構(gòu)的傳遞，同時各系統(tǒng)對導(dǎo)入的BOM結(jié)構(gòu)樹上零部件屬性信息進行過濾、提取和完善，并最終實現(xiàn)產(chǎn)品BOM的多視圖管理。如通過PDM系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)接口，由PDM向ERP系統(tǒng)輸入制造BOM，再由ERP系統(tǒng)經(jīng)過信息完善后，各車間、分廠即可根據(jù)制造BOM查閱所需信息（零件圖、裝配圖、技術(shù)標準、原材料、價格和數(shù)量等）。

    2.3 框架中系統(tǒng)之間的集成模式

    2.3.1 CAX與PDM之間的集成模式

    封裝模式：封裝系統(tǒng)可以滿足以文件形式生成的所有數(shù)據(jù)的應(yīng)用系統(tǒng)的需求，CAX系統(tǒng)封裝在PDM系統(tǒng)內(nèi)，對產(chǎn)品電子倉庫的任何操作都必須通過PDM，實現(xiàn)了信息以及處理過程的透明化。

    程序接口模式：通過編制接口程序使PDM中的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹能夠由CAX系統(tǒng)中的裝配樹（或明細表）自動生成，并從PDM提取最新的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)關(guān)系，去修改CAX的裝配文件，保持兩者之間數(shù)據(jù)的一致性。程序接口是比封裝更加緊密的集成，適合于企業(yè)購買的CAX與PDM系統(tǒng)為不同軟件供應(yīng)商的情況，也是當前國內(nèi)企業(yè)信息化集成普遍采用的方式。

    系統(tǒng)完全集成模式：通過對CAX的圖形數(shù)據(jù)和PDM的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)詳細分析，制定統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，始終保持CAX的裝配關(guān)系和PDM的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹一致，這種方式遣合于企業(yè)購買的CAX與PDM系統(tǒng)為同一軟件供應(yīng)商的情況。

    2.3.2 PDM系統(tǒng)與其它系統(tǒng)之聞的集成模式

    內(nèi)部函數(shù)調(diào)用：采用系統(tǒng)提供的API函數(shù)相互訪問數(shù)據(jù)庫，以實現(xiàn)兩系統(tǒng)之間交換信息。這種方法需要各系統(tǒng)提供訪問底層數(shù)據(jù)庫的函數(shù)和API接口，并且往往需要原系統(tǒng)開發(fā)人員的支持，其效率是最高的。

    直接數(shù)據(jù)庫訪問：根據(jù)對兩數(shù)據(jù)庫的分析，通過直接對數(shù)據(jù)庫及其字段進行訪問實現(xiàn)各系統(tǒng)之間的寫入寫出，但一般商用數(shù)據(jù)庫都是加密的，實現(xiàn)這種方法需要分析清楚系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)技術(shù)人員之間的充分交流。

    中間文件交換：兩系統(tǒng)按照統(tǒng)一的文件格式和接口要求，利用系統(tǒng)提供的API函數(shù)，編制各自的導(dǎo)入/導(dǎo)出程序，實現(xiàn)兩系統(tǒng)的信息交換。這種方法容易實現(xiàn)，但效率、安全性最低，企業(yè)一般都不接受。

    中間數(shù)據(jù)庫：采用中間數(shù)據(jù)庫表的方式存儲兩系統(tǒng)間共用的數(shù)據(jù)，并通過對數(shù)據(jù)庫表操作的方式實現(xiàn)兩系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。

    以上幾種模式，實現(xiàn)的工作量、難易以及風(fēng)險程度都不盡相同，企業(yè)需要根據(jù)各自的需求和實力，選擇適合本企業(yè)的集成模式。

3 結(jié)束語

    一個產(chǎn)品必須經(jīng)過工程設(shè)計、工藝設(shè)計和生產(chǎn)制造3個過程才能完成，而這3個過程只是產(chǎn)品生命周期中的一小部份。我國制造企業(yè)由于缺乏系統(tǒng)規(guī)劃，在前期信息化建設(shè)過程中，往往從局部或部門角度出發(fā)，使一些應(yīng)用軟件雖然在部門范圍內(nèi)取得較好應(yīng)用效果，但從整個企業(yè)看，部門之間的數(shù)據(jù)通道并不暢通，這樣，企業(yè)在解決了前期的單個信息孤島問題時，卻又在無意中又形成了部門之間的信息孤島問題。本文就此問題展開論述，提出了基于PDM系統(tǒng)進行企業(yè)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)、連通企業(yè)數(shù)據(jù)通道的產(chǎn)品信息集成方案，實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)從需求收集、過程設(shè)計、生產(chǎn)制造和銷售服務(wù)整個生命周期內(nèi)的集成和共享，并在此基礎(chǔ)上總結(jié)出集成的框架模型，具有很好的工程應(yīng)用價值。該集成方案通過作者在三家制造企業(yè)的實際應(yīng)用，都取得了預(yù)期的效果。

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本文標題：以PDM為核心實現(xiàn)企業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)的集成

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