PDM和ERP集成产生的背景

PDM和ERP集成产生的背景

    进入21世纪，当代企业面临日益激烈的市场竞争。这种竞争的特点是以知识以基础的新产品的竞争，要求企业从T、Q、C、S、E五个方面快速开发出高质量、高性能价格比、可持续发展的，能被用户接受的新产品并提供良好的服务。TQCSE成了企业追求的目标。为提高TQCSE，企业不断地纷纷采用各种新思想、新方法、新技术来改进自己的产品开发模式，力图使企业及其产品具有较强的竞争力和生命力。这个过程中，计算机集成制造(CIM)思想及实现方法首先被提出并被各企业采用。
 
    CIM是信息时代组织、管理企业生产的一种哲理，是信息时代新型企业的一种生产模式。我国863计划CIMS主题专家组在1998年提出CIM的新定义为:“将信息技术、现代管理技术和制造技术相结合，并应用于企业产品全生命周期(从市场需求分析到最终报废处理)的各个阶段，通过信息集成、过程优化及资源优化，实现物流、信息流、价值流的集成和优化运行，达到人(组织、管理)、经营和技术三要素的集成，以改进企业新产品开发的时间(T)、质量(Q)、成本(C)、服务(S)、环境(E)，从而提高企业的市场应变能力和竞争能力。”
 
    按照这一哲理和技术构成的具体实现便是现代集成制造系统(CIMS )。与国外CIMS的发展相比，我国CIMS不仅重视了信息集成，而且强调了企业运行的优化，并将计算机集成制造发展为以信息集成和系统优化为特征的现代集成制造系统。
 
    CIMS通常由经营管理与决策分系统、设计自动化分系统、制造自动化分系统、质量保障分系统及支撑分系统等五个部分有机组成。设计自动化分系统在CIMS中是产品和技术的主要信息来源，它包括计算机辅助产品设计(CAD)、工艺设计(CAPP )、制造准备(CAM)及产品性能测试等，目的是使产品开发活动更高效、更优质地进行。经营管理与决策分系统是CIMS的神经中枢，它具有预测、经营决策、生产计划、销售、销售、财务、成本、设备、和人力资源等管理信息功能，通过信息集成，达到缩短产品生产周期、降低流动资金占用，提高企业应变能力的目的。
 
    在我国实施和应用CIIvIS的早期过程中，大多数制造企业都采用了CAD、CAPP、CAM软件作为设计自动化分系统部分以及物料需求计划(NLRP II)软件作为经营管理与决策分系统部分。该时期中CIMS的信息集成主要体现为以下两个方面:①在3C内部建立相对统一的，基于STEP标准的产品模型，并综合运用产品数据交换技术，实现3C集成。
 
    ② 3 C与MRP II系统之间信息的集成通过将3C中大量的信息手工录入到MRP II系统中或者开发数据转换模块对3C中非标准化的数据进行转换(图1-1显示了传统的CIMS设计分系统和经营管理与决策系统的集成)。由于工艺规划相当复杂使得CAPP系统难以真正商品化，客观上3C中的CAPP与CAD/CAM之间难以紧密集成。
 
    此外，在产品变更控制、工作流程管理等方面MRP II系统难以提供实用的集成解决方案。这样，传统的集成方式较难保证信息集成的准确性，并使得CIMS系统的重用和移植非常困难。产品数据管理(PDM)系统的出现和MRP向企业资源计划(ERP)系统的发展为CIMS的集成提出了新的要求和手段。

    PDM是一门管理所有与产品相关的信息(包括三维模型、装配结构、工程图、分析结果扫描图像，以及其他与产品相关的文档)和所有相关的过程(包括审批/发放过程、工程更改过程等)的技术。PDM在企业的应用，有效地对产品整个生命周期中与产品相关的数据予以定义、组织和管理，使产品数据在整个生命周期内保持了准确性、一致性及安全性，从而把正确的信息在正确的地点和正确的时刻提供给正确的人员。
 
    PDM系统涉及的大量原始信息来自许多其他应用系统，如CAD、CAPP、CAM、OA等，它的主要特征是集成性。PDM在关系型数据库的基础之上加上面向对象的层，使得CAD/CAPP/CAM之间不必直接进行信息的传递，所有的信息传递都可以通过PDM这样的集成框架来进行，从而克服了传统的3C系统之间(尤其是CAD与CAPP)集成的复杂性。
 
    从本质上看，ERP仍然是以MRP II为核心，它是以顾客驱动的、基于时间的、面向整个供应链管理的企业资源计划。ERP在功能和技术上超越了传统的MRP II的范围，实现了系统的集成。其对MRP II的超越表现在以下两方面:①在技术上运用图形用户界面(GUI)、关系数据库结构(RDBMS)、开放和可移植系统、计算机辅助系统工程(CASE)和第4代语言((4GL)。②ERP的核心管理思想是实现对整个供应链的有效管理，顾客驱动、基于时间和面向供应链是ERP的三个全新特点。
 
    PDM和ERP一同为企业管理的优秀思想和应用系统。这两种系统最重要的应用领域是制造业，随着这两种系统的发展，两者的数据和功能出现了大量的交叉，表现在:OEIZP的功能日益完善，并己开始支持工程设计领域。②企业级的PDM己经扩展到管理，包括制造、销售、市场开发、采购、运输和财务等各领域在内的信息。虽然两者功能出现了以上交叉，但PDM和ERP是有差别的，两者的管理对象、管理目标、管理方式和手段都不一样。PDM与ERP的差别描述如下:
 
    ①管理对象、管理目标不同
    PDM是一个技术信息系统，是一门管理所有与产品相关的信息和和所有相关的过程。产品的开发过程是一个交互迭代的过程。需要对许许多多的设想进行记录归档、废弃、更改和优化工作。应该将这些新的设想保存在企业的知识库中，以备今后所需。因此，PDM系统中的数据和相应的文档不断地更改其处理状态、版本号，这只有经过特殊设计的PDM才能实现。
 
    ERP系统的优势在于支持完成企业管理方面的任务。在由设计部门生成的产品、部件、零件及零件明细表和工程图的基础上，ERP系统负责编制主生产计划、车间作业计划以及原材料的采购计划等。在这种情况下，产品数据的版本信息是不重要的。因为ERP在进行生产计划与控制的过程中要求每一个实体只能有一个唯一的版本号。

    ②管理方式和手段的不同
    企业对PDM和ERP系统的需求是完全不一样的，反映在系统的逻辑结构上，两者之间也有很明显的区别。如“材料明细表(EBOM)"和“制造物料清单(MBOM)”是PDM与ERP系统关键的基础数据，在这个最基本的层次上，两种技术的出发点也不同:PDM系统的产品结构给出了产品“按设计角度(As Designed)”的视图，或产品具体是什么，以及怎样用与之相关的工程数据来描述;而ERP系统的物料清单是“按制造角度(As Built)”的视图，它将零部件和装配看成同样的集合，或者说是描述产品怎样在车间生产以及怎样将它们装配起来。
 
    总之，PDM和ERP是有差别的，但又不可以用一种系统来代替另一种系统的功能，解决二者之间数据和功能的大量重复问题需要通过两系统间的信息集成来完成，信息的集成将消除信息各环节上人工重复输入信息以及输出数据的泛滥，使企业设计部门与生产管理部门的人们及时得到准确、一致、完整的信息。
 
1.1.2 PDM和ERP信息集成的意义
    1. CIMS集成的需要
    CIMS的核心在于集成。CIMS要解决系统的集成，包括分系统的集成及分系统内部的集成。信息集成是集成的核心环节，它向下使数据处理和信息管理独立于网络操作平台，向上独立于应用程序功能，以适应异构分布应用要求;信息集成的实质在于，通过数据互访标准、中性文件转换接口技术和应用开发工具集成技术，解决异构数据源互操作和异构工具互用问题，以及数据的分布存取与分布更新问题。
 
    随着新的制造模式的出现和技术的发展，CIMS集成的深度和广度也在逐渐发展，表现为过程集成和企业间集成。以信息集成基础，可以逐步实现过程集成和企业间集成。由此可见，信息集成是企业集成的集中反映，是CIMS集成的基础。
 
   与传统的CIMS运用相比，目前的CIMS运用出现了以下两个新特点①PDM在设计自动化分系统的信息集成过程中起到了一个集成“框架”的作用，各种应用程序诸如CAPP、CAD、CAM、CAE等，可以通过各种各样的方式，如应用接口，封装等，直接作为一个个对象被集成进PDM系统，使得分布在企业各个地方、各个应用中的所有产品设计数据得以高度集成、协调、共享。
 
    ②EIZP开始代替MRP II作为CIMS中经营与决策管理的核心。在这种形式下，研究PDM和ERP系统间的信自、集成对于实现CIMS中设计分系统和经营与决策管理信息集成将具有重要的意义。PDM和ERP系统之间的信息集成效果将直接影响CIWS功能的实现和CIMS效益的发挥。
 
2.企业应用的需要
    昆明云内动力股份有限公司于1995年初启动“云南内燃机厂CIMS应用示范工程”。目前该工程的经营与决策管理系统以先进的管理技术与模式为核心，以ORACLE公司的ERP软件为工具，实现了产品生产环节中资源的控制称管理。设计分系统则利用合理配置的计算机硬件及网络环境，以UGII为主的CAD/CAM软件、TH-CAPP为主的CAPP软件为工具，实现了产品开发过程的CAD，CAPP化。
 
    该公司准备引进PDM产品，有效地实现3C之间的集成，并对产品全生命周期与产品相关的数据予以管理。实施PDM系统之后，两系统中数据的重复和功能上的重叠将为企业CIMS工程的应用摆出一道难题。怎样为现有的PDM和ERP系统提供集成方案，实现两系统间的信息集成是本文的研究内容。
 
1.2国内外研究状况和发展趋势
1.2.1 PDM与ERP之间信息集成的研究现状
    PDM与ERP之间的信息集成的研究表现为两个方面，一种是继续对现有的PDM、ERP系统之间的集成寻找集成方案，另一种是ERP厂商或PDV1厂商着手在其产品基础上开发PDM功能或ERP功能。第一种研究工作对于己实施了PDM、ERP系统的企业具有重要的现实意义，它有助于企业解决CIMS工程中设计分系统和经营与决策管理分系统之间的信息集成问题。下面列举国内在此方面研究工作中的两个实例。
 
    中南大学提出利用数据接口与操作接口实现PDM和ERP系统信息集成的方法。采用设计专用数据接口的方式，ERP系统可以从PDM系统获得其需要的数据，如MBOM、工艺数据、数控代码等;相反地，PDM系统也可以从ERP系统中访问到有关生产、经营计划、设备状况、市场状态等方面的信息。
 
    操作接口通过使用Microsoft Outlook系统或WinPoP系统设计一互操作接口，达到两系统间互操作的目的。此方法必须针对具体的PDM和E即应用系统开发专用的数据接口，在操作接口的设计中两系统没有对互操作的安全性加以考虑，从而没有广泛的适用性和理论上的先进性。
 
    上海交通大学则提出采用PDM与ERP集成模型的方法来实现两系统之间的信启、集成。该集成模型分为以下三个部分:信息的提取、EPM分析、ERP的接收。该模型是以PDM为中心，单向地反映了PDM中的数据如何传递到ERP中，并且在实现上也存在着特殊化的情况，需要针对不同的ERP和PDM系统开发相应的三个模块。对于现阶段已实施了ERP和PDM的企业，可作为实施集成的参考方案
 
1.2.2 PDM与ERP之间信息集成发展趋势
    现在国际国内许多研究者提出在产品全生命周期数据模型基础上，在系统集成平台和框架的支持下，运用面向对象技术、CORBA技术和数据库技术来实现系统集成的理论。该理论代表了信息集成和过程集成的发展方向，进一步将使CIMS集成走向企业间集成。目前此理论尚未广泛用于在PDM与ERP的集成的实践中，这是因为其实施尚需做大量的工作，而且许多相关理论和技术的发展水平、应用水平有待进一步成熟。下面介绍的是此理论中实现系统集成的儿项关键技术的研究状况。
 
    1.产品全生命周期数据模型
    产品建模系统在先进制造系统中承担着产品成型并在计算机内构成有关信息，从而为后续环节，如工艺规划、数控编程及加工检测等环节提供基本数据。然而，现有的产品建模系统无论从建模力一法和功能范围，还是从工作方式方面都远远地满足不了现代集成制造系统的要求。为了实现集成化的要求，需要在计算机内部把一个产品有关的全部信息集成在一起的集成产品模型。
 
    STEP是工SO提出的产品数据表达与交换的国际标准。其目标是提供一种能描述整个产品生命周期中产品数据的机制，并在完整产品数据模型的基础上实现产品数据的自动交换，以实现CAD/CAPP/CAN乃至整个CIMS以及并行工程的信息集成。
 
    STEP标准包括五个部分的内容:描述方法、集成资源、应用协议、实现形式和一致性测试。这五个部分的内容中，描述方法用于集成资源的定义，由资源模型产生应用协议，应用协议和实现形式相结合产生一种STEP实现，一致性测试则用于测试STEP实现是否与标准相一致。
 
    国外，P.Gu开发了基于STEP的集成产品模型GPM，GPM是依据STEP的集成资源设计和实现的，该模型的目的是为了支持全部产品信息结构和标准数据格式。模型采用STEP集成资源中的资源构件表达零部件间装配关系、产品版本、零件材料、公差等信息，但没有涉及产品功能的表示。此外，在此研究中，没有考虑针对某一具体的应用，对于完全依据集成资源定义的模型在应用中可以会遇到的问题没有作进一步的研究。
 
    随着CE和PDM技术的发展，国内提出在STEP已有理论和方法的基础上，用集成产品模型和相应的建模技术，来解决面向CAD/CAPP/CAM/PDM、CE等的集成(包括了信息交换、语义集成、功能集成)。这一理论是完整意义上的产品信息模型，它是对集成产品模型及建模技术的进一步综合应用和扩展。其“集成”是支持CIMS环境对产品信息的全面集成，集成的信息不仅包括实例产品本身的设计、计划、加工和检验信息，同时还包括这些信息赖以产生的环境、知识、规则等外部过程信息。
 
    PDM就是基于集成产品模型技术，以产品数据为核心，建立起包括各个应用系统在内的、系统的、一致的产品总体信息模型来管理与产品相关的信息和过程，实现CAx各应用系统的集成。
 
    2.集成平台与集成框架的研究
    传统的应用系统间集成是靠各系统间的专用接口或标准接口来实现。为了降低信息集成的复杂程度和难度，人们寻求一种集成平台和框架方式的集成。
 
    集成平台系统是使企业内各类应用进行信息集成的软件系统。集成框架系统是使企业内各类应用进行信息、功能集成和过程集成的软件系统。集成框架系统提供一种即插即用的环境，能够集成已有的传统应用软件，并能够支持多厂商、异构网络和不同的操作系统。集成框架的重要支撑技术是分布式对象技术。
 
    分布式对象技术目前已发展成为当今分布异构环境下建立应用系统集成框架的标准构件的核心技术，并在企业集成方面发挥了重要作用。目前，几种流行的分布式对象标准和具体化模型及支持环境有:对象管理组织OMG的公共对象请求代理体系结构(CORBA)，Microsoft公司的OLE/COM，DEC公司的ObjectBroker等。而CORBA己成为集成框架的主流标准规范。
 
    集成框架作为一种高技术、高附加值的产品，在国外日益受到重视，许多公司纷纷开发集成框架产品。目前一些国外大公司推出了基于CORBA技术的产品，并开始开发基于B/S的集成平台和框架。
 
    我国也在积极进行集成框架技术的研究。国家863/CIMS主题于1997年2月开始立项进行了“面向CIMS并行工种集成框架关键技术”的重大攻关项目的研究工作，由清华大学、航天工业总公司二院等单位组成的联合课题组对集成框架进行了深入的研究，并开发完成了并行工程集成框架原型系统CEIF，项目取得了圆满成功。
 
1.3本文研究的主要内容
    由前面的论述可知，PDM和ERP系统间的集成是制造业CIMS工程实现信息集成的关键。现阶段CIMS设计分系统、管理分系统内的信息集成分别通过PDM、ERP技术得以解决。通过PDM与ERP系统间的信息集成来优化企业的设计和制造过程，维护企业的竞争力是摆在CIMS系统集成面前的一个新的课题。
 
    本文以云内动力股份公司为调研对象，结合国内外CIMS信息集成研究的最新成果和制造业实际现状，依据CIM哲理，提出解决PDM与ERP系统集成的方案。拟研究和解决的问题如下:
    (1)分析目前CIMS中CAD/CAPP/CAM/PDM内的信息集成的变化对PDM和ERP系统之间信息集成的影响，得出PDM与ERP之间的信息集成的内容。
    (2)对PDM与ERP系统之间信息集成的方案加以分析和比较。
    (3)建立PDM和ERP系统之间信息集成的集成数据模型，给出集成数据模型在关系数据库上实现的方法。
    (4)给出PDM中的EBOM向ERP中MBOM的转换方法。
本文为御云清软英泰PLM软件原创文章，如想转载，请注明原文网址
http://www.plmsoft.com.cn/news/gsxw/184.html；否则，禁止转载；谢谢配合!