廖劍紅

(廣西柳工集團(tuán)有限公司 廣西柳州 545007)

隨著信息化時(shí)代的到來(lái)，信息化建設(shè)已成為企業(yè)快速提升核心競(jìng)爭(zhēng)力、實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的必由之路。單點(diǎn)、局部應(yīng)用方式的信息化已無(wú)法滿足企業(yè)信息化進(jìn)程的要求，如何實(shí)現(xiàn)應(yīng)用整合、流程優(yōu)化和信息共享的整體信息化，成為企業(yè)保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵。PDM與CAD/CAPP/ERP的集成是全面推進(jìn)企業(yè)整體信息化建設(shè)的重要途徑。它以 PDM 為集成框架平臺(tái)，通過(guò)向上游工程設(shè)計(jì)系統(tǒng)(CAD、CAPP等)的前伸及下游生產(chǎn)和管理系統(tǒng)(ERP等)的后延，打通部門(mén)之間的管理信息通道，實(shí)現(xiàn)從技術(shù)開(kāi)發(fā)到生產(chǎn)控制、品質(zhì)管理、進(jìn)銷(xiāo)存、售后服務(wù)及市場(chǎng)拓展等全過(guò)程的資源共享。

1 CAD/CAPP/PDM/ERP各系統(tǒng)間功能及關(guān)系

在產(chǎn)品的全生命周期中，CAD(Computer Aided Design，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))系統(tǒng)用于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，如結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、變形設(shè)計(jì)及模塊化產(chǎn)品設(shè)計(jì)等；CAPP(Computer Aided Process Planning，計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì))系統(tǒng)用于制定零件機(jī)械加工工藝過(guò)程，是將產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息轉(zhuǎn)換為各種加工制造、管理信息的關(guān)鍵環(huán)節(jié)；PDM(Product Data Management，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理)系統(tǒng)用于管理與產(chǎn)品有關(guān)的信息和過(guò)程，包括圖檔管理、部件和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理、工程更改和配置管理、工作流和任務(wù)、零部件高級(jí)歸類(lèi)管理、數(shù)據(jù)分發(fā)管理等；ERP(Enterprise Resource Planning，企業(yè)資源規(guī)劃)系統(tǒng)從整體優(yōu)化的角度將人、財(cái)、物、信息等企業(yè)資源作為一個(gè)有機(jī)整體進(jìn)行全面一體化管理。

ERP和PDM分工明確，側(cè)重點(diǎn)各有不同。ERP管理的核心是產(chǎn)品制造過(guò)程，關(guān)注的重點(diǎn)是生產(chǎn)計(jì)劃和庫(kù)存的控制；PDM以產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程為管理的核心，關(guān)注的重點(diǎn)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程的有效管理。但二者建立的基礎(chǔ)是相同的，都是企業(yè)的基本制造數(shù)據(jù)，如物料數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)可從CAD、CAPP中獲得。

2 PDM與CAD/CAPP/ERP系統(tǒng)的集成總體規(guī)劃

整體信息化是全面提高企業(yè)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵，已被越來(lái)越多的企業(yè)納入到戰(zhàn)略的高度來(lái)統(tǒng)一規(guī)劃。PDM與CAD/CAPP/ERP的集成應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)整體信息化的重要途徑，其重點(diǎn)是企業(yè)級(jí)的整體規(guī)劃，這就要求企業(yè)必須從時(shí)間和空間上整體布局，從管理和技術(shù)層面全局規(guī)劃。

在時(shí)間范疇上，必須立足實(shí)際、統(tǒng)籌規(guī)劃、分步實(shí)施、重點(diǎn)突破，從 CAD、CAPP、PDM、ERP等系統(tǒng)的初步建立，逐步完善，到全面集成系統(tǒng)管理，步步為營(yíng)，并依據(jù)各階段計(jì)劃落實(shí)情況和企業(yè)發(fā)展變化對(duì)計(jì)劃進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?。在空間范疇上，應(yīng)按業(yè)務(wù)需求分層次定位，所有的規(guī)劃、配置都應(yīng)確保各部門(mén)、系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換通暢，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)無(wú)虛連接，并預(yù)先考慮對(duì)將來(lái)進(jìn)行 PDM 與CAD/CAPP/ERP全面集成是否會(huì)產(chǎn)生負(fù)面效應(yīng)。在管理層面上，必須規(guī)范數(shù)據(jù)及工作流，一方面確保數(shù)據(jù)源的唯一性，另一方面不斷建立、健全并逐步完善相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)體系、規(guī)范體系用以支撐各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)、管理系統(tǒng)相應(yīng)的業(yè)務(wù)活動(dòng)。在技術(shù)層面上，以PDM系統(tǒng)為集成框架平臺(tái)，解決PDM與CAD/CAPP/ERP的集成問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)整個(gè)企業(yè)范圍內(nèi)的工作流、物流和信息流的通暢、有機(jī)的聯(lián)系。

3 PDM與CC AD/CAPP/ERR P集成內(nèi)容及核心

PDM與CAD/CAPPP/ERP集成的信息包括物料信息、產(chǎn)品層次結(jié)構(gòu)類(lèi)信息、資源信息等三個(gè)方面，如圖 11[2]所示。在實(shí)際的生產(chǎn)運(yùn)行管理中，通常以物料清單(BOM)的形式表達(dá)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)信息、制造信息和各種管理信息，因此，BOM是PPDM與CAD/CAAPP/ERP集成的核心。

圖1 PDM與CAAD/CAPP/ERPP 集成信息

4 PDM與CCAD的集成

4.1 PDM與CAD集成方式

PDM與CAD系統(tǒng)的集成方式可分為三種：

應(yīng)用封裝：主要解決在PDM內(nèi)部激活CADD系統(tǒng)，是功能上的集成。

接口交換：主要通過(guò)中間接口實(shí)現(xiàn)兩個(gè)系統(tǒng)之間的信息共享。PDM與三維CAD目前只能實(shí)現(xiàn)該層次的集成。PDM可通過(guò)基于單向數(shù)據(jù)接口從三維CAD中獲取產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息和物理屬性信息，如重量、體積等，保持兩個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)一致。

緊密集成：主要解決兩個(gè)系統(tǒng)間信息的共享和一致性，甚至達(dá)到信息互動(dòng)。部分企業(yè)已實(shí)現(xiàn)PPDM與二維CADD的信息雙向集成，直接從PDM系統(tǒng)中讀取和寫(xiě)入產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息和零部件信息，并將相關(guān)圖檔自動(dòng)掛接到PDM系統(tǒng)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上，如圖2所示。

圖2 PDM與CAD集成總體結(jié)構(gòu)

4.22 PDM與CADD的集成應(yīng)用

目前，大部分企業(yè)主要采用接口交換和緊密集成的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)PDM與CAAD的集成。但鑒于不同PDMM、CAD軟件的接口情況以及企業(yè)對(duì)集成業(yè)務(wù)的開(kāi)發(fā)能力、實(shí)際業(yè)務(wù)需求，PDM與CCAD的集成層次并不是越高越好，系統(tǒng)也絕非越先進(jìn)越好，務(wù)必要立足現(xiàn)狀選擇適宜的方案。系統(tǒng)間信息的傳遞和交互，也必須建立明確的業(yè)務(wù)規(guī)則。例如某工程機(jī)械制造企業(yè)，早在 20世紀(jì) 90年代即開(kāi)始實(shí)施PDMM，隨著企業(yè)自身和信息技術(shù)的發(fā)展，PDM 及CADD的應(yīng)用和集成也不斷地改進(jìn)和完善，目前其PDMM系統(tǒng)使用的是PTC公司W(wǎng)indchilll 10.0，CADD系統(tǒng)基于企業(yè)實(shí)際業(yè)務(wù)狀況主要使用CCroe 1.0。企業(yè)在PDM實(shí)施之初即建立了一套從產(chǎn)品成品、半成品、原材料到標(biāo)準(zhǔn)件、通用件等相對(duì)完善的產(chǎn)品編碼體系，重點(diǎn)解決了數(shù)據(jù)規(guī)范化的問(wèn)題。設(shè)計(jì)時(shí)采用先取號(hào)再設(shè)計(jì)的模式，即CAD數(shù)據(jù)入庫(kù)前必須將所有零部件基本屬性信息如編碼、名稱(chēng)、規(guī)格、材料、代號(hào)等在PDM的編碼系統(tǒng)進(jìn)行定義并規(guī)范圖檔中對(duì)應(yīng)的屬性信息。

Windchill 110.0與Creo1.0的集成，可自動(dòng)校驗(yàn)CADD圖檔對(duì)應(yīng)的信息是否匹配，將CAAD圖樣自動(dòng)地批量入庫(kù)，并將CAD中的重量等屬性自動(dòng)映射到PPDM。Winddchill與Creeo間數(shù)據(jù)傳遞如圖3所示，集成交互界面如圖4所示。

圖3 WWindchill與Cree o工作區(qū)體系結(jié)構(gòu)

用戶(hù)在Croee注冊(cè)服務(wù)器后，執(zhí)行“保存”操作，圖檔即保存到本地機(jī)高速緩存； 執(zhí)行“上載”操作客戶(hù)端工作區(qū)的圖檔即上載至服務(wù)器端工作區(qū)；執(zhí)行“檢入”操作后圖檔即錄入到公共服務(wù)器并自動(dòng)與預(yù)先在 Windchill系統(tǒng)中創(chuàng)建的零部件關(guān)聯(lián)。已檢入Windchill系統(tǒng)的數(shù)據(jù)如需修改，添加到工作區(qū)后即可實(shí)現(xiàn)在線檢出維護(hù)。

圖4 Windchill與Creo集成交互界面

圖檔每次檢入，Windchill 系統(tǒng)均可按裝配關(guān)系自動(dòng)搭建或更新產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)（即設(shè)計(jì) EBOM），其BOM結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 根據(jù)Creo裝配結(jié)構(gòu)創(chuàng)建產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

Windchill與Creo通過(guò)集成，建立了自動(dòng)、快速的設(shè)計(jì)資源集成管理系統(tǒng)，為企業(yè)提供了完善的設(shè)計(jì)資源庫(kù)，形成了整個(gè)信息集成管理的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

5 PDM與CAPP的集成

5.1 PDM與CAPP的集成方式

和PDM與CAD的集成一樣，PDM與CAPP的集成方式也可分為封裝性集成、數(shù)據(jù)庫(kù)集成、中間件集成三種。封裝性集成只能做到工藝文件交由PDM管理，工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行中PDM的數(shù)據(jù)無(wú)法動(dòng)態(tài)傳遞到CAPP；數(shù)據(jù)庫(kù)集成是指PDM與CAPP共用一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)共享數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、傳遞，集成程度高，但難度大，對(duì)工藝數(shù)據(jù)訪問(wèn)的安全性也有一定影響；中間件集成是指 PDM與CAPP具有獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)中間文件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向集成。

5.2 PDM與CAPP的集成應(yīng)用

因PDM系統(tǒng)與CAPP系統(tǒng)都各自擁有獨(dú)特的、復(fù)雜的體系結(jié)構(gòu)，故大部分企業(yè)都普遍采用中間件集成模式，通過(guò)定制開(kāi)發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)。上文所述企業(yè)即在PDM/CAPP的基礎(chǔ)上，自主開(kāi)發(fā)了工藝定額管理系統(tǒng)。在PDM設(shè)計(jì)資源的基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)人員、工藝人員利用CAPP及其管理系統(tǒng)、工藝定額系統(tǒng)進(jìn)行工藝卡片、工藝路線及工時(shí)定額、材料定額的編制。如設(shè)計(jì)研發(fā)部門(mén)新開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，在Windchill系統(tǒng)經(jīng)簽審流程發(fā)布后，數(shù)據(jù)人員根據(jù)設(shè)計(jì) EBOM 創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的工廠視圖搭建 MBOM，在Windchill系統(tǒng)以“任務(wù)”的形式分配給工藝人員。工藝人員在CAPP系統(tǒng)完成工藝卡片的編制，在工藝定額系統(tǒng)中下載對(duì)應(yīng)任務(wù)，完成工藝路線、工時(shí)/材料定額的編制，具體流程如圖6所示。工藝人員在前臺(tái)進(jìn)行工藝卡片和工藝路線編制的過(guò)程，實(shí)際也是往后臺(tái)寫(xiě)數(shù)據(jù)庫(kù)的過(guò)程，Windchill通過(guò)接口接收到回傳的信息后自動(dòng)構(gòu)建出完整的制造 MBOM通過(guò)接口傳遞到ERP；卡片、路線中的材料、與設(shè)備相聯(lián)系的工時(shí)等數(shù)據(jù)，為ERP的成本核算、設(shè)備折舊、生產(chǎn)安排、能力平衡等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；工藝路線作為直接指導(dǎo)生產(chǎn)的基本數(shù)據(jù)，通過(guò)中間表傳遞給ERP，為生產(chǎn)所用。

圖6 基于PDM/CAPP(工藝定額系統(tǒng))/ERP的工藝設(shè)計(jì)流程

6 PDM與ERP的集成

6.1 PDM與ERP的集成方案

目前PDM與ERP有兩種不同的集成解決方案：數(shù)據(jù)級(jí)系統(tǒng)集成方案和互操作級(jí)系統(tǒng)集成方案。前者是在PDM系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)中利用中間表 (中間數(shù)據(jù)庫(kù))或者中間文件來(lái)存儲(chǔ)臨時(shí)數(shù)據(jù)。PDM 系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)事先約定中間格式，PDM和ERP分別開(kāi)發(fā)腳本將各自輸出到對(duì)方的數(shù)據(jù)整理成約定的中間表或中間文件格式，定時(shí)調(diào)度偵聽(tīng)程序(Listener)處理中間表或中間文件里的數(shù)據(jù)。該集成方式較易于實(shí)現(xiàn)，但擴(kuò)展性、靈活性較差，數(shù)據(jù)安全性低，維護(hù)不方便。后者類(lèi)似于PDM和CAD的集成，互操作級(jí)集成方案是在本系統(tǒng)(PDM/ERP)里定制專(zhuān)門(mén)的菜單來(lái)完成對(duì)外系統(tǒng)(ERP/PDM)的數(shù)據(jù)的讀取和寫(xiě)入操作。由于大部分企業(yè)的ERP和PDM不是隸屬于同一廠商，因此此層面的系統(tǒng)集成很難實(shí)現(xiàn)。鑒于現(xiàn)有的技術(shù)水平和業(yè)務(wù)狀況，較多企業(yè)傾向于采用第一種方案并進(jìn)行一定的客制化優(yōu)化來(lái)實(shí)現(xiàn)PDM與ERP的集成。

6.1 PDM與ERP的集成應(yīng)用

上文所述企業(yè)的ERP系統(tǒng)采用的是SAP R/3，通過(guò)中間數(shù)據(jù)庫(kù)及客制化開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)ERP與PDM和CAPP/工藝定額系統(tǒng)的集成，而PDM與CAD已通過(guò)前期的實(shí)施實(shí)現(xiàn)集成，因此PDM與ERP的集成最終實(shí)現(xiàn)了該企業(yè)信息的整體化集成。其集成架構(gòu)如圖7所示。該架構(gòu)中，PDM系統(tǒng)是產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的核心及信息交換的樞紐，與產(chǎn)品生命周期有關(guān)的全部數(shù)據(jù)都保存在 PDM 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中。CAD與CAPP及工藝定額系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)無(wú)任何直接交互，CAPP及工藝定額系統(tǒng)與ERP僅存在少量的數(shù)據(jù)交換。各系統(tǒng)間的信息傳遞主要通過(guò)和 PDM 系統(tǒng)之間的信息分別交換得以實(shí)現(xiàn)，經(jīng) PDM 系統(tǒng)提供的接口從 PDM 系統(tǒng)中提出各自需要的信息，并將應(yīng)用的結(jié)果回傳PDM系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中。

圖7 PDM與CAD/CAPP/ERP集成架構(gòu)

上述案例中新開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，其PDM設(shè)計(jì)資源及CAPP、工藝定額系統(tǒng)相關(guān)工藝資源維護(hù)完畢后，匯集到PDM與工藝定額系統(tǒng)中間數(shù)據(jù)表進(jìn)行數(shù)據(jù)整合，生成MBOM表、工藝路線表、組件分配表，自動(dòng)向PDM與SAP中間數(shù)據(jù)表寫(xiě)入并自動(dòng)調(diào)用SAP RFC函數(shù)；SAP RFC函數(shù)將新數(shù)據(jù)寫(xiě)入并備份到SAP自建表，經(jīng)整合后寫(xiě)入SAP數(shù)據(jù)庫(kù)，為生產(chǎn)部門(mén)所用，流程如圖8所示。生產(chǎn)部門(mén)應(yīng)用ERP系統(tǒng)對(duì)BOM提供的物料數(shù)據(jù)進(jìn)行分解歸類(lèi)：自制件部分，根據(jù)CAPP、工藝定額系統(tǒng)提供的工藝路線數(shù)據(jù)，充分考慮當(dāng)前的工作量、設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行合理優(yōu)化安排落單生產(chǎn)；外購(gòu)件安排采購(gòu)計(jì)劃；自制件到過(guò)程倉(cāng)領(lǐng)出裝配等等。所有的信息及工作任務(wù)的流轉(zhuǎn)都通過(guò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

圖8 PDM與ERP集成信息傳遞示意圖

此外，結(jié)合SAP R/3系統(tǒng)的銷(xiāo)售、財(cái)務(wù)管理、生產(chǎn)計(jì)劃、物料管理、工廠維護(hù)、品質(zhì)管理、倉(cāng)儲(chǔ)、人力資源等模塊，實(shí)現(xiàn)企業(yè)從技術(shù)開(kāi)發(fā)到生產(chǎn)控制、品質(zhì)管理、進(jìn)銷(xiāo)存、售后服務(wù)及市場(chǎng)拓展等全過(guò)程的資源共享和有效控制。

7 結(jié)語(yǔ)

CAD、CAPP、PDM、ERP等系統(tǒng)的應(yīng)用及集成技術(shù)正逐漸成熟，但對(duì)于任何一個(gè)企業(yè)來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)的實(shí)施絕不是一蹴而就的。實(shí)現(xiàn) PDM 與CAD/CAPP/ERP的集成也沒(méi)有現(xiàn)成的最佳方案，企業(yè)必須根據(jù)各自的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境和目標(biāo)需求，通過(guò)對(duì)企業(yè)運(yùn)行模式、發(fā)展目標(biāo)和業(yè)務(wù)過(guò)程的充分研究，確定系統(tǒng)的實(shí)施步驟、應(yīng)用層次以實(shí)現(xiàn)信息、資源的最大化共享和順暢交換，保證正確的信息在正確的時(shí)間以正確的形式到達(dá)正確的人手中。

[1] 舒迪憲， 張林， 盧仁杰. 長(zhǎng)航電機(jī)PDM與ERP集成應(yīng)用的實(shí)踐與探討[C].中國(guó)制造業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新數(shù)字化國(guó)際峰會(huì)論文集， 2009： 112－117.

[2] 李鵬程. CAPP與 PDM 系統(tǒng)集成的研究與開(kāi)發(fā)[D].西北工業(yè)大學(xué)， 2006.