張　華

（上海煙草機(jī)械有限責(zé)任公司，上海 201201）

基于SOA的PDM/CAPP/ERP集成方案的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

張華

（上海煙草機(jī)械有限責(zé)任公司，上海 201201）

文章以生產(chǎn)包裝機(jī)械的企業(yè)為背景，論述了PDM，CAPP，ERP信息集成的重要性及各系統(tǒng)之間的集成關(guān)系，確定了基于SOA架構(gòu)的松耦合的PDM/CAPP/ERP集成方案。分別闡述了PDM，CAPP與ERP信息集成的內(nèi)容和控制流程，著重講述如何基于SOA平臺(tái)實(shí)現(xiàn)PDM/CAPP與ERP的信息集成和共享。

SOA；BPM；系統(tǒng)集成

1　研究背景概述

本文以某專業(yè)生產(chǎn)煙草包裝機(jī)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(wàn)計(jì)，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(jì)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(diǎn)；在產(chǎn)品開發(fā)階段，專用零件的設(shè)計(jì)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(wú)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(jì)

隨著近年來(lái)（Service Oriented Architecture，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(gè)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［1］，使得企業(yè)能夠快速對(duì)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(wàn)變的市場(chǎng)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(guò)程中逐步建立起來(lái)的，各個(gè)系統(tǒng)之間的接口常常使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)接口實(shí)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(wú)法適應(yīng)企業(yè)形勢(shì)和市場(chǎng)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(jí)別的信息共享和集成，系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架如圖1所示。

上述架構(gòu)簡(jiǎn)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(gè)應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)源架構(gòu)不同，數(shù)據(jù)訪問(wèn)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(jí)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(duì)其原子級(jí)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(tái)基于成熟的商業(yè)軟件Cordys［2］，其本身基于SOA技術(shù)架構(gòu)的實(shí)現(xiàn)，業(yè)務(wù)流程管理套件（Business Process Management Suite, BPMS）是 Cordys 業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)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(shí)施之間實(shí)現(xiàn)近乎零的延遲時(shí)間，更快地響應(yīng)瞬息萬(wàn)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(tái)，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(shí)現(xiàn)主數(shù)據(jù)在ERP系統(tǒng)的創(chuàng)建和更新，設(shè)計(jì)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(jì)與實(shí)現(xiàn)

該企業(yè)所使用的PDM系統(tǒng)為達(dá)索公司的Smarteam PDM產(chǎn)品，CAPP系統(tǒng)通過(guò)二次開發(fā)建立在Smarteam PDM系統(tǒng)之上，因此對(duì)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)與集成服務(wù)（Universal Description, Discovery and Integration，UDDI）［3］的規(guī)范注冊(cè)在cordys平臺(tái)的企業(yè)服務(wù)總線之中，最終通過(guò)cordys平臺(tái)的BPM流程引擎調(diào)用封裝后的服務(wù)，實(shí)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(gè)應(yīng)用系統(tǒng)接口的實(shí)現(xiàn)，為SOA架構(gòu)的PDM/ CAPP/ERP系統(tǒng)集成奠定了堅(jiān)實(shí)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(shí)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(jì)與實(shí)現(xiàn)

在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期中，產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(jì)物料清單（Bill of Materia，BOM）和工藝制造數(shù)據(jù)通過(guò)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(jì)算，組織生產(chǎn)和零配件采購(gòu)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(jì)劃模塊的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，主要來(lái)源于PDM系統(tǒng)所產(chǎn)生的設(shè)計(jì)BOM。物料主數(shù)據(jù)包含有多個(gè)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(bǔ)充相應(yīng)的屬性，若物料為自制件，計(jì)劃部門應(yīng)維護(hù)物料需求計(jì)劃（Material Requirement Planning，MRP）視圖的相關(guān)屬性，若物料為采購(gòu)件，則要求采購(gòu)部門維護(hù)主數(shù)據(jù)的采購(gòu)屬性（供應(yīng)商、價(jià)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(diǎn)處理，同時(shí)，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(duì)驗(yàn)證機(jī)制（如編碼規(guī)則、小數(shù)位限制、必填項(xiàng)限制等）。主數(shù)據(jù)導(dǎo)入控制流程如圖4所示。

4.2BOM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(jì)的物料清單（EBOM）、基于工藝的物料清單（PBOM）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(jì)、工藝、采購(gòu)、生產(chǎn)等整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。企業(yè)相關(guān)業(yè)務(wù)部門都會(huì)基于統(tǒng)一的BOM結(jié)構(gòu)進(jìn)行各自的工作。一般來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)BOM 在PDM中完成，工藝BOM在CAPP中完成，最終通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)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(jì)BOM與工藝BOM信息分開導(dǎo)入的方式，因此，首先實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)BOM到制造BOM的轉(zhuǎn)換和導(dǎo)入，為實(shí)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(jì)如圖5所示。

圖2　PDM/CAPP應(yīng)用部分封裝的Webservice接口

圖3　ERP應(yīng)用部分封裝的Webservice接口

圖4　物料主數(shù)據(jù)導(dǎo)入控制流程

圖5　BOM轉(zhuǎn)換及導(dǎo)入控制流程

4.3工藝信息導(dǎo)入控制流程

工藝信息是以設(shè)計(jì)BOM為基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)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(guò)程卡或工藝附圖等用于現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)生產(chǎn)，所以在導(dǎo)入ERP工藝信息的同時(shí)，同樣需要生成電子版本的工藝過(guò)程卡片及相關(guān)附圖資料。基本控制流程與BOM轉(zhuǎn)換及導(dǎo)入流程雷同。

5　結(jié)語(yǔ)

基于SOA的松耦合架構(gòu)，使用BPM將各個(gè)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(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程的變更，迅速適應(yīng)市場(chǎng)的變化。本文首先從基于SOA集成方案的設(shè)計(jì)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(duì)PDM/CAPP/ ERP系統(tǒng)的接口封裝進(jìn)行了簡(jiǎn)要描述；最后對(duì)基于Cordys BPM的3個(gè)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)控制流程進(jìn)行了設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)物料主數(shù)據(jù)、BOM和工藝的信息在各個(gè)主要業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的無(wú)縫精準(zhǔn)傳遞，為企業(yè)的設(shè)計(jì)制造一體化打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

[1]王洪偉，劉勰，丁佼佼. 基于SOA的面向業(yè)務(wù)敏捷性流程集成模型[J]. 計(jì)算機(jī)工程，2010（20）：277-280.

[2]CORDYS. Introduction of Cordys Company[EB/OL].（2016-10-25）[2011-10-12]. http://baike.baidu.com/view/3406366.htm.

[3]張勇，劉飛. 基于Web Service的網(wǎng)絡(luò)化制造資源集成研究[J]. 制造技術(shù)與機(jī)床，2005（6）：97-100.

[4]蔣輝. BOM演變與制造工藝系統(tǒng)集成的研究[D]. 北京：北京航空航天大學(xué)，2002.

Design and implementation of PDM/CAPP/ERP integration scheme based on SOA

Zhang Hua
（Shanghai Tobacco Machinery Co., Ltd., Shanghai 201201, China）

This paper used an enterprise in the production of packaging machinery as the background, discussing the importance of information integration of the PDM, CAPP, ERP and integrated relationship of each system, determining the loosely coupled integration scheme of PDM/CAPP/ERP based on SOA architecture. The contents and control flow of information integration of PDM, CAPP and ERP are expounded respectively. The emphasis is on how to implement the information integration system and sharing information between ERP and PDM/CAPP based on SOA platform.

SOA; BPM; system integration

張華（1987— ），男，浙江杭州，碩士；研究方向：計(jì)算機(jī)集成制造，軟件工程，信息管理系統(tǒng)。