打通PDM与ERP的数据通道

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来源：泛普软件 产品数据管理（PDM）和企业资源规划（ERP）是支撑企业业务过程的信息化战略的核心。近年来，随着PDM和ERP功能的扩大和外延，二者的界限已被打破，出现了重叠。如何更好地共享PDM和ERP之间的信息，对优化设计和制造过程来说是至关重要的。美国CIMdata市场调查公司的专家认为，企业要在未来继续保持息化战略对企业业务战略的高效支持，必须将这二种技术有效地集成在一起，否则将难以维持其竞争力。信   打通PDM与ERP的数据通道     目前，PDM的界限已超出产品设计部门，可以支持企业范围的商务处理和与产品有关的信息及文件管理（包括车间的制造工程部门在内）。与此同时，ERP也开始支持工程部门。ERP销售商不断开发包含有PDM功能的ERP，如将零部件分类、配置管理、扩展的零件信息、文件归档、过程工作流以及程序管理等。因此，二者的集成（业务关联）已成为必然趋势。至于如何集成？以PDM为主，还是以ERP为核心？如何统一定义数据结构、BOM清单？这些问题尚无统一答案，但有一点是一致的，那就是必须要从企业的实际情况出发，认识ERP与PDM的内涵、区别和联系，考虑到企业的最佳业务实践，选择适合于企业自身特点的集成方案。   PDM和ERP的区别   系统的早期功能   PDM系统最重要的功能是捕获和共享设计过程中产生的产品数据，该功能的作用贯穿于整个企业之中。因此PDM的早期功能定位在产品文档和过程管理，而ERP功能全部是由财务管理和生产制造管理引申出来的。   系统的目标   PDM系统希望达到的目标是通过对产品数据或过程的有效管理，实现“开源”、“生钱”，降低直接成本，提供企业的研发能力，进而提高企业的核心竞争力；但企业使用ERP的目的却是“节流”、“省钱”，希望通过对于企业的资源的有效管理，降低间接成本，提高制造能力。   系统导向   产品数据管理PDM系统是以促进智力资产再利用为导向；而企业资源计划erp系统是以事务处理为导向。   管理方式   产品数据管理PDM系统倡导的是创新，是以产品的研发为中心，目标是加快盈利的步调，在产品和过程两个方面促进创新；ERP系统强调的是控制，是由管理可见性的需求来驱动，并控制对财务有影响的企业活动来实现的。   管理内容   产品数据管理PDM管理的内容包括材料明细表（BOM），产品结构、产品配置以及智力资产；而ERP系统管理的内容除了材料明细表（BOM）、产品结构和部分智力资产外，无法管理产品配置和全部的智力资产。   管理BOM对象   PDM管理的BOM是从工程和制造角度的BOM，包括工程E-BOM、工艺BOM、制造M-BOM或P-BOM；而ERP系统一般只管理制造M-BOM。PDM系统关心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系统的材料明细表是“按制造角度 （As Built）”的视图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他们装配起来。   捕获产品定义数据   PDM系统首要且最重要的功能就是捕获和共享任何形式的产品定义数据。该功能的作用贯穿于整个企业之中，从产品设计生命周期的早期阶段就开始发挥作用，而这种关键能力在ERP系统中却并不能得到充分地展示。   有效捕获工程数据   PDM系统能为多种设计、制造、分析软件建立应用接口，掌握它们之间的关系并且在整个设计过程中跟踪其状态信息。而ERP系统不易于进行客户化，可以集成的系统种类较少，开发工作量比较大。   产品结构和产品定义数据   PDM系统采用了面向对象的数据管理工具，把产品定义数据与产品结构部件、子装配、装配联系起来。用户能够利用导航工具、沿图形化的产品结构树来确定部件的位置，并在此基础上展开描述部件的文字形式和图形化的产品定义数据。而工程零部件清单通过集成方式进入ERP系统后，作为创建制造BOM的起始点。   更改控制管理   PDM的更改控制管理可以跟踪更改处理的全过程，从更改提出之时起，PDM的工作流确保合适的人员执行必要的任务并且负责通知到所有受影响的部门。当工程师接到一个处理设计更改的任务时，将通过数据导航找到受影响的产品结构对象和设计数据，并保留更改的历史记录。ERP系统从产品计划视图的角度更改管理，一旦更改的细节通过了设计过程，并且更改对制造过程的影响已经清楚，制造计划就在ERP系统中重新运行以决定在需求、存货等多方面进行更改。另外，ERP系统没有更改历史记录的功能。   PDM和ERP的联系   PDM和ERP在管理内容等多方面存在着不同程度的区别。但是，现代企业的运作是基于资金流、物流和信息流相相辅相成的一个动态系统，而产品的生命周期涉及PDM和ERP两个领域。所以，基于完整的产品生命周期，以全局的眼光来看，PDM和ERP在以下几个方面有着密切的联系。   管理目标的一致性   PDM和ERP在管理目标上有着高度的一致性，二者虽然在管理业务方面存在区别，但是其管理目标都是试图通过科学的调度和控制，减少失误和返工，在尽可能短的时间内、通过最少的资源耗费、用最为经济的手段和方式保证产品的尽早上市。   过程之间的连续性   企业中的设计研发过程按照从整体到局部、逐步细化的设计路线开展，而生产制造等过程是按照从局部到整体的制造、装配过程来进行，而企业的最终产品正是这两个从不同路线和领域开展的过程连接的结果。   处理业务之间存在着因果关系   生产、制造等领域使用的产品、零部件和产品结构，是企业设计部门创造出来的零部件、产品结构及状态的表现形式。   过程的支持条件有着先天的联系   设计部门设计出来的产品，既是设计研发的产物，也是后续生产过程开展的活动目标和对象。   PDM和ERP的集成   以设计为中心的PDM 和以生产为中心的ERP两个系统的结合是企业信息化的核心任务。PDM与ERP系统之间存在着共享的数据和过程的需求，通过这两个系统之间的接口，可以把共享数据实时地在两个系统之间传递。鉴于PDM和ERP系统具有业务和逻辑上的联系，对PDM和ERP进行集成，从加快产品形成周期的角度出发，具有很大的可行性和很强的实践意义。   众所周知，一个产品要经过需求分析、产品规划、工程设计、工艺制造设计、制程转化等多个过程才能形成。因此要分析集成的内容，首先需要深入了解各业务过程之间的联系，从而根据业务过程的衔接，确定设计与生产制造之间的数据交换，进而确定PDM与ERP系统之间的数据交换。图1是从设计和生产制造两个维度说明两个过程中的业务交叉及数据交换。   从图1不难看出，设计与生产制造过程的数据交换通常包含如下内容：   客户需求描述（Customer Requirement）  企业在销售过程中收集到的客户需求信息需要准确描述并及时的传递到企业内部的设计部门进行研发；   物料主数据（Part Material）  无论是销售、生产，还是设计，绝大部分制造企业均是以产品及零部件信息为核心的，因此两个业务过程之间关键的公用信息是准确描述产品及零部件信息的物料主数据。而物料主数据中最重要的信息——物料编码的数据交换是整个系统之间集成的核心；   工程EBOM（Engineering Bill Of Material）  EBOM是产品工程设计管理中使用的物料清单结构，它精确地描述了产品设计指标和零部件之间的设计关系；   工艺PBOM（Produce Bill of Material）  PBOM是工艺师根据企业的加工水平和能力，对EBOM进行适当调整的结果。它用于工艺设计和生产制造管理，它可以明确地了解零部件之间的制造关系，跟踪零件的When / Where / What / Who / How等信息；   工程变更信息（Engineering Changement）； 工艺路线（Routing）  产品的加工路线，它描述了需要加工零件的各道工序、加工中心、零件的加工系数等，其主要用于物料管理或成本控制； 检验规范（Check Regulation）  工艺及生产制造过程的信息传递到设计部门，用于指导设计人员进行设计过程的相应规范的制定和调整； 供应商信息（Vendor Information）  用于设计师在设计前期就能够准确掌握外购件及标准件等物料的供应信息，从而在设计之初就进行设计成本控制，以降低产品拥有总成本； 标准件、外购件及原材料成本价格（Cost Information）  用于设计人员在设计阶段就充分考虑设计成本问题； 替换物料和互换物料（Substitute and Alternate）； 制程问题（Manufacture Problem）； 图文档及相关元数据信息（Document and Drawing）  用于设计及生产制造部门相关岗位浏览图纸等相关信息。   PDM和ERP集成的难点   由于设计过程与生产过程的交叉过程很长，因此其中的数据交换内容也很多，而且非常频繁。因此在分析两个系统集成之前，需要清晰的认识到集成的难度。下面从业务和技术两个方面来分析PDM和ERP集成的难点。   1．集成的业务难点   通过笔者近十年的经验分析，无论是企业信息化，还是信息化中的难点之一系统集成，其难点都在于业务流程、管理流程等方面的改变和优化，而不是在技术方面。原因如下：   信息化是为业务战略服务的，脱离了业务，信息化将成为无源之水、无本之木； 人的问题是企业中的关键； 涉及到企业内部人员的利益或权利的变革往往会遇到难以想象的阻力。 由此可以分析出，PDM与ERP业务集成的难点在于：   流程障碍  难以理顺企业内部设计及生产制造等业务流程的关系； 组织障碍  使用PDM的设计部门和使用ERP的生产、销售等部门之间较难接受对方的思想，人为因素阻碍了业务过程的连续，进而阻碍了两个系统之间集成，这是一个不容忽视的问题； 信息障碍  在两个系统之间没有一个统一完备的信息描述，难以做到信息的完全共享； 过程障碍  难以实现两个系统之间的过程集成。在串行业务环境中，信息流动往往是单向的，设计、制造过程中的信息无需交流和反馈；而在并行工程环境下，产品设计人员从开始就需要考虑产品整个生命周期中的所有因素，包括质量、成本、进度计划等因素。因此，PDM和ERP的分别实施使设计和制造过程缺乏必要与及时的信息反馈；   控制障碍  系统集成之间信息的控制问题，即由谁来产生数据以及控制共同拥有的信息。 企业领导者都希望实现企业对产品信息管理、过程管理和生产经营管理需求的最佳整合方案。集成PDM和ERP两个系统，首先需要对企业内部的业务过程进行有效的整合和提高。但业务在系统中应该如何连接，以及什么部门应该在控制什么信息等问题上达成一致，这不是技术问题，而是企业内管理和文化问题。   2．集成的技术难点   PDM和ERP这两个系统在功能、信息表示和技术实现等方面有很大差别，然而随着企业对产品信息集成和过程集成的进一步要求，PDM和ERP系统都扩展了一部分对方系统的功能，形成了多功能叠加，如产品结构管理、零件分类、零部件信息描述、组织管理、工作流管理等。由于PDM和ERP系统在信息和功能上有许多重叠，许多实施PDM和ERP的制造企业都将集成PDM和ERP视为实现企业信息化的必然。两个系统在技术实现上有许多相似之处，但两者毕竟是面向不同应用领域而开发的系统，它们在处理管理信息的类型和数据交换的格式上存在显著差别。   数据源头  企业要实现两个系统之间的数据交换，首先就需要在业务上明确哪个业务过程作为企业业务的数据源头。根据笔者的经验，在设计与生产制造两个业务过程中，通常以设计为源头，但也有的企业是以生产制造为源头，数据流向是从ERP系统向PDM系统传递的。   数据流  数据流包括两个层面的问题，其一是数据流向，两个系统之间的集成采用单向还是双向，在目前已经实现二者集成的案例中，一般采用单向的方式；其二，是采用哪个平台的工作流，例如，在神州数码ERP和神州数码PDM中都有工作流程管理功能，虽然用途和架构不同，但都能够实现设计、生产等的工作流程管理，因此采用哪个平台的工作流功能需要选择。   实体编码  这是实现PDM与ERP集成的关键之一。企业信息化过程中一般会使用统一的编码体系，在PDM中希望通过编码对物料进行控制，实现以BOM为核心的零部件重用体系，而ERP则希望通过物料的编码实现对企业物流过程的控制。但是两个系统内部的编码并不是完全一样的，造成这一问题有多种原因，例如，在设计过程中不考虑原材料（Raw Material），因此在PDM系统中很多原材料的编码并没有体现，但是这些物料编码在ERP中却由于成本必须进行有效管理。因此，原材料（也可能是外购件）的编码如何在PDM和ERP中统一，需要重点考虑和解决。   元数据  PDM系统中一个关键功能是对设计过程中产生的图文档进行浏览和圈阅。这个功能在ERP中没有，因此即使实现了过程的集成，也难以实现对图、文档的集成，整个企业也难以实现无纸化管理。因此，如何将PDM中的图文档浏览软件集成到ERP系统中，也是真正实现两个系统集成的关键之一。   版本控制  ERP系统中管理的BOM、物料等信息没有版本管理。ERP仅处理BOM、物料的最终信息；而PDM中存在重要版本信息，在集成时使用何种方式和技术实现版本的同步，需要重点考虑。   工程变更  设计过程中的工程变更信息如何准确、及时、有效地传递到生产制造部门和售后服务部门，决定着企业的产品质量和服务品质。根据笔者的经验，在以DTO（Design to Order，按单设计）等方式组织设计和生产的企业，其工程变更已经成为阻碍企业发展的瓶颈，经常会发生变更信息无法及时传递而造成生产问题的情况。因此在实现PDM和ERP集成时，需要将其作为难点着重解决。   BOM转换：产品在其生命周期中会以EBOM、PBOM等不同的形式存在，在PDM和ERP系统中需要准确描述这些不同形式的BOM，并在集成过程中进行有效转换。   PDM与ERP集成的技术实现   PDM和ERP的集成没有最佳方案。企业必须根据各自实际应用环境和目标需求确定解决方案。通常要对企业运行模式、发展目标和业务过程做充分的研究，确定信息如何共享和交换，以此保证“正确的信息在正确的时间以正确的形式到达正确的人手中”。据笔者的经验，PDM有两种不同的集成解决方案，第一种是数据级系统集成方案；第二种是互操作级系统集成方案。   1．数据级系统集成方案   数据级系统集成方案，是在PDM系统和ERP系统中利用中间表（中间数据库）或者中间文件来存储临时数据，PDM系统和ERP系统事先约定中间格式，PDM和ERP分别开发脚本将各自输出到对方的数据整理成约定的中间表或中间文件格式，定时调度侦听程序（Listener）处理中间表或中间文件里的数据。   这种方式需要对PDM和ERP两侧进行大量的开发，并且依赖于两系统集成时的技术状态，一旦任何一方系统发生更改，集成工作就需要相应修改。系统维护工作量也有相当规模。而且，由于使用了侦听程序，还会消耗PDM和ERP两侧的硬件资源。同时，由于侦听程序有固定的扫描周期，所以不能很好地保证系统间数据交互的实时性。   很多国内外PDM与ERP系统没有提供完备的API函数或集成接口，那么采用基于中间文件交换的集成技术可以初步地实现PDM与ERP系统的集成，为企业缩短产品上市时间、加速信息化建设奠定基础。数据级系统集成方案的最大问题在于本系统（PDM/ERP）的数据库表直接暴露给外系统（ERP/PDM），外系统直接写入的数据无法经过本系统的业务逻辑校验，容易造成错误的数据，从而诱发本系统发生未知错误，增大了系统调试和维护的难度。   图2  基于中间格式的数据级集成方案   2． 互操作级系统集成方案   类似于PDM和CAD的集成，互操作级集成方案是在各自系统平台（PDM/ERP）定制专门的菜单，来完成对外系统（ERP/PDM）的数据读取和写入操作。用户使用了PDM客户端的相应菜单，会触发系统执行相应的程序，脚本程序调用ERP提供的接口函数，传递相应的数据参数。ERP系统接收到接口函数发出的指令，调用内部的程序模拟手工在系统中的操作，自动完成相应的操作，如生成物料主数据、物料清单等ERP内部的业务对象。ERP的数据生成过程是由ERP内部程序完成的，数据生成之前会经过ERP设定的业务逻辑规则校验。   利用这种集成方式，无须运行额外的侦听程序，利用PDM、ERP自身提供的服务器-客户端通信机制即可接收到来自外系统的操作指令。外系统相当于本系统的一个普通客户端，用户通过外系统和接口函数向本系统传递生成业务数据的参数，完全等价于在本系统客户端创建一个业务数据。采用这种集成方式的关键在于将可能的集成数据模型全部抽象化，由用户根据需要进行简单的配置，即可实现全方位的无缝集成，而不是死板的API方式，造成用户使用上的诸多限制。   由于互操作级系统集成要求深层次的技术含量和系统开放性，因此，如果ERP和PDM不是隶属于同一厂商，或相关产品不提供深层次的集成接口，很难实现此层面的系统集成。由于国内的信息化产品提供商并不都能够提供企业信息化整体解决方案，因此要实现上面提及的互操作级集成方案非常困难。 前面分析了PDM与ERP集成的方式，无论采用哪种方式，企业与厂商都需要主动采取一些措施，来推动两者之间的集成，最终形成支撑企业业务战略的信息化整体解决方案。从厂商角度来讲，要实现真正无缝的集成需要做好如下工作：   以国家性软件行业协会牵头，产品厂商配合，制定并严格执行相关的技术接口规范； 真正打破技术壁垒，开放ERP和PDM系统的数据接口； 针对不同行业客户的特点和业务过程，制定有针对性的集成解决方案。 从企业角度来讲，笔者提出如下几点建议，供企业参考： 企业信息化是“一把手工程”，集成更是重中之重，企业领导应给予更多的关注和支持，这种关注和支持不仅停留在项目启动会，还要更加具有实质性内容； 打破部门之间的壁垒，真正实现信息共享（在安全范围内）； 理顺设计、工艺、生产、销售的企业业务流程，为数据及流程之间的集成提供必要的环境； 在集成过程中，抽调设计、工艺、生产等部门关键用户参与和配合，集思广益； 总体规划、分步骤实现，而不是抱着“一蹴而就”的想法。   为ERP等管理系统提供基础数据是企业实施PDM系统的最主要的动机。如果不能实现ERP与PDM之间的有效集成，将使PDM的实施难以满足企业最基本的愿望。两系统间的有效集成，可提高企业的运行效率，大大减少信息冗余和信息冲突。由于两个系统间在信息的表示、检索和存储方式上存在很大的差异，因此必须要从企业的实际情况出发，认识ERP与PDM的内涵、区别和联系，考虑到企业的最佳业务实践，选择适合于企业自身特点的集成方案。   链接：   PDM与ERP集成的现状   当前，无论是国外还是国内，设计研发管理和企业后续的生产制造等业务环节尚未通过PDM和ERP系统有效的联结在一起，造成一定程度的脱节，在PDM和ERP集成应用方面，形势不容乐观，这种情况在国内更加严重。据调查，国外企业较好实现了PDM与ERP集成的占到了实施企业的30%左右，而国内企业能够实现初步集成（采用中间文件方式）的仅占到了不到15%，而能够实现更深层次的集成的企业少之又少。 除了较好地实现PDM与二维CAD的集成之外，多数PDM/PLM系统没有很好地实现同ERP的集成，管理信息化与技术信息化之间依旧存在巨大的“数据鸿沟”，这将直接影响企业信息化整体效益的发挥。此外，从技术实现来看，目前PDM与ERP的集成方式通常采取“中间文件”形式来实现，这虽然在一定程度上能解决企业的应用问题，但数据共享的耦合度、数据的安全性和系统间数据的实时性、同步化等问题依然难以解决。