產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)信息和企業(yè)資源管理(ERP)信息是企業(yè)信息的主要組成部分，其信息集成、實時交互是企業(yè)信息化發(fā)展的必然趨勢。目前，兩種系統(tǒng)的集成主要有3種方式：基于應(yīng)用程序接口的封裝集成，基于工作流的過程集成，基于產(chǎn)品數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的交換集成。封裝集成往往需要源頭開發(fā)人員的技術(shù)支持，開發(fā)工作量大，成本高；過程集成本質(zhì)是建立工程變更信息、部件信息及BOM信息定時交互，數(shù)據(jù)同步受定時時間的限制；交換集成主要針對產(chǎn)品BOM結(jié)構(gòu)，僅僅是通過數(shù)據(jù)文件的傳遞方式實現(xiàn)，只能共享有限的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息。

    BOM作為產(chǎn)品設(shè)計過程的核心數(shù)據(jù)，在PDM與ERP的集成中占有重要位置�，F(xiàn)有集成方法大多足將產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)通過打包成數(shù)據(jù)文件在兩個系統(tǒng)間進行傳遞，但是，面對用戶需求的日益多樣化，現(xiàn)有集成方法只針對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息的集成已經(jīng)無法滿足多品種小批量產(chǎn)品族的變型設(shè)計模式。為此，本文提出了基于通用物料清單(Generic Bill of Materials，GBOM)的PDM與ERP集成方法，以包含產(chǎn)品配置信息的GBOM為基礎(chǔ)進行集成，使得用戶可以在ERP端進進行產(chǎn)品配置，從而縮短產(chǎn)品的市場反應(yīng)時間，提高設(shè)計效率。

    低壓電器產(chǎn)品的產(chǎn)品定型程度較低，產(chǎn)品研發(fā)創(chuàng)新性較強，本文以某企業(yè)RMM3塑料外殼式斷路器(以下簡稱RMM3)為例，采用GBOM表達(dá)其完整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，基于變量配置技術(shù)，表達(dá)模塊的選配知識，建立其基于GBOM的配置模型；創(chuàng)建Item(產(chǎn)品零部件數(shù)據(jù))及GBOM中間文件，通過PDM端導(dǎo)出、ERP端導(dǎo)人的內(nèi)部邏輯實現(xiàn)系統(tǒng)集成。

1 包含配置信息的完整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)GBOM

    產(chǎn)品族是具有相同市場定位、相似產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和零部件功能的一類產(chǎn)品，以完整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)(Generic Product Structure，GPS)進行表示，族中不同產(chǎn)品變型可共享通用技術(shù)、模塊及配置機制，形成滿足不同顧客需求的產(chǎn)品實例。提出的GBOM是一種表示產(chǎn)品族GPS的方法。GBOM利用零部件的選裝結(jié)構(gòu)把一族變型產(chǎn)品統(tǒng)一表示成一種松散的、可定制的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。GBOM中相似零件的集合稱為類零件，相似部件集合稱為類部件，相似產(chǎn)品集合稱為類產(chǎn)品，三者又可統(tǒng)稱為GPS變型單元。變型單元通過子功能方案附加、替換和變型進行實例化，派生出滿足設(shè)計要求的實例單元。

    為滿足不同的顧客需求，變型單元的某些功能與性能屬性具有多個可選的屬性值，將這些屬性設(shè)為變量，根據(jù)變量的取值組合決定哪個方案單元入選具體的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，稱為變量配置。變量配置中的變量體現(xiàn)為選項，選項具有多個可選值或一定的取值范圍，其取值組合受到客戶需求、設(shè)計經(jīng)驗、技術(shù)水平等多方面的約束。變量配置有詳細(xì)討論，本文僅給出相關(guān)概念，案例中的圖5給出了形式化的描述。

    (1)公共選項(Option)：配置過程實質(zhì)是給選項賦值的過程，GBOM中的配置類單元需要建立公共選項供配置人員進行選擇。公共選項的確立取決于單元主體本身的屬性，該屬性取值如果根據(jù)設(shè)計要求進行變化，則可以設(shè)置為公共選項。

    (2)取值(Value)：公共選項可以根據(jù)顧客需求和配置類單元本身的屬性定義一組取值，取值的類型和大小由選項類型確定。

    (3)約束(Constraint)：可以分為互斥約束(Mutex Constraint)和共存約束(Co-existence Constraint)。在模塊的選配過程中，模塊組合不一定合理，需要建立完整互斥約束，屏蔽不合理的模塊組合，稱作互斥約束。不同模塊或需求與模塊之間可能存在依賴關(guān)系，需要建立完整共存約束，以保證兩個模塊同時選擇，稱作共存約束。

    (4)變量條件(Variable Condition)：用于對實例方案單元設(shè)定其生效條件，是由公共選項對應(yīng)的取值及邏輯運算符(and，or)組成的一個邏輯表達(dá)式，所有選項完成賦值后，系統(tǒng)對其進行判斷，如果為真則實例方案可行。

    除配置信息外，零部件物料屬性等生產(chǎn)所需數(shù)據(jù)也是ERP指導(dǎo)生產(chǎn)的重要數(shù)據(jù)。為解決這一問題，可采用PDM系統(tǒng)中Item屬性定制功能將生產(chǎn)數(shù)據(jù)定義在Item主屬性表中，其原理如圖1所示。

圖1 PDM/ERP產(chǎn)品數(shù)據(jù)映射模型

    為滿足ERP與PDM的集成要求，在GBOM的BOM-Line屬性表中嵌入物料屬性。由此得出的包含配置信息的產(chǎn)品族完整產(chǎn)品GBOM如圖2所示。

圖2 包含配置信息的產(chǎn)品族完整產(chǎn)品GBOM

2 基于GBOM的PDM與ERP集成

    2.1 集成框架

    PDM系統(tǒng)用于管理所有與產(chǎn)品相關(guān)的設(shè)計數(shù)據(jù)、流程數(shù)據(jù)等；ERP系統(tǒng)主要用于管理產(chǎn)品的生產(chǎn)信息，包括材料、成本、生產(chǎn)工藝、人力資源等各種資源及生產(chǎn)要素。系統(tǒng)集成的目的在于共享企業(yè)信息，PDM與ERP的集成主要針對產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)相關(guān)信息，可以分為零部件族信息、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息、物料主記錄信息。零部件族信息主要由PDM系統(tǒng)中的零部件管理模塊管理，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息是PDM與ERP系統(tǒng)集成的核心，物料主記錄信息則存儲在ERP數(shù)據(jù)庫中。

    建立統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型是PDM和ERP系統(tǒng)的理想模式，但由于兩者的底層都是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，在底層集成則需要通過第三方數(shù)據(jù)庫作為橋梁建立中間庫策略，但需要的開發(fā)工作量較大，因此本文采用建立中間文件的方式將PDM和ERP系統(tǒng)需要交換的Item和GBOM信息按照統(tǒng)一的文件格式和接口要求進行存儲，PDM與ERP系統(tǒng)通過各自編制的數(shù)據(jù)導(dǎo)出/導(dǎo)入接口實現(xiàn)信息交換，其原理如圖3所示，系統(tǒng)集成框架如圖4所示。

圖3 PDM/ERP集成的中間文件技術(shù)

圖4 PDM/ERP集成框架

    PDM與ERP的系統(tǒng)集成以中間文件的形式進行，包括3個主要階段：南PDM系統(tǒng)導(dǎo)出包含配置信息的GBOM數(shù)據(jù)，GBOM數(shù)據(jù)向集成文件的轉(zhuǎn)換，集成文件向ERP系統(tǒng)的導(dǎo)入。產(chǎn)品零部件類信息和GBOM信息采用各自的中間文件，集成時雙方約定中間文件的文件路徑和文件名，PDM系統(tǒng)負(fù)責(zé)中間文件的生成，中間文件的后續(xù)導(dǎo)人由ERP實現(xiàn)，導(dǎo)入時數(shù)據(jù)的邏輯處理由ERP系統(tǒng)進行保證。不難看出，基于GBOM的PDM與ERP系統(tǒng)集成的關(guān)鍵在于配置信息的提取和傳遞，而現(xiàn)有的PDM系統(tǒng)大多支持包含配置信息的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的導(dǎo)出，因此，配置信息的轉(zhuǎn)換是實現(xiàn)系統(tǒng)集成的又一關(guān)鍵。

    2.2 配置信息的轉(zhuǎn)換

    產(chǎn)品配置信息由設(shè)計人員在產(chǎn)品設(shè)計階段根據(jù)配置類單元的屬性及對應(yīng)的顧客需求設(shè)計產(chǎn)生。產(chǎn)品配置信息在PDM和ERP系統(tǒng)之間順暢流通是滿足多變的顧客需求和縮短產(chǎn)品市場反應(yīng)時間的有效方法。圖4中，“變量條件規(guī)則轉(zhuǎn)換”是編制中間文件的關(guān)鍵。一般PDM與ERP端的產(chǎn)品配置條件互不相同，選項對應(yīng)的取值也不盡相同。所以需要建立對應(yīng)表來實現(xiàn)變量規(guī)則的翻譯。由于PDM端對產(chǎn)品配置規(guī)則的定義較為靈活，因此參考ERP中產(chǎn)品規(guī)則的定義方式，將PDM端的配置信息進行翻譯。

    翻譯方法根據(jù)ERP產(chǎn)品的不同而不同，下面將在案例分析中進行舉例。

3 集成案例

    某低壓電器產(chǎn)品企業(yè)PDM系統(tǒng)采用西門子TeamCenter2007，ERP系統(tǒng)采用FoxPro自主開發(fā)。由于低壓電器產(chǎn)品的系列復(fù)雜，變型眾多，市場和銷售人員為了能夠?qū)κ袌鲎龀隹焖俜磻?yīng)，滿足多樣化的客戶需求，產(chǎn)品配置變量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以產(chǎn)品系列為單位進行管理，一個系列一個文件夾，一個變量一張數(shù)據(jù)表，數(shù)據(jù)表中定義了允許的變量值、編碼、條件、取值等信息。以RMM3為例，根據(jù)產(chǎn)品族GBOM(如圖5所示)在PDM系統(tǒng)中建立產(chǎn)品族的配置模型，如圖6所示。

圖5 RMM3產(chǎn)品族GBOM(部分)

圖6 RMM3產(chǎn)品族GBOM配置信息建模

    由于RMM3塑料外殼式斷路器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，圖5僅列出了GBOM的部分組成單元及其配置信息。

    除配置信息外，零部件物料屬性等生產(chǎn)所需數(shù)據(jù)也是ERP指導(dǎo)生產(chǎn)的重要數(shù)據(jù)。為解決這一問題，可采用PDM系統(tǒng)中l(wèi)tem屬性定制功能將生產(chǎn)數(shù)據(jù)定義在Item主屬性表中，其原理如圖1所示。建立Item和GBOM的中間文件的數(shù)據(jù)格式如表1、表2所列。

表1 RMM3產(chǎn)品族零部件Item數(shù)據(jù)中間文件屬性表

表2 RMM3產(chǎn)品族GBOM中間文件屬性表

表3 基準(zhǔn)碼對應(yīng)規(guī)則實例

表4 PDM配置與基準(zhǔn)碼轉(zhuǎn)換規(guī)則

表5 ERP配置與基準(zhǔn)碼轉(zhuǎn)換規(guī)則

    表2中，“tj”表示產(chǎn)品配置變量條件，如前文所述是編制GBOM中間文件的關(guān)鍵。由于該企業(yè)ERP系統(tǒng)對產(chǎn)品配置選項的編譯采用的40位碼，不同的配置選項對應(yīng)不同碼段，不同碼段有不同取值。例如“板前板后”選項對應(yīng)第3位碼，有“1（代表板前）、2（代表板后）”兩個取值；“手動電動”選項對應(yīng)第24位碼，有“1（代表手動）、2（代表電動）”兩個取值，如表3-表5所列。因此在翻譯過程中可將PDM端的產(chǎn)品配置信息編譯為40位碼的形式，供ERP進行讀取。例如“板前板后”選項在PDM端有3個取值——板前、板后、板前和板后，而在ERP端只有板前、板后兩個取值，則PDM端的“板前和板后”可以以邏輯與運算實現(xiàn)。

    具體型號產(chǎn)品設(shè)計時，建立產(chǎn)品Item，以“引用”形式將產(chǎn)品GBOM中的配置關(guān)系同步到產(chǎn)品BOM結(jié)構(gòu)中，如圖7所示。

圖7 同步產(chǎn)品族配置條件

    產(chǎn)品設(shè)計完成后將需要傳遞給ERP的產(chǎn)品搭建到產(chǎn)品系列的View中，執(zhí)行“PSE-ERP接口”，生成ERP接口文件，如圖8所示。

圖8 ERP接口文件

    ERP接口文件的數(shù)據(jù)格式根據(jù)ERP系統(tǒng)需求定制，可直接導(dǎo)人ERP系統(tǒng)。為實現(xiàn)PDM與ERP數(shù)據(jù)同步，在各自系統(tǒng)端都開發(fā)了數(shù)據(jù)導(dǎo)入/導(dǎo)出工具。用戶可以在保證數(shù)據(jù)統(tǒng)一的基礎(chǔ)上直接在ERP端對新設(shè)計產(chǎn)品進行配置，進而輔助產(chǎn)品生產(chǎn)和銷售，驗證了本文提出的基于產(chǎn)品通用物料清單的PDM與ERP系統(tǒng)集成方法的有效性和實用性。

    結(jié)束語現(xiàn)有PDM/ERP系統(tǒng)集成主要基于工作流和產(chǎn)品物料清單。前者受工作流節(jié)點的限制無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時更新，后者僅集成產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，無法滿足基于多樣化顧客需求的變型設(shè)計模式。本文基于GBOM創(chuàng)建包含產(chǎn)品配置信息的完整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，通過建立產(chǎn)品零部件和GBOM的中間文件完成PDM和ERP系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)系統(tǒng)集成。通過創(chuàng)建中間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)使GBOM中的配置信息傳遞到ERP端，生產(chǎn)人員可根據(jù)市場和顧客需求在ERP端直接進行產(chǎn)品配置，縮短產(chǎn)品的市場反應(yīng)時間。集成方法在某低壓電器企業(yè)RMM3塑料外殼式斷路器中的應(yīng)用證明了方法的創(chuàng)新性和有效性。

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本文標(biāo)題：基于通用物料清單的PDM與ERP集成

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