產品數據管理(PDM)信息和企業資源管理(ERP)信息是企業信息的主要組成部分，其信息集成、實時交互是企業信息化發展的必然趨勢。目前，兩種系統的集成主要有3種方式：基于應用程序接口的封裝集成，基于工作流的過程集成，基于產品數據結構的交換集成。封裝集成往往需要源頭開發人員的技術支持，開發工作量大，成本高；過程集成本質是建立工程變更信息、部件信息及BOM信息定時交互，數據同步受定時時間的限制；交換集成主要針對產品BOM結構，僅僅是通過數據文件的傳遞方式實現，只能共享有限的產品結構信息。
BOM作為產品設計過程的核心數據，在PDM與ERP的集成中占有重要位置。現有集成方法大多足將產品結構數據通過打包成數據文件在兩個系統間進行傳遞，但是，面對用戶需求的日益多樣化，現有集成方法只針對產品結構信息的集成已經無法滿足多品種小批量產品族的變型設計模式。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，以包含產品配置信息的GBOM為基礎進行集成，使得用戶可以在ERP端進進行產品配置，從而縮短產品的市場反應時間，提高設計效率。
低壓電器產品的產品定型程度較低，產品研發創新性較強，本文以某企業RMM3塑料外殼式斷路器(以下簡稱RMM3)為例，采用GBOM表達其完整產品結構，基于變量配置技術，表達模塊的選配知識，建立其基于GBOM的配置模型；創建Item(產品零部件數據)及GBOM中間文件，通過PDM端導出、ERP端導人的內部邏輯實現系統集成。
1 包含配置信息的完整產品結構GBOM
產品族是具有相同市場定位、相似產品結構和零部件功能的一類產品，以完整產品結構(Generic Product Structure，GPS)進行表示，族中不同產品變型可共享通用技術、模塊及配置機制，形成滿足不同顧客需求的產品實例。提出的GBOM是一種表示產品族GPS的方法。GBOM利用零部件的選裝結構把一族變型產品統一表示成一種松散的、可定制的產品結構。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，相似產品集合稱為類產品，三者又可統稱為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，將這些屬性設為變量，根據變量的取值組合決定哪個方案單元入選具體的產品結構，稱為變量配置。變量配置中的變量體現為選項，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、設計經驗、技術水平等多方面的約束。變量配置有詳細討論，本文僅給出相關概念，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設計要求進行變化，則可以設置為公共選項。
(2)取值(Value)：公共選項可以根據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定其生效條件，是由公共選項對應的取值及邏輯運算符(and，or)組成的一個邏輯表達式，所有選項完成賦值后，系統對其進行判斷，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所需數據也是ERP指導生產的重要數據。為解決這一問題，可采用PDM系統中Item屬性定制功能將生產數據定義在Item主屬性表中，其原理如圖1所示。
圖1 PDM/ERP產品數據映射模型
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品族完整產品GBOM如圖2所示。
圖2 包含配置信息的產品族完整產品GBOM
2 基于GBOM的PDM與ERP集成
2.1 集成框架
PDM系統用于管理所有與產品相關的設計數據、流程數據等；ERP系統主要用于管理產品的生產信息，包括材料、成本、生產工藝、人力資源等各種資源及生產要素。系統集成的目的在于共享企業信息，PDM與ERP的集成主要針對產品設計、生產相關信息，可以分為零部件族信息、產品結構信息、物料主記錄信息。零部件族信息主要由PDM系統中的零部件管理模塊管理，產品結構信息是PDM與ERP系統集成的核心，物料主記錄信息則存儲在ERP數據庫中。
建立統一數據模型是PDM和ERP系統的理想模式，但由于兩者的底層都是關系型數據庫，在底層集成則需要通過第三方數據庫作為橋梁建立中間庫策略，但需要的開發工作量較大，因此本文采用建立中間文件的方式將PDM和ERP系統需要交換的Item和GBOM信息按照統一的文件格式和接口要求進行存儲，PDM與ERP系統通過各自編制的數據導出/導入接口實現信息交換，其原理如圖3所示，系統集成框架如圖4所示。
圖3 PDM/ERP集成的中間文件技術
圖4 PDM/ERP集成框架
PDM與ERP的系統集成以中間文件的形式進行，包括3個主要階段：南PDM系統導出包含配置信息的GBOM數據，GBOM數據向集成文件的轉換，集成文件向ERP系統的導入。產品零部件類信息和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系統負責中間文件的生成，中間文件的后續導人由ERP實現，導入時數據的邏輯處理由ERP系統進行保證。不難看出，基于GBOM的PDM與ERP系統集成的關鍵在于配置信息的提取和傳遞，而現有的PDM系統大多支持包含配置信息的產品結構數據的導出，因此，配置信息的轉換是實現系統集成的又一關鍵。
2.2 配置信息的轉換
產品配置信息由設計人員在產品設計階段根據配置類單元的屬性及對應的顧客需求設計產生。產品配置信息在PDM和ERP系統之間順暢流通是滿足多變的顧客需求和縮短產品市場反應時間的有效方法。圖4中，“變量條件規則轉換”是編制中間文件的關鍵。一般PDM與ERP端的產品配置條件互不相同，選項對應的取值也不盡相同。所以需要建立對應表來實現變量規則的翻譯。由于PDM端對產品配置規則的定義較為靈活，因此參考ERP中產品規則的定義方式，將PDM端的配置信息進行翻譯。
翻譯方法根據ERP產品的不同而不同，下面將在案例分析中進行舉例。
3 集成案例
某低壓電器產品企業PDM系統采用西門子TeamCenter2007，ERP系統采用FoxPro自主開發。由于低壓電器產品的系列復雜，變型眾多，市場和銷售人員為了能夠對市場做出快速反應，滿足多樣化的客戶需求，產品配置變量數據結構以產品系列為單位進行管理，一個系列一個文件夾，一個變量一張數據表，數據表中定義了允許的變量值、編碼、條件、取值等信息。以RMM3為例，根據產品族GBOM(如圖5所示)在PDM系統中建立產品族的配置模型，如圖6所示。
圖5 RMM3產品族GBOM(部分)
圖6 RMM3產品族GBOM配置信息建模
由于RMM3塑料外殼式斷路器結構復雜，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所需數據也是ERP指導生產的重要數據。為解決這一問題，可采用PDM系統中ltem屬性定制功能將生產數據定義在Item主屬性表中，其原理如圖1所示。建立Item和GBOM的中間文件的數據格式如表1、表2所列。
表1 RMM3產品族零部件Item數據中間文件屬性表
表2 RMM3產品族GBOM中間文件屬性表
表3 基準碼對應規則實例
表4 PDM配置與基準碼轉換規則
表5 ERP配置與基準碼轉換規則
表2中，“tj”表示產品配置變量條件，如前文所述是編制GBOM中間文件的關鍵。由于該企業ERP系統對產品配置選項的編譯采用的40位碼，不同的配置選項對應不同碼段，不同碼段有不同取值。例如“板前板后”選項對應第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。
具體型號產品設計時，建立產品Item，以“引用”形式將產品GBOM中的配置關系同步到產品BOM結構中，如圖7所示。
圖7 同步產品族配置條件
產品設計完成后將需要傳遞給ERP的產品搭建到產品系列的View中，執行“PSE-ERP接口”，生成ERP接口文件，如圖8所示。
圖8 ERP接口文件
ERP接口文件的數據格式根據ERP系統需求定制，可直接導人ERP系統。為實現PDM與ERP數據同步，在各自系統端都開發了數據導入/導出工具。用戶可以在保證數據統一的基礎上直接在ERP端對新設計產品進行配置，進而輔助產品生產和銷售，驗證了本文提出的基于產品通用物料清單的PDM與ERP系統集成方法的有效性和實用性。
結束語現有PDM/ERP系統集成主要基于工作流和產品物料清單。前者受工作流節點的限制無法實現數據的實時更新，后者僅集成產品結構數據，無法滿足基于多樣化顧客需求的變型設計模式。本文基于GBOM創建包含產品配置信息的完整產品結構，通過建立產品零部件和GBOM的中間文件完成PDM和ERP系統間的數據交換，實現系統集成。通過創建中間數據結構使GBOM中的配置信息傳遞到ERP端，生產人員可根據市場和顧客需求在ERP端直接進行產品配置，縮短產品的市場反應時間。集成方法在某低壓電器企業RMM3塑料外殼式斷路器中的應用證明了方法的創新性和有效性。
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本文標題：基于通用物料清單的PDM與ERP集成
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