以PDM为中心构建企业信息化集成系统

一、概述

以信息化带动工业化是中国制定的一个为期50年的长期发展战略。企业信息化是国民经济和社会信息化的重要组成部分，也是实现以信息化带动工业化的重要基础。

企业信息化的内容很广泛，对于制造业企业而言，企业信息化至少包括工具信息化和管理信息化。工具信息化指的是采用先进、高效、智能、数字化的设计、开发、仿真、分析、调试、制造、检验等各类工具，即通常所说的CAX工具。从古人云“工欲善其事，必先利其器”，到现代的“生产工具就是生产力”，无不证明工具信息化的重要性和必要性。管理信息化指企业根据自身需求情况以及企业发展战略，实施应用一种或多种管理信息系统对企业的设计、制造和管理信息进行数字化管理。

近几年来，许多企业已在产品设计、制造方面使用了CAD/CAE/CAM/CAPP/EDA等数字化工具，以及在企业信息管理方面，投资实施了以ERP/SCM/CRM/OA为代表的企业信息系统。在需求满足的一定时期内，企业普遍提高了效率、获得了效益。随着应用的深入，以及需求的延伸，系统相互独立、信息难以共享、业务流程割裂，即所谓的“信息孤岛”问题，日益成为制约企业信息化的重要瓶颈。

打破信息孤岛，根本是要加强企业信息化的统一规划，必须站在战略全局的高度，依据“总体规划、分步实施、系统集成、不断完善”的原则，从源头上加以防范和规避。这对于从未实施过信息化、一切从零开始的企业可以做到。而在现实中，伴随着众多企业的发展壮大，企业信息化也从无到有，信息系统也从少到多。不客气地说，企业还未整明白，信息孤岛就已产生，而要消除信息孤岛，却是一件费时费力又费钱的事。如今，随着PDM时代的到来，越来越多的企业意识到实施PDM已成为企业提升核心竞争力的必要举措。其实，PDM不只是产品数据管理系统，它可以成为企业信息集成的框架与平台，正确地实施PDM可以在某种程度上消除或减缓企业业已存在的信息孤岛。

在此，笔者结合某企业PDM系统具体实施实践，通过以PDM为中心构建企业信息化集成系统，实现企业内部信息系统的有效整合或集成，从而消除企业内部业已产生的众多信息孤岛。

二、项目情况
某企业（因保密原因，具体名称隐去）成立于1978年，是国家一类研究所，目前主要从事通信和特种通信技术的研究、设备研制和中试生产。生产模式是多品种、多批次、少批量、高质量，生产产品是机电一体化、以电为主，属于典型的离散型制造企业。

近十年来，该企业快速发展，加之决策层的重视，企业持续推进信息化建设。先后引进并统一的全企业电路与结构设计工具，目前主流的工具软件有：电路设计使用Protel99SE、二维图使用清华天河CAD，三维结构设计软件使用Solidedge v16。

在管理信息系统方面，企业引进了档案管理系统，用于企业各种介质档案（图纸、设备、计算机、仪器、声像等）的管理。自行开发了物资管理系统，用于关于企业物资采购、库房管理、质量及成本管理等。引进了CAPP系统，用于工艺部门进行工艺规划设计。自行开发了生产计划管理系统，用于企业科研与中试生产的计划管理、任务书编制、课题管理等。自行开发了MES系统，用于车间作业管理、工时定额管理、作业排产与调度等。企业还建立了人力资源管理系统和财务管理系统，这两个系统与其他系统使用环境完全隔离。

三、存在问题
应该说，该企业的这些工具软件和信息系统从无到有，并逐渐成为企业职工日常工作的必备工具或平台，也充分说明了它们在各自的应用领域和范围发挥了很好的作用和效益。但问题也随之而来。随着企业应用的深入，以及需求的延伸，企业多年来分别开发或引进的这些工具软件和信息系统存在着业务功能部门分割，、信息不能或者难以共享，业务流程割裂或者不够顺畅，即所谓的“信息孤岛”问题逐渐显现。更为要命的是，随着企业对于这些工具软件和信息系统日益依赖，信息孤岛问题也日趋严重。

信息孤岛的产生，有技术的因素，也有意识的原因。在信息化实施的初期遇到问题时，我们的主要精力都会投入在解决问题上，而很少去考虑问题解决后的整体局面如何，从而造成由于业务的需要，一个个的义务系统都被各自独立地运转起来，但由于各系统间没有统一的技术和数据标准，数据不能自动传递、缺乏有效关联和共享，导致企业信息资源分散且大量冗余。还有，企业信息化是一个逐步的过程，随着技术的成熟逐步提高的过程，是只有开始没有结束的过程。无论国内还是欧美等信息化启动比较早的国家和地区，信息化的实施和应用都不是一步到位、一蹴而就，而只能通过循序渐进的过程逐步建立起来的。可以说，信息孤岛是信息化应用推广和普及的必然结果。

在实施PDM以前，结合该企业现有信息系统之间的数据流程图，信息孤岛问题主要表现为：

一、已有的信息系统都只作为部门级系统发挥作用，其日益丰富的信息资源没有在整个企业内部有效共享，企业内部没有建立集中、统一的企业级数据源。直接的后果是设计效率低，设计容易发生不一致。具体表现在：

1）物资管理系统产品中并非所有零部件都是自己设计的，一般有20%到70%都是外购件。电路设计人员设计时需要查阅元器件的规格参数、封装、外型与尺寸、甚至厂商、价格、质量等级、实物图像等信息；出图时需要标注器件的物资编码与名称。结构设计人员除了需要外购件的上述基本信息外，甚至还需要CAD设计图纸或者三维模型。由于当时系统开发需求仅局限在本部门内部，没有充分考虑部门外部的使用需求，造成信息不全、缺失、或者难以提供。现状是该系统缺乏很好地支持与设计人员的CAD系统。

2）档案管理系统系统中保存的几十万条装配条目信息和十余万张历史归档的图纸和文件是企业宝贵的智力资产库。然而由于早期只收集纸质文件，加之借阅手续的烦琐（没有电子化的借阅流程），使得这些文件乏人问津，已有的技术成果没有很好的继承和重用。现状是档案管理系统也没有成为广大设计人员的支持系统。

3）CAD/EDA等设计工具设计人员的计算机保存着各自大量的CAD/EDA等电子设计数据，本应为企业所有的智力资产事实上为私人所有。个人化的数据版本管理混乱、数据安全没有保障，而且相互之间难以共享。

二、设计人员使用CAD/EDA等设计工具完成产品零部件设计后，其电子文件并不能作为生产加工的依据。首先将产品设计图纸由电子打印为纸质，再将纸质图纸经过较核和审批过程，审查人员在纸质图纸上提出意见后，又由设计人员在CAD/EDA等设计工具中对电子文件进行修改，然后再次转换为纸质，如此周而复始，直至审批通过。在这一循环往复的过程中，存在“电子文件->纸质文件->电子文件”的转换过程。这是一个耗费资源、耗费时间、而且导致数据发散、安全性很差的过程。实际上，一旦将电子文件打印转换为纸质文件就很难再保证两者的一致性。因此经常出现文、图、物不一致的问题。

三、当产品设计完成后，设计人员还需要根据产品结构人工汇总统计出诸如整件明细表、电路元件表、产品清单等表格。这些表格主要用于工艺设计和生产组织。这是一个“电子文件->纸质文件”的转换过程，这种手工统计工作费力又极易出错。

四、然而，到了工艺设计阶段，即便有了CAPP系统，由于CAPP系统是以产品结构设计为基础的，工艺设计人员只能将上游设计人员提供的产品图纸和明细表等表格在CAPP系统重新录入一遍，然后才能开始工艺设计，这又是一个“纸质文件->电子文件”的转换过程。

五、到了组织生产阶段，计划员又要根据设计和工艺人员提供的纸质图纸和工艺卡片再在MES系统录入一遍，用以编制生产加工任务书和安排生产计划。这又是一个“纸质文件->电子文件”的转换过程。

六、生产任务下达后，物资管理人员又要根据设计人员提供的纸质图纸、明细表以及加工任务书，输入到物资管理系统中，用以安排采购与备发料，这又是一个“纸质文件->电子文件”的转换过程。

七、如果中间设计人员发生图纸更改，其下游的工艺人员、计划员、物资管理人员又要重复上述录入工作。

四、解决方案
该企业对于已存在的信息孤岛，确实困扰多时，也想积极解决，但苦于一直未找到合适的时机和技术。从2002年期，企业与UGS、UFC先后合作实施PDM系统一期、二期系统，双方一致认为：PDM是一种管理软件，如果企业的PDM系统完全按照原有的管理模式去实施，就等于穿新鞋走老路。必须站在企业业务流程BPR和BPI的高度，通过构建以PDM为中心的企业信息集成系统，实现消除信息孤岛，整合优化流程的目标。由于对于PDM软件的正确理解，以及实施双方的共同努力，企业目前已经构建如下框架的企业信息集成系统。

主要解决措施：
1、强化物资管理系统是为整个企业服务的系统，而非物资部门的内部系统。其管理的所有物料信息是企业级的数据。通过建立多部门协调一致的物资命名与管理规则，并落实具体人员按照规范重新整理物料的属性信息以及建立企业的优选目录。修改企业的质量体系文件，明确设计人员设计时必须从优选目录中选用物料，对于确实需要新购的器件，也必须在PDM系统中提交申购审批流程。在申购获得批准后，有专人负责在物资管理系统中分配物资编码及输入正确的属性信息。如果是结构用的通用物资，有专人在PDM零件族中事先创建三位模型。通过在PDM系统后台ORACLE数据库建立触发器和数据中间表，物资系统中一旦发生数据改变，便实时触发同步到PDM的零件族。

2、设计人员在Protel99SE完成设计后，使用PTI接口（由UFC专门开发的接口程序，并内嵌在Protel99SE界面中，可以方便地连接PDM与Protel99SE两系统）连接物资管理系统中的优选目录，进行物资匹配与选用，最后生成有规范的物资编码和名称的图纸明细栏以及导入到PDM系统中自动创建BOM与文档信息。

3、设计人员在天河CAD完成设计后，使用CAD接口（由UFC专门开发的接口程序，并内嵌在天河CAD界面中，可以方便地连接PDM与天河CAD两系统）连接物资管理系统中的优选目录，进行物资匹配与选用，最后自动生成有规范的物资编码和名称的图纸明细栏以及导入到PDM系统中自动创建BOM与文档信息。

4、结构设计人员在Solidedge完成三维模型设计后，通过企业自行开发的二次开发工具，自动填写与PDM交互的属性，然后使用Richclient接口（TeamCenter2005提供的集成接口，企业实施过程中进行了定制开发）上下载模型数据，连接零件族获取通用模型，以及二维出图等。

5、企业已有的历史数据对于PDM系统非常重要，除了方便设计人员查询和重用已有成果，PDM中的产品结构关系和产品文档关系也需要历史信息。由于档案管理系统长期并未收集设计电子文件（只有后期发生更改时收集了少量文件），企业将所有纸质图纸进行扫描，将扫描后的电子文件和原始文件通过UFC开发的历史文档导入工具导入到PDM系统中。对于历史的BOM信息，由于物资管理系统数据比较完整，故从物资系统导出中间EXCEL文件，通过历史BOM导入工具导入到PDM系统。

6、在PDM系统中建立了规范的各种文档审批流程，可以实现单张图纸和打包图纸的电子圈阅，而且审批完成后，自动提取流程审批历史，在图纸指定位置自动签署。彻底改变“电子文件”上载->“纸质文件”审批->“电子文件”修改的弊端。

7、为了保证PDM输出的纸质图纸与电子文件的一致性，图文中心通过PDM输出时，所有图纸均附加文件名、版本、打印人及打印日期等辅助管理信息。

8、专门开发了标准化规定格式的报表生成工具，可以自动根据PDM系统中已有的BOM信息汇总统计出诸如整件明细表、电路元件表、成套设备明细表、产品清单、成套设备明细表和备附件及工具汇总表。彻底解放了设计人员先前的沉重负担，报表所建即所得，方便快速。为此企业专门修改了先前图纸齐套要求，将汇总的各类表格不作为齐套图纸。

9、PDM管理着企业所有的设计源数据，为了方便下游系统使用数据，专门开发了通用数据接口，按照下游系统的需要，可以生成工艺BOM中间文件，作为CAPP系统的输入源；可以生成采购与发料BOM，作为物资管理系统的输入源；可以生成制造BOM，作为生产计划管理系统的输入源。彻底改变了企业先前完全考人工录入的落后方式。

10、通过实施以PDM为中心的企业信息集成系统，改变了企业先前的串行工作流程，缩短了业务流程，将数据管理拓扑结构尽量有原来的“一字长蛇”变为“星型”，提高了数据的可靠性和及时利用性。

总结
不断推进信息化建设，是企业响应国家发展战略，并持续提升核心竞争力的必由之路。而信息孤岛又是信息化建设过程中的难以回避、甚至无法回避的共生物。对于企业而言，完全不必要杞人忧天，过度恐惧，或者过于追求完美，期待完全无信息孤岛的系统。

事实上，企业通过实施前的有效规划，并严格按照规划实施，可以最大限度地减少信息孤岛，发挥各信息系统最大的使用效益。及时已经产生了各种信息孤岛，也可以通过整合企业应用，缓解或消除它。本文通过某企业实施以PDM为中心的信息化集成系统，既充分发挥了PDM系统应有的功能，又通过PDM系统对企业其他系统进行了整合和优化，取得了意想不到的效果，希望对于有类似需求的企业有参考作用。

经过数年的反展，产品全生命周期管理（PLM）的概念广受追捧。其实，PLM虽然是一个“新概念”，但它是以PDM为基础的，是PDM与CAD/CAE/CAM/CAPP/EDA乃至ERP/SCM/CRM集成应用，是解决企业内部的产品数据管理和有效流转（说白了，打破信息孤岛）的必然发展结果。PLM的理念也印证了本文的观点。