PDM与ERP系统集成的关键技术与应用

引言

企业信息可分为企业资源信息、经营决策信息和生产对象信息等。产品数据管理(PDM)信息和企业资源管理(ERP)信息是企业信息的卞要组成部分。是目前企业建设计算机集成制造系统(CIMS)的两个核心。然而。氏期以来PDM和ERP被分而治之。造成企业信息交换困难。ERP系统所需要的产品数据不能从PDM系统中自动获得。而要重新手工录入;同时。由于PDM系统无法对生产成本、加工中心进行及时跟踪。造成设计与生产脱节。因此。PDM与ERP系统集成己成为企业信息管理的必然趋势。

目前PDM与ERP系统集成的卞要技术有内部函数调用、直按按口集成、基于中间件的系统集成等。内部函数调用和直按按口集成技术往往需要原系统开发人员的支持。开发工作量大、集成成本高。但可以获得较高的效率。基于中间件的系统集成由于中间件产品是商业软件。本身井不够开放。虽然在集成时避免了对系统底层的操作。减小了开发的工作量。但实时性不高。

针对上述集成技术的特点。本文提出了基于上层中间文件交换和底层中间库相结合的两层集成策略:通过上层的中间文件交换解决两系统间部分关键数据的字段映射和结构转换。实现异步集成;通过底层中间库。解决两系统底层大量数据的交换和传输。降低集成难度。保证系统集成的实时性。实现同步集成。

1、PDM与ERP的数据交互分析

PDM系统管理所有与产品相关的数据和产品设计的相关过程。而ERP系统则管理企业生产、采购、销传、人才、财务、组织等各种资源及生产要素。PDM系统为ERP系统提供了产品设计的相关信息。而ERP系统为PDM系统提供了产品制造成本的相关信息。将PDM系统中的MBOM和工艺路线及产品的属性等信息传递给ERP系统。ERP系统对其进行维护后。根据这些信息生成物料需求计划(MRP)和能力需求计划(CRP)来指导生产。同时。ERP产生的CBOM信息和设备动态能力等信息反馈给PDM系统。作为产品设计的参考。并在整个产品的生命周期内。保证MBOM,CBOM及Rou-ting在两系统中的一致性。实现两系统间的双向集成。如图1所示。

由图1不难看出。产品设计EBOM、产品制造MBOM、产品工艺路线Routing、产品成本CBOM及工程图记录是PDM与ERP系统集成的卞要内容。其中BOM是两者集成的关键

2、系统分析与建模

作为PDM与ERP系统集成的核心部分—BOM。构建时根据需要以不同的数据模刑存储在不同的系统中。常见的有:树形BOM。反映该产品所需的原材料、零件、部件及总件之间的从属关系和数量装配关系;矩阵形BOM,适用于识别和组合一个产品系列中的通用零件;差异形BOM。以标准产品为基准。规定还可以增加或减少哪些零件。可有效地描述不同产品之间的差异以及模块化BOM等。

树形BOM常以多层BOM(图2)和单层BOM(图3)分别在PDM和ERP中存取。

如图2,图3所示。PDM和ERP两者BOM的属性、结构差异较大。在集成时需要分别找出两者的结合点。

首先，在工程应用中。根据不同的需求。在不同的作业卜。零部件的材料、颜色及所需要加工的尺寸等属性有所不同。每一个不同都对应一个代号。而根据图纸代号加工零部件时。要对应相应的物料号。这就说明代号与物料号之间存在A:B=1:1的对应关系。其中A表示ERP中的物料号。召表示PDM中的代号由于这种映射关系的存在。可将代号与物料号作为两者在属性上联系的桥梁。

其次，在结构上。多层BOM向单层BOM转换。实质上是将一个多阶问题展开成多个一阶问题来解决。其关系表达为

式中,X0为根节点;括号代表层次(父子)关系;xn为x0的次阶(第一阶)节点中的第n个节点;xm为x0的第二阶节点中的第m个节点，它对应的父节点是xn；x1i为x0的第二阶节点中的第1个节点，它对应的父节点是为x1i依次类推;g1为映射规则，转换后的表达式只有父件和它对应的次阶子件之间的关系。

这种转换需要通过树的遍历。但要注意的是。标准树的遍历要求结构上一个r节点只能对应一个父节点。这与树形BOM(EBOM)中同一个r件(r节点)可以对应多个父件(父节点)有所不同。因此。在遍历节点时。按照父节点和r节点的ID同时遍历进行修正。

最后，根据不同企业的实际情祝。手工建立代号与物料号之间的对应关系。实现字段映射。所建立的中间文件属性如图4所示。

综上分析。可得EBOM向MBOM转换的表达式为式

式中，xi为代号;mi为物料号;g2为代号与物料号间映射的关系;attr为两者共同的属性;。为映射关系;f为g1、g2、g3的复合映射，通过f实现El3OM->Ml3OM的转换

所对应的逻辑模刑如图5所示

这种集成模刑的优点在于不必熟悉PDM与ERP系统底层复杂的数据结构。利用中间文件。完成PDM和ERP系统之间的数据交换和字段映射。保持两系统间的独立性。因此，从功能实现的角度上讲，利用该模刑能够较快地实现两系统BOM数据的集成要求。实现两系统间的异步集成。缺点是实时性不高。当需要大量的数据交换时。仅仅利用中间文件。效率难以保证。而较好的解决办法是通过底层进行数据集成。

在底层集成的两个(或多个)异构的数据源时。简捷的方法是采用中间库策略。即通过第二方数据库作为桥梁。交换不同的数据库(数据源)中的数据。这里以(Oracle为例。其实现原理是通过使用Oracle的透明网关来访问其他非Oracle系统的数据。透明网关是指Oracle异构服务中代理的一种类刑。功能较强。蕴含3个卞要模块:①异构服务模块。负责大部分异构连按的处理;②代理通用代码。负责所有基于异构服务系统的通用代码;③驱动模块。是与非(Oracle系统直按交互的模块。实现从异构服务API到特定非Oracle系统API的映射。其中代理通用代码和驱动模块是Oracle Server连按非(Oracle系统的进程。内核结构如图6所示。

通过中间库。利用Jmu和连按池。以Tomcat作为应用服务器进行两系统间的信息交换。内部采用触发器策略。及时跟踪两系统内部数据的变化。可以进行连库查询(多库查询);同时。可以根据集成数据源的不同。进行Sax/Xml按口的转换与扩展。这种集成模刑的优点是能够保证两系统间大量数据交换的效率。有较好的实时性;缺点是在进行复杂数据的字段映射时。仅仅通过中间库进行传递。在算法上难以实现。需要中间文件进行转换。因此，我们将上层文件的集成与底层数据的集成结合起来。互为补充。建立较为完再的集成模刑。它的实现原理如图7所示。

3、集成实例

3.1需求分析

为保证PDM与ERP两系统的有效整合。某企业要求在系统集成前能够对相关数据的有效性和准确性进行必要的检测检测的卞要内容如卜:①检测井列出PDM中产品刑号、产品编号与ERP中不唯一对应的产品;②检测井列出PDM中产品刑号与图号未建立对应关系的产品;③检测井列出在PDM中存在。但未在ERP中维护的产品;④检测井列出在PDM中使用。但未在ERP中维护的工序;⑤检测井列出具有多条工艺路线的产品。

检测的目的是要求员工对两系统中不合理的数据进行必要的修正和维护。保证工作质量。提高效率。井把它作为员工绩效考核的一个依据。同时也为系统的后续集成奠定基础。

集成的内容卞要包括:①产品基本数据(包括产品刑号、产品扩展属性、客户零件编号等)的集成;②产品BOM数据的集成;③产品工艺路线的集成(手工选择)。

产品基本数据和产品工艺路线的集成卞要是为保证两系统间数据的同步。BOM集成包括两方面:一方面要求PDM输出EBOM后。能够自动转换为工艺部、生产部所需要的MBOM格式;另一方面要求ERP产生的CBOM等信息回传给PDM系统。作为产品设计的参考。

3.2集成策略的选择

根据我们对该企业的调研及需求分析。结合计算机技术的发展状况。提出了该企业系统集成的建设方案。

企业原有的PDM系统卞要面向设计与工艺部。后台基于SQL Server数据库。而ERP系统卞要用于物流和生产计划。后台基于Oracle数据库。两个系统的软件环境是异构的。输入(出)的报表格式也有较大差异。集成的两个系统必须考虑采用分布的、开放的和跨平台的方案。而且还必须具有高度可靠性、可扩展性、可管理性、数据一致性和应用安全性。同时也要兼顾应用的简捷性等功能。因此。要使ERP和PDM系统在物理上独立。但在业务上保持一致。采用图7所示的集成模刑不失为一个较好的解决方案。

3.3集成实现

采用中间文件交换在上层集成两个系统的部分BOM信息。由于前面已详述。这里给出相应的数据转换。在进行底层数据集成时。采用B/S/D三层架构。这里给出从PDM中选择新产生的工艺路线导入到ERP系统中的部分实例。通过中间库。用户(系统管理员)可以方便地进行数据检测、数据维护及数据交换。将其与上层的文件集成结合起来。完成整个企业PDM与ERP系统的整合。整个系统运行的拓扑结构如图8所示

4、结语

针对当前PDM与ERP系统集成的卞流技术。结合企业的具体应用。本文提出的集成模刑有如下特点:

(1)实用性。中间库利用企业现有的数据库。可以保持企业原有的投资。有较好的经济性。集成系统的开发环境、连接池及Tomcat应用服务器不但免费。而且与平台无关。与集成的应用系统无关。因此。该技术还可以推广到其他异构应用系统的集成上。具有一定的实用和推广价值。

(2)异步性。利用中间文件。不仅可以弥补底层数据集成的缺陷。而且可以保持PDM与ERP系统物理上高度的独立性。这种异步性卞要表现在进行复杂的文件交换和字段映射过程中。

(3)实时性。Java语言本身具有的多线程特点与数据库的触发器结合。保证了数据的更新监控和采集功能的并行完成。在一定程度上满足了PDM和ERP系统集成的实时性要求。

当然，本文的研究还存在不足，还有待于改进。主要表现在扩展性方面，利用Xml虽然可以对数据源进行外包，但不能继承分布式系统的复杂性。也不能在分布式对象之间提供统一的通信协议。这还需要OMG(对象管理组织)的CORBA(公共对象请求代理架构)定义的接口规范来解决。因此，在系统集成的通用性方面还需要作进一步的探索。