PDM与CAx/ERP集成方案

文章分析了企业信息集成的重要性,提出了基于PDM的CAx/ERP集成系统的体系结构,分析了该系统的功能接口,建立了基于PDM的CAx/ERP集成系统的接口实现模型,并详细讨论了该系统的数

1 引言
CIMS作为一种先进制造模式和经营哲理,在世界范围内得到了广泛的应用,取得了巨大的经济和社会效益。CIMS关键在于集成,但是就当前的应用情况来看,CAD/CAPP/CAM(CAx)内部的集成以及与管理信息系统、生产计划与控制系统之间的集成问题还远未真正得到解决。
 
企业在实施CAD、CAPP、CAM和ERP后,又面临着新的问题:一是无法保证设计制造数据的一致性、准确性和完整性,其次无法实现内部各种应用系统的集成及数据共享。据英国调查,由于从工程设计到制造控制系统缺乏产品数据的统一管理,导致产品构形时间增加20%,成本上升10%。可见,产品数据管理(PDM)已成为现代企业管理的瓶颈,是当前实现企业信息集成的关键。
 
PDM以软件为基础,将所有与产品相关的信息和过程集成到一起。它将数据库的管理能力、网络的通信能力和系统的控制能力相结合,提供了产品全生命周期的信息集成化管理,并支持建立一个并行化的产品开发协作环境。PDM作为CAD/CAPP/CAM的集成平台,可以真正实现CAx与ERP系统的集成。由于PDM系统和CAx、ERP等应用系统在功能及特性上存在较大差别,如何将这些系统有机结合起来,构造统一的企业工程数据管理和信息集成模式是一个值得深入研究的问题。
 
 
2 基于PDM的CAx/ERP集成系统的体系结构
以PDM作为工程设计的集成平台建立的集成系统的体系结构如图1所示。该集成系统以PDM为集成平台,通过各CAx系统与PDM的集成,获取设计、工艺与加工信息;然后,由PDM系统将这些信息进行整理加工,并按照ERP的需求,将共享信息集成到全局数据库中,供ERP提取使用。集成系统的全局数据库是企业全局信息的共享库,它覆盖企业从产品设计制造(CAx)到管理(ERP)所有需要共享的信息。
 
在该集成系统中,CAx系统、PDM系统、ERP系统和全局数据库管理系统位于不同的计算机上,使用不同的数据库,操作系统也不相同。实现它们之间信息的集成,需要开发并建立功能接口层,系统中的功能接口主要有4层:
基于PDM的集成系统的体系结构
图1 基于PDM的集成系统的体系结构
 
(1)CAx/PDM、PDM/ERP信息集成的专用接口。位于PDM内部,通过扩展PDM信息模型、定义工具的操作方法,实现各CAx与PDM、PDM与ERP的集成。CAx与PDM、PDM与ERP的集成可根据需要选择适当的集成层次。若为接口集成或紧密集成,在相应的CAx与PDM、PDM与ERP的内部还需要开发专门的功能接口。
 
(2)PDM与全局数据库信息集成的专用接口。位于PDM内部,主要功能是从PDM系统中提取集成共享信息,如产品主物料信息、产品结构明细表(BOM)、加工工艺与NC代码等。
 
(3)PDM与全局数据库信息集成的通用接口。独立于PDM系统,在全局数据库——ODBC接口的支持下,实现将PDM中提取的信息插入到全局数据库中,同时提供对这部分信息的维护与管理,包括记录的有效性与合法性检查、记录的版本维护等。
 
(4)全局数据库的ODBC接口。包括位于全局数据库操作平台上的服务器端接口与位于PDM操作平台上的客户端接口两部分,其功能是支持处于不同操作系统平台上的不同数据库间的连接、共享信息的集成化管理与控制。
 
在上述PDM集成体系中,为了保证集成信息的一致性,应建立集成化信息管理的基本流程。由PDM控制每个应用工具的启动、运行和工具系统产生的数据文件或模型信息,在工具调用结束时,自动注册到PDM系统中被其管理。或者通过PDM与CAx的专用接口,直接将模型信息转化并建立于PDM系统内,更好地保证数据的一致性。
 

3 基于PDM的CAx/ERP集成系统接口设计与实现
3.1 CAx/PDM/ERP集成的实现模型
根据前面的分析,本文建立了如图2所示的CAx/PDM/ERP集成接口实现模型。采用封装的集成形式将CAx系统封装在PDM系统中,利用专用接口使ERP系统和PDM系统进行相互数据访问,同时,通过对数据库的直接访问达到集成的效果。在此模型中,PDM系统通过图文档管理、工作流管理、产品配置管理、项目管理等将CAx集成在PDM系统中。
 
在PDM系统中通过调用CAD、CAPP的应用程序将CAD系统和CAPP系统封装在PDM系统中,实现企业级集成系统,同时,与ERP系统的集成采用设计专门接口的方式,使两者统一在一起。ERP系统通过PDM系统获得需要的数据,如物料清单(BOM表)、工艺数据、NC代码等;PDM系统通过相互的接口从ERP系统中访问到有关生产方面、经营计划、设备状况、市场状态等信息,以服务于CAx系统。ERP系统的部分数据也可通过直接访问数据库来获得,PDM系统通过电子资料室管理数据,同时,也可直接从数据库中获取所需要的数据,从而达到集成的需求。
基于PDM的CAx/ERP集成接口实现模型
图2 基于PDM的CAx/ERP集成接口实现模型
 
 
3.2 系统的集成接口
系统的集成接口包括数据接口和操作接口两部分。
(1)数据接口
数据接口是为数据交换服务而设计的统一规范的数据结构,以保证系统数据能够形成各种正确的信息流,能被系统用户广泛、充分的利用,以解决数据转换和数据格式不一致的问题。在各自系统中开设有数据存取区,使各自系统数据区分,并各自进行数据存取区的更新和维护。数据接口设计是系统信息集成和共享技术中的一项基础工作。
 
本系统数据接口设计是基于满足系统信息交互需求及上述对系统信息的交互关系详细分析的基础上,结合数据库设计来进行。如前面所说的从PDM中的EBOM到ERP系统中的MBOM,虽然都是基于BOM表,但由于各自所关心的数据焦点不同,还是必须对PDM系统中的EBOM进行数据转换和数据格式统一。以BOM表为例,PDM系统从CAD系统中获取图纸明细表的信息,形成如表1所示的EBOM表结构。
EBOM表结构
 
PDM将EBOM表信息通过接口传给CAPP系统,制定工艺规程的工艺路线及工艺材料汇总等,产生工艺BOM(PBOM)及物料?[总表传回PDM系统。PBOM以(工序号+件号)为主关键字,其结构如表2所示。在PDM系统的数据存取区采用存放与每套图纸相关的EBOM(建立产品结构树及描述产品加工材料信息)和PBOM(描述产品工艺规程和加工工艺信息),从而减少数据冗余,同时便于产品图纸更改,减少相互交换的数据量,减少网络数据传输时间,提高传输速度。
 
(2)操作接口
操作接口的目的在于使集成中各个系统达到“融合”。它是指ERP系统的授权用户可使用PDM系统的某些功能,同样PDM系统的授权用户也可使用ERP系统的某些功能。ERP系统以BOM作为企业各部门活动的核心,是整个生产过程——从采购到半成品生产、到最终成品生产,再到销售的关键所在。PDM系统从工程实际出发,管理从产品的概念设计到生产的整个过程以及之外的工程数据的生成和交换。它从设计角度出发,以产品结构定义数据来描述产品的组成元素,是工程数据的描述。因而PDM系统可以最有效的捕获和控制在设计和制造部门产生的产品数据,ERP系统存在访问PDM系统数据的需要,所以应考虑设计——互操作接口,达到无缝集成的目的。
 
本系统操作接口采用“请求——应答——操作”形式。当FDM系统提出需求时,向ERP系统发出“请求”传送消息;ERP系统通过认证,响应PDM系统请求,将PDM系统所需的数据放人自己数据存取区,刷新数据存取区,并发送消息给PDM系统,应答请求;PDM系统得到响应后,在对方的数据存取区中获取自己所需数据。反之,操作相同。
 
 
4 结论
随着企业信息化进程的发展,企业所使用的应用软件越来越多。从CAD、CAPP、CAM等软件,到ERP等。信息集成的也从CAD/CAPP/CAM的局部集成发展到CIMS层面的系统集成。随着PDM系统的引入,用户迫切希望借助PDM完成CAx与ERP系统间的有效集成,提高企业的运行效率,从而提升企业的总体效益。因此,基于PDM的CAx/ERP应用集成是一项重要研究课题。
 
本文建立了基于PDM的CAx/ERP集成系统的体系结构和集成系统的实现模型,并论述了PDM/CAx/ERP之间信息集成的接口技术。通过本文的研究,为实现CAx、PDM与ERP系统信息集成提供了基本的思路、框架和一些关键技术的解决方法。本文研究的集成系统只是实现CAx/PDM/ERP的部分集成,并且应用了CAPP、PDM与ERP自身的集成功能,对于其他部分的功能,以后可以紧密结合企业的实际条件进一步完善和开发本系统,从而实现CAx/PDM/ERP的完全集成。
 


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