1、PLM和ERP系統集成技術的研究和實施應用制造企業信息化主要由產品數據生命周期管理（PDM/PL）企業資源規劃（ERP、客戶關系管理（CRM等系統組成，而產品數據生命周期管理系統在企業中作為其它信息系統管理的數據源頭，它管理 著企業設計、工藝、生產、銷售和服務等周期中的產品狀態和過程數據。本文從PLM和ERP在企業業務應用中的作用、集成的必要性、集成實現的方法以及PLM和ERP集成在企業的成功應用為例，介紹 PLM和ERP系統有效集成技術和集成實施經驗，為企業實現各信息系統之間的有效集成提供指導作用。制造企業信息化主要由產品數據生命周期管理（PDM/PLM、企業資源規劃（ERP、客戶關系管理（

2、CRM等系統組成，而產品數據生命周期管理系統在企業中作為其它信息系 統管理的數據源頭，它管理著企業設計、工藝、生產、銷售和服務等周期中的產品狀態和 過程數據。本文從 PLM和ERP在企業業務應用中的作用、集成的必要性、集成實現的方法 以及PLM和ERP集成在企業的成功應用為例，介紹PLM和ERP系統有效集成技術和集成實施經驗，為企業實現各信息系統之間的有效集成提供指導作用。1 PLM和ERP在企業中的應用PLM和ERP系統是當前先進制造技術群中涉及企業管理的兩個重要技術領域。PLM是當代企業面向客戶和市場，快速重組產品生命周期中的組織結構、業務過程和資源配置，從 而使企業實現整體利益最大化的先

3、進管理理念。PLM以軟件技術為基礎，以產品為核心，集成并管理所有與產品有關的信息、資源和與產品相關的過程，并從ERP系統中提取相關信息，并與產品知識發生關聯，進而使之用于擴展型企業，使從制造到市場、從采購到支 持的所有人都能夠更快速、高效地工作。ERP是企業資源計劃，其核心管理思想是供需鏈管理，把企業作為一個有機整體，從整體優化的角度出發，運用科學的方法，對企業各種 制造資源和產、供、銷、財務等各個環節進行合理有效計劃、組織、控制和調整，使它們 在生產過程中協調有序，從而提高企業的管理水平和經濟效益。在應用目標上，PLM主要體現在市場訂單、產品規劃、產品開發、合同產品設計、文 檔管理、工藝過程

4、規劃和管理、工藝裝備設計、制造和維修服務等方面；ERP主要體現在銷售、成本核算、進度計劃、能力需求計劃、采購、制造控制、庫存管理、財務管理、計 劃控制和人力資源管理等方面。在管理內容和過程上，PLM管理產品規劃、開發、設計、工藝和資源等產品數據信息，并對產品數據信息形成過程進行過程管理；ERP主要管理用于生產制造的資源，對資源利用的生產過程進行控制。所以PLM和 ERP之間存在一定的區別和聯系，在作用對象之間存在因果關系，作用過程之間存在執行和驗證的關系，但兩者 管理的目標都是提升企業核心競爭力。2 PLM和ERP集成的必要性PLM和 ERP在應用目標、管理內容和過程等方面有所不同，但PLM和

5、ERP的管理目標是一致的，即通過協調管理產品的生命周期，理順企業的業務關系，提升企業核心競爭力。 既然PLM和 ERP兩個領域管理著同一產品的生命周期，它們所涉及的業務存在一定的交叉 點，那么必然存在著兩大系統間信息的相互傳遞和溝通。目前許多企業已經建立了 PLM和ERP兩大系統，而且這些系統各自發揮了其應有的作 用，應用的深度和廣度已經達到一定的水平，但是如何實現兩大系統間信息的及時、有效 的傳遞和溝通，卻沒有現成的模式可循，集成的要求迫在眉睫，所以，必須實現兩個信息 系統之間的有效集成，加快產品從設計到制造轉化的時間，提高企業管理水平和加速企業 信息化進程，使得產品的設計、制造和生產向著優

6、質、高效、低成本、柔性高效體系發展。3 PLM和ERP數據的集成內容和過程 3.1 PLM和 ERP數據集成內容在制造型企業中，企業以產品結構（BOM為主線組織產品設計和生產。PLM和ERP系統集成的核心是 BOM按照產品在工程設計、工藝設計、生產制造和銷售服務等過程關注 的重點不同，將會形成不同的 BOMB圖。在工程設計階段主要關注產品的最終形態，按照 產品的最終形態將會形成產品設計結構（EBOM；在工藝設計階段主要關注產品如何通過工藝來實現，將在 EBOM勺基礎上，進行必要的產品結構調整，加入產品加工路線（Routi ng）,形成工藝產品結構（PBOM；在生產制造階段主要關注產品的生產過程

7、，將在PBOM勺基礎上，根據企業生產狀況，進行必要的調整，形成制造產品結構（MBO）EBOM描述產品設計數據結構，精確的表達了產品零部件之間的關聯關系，并與產品設計有關的圖紙、設計文件和技術協議等形成關聯。PBOM是工藝設計師根據車間生產加工能力，在EBOM勺基礎上進行相關結構調整形成的，與產品工藝有關的圖紙、工藝守則和加工 文件等進行關聯，是 PLM和ERP集成的關鍵數據結構。 Routing描述了需要加工零件的各 道工序、加工中心和加工工時等，主要描述了物料管理的成本，是ERP主生產計劃的關鍵數據。MBO是產品實際制造生產的結構，也是ERP進行成本計算的基礎結構（CBO） 一般情況下，企業

8、以 PLM所管理的數據為源頭，即通常所說的EBOM PBOM通過調整EBOM形成PBOM并將PBOM作為PLM和ERP系統集成的關鍵內容，主要集成的內容包含產品結 構信息、基本物料信息和工序路線信息，圖1表述了 PLM和ERP集成傳遞的數據內容和順序。圖1 PLM和 ERP集成傳遞數據內容和順序3.2 PLM和ERP集成數據傳遞業務過程PLM管理著數據的源頭，需要及時把符合生產實際、滿足ERP要求的完整BOM數據傳遞給ERP這需要PLM和ERP方進行細致、深入的溝通。一般企業數據傳遞業務過程如下， 首先，設計師按照市場的要求進行新產品的開發設計，完成產品設計說明書、技術文件、 產品結構和工程圖

9、紙等的設計工作，通過PLM業務流程對設計數據進行電子化審核通過后，形成了完整的EBO嗽據，通過一定的機制，將需要提前期采購的物料先期傳遞給ERP提供給ERP作采購計劃；接下來，工藝設計師得到產品設計階段完成的通知后，開始進行產 品工藝過程規劃，也可以和產品設計階段并行工作。工藝人員在獲取產品設計數據的基礎 上，開始編制工藝計劃、工藝卡片、工藝守則、裝配計劃和NC程序文件等，編制完成并通過電子化審核生效，形成產品完整的PBOM最后，在產品的生產計劃階段，PLM把完整、正確的產品物料基本信息、結構信息和工序路線信息及時的傳遞給ERP同時ERP還可以通過在系統中建立指向 PLM系統文檔指針，在客戶端

10、讀取、查詢零件基本信息、工程圖紙 和工藝過程規劃等資料。ERP中相關產品制造信息和資源信息也能夠及時反饋到PLM系統中，以幫助設計和工藝師進行必要的產品設計和工藝分析和處理。4 PLM和ERP集成實現方法4.1 PLM和 ERP集成模式目前，PLM和ERP集成主要有系統封裝集成、統一數據模型集成和基于中間文件的交 換等模式，不同模式各有其特點，下面分別介紹這三種集成模式。1）系統封裝模式系統封裝集成把對象的屬性和操作方法同時封裝在所定義的對象中。 封裝使數據和操作有了統一的模型界面，提供了邏輯獨立性，并可以滿足以文件形式生成 的所有數據的應用系統的集成需求。但封裝集成往往需要專門的開發工具，必

11、將增加集成的難度和成本。2） 統一數據模型集成統一數據模型模式需要建立統一數據模型的數據庫，PLM和ERP系統都直接對數據庫中的數據進行操作并交換數據。這種模式比較理想，但要求PLM和ERP建立統一的數據庫表，對于不同廠商的PLM和ERP這種模式實現的難度非常大。3） 基于中間文件或中間臨時表的集成基于中間文件的集成把PLM和ERP需要交換的數 據信息通過中間文件進行有效的雙向傳輸，并且這種集成方法支持通用的數據交換標準（如STEP和XML技術），提供一種不依賴具體應用系統的中性機制，用來描述產品整個 生命周期中的數據。以上三種常用方法，需要視不同的情況進行處理，下面將以清軟英泰TiPLM所支

12、持的集成為例進行介紹。本文為e-works原創投稿文章，未經e-works書面許可，任何人不得復制、轉載、摘編等任何方式進行使 用。如已是e-works授權合作伙伴，應在授權范圍內使用。e-works內容合作伙伴申請熱線： tel :20/21。4.2 TiPLM和ERF集成方法清軟英泰TiPLM采用Microsoft.NET 平臺作為系統技術支撐平臺，并結合COM的成熟技術作為系統的運行環境。TiPLM采用插件集成機制，如圖2所示，插件集成機制具有“即插即用”和“即用即插”的特點，其插件化框架設計可以支持靈活的功能部署。Ti

13、PLM和ERP的集成能夠完全支持上述的三種常用的集成模式，但主要通過插件集成機制，以基 于中間文件和中間數據臨時表的集成方法為主，采用中間文件XML的方式或把數據傳遞到中間數據臨時表的方式實現產品數據和ERP的集成。T戶押定一山;傑圖2 TiPLM插件集成機制示意圖TiPLM和ERP集成具有如下特點：面向目標表的數據傳遞，可配置數據傳遞規則、數 據有效性和完整性檢查、數據轉換規則和主約束定義，開放后處理存儲過程與進程的調用 接口等。這種集成機制在國內不同的行業客戶進行了成功實施和應用。5 TiPLM與ERP集成在機車行業的應用清軟英泰經過十多年實施實踐的積累，實現了與國內外主流ERP系統的緊密

14、集成，形成了一套完整的系統集成解決方案。其中TiPLM與ERP集成技術在中國北車集團大同電力機車有限責任公司（以下簡稱“大同機車”）等單位實現了成功應用。大同機車在實施 PLM系統之前，已經成功上線運行了ERP系統。大同機車集成的技術路線為，由TiPLM系統維護PBOM和 Routing數據，并采用中間文件交換技術將數據傳遞給ERP系統。在數據發生變化時，由TiPLM系統完成PBOM Routing數據的比較，采用全量或增量方式傳遞給 ERP系統。ERP系統根據PBOM Routing數據維護CBOM數據，并維護材料庫存、刀具和設 備等數據，并傳遞給 PLM系統，數據發生變化時，由 ERP進行

15、數據比較，采用全量或增量 方式傳遞給TiPLM系統。圖3為把ERP中資源集成映射到TiPLM系統中，并建立分類資源 樹，供設計和工藝人員進行優選。E KAFLIElflltAVr 1 nr I令 srftt*tUGm*節鬥J:*切*4粘醫A:曲血d心QMCiHii如士F昨* 5瞋啊仙r(pFSWATHSF J小善中叫石溥舟囂l alOCffTFDl賓皿WW：i if ftf 9M IXTJDbII吟 XB屯5哼EDtrlri.V:閩如越寸口與，丄甘* |M 0M1 ；jMccaw32H HAX/7+ST*1;Mili畀丼nXrlflFit1W30154O*1 ；刪 p*infl.冥咚審H/r”

16、 A圖3 ERP資源與TiPLM系統集成通過TiPLM和ERP系統的有效緊密集成，提升了大同機車企業信息化應用效果，實現 了 PLM對ERP系統資源數據的調用，為企業產品研發、工藝設計提供了保障；同時，通過 TiPLM系統標準制造BOM和批次制造BOM勺搭建，也為ERP系統提供了經過流程控制的有 效的制造BOM數據，ERP系統可充分利用TiPLM系統提供的物料表、結構表以及工序路線 表開展相關工作。在離散型制造企業中，PLM（Product Life-Cylce Managemen,產品生命周期管理）與ERP數據集成是企業信息化應用的重要環節。PLM與 ERP系統之間的高效集成，是實現企業信息

17、共享和業務協同的主要途徑。PLM與 ERP面向的業務領域不同，PLM側重于管理產品生命周期內相關的信息和過程，而ERP系統側重于對企業內部和外部資源以及產、供、銷、財務等各個環節進行統一計劃、控制和調整。在數據流動的過程鏈上，PLM位于E日戶系統的上游，PLM系統向E日戶系統提供產品結構和工藝設計的基礎數據信息。然而，由于 兩個系統各自有不同的數據模型、數據訪問方式和訪問控制方法，系統之間不能之間交換 和共享數據，數據的流動遇到很大困難，兩個系統的數據集成問題由此產生。本文首先分析了現有的數據集成方法，提出了一種基于領域元模型的PLM-ERP數據集成方法。闡述了領域元模型的定義、規則、建模方法

18、以及基于領域元模型的轉換過程，建 立了測試環境，對集成方法進行了實驗驗證。1、PLM-ERP據集成方法分析多年以來，許多研究人員致力于解決上述PLM系統與ERP系統的數據集成問題。STEP一種方法是建立PLM-ERP全局數據模型，應用程序在統一的系統框架下通過查詢全局 數據模型訪間共享的數據。該集成方法的應用實例有基于數據倉庫的集成技術、基于中性數據模型數據集成等。該集成方法的優點是從全局觀點考慮數據集成問題，通過建立 統一數據模型消除了 PLM和ERP數據結構的異構性，使 PLM和ERP成為緊密集成的單一系 統。該方法的缺點是：開發針對全局數據模型的應用程序的工作量大；難以跨應用平臺 使用；

19、相應的標準（如STEP標準）標準過于復雜，缺乏廣泛的支持。另外一種在實踐中廣泛采用的方法是通過調用應用程序API的方式交換數據。PLM系統和ERP系統通過打包的中間數據文件交換信息。該集成方法的優點是簡單、靈活。該方 法的缺點是：運用該方法的前提是被集成方（ERP或PLM系統）必須提供應用程序 API;數據集成開發工作量大；可重用性差等。此外，還有COR日 A,.Net等分布式對象技術的集成方法，是為了從技術層面解決跨網 絡、分布式環境下的軟件互操作問題，在處理PLM和ERP數據集成方面沒有成熟的解決方案。上述集成方法存在開發工作量大，成本高，實施難度大等不足。為了克服上述方法和 技術的缺點，

20、本文的研究采用基于PLM和ERP領域元模型的方法實現系統間的數據集成，可以減少PLM和ERP數據集成的開發工作量，達到數據高效集成的目的。2、PLM-ER數據集成的領域元模型2.領域元模型的定義元模型是關于模型的模型。元模型是具體數據模型的泛化（圖1（a），通過對異構數據模型的抽象描述，可以在異構的數據模型間架起溝通的紐帶。元模型具有層次化的體系結 構，MDA模型驅動體系結構）定義了四層元數據結構al最高抽象層次（MOF達到了元一元 模型級，可以屏蔽平臺之間的異構性。元模型技術在異構信息系統集成方面具有廣泛的應 用，例如，OMG組織制定的CWM標準用于在數據倉庫產品間的集成和工具的互操作。(4

21、 or 5圈1 FLM-ERPuar常成的荻母無複型領域元模型與其它模型的區別在于它包含用于支配系統中數據的業務方法和規則。領 域元模型是PLM數據模型和ERP數據模型在更高層次的抽象。通過這種抽象可以帶來如下 好處：屏蔽了異構數據模型在結構和語義上的差異；在 PLM系統和ERP系統之間建立起松 藕合的連接器，應用程序的變化對各自的數據模型沒有影響。領域元模型聚集了元數據、模式映射和領域規則。(圖1(b)元數據分別來自PLM和ERP系統的數據模式定義，通常的數據模式是關系數據模式，包括數據表定義和字段定義 模式映射在異構的數據模式之間建立映射關系，模式映射屏蔽了數據實例的命名、類型、 格式的差

22、異；映射過程將對各個輸人模式加以分析并派生出對集成有用的信息，映射規則被 定義，轉換函數也在此產生。22領域規則領域規則是數據對象轉換過程中的轉換規則，是與PLM/ERF領域相關的集成規則的擴展。領域規則用于建立領域元模型的約束，解決模式異構引發的語法和語義沖突問題。規則表達式作為領域元模型的組成部分，可以解決大部分的模式沖突問題。絕大部分 簡單規則由系統內嵌的函數來執行，復雜規則的查詢表達式需有用戶的參與制定。因此， 準確理解領域業務知識有助于提高集成的效果。2.3領域元模型持久存儲機制領域元模型的采用多種存儲和交換方式，既可以采用常用的關系數據模型，也可以采 用Xml數據模型，Xml的標準

23、化使元模型實例易于維護和與其它系統交換數據。本文采用 Xml Schema Definition(XSD)作為領域元模型的模式定義語言。以下是領域元模型的元數據XSD定義片斷。 name= “ Domain RuleminOccurs=0max0ccurs= 2.4定制領域規則在領域元模型中，元數據以及模式映射關系，可以通過獲取數據模式的方式獲取。PLM和ERP數據集成的領域規則來自對通用產品的數據模型的分析。以BOM物料清單）數據為例，在大多數PLM系統中，EBOM工程物料清單）是產品結構管理和配置管理的基礎，也是 與ERP系統集成的重要數據模型。在 ERP系統中，EBOM寸應著MBOM制造

24、物料清單）。兩者 語義相同，但模式往往存在著很大差異，PLM系統往往本身采用元模型表達業務對象及業務對象之間的關系，在泛化程度上高于ERP中BOM數據模型，為了消除泛化異構，獲取符合ERP系統BOM吉構的數據，需要根據關聯關系的定義查詢表達式，或者定義外部查詢函 數。在獲取數據的方式上，ERP系統通常需要PLM系統的增量數據，即 PLM系統的產品結 構數據不是一次載人 ERP系統后永遠不變的，而是隨著產品生命周期內設計的更改而變化 的。特別是在離散型制造企業內，面向訂單設計的生產特征決定了ERP系統內的產品結構數據在動態增長。通過制定領域規則可以實現有選擇的獲取PLM系統中的數據。為了獲取增量

25、數據，可以采用基于版本、基于時間戳、基于視圖等方式。基于版本比 較的規則來源于:PLM系統使用用對象版本記錄不同設計階段的產品數據，是常用的控制數 據變更的方式。ERP系統用戶獲得了需要導人數據的版本號，可以選擇性的讀人需要的PLM產品數據。基于時間戳比較的規則（1）的思想是，當PLM系統中設定了時間標記以記錄數據更新的歷史時，該時間標記可以作為提取數據時的基準，系統根據用戶定義的時間點，提 取那些更新發生在該時間點之后的數據。數據在進人ERP系統數據庫前，根據時間戳的定義“清洗”，滿足條件的數據才進行更新。基于視圖比較的規則建立在多視圖的基礎上， 在PLM產品中，有的產品數據以多視圖的方式出

26、現，視圖編號可以作為選擇數據的依據。衰1 Xml Schema 的額最建劇tshgw -護J# ftirl-co l |*葉 sInr莒民皆叫哲Isjotrvaluer WfuiM-t I tai-*H U 怦寧屮L匕枚曲暨豺iipiJstrrult1tab Pl.i Fa-rl* I mfnTWfpdfli rQtf n ! Ef1 i Ainp1tnhr r Lcti*-1X -irorfrj2.5領域元模型的建立過程領域元模型的建立過程包括獲取元數據、映射元數據和定制領域規則。領域元模型所 需的元數據來自異構數據源元數據 （數據模式）的子集。在ERP和 PLM系統中數據源通常采 用關系數

27、據庫，因此元數據來自關系數據庫對象，例如表、關系、視圖、觸發器、存儲過 程等。元數據映射在關系數據表字段之間建立一對一映射關系。映射關系通常不能自動建 立，需要手工建立，采用圖形化的用戶界面的映射工具可以加快映射的效率。映射時收集 數據庫的表和字段定義信息，包括數據庫連接信息、字段名稱、字段類型、長度、是否為 空、主鍵信息等。元數據映射的任務是收集參與集成的PLM和ERP異構信息系統數據庫的元數據模式，建立統一的模式視圖。元數據集成工具通常定義了沖突檢查機制，對于不能 自動建立的映射，工具提示用戶建立自定義的領域規則。3、解析領域元模型3.1領域元模型對象結構Xm的元模型數據結構轉化為系統的對象結3所示，是基本的元模型對象結構。為了執行數據轉換，元模型實例首先要被系統所識別和驗證，因此解析程序和驗證程 序是必要的。為了解析元模型和驗證領域規則， 構，該對象結構是元