随着计算机技术和网络技术的快速发展，企业间的竞争越来越趋向于软实力较量，企业通过信息化提升核心竞争力成为必然的选择。企业信息化分为4个主要的业务领域，由4种主要的IT信息系统所组成：企业资源规划(ERP)系统、供应链管理(SCM)系统、客户关系管理(CRM)系统、产品数据管理(PDM)系统。其中PDM和ERP的实施已经较为普及，PDM与EKP联系密切，互为信息基础，PDM系统为ERP系统提供了产品设计和工艺信息，而ERP系统则为PDM系统提供了制造资源、成本信息。
一般情况下，PDM系统和ERP系统之间数据相互独立，且数据库、数据格式均存在较大差异，这就导致两系统集成不理想，从而成为企业进一步信息化的瓶颈。PDM的实施有效地消除了CAX等的信息孤岛，而ERP的实施有效地消除了进销存、财务管理、生产管理、成本管理、物料需求管理等的信息孤岛。然而PDM与ERP如何有效集成，是当今实施了PDM与ERP的企业须重点关注的一个问题。
1 PDM系统与ERP系统集成的重要性
PDM系统和ERP系统是当前众多先进制造技术中涉及企业管理领域的2个重要技术系统。虽然在管理重点上有所不同，但实际上是同一产品生命周期中所涉及到的2个不同领域。为了更好地加快产品从设计领域到制造领域的转化，从根本上促进企业的信息化进程，对PDM系统与ERP系统的集成研究就显得更加重要。
现阶段PDM与ERP是被分别实施的，造成企业信息交互困难，也使协同设计与后续协同制造之间出现了信息传递的不一致。
首先，ERP系统所需的产品数据信息不能从PDM系统中自动获得，必须用手工重新录入；
其次，由于PDM系统无法对生产制造过程中数据的频繁更改进行跟踪和反馈，故不能保证两系统数据的同步性和完整性；
第三，由于企业各部门的数据往往要重复使用，一个错误的数据将会造成一条错误链，致使数据混乱，很难修改，待发现时已造成很大损失。
因此，对PDM系统与ERP系统进行有效的集成才能够使信息在设计和制造部门之间实现快速、精确的传递，加速工作流程，促使整个企业各部门之间协调工作，提升企业的竞争力，并给企业带来巨大的经济效益。
2 PDM系统与ERP系统集成内容分析
2.1 PDM系统与ERP系统的区别与联系
PDM是一项新的管理思想和技术，是以软件技术为基础，以产品为核心，实现对与产品相关的数据、过程、资源一体化集成管理的技术，是对工程数据管理(EDM)、文档管理(DM)、产品信息管理(PIM)、技术数据管理(TDM)、技术信息管理(TIM)、图像管理(IM)及其他产品信息管理技术的一种概括与总称。
ERP的基本思想是把企业作为一个有机整体，从整体优化的角度出发，运用科学的方法，对企业各种制造资源和产、供、销、财务等各个环节进行合理有效的计划、组织、控制和调整，使它们在生产过程中协调有序，从而提高企业的管理水平和经济效益。ERP系统主要包括：主生产计划(MPS)、物料需求计划(MRP)、能力需求计划、库存管理、车间作业管理、财务管理、成本管理、项目管理、质量管理等方面。
PDM系统与ERP系统的主要区别有：
(1)系统目标不同。PDM系统通过对产品数据和过程的有效管理，降低研发直接成本，提高企业核心竞争力；ERP系统通过对企业资源的有效管理，降低间接成本，提高制造能力。
(2)管理方式和管理内容不同。PDM系统强调创新，管理内容包括BOM、产品结构、产品配置以及智力资产；ERP系统强调控制，管理内容包括BOM、产品结构以及部分智力资产。
PDM系统与ERP系统的主要联系有：
(1)管理目标的一致性。其管理目标都是试图通过科学的调度和控制，减少失误和返工，在尽可能短的时间内通过最少的资源耗费，用最经济方式，保证产品最早上市。
(2)过程之间的连续性。设计研发过程是按照从整体到局部逐步细化的设计路线开展，生产制造过程是按照从局部到整体的制造、装配过程来进行，而企业的最终产品正是这两个过程链接的结果。
(3)处理业务之间的因果性。PDM系统所产生的产品信息、加工工艺信息会以信息流的形式流入ERP系统，成为ERP系统生产制造的依据。
2.2 PDM系统与ERP系统集成内容
在充分讨论了PDM系统与ERP系统的区别和联系后，得出系统集成内容如下：
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，主要包括CAD系统产生的产品信息(零件属性、图纸、产品结构信息)，CAPP系统产生的工艺加工信息(加工的工序、工号、工时和消耗的材料等)和CAM系统产生的信息(刀位文件、NC代码等)，而ERP系统则管理企业生产、采购、销售、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。PDM系统将EBOM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，将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EBOM、MBOM、CBOM、Routing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。
图1 PDM与ERP的集成内容
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及物料信息是PDM系统与ERP系统集成的主要内容，其中BOM是两者集成的关键，也是系统集成的难点。
3 PDM系统与ERP系统集成方案
目前，根据PDM系统与ERP系统不同的接口方法，已有如下几种集成方式：内部函数调用集成方式；直接访问数据库集成方式；中间文件交换集成方式；中间数据库集成方式。其中，内部函数调用集成方式效率最高，但是开发工作量大、集成成本高；直接访问数据库集成方式以分析PDM系统与ERP系统的数据库结构为前提，但绝大部分PDM系统与ERP系统的数据库系统都经过加密处理，实施起来较为困难，如若不加密处理就会存在严重的安全隐患。因为上述原因，多年来国内学者针对PDM系统与ERP系统集成技术的研究与应用主要集中在中间文件集成方式和中间数据库集成方式，本文研究的重点主要集中在中间文件和中间数据库集成方式。
3.1 PDM系统与ERP系统集成技术
信息集成是系统发展到较高阶段所要求的性能，它是系统发生质变的标志。研究信息集成的技术是各系统之间集成的基础，是实现产品协同设计和数字制造的关键。信息集成可分为数据传输、数据共享、互操作、数据与知识重用共4个层次。数据与知识重用是集成的最高层次，在传输、共享和操作的基础上进行数据的重复提取和使用，并且可以变成系统知识进行使用。以下是系统集成所涉及的主要技术：
a.基于XML的产品数据交换技术。
在集成过程中，基于XML产品数据交换技术的关键为一系列的传输协议，包括XML协议、SOAP协议、DTD、XML Schema、SAX和DOM协议、XMLRPC等协议。
b.程序接口技术。
通过编制PDM与ERP系统的接口程序，ERP从PDM中获取产品设计等相关信息，并向PDM反馈产品制造成本等相关信息。
c.BOM技术。
由于PDM系统和ERP系统采用的BOM的属性和结构差异大，在集成时需要找出两者的结合点。PDM系统中采用多层BOM的存储，ERP系统中采用单层BOM的存储，要实现PDM系统与ERP系统集成，就得实现EPOM到MBOM的转换。其中涉及多层BOM向单层BOM转换、BOM结构转换和BOM属性映射。
d.异构数据库管理技术。
由于多数企业所用的PDM系统和ERP系统常常是不同厂商的产品，后台往往采用不同的数据库，因而异构数据库的互联技术成为PDM系统与ERP系统进行底层集成的必要条件。在底层集成2个(或多个)异构的数据源时，较简捷的方法是采用“中间库”策略，即通过第三方数据库作为桥梁，交换不同的数据库(数据源)中的数据。
3.2 集成的方案应用
a.采用中间文件(交换文件)形式实现PDM系统和ERP系统的数据集成。
这种集成方法把PDM和ERP系统需要交换的信息通过中间文件(TXT/CSV/XML)进行无缝的双向传输。保护了产品数据在两系统间的往来。通常，这种集成方法支持通用的数据交换标准，如STEP、XML等技术，它们可以提供一种不依赖具体应用系统的中性机制，用来描述产品整个生命周期中的数据。其集成模型如图2所示，具体实现过程分以下2步：
第一步：确定双方系统要交换数据的模式，根据这一模式规定中间文件的结构，在文件结构指导下编写中间文件前置接口程序。前置接口主要实现物料信息、工艺路线信息和BOM信息的导出，同时接收ERP系统反馈来的CBOM信息。导出的方法是通过递归函数，按照深度优先的原则自顶向下遍历，将物料的结构及结构中子件的属性信息遍历出来，生成PDM的数据接口，数据接口包含了BOM表、物料表以及工艺路线表等信息，最后将数据接口的所有信息经过数据交换和字段映射打包写入中间文件。
第二步：在ERP系统中编写后置接口程序。后置接口主要实现物料信息、工艺路线信息和BnM信息的接收，同时导出ERP系统的CBOM信息。在接收程序中使用.net的配置设置文件，建立中间文件与物料表、BOM表以及工艺路线表的映射关系，将PDM接口模型的中间文件打散成BOM临时表、物料临时表以及工艺路线临时表，经过数据交换和字段映射后导入到ERP系统中。由于采用了独立的配置文件，可以方便灵活地实现从PDM到ERP字段的映射，而且当映射关系发生变化时，不必修改程序文件，只需修改配置文件里的映射关系。
图2 基于中间文件集成模型
b.采用中间数据库形式实现PDM系统和ERP系统的数据集成。
在底层集成2个(或多个)异构的数据源时，较简捷的方法是采用“中间库”策略，即通过第三方数据库作为桥梁，交换不同的数据库(数据源)中的数据。该方案的实现需要ERP软件供应商和PDM软件供应商共同约定中间数据库(文件格式)等的标准，双方需要按照该标准共同完成接口的实现，其模型如图3所示。
图3 基于中间数据库集成模型
实现方法为：ERP系统所需要的物料信息、BOM、工艺路线由PDM存储到中间库数据表，然后发送消息通知ERP，由ERP到中间库数据表读取数据。PDM系统所需动态数据由ERP系统的开放表或视图通过数据映射由PDM直接读取。具体实现过程如图4所示。具体过程解释如下：
(1)物料信息、EBOM、工艺路线等静态数据来源于PDM系统，由PDM系统组织要导出的数据，校验必填信息，补充缺失信息，然后将数据传递至中间数据库，传递完成后发送消息通知ERP数据库操作员。ERP读取该信息时与ERP中已有的信息进行分析比较，判断哪些是新增、修改删除的，在校验数据合法性和完整性后把更新的信息写入ERP系统。
(2)CBOM信息和设备动态能力等动态数据来源于ERP系统，由ERP系统组织要导出的数据，校验必填信息，补充缺失信息，然后将数据传递至中间数据库，传递完成后发送消息通知PDM数据库操作员。PDM读取该信息时与PDM中已有的信息进行分析比较，判断哪些是新增、修改删除的，在校验数据合法性和完整性后把更新的信息写入PDM系统。
图4 ERP与PDM数据集成过程图
3.3 2种集成方案的优缺点分析
基于中间文件集成模型的优点在于不必熟悉PDM与ERP系统底层复杂的数据库，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，保证了两系统的独立性和安全性，具有开发周期短、成本低的优点。缺点是同步性(实时性)不高，当数据需要大量交换时，效率难以保证，但只要合理地规定读写中间文件的时间，数据的同步性是不会影响使用的。
采用中间数据库导入数据的方式需要不同的人员去参与完成，所有的工作仅通过接口来实现，对于一些数据较为单一、产品比较固定的企业来说较为适合采用此种方式导入数据。如果数据量比较庞大、数据较为复杂时，数据检查和变更都比较繁琐，降低了软件的严整性。
PDM和ERP的集成没有最佳的方案。企业需根据各自实际应用情况和目标需求确定解决方案。通常要对企业运行模式、发展目标和业务流程做充分的研究，确定信息如何共享、交换，以此保证“正确的信息在正确的时间以正确的形式到达正确的人手中”。
4 结束语
目前，我国相当一部分制造企业采用了PDM系统和ERP系统，分别用于设计领域和管理领域，但真正做到将两者结合起来，实现企业全局的信息集成，达到企业资源和信息有效共享的却很少。二者有效集成，将大大提高企业的运行效率，减少信息冗余和冲突，保证产品数据的一致性、完整性、惟一性、最新性及共享性，不仅能使产品的设计制造过程更加顺畅，而且能避免由于信息重复输入可能带来的错误，精确地传递信息，促使整个企业设计制造部门之间协同工作。并且，产品从设计到制造、销售，一直到服务整个生命周期的数据都用计算机进行管理，实现无纸设计和无纸制造，真正成为数字化工厂，能有效提高企业生产效率，提升企业竞争力。
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本文标题：PDM与ERP集成方案研究与应用
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