1 参数化管理的总体构想
在我国实施和应用计算机集成制造系统(CIMS)的过程中，大多数制造企业都采用了商品MRPⅡ软件作为其CIMS中的管理信息系统(MIS)部分，CIMS的集成也主要是以MRPⅡ为核心而进行的。而PDM系统的出现和MRPⅡ向ERP系统的发展为CIMS的集成提供了新的手段和内容，PDM做为产品数据的源头，在机械制造类企业中为CIMS环境下的各个分系统之间的集成带来了新的平台和集成枢架。PDM将计算机在产品设计、分析、制造、工艺规划和质量管理等方面的信息孤岛集成在一起，对产品整个生命周期内的数据进行统一的管理，从而可以实现基于PDM的参数化管理系统的搭建。
本文以哈空调的开发实例进行说明，对于哈空调这样一个中型机械制造企业，以及企业信息化建设的现状，要实现基于PDM的参数化管理系统的搭建，其工作范围主要包括：ERP的整体集成、PDM与CAD/CAM/CAE的集成、PDM与ERP的集成、建立统一的BOM、按参数化管理要求调整管理机构和职能部门业务划分。
PDM系统与ERP集成范围如图1所示。
图1 PDM与ERP集成范围
PDM系统首要功能就是捕获和共享任何形式的产品定义数据，并贯穿于整个产品生命周期，从产品设计的早期阶段开始发挥作用。而这种关键能力在ERP系统中却并不能得到充分的展示。
PDM系统通常提供应用程序界面(API)开发工具箱，以便能为多种设计、制造、分析软件建立应用接口。与此相反，现有的ERP系统却不易进行用户化。
所有企业都会同时使用产品结构的多个视图，这就是产品配置管理的概念。从概念设计到按制造视图管理产品数据，PDM产品正在不断提升产品结构视图的利用率。PDM配置管理的最主要优点是产品结构有可能按各式各样视图进行重新配置，但产品零部件对象仍然与那些定义它们的数据保持连关系。
2 哈空调ERP的整体集成
哈空调的ERP是分二期建设的，后增加的功能模块要首先完成整体集成，才能与PDM系统进行集成，在综合考虑公司的实际情况后，结合公司的实际发展前景，本文进行了如图2所示的ERP系统整体集成解决方案。理清各个功能模块之间的信息传递和相互关系，以成本控制为核心调理原有模块和新增加一些模块，使信息管理更加顺畅、便捷和安全。
图2 哈空调公司ERP系统整体集成示意图
3 哈空调开目PDM与ERP的集成
3.1 PDM与3C集成
在机械产品的生命周期中，CAD用于产品的设计和分析，CAPP用于工艺过程的设计，CAM进行计算机辅助数控编程实现制造的自动化，ERP负责整个企业资源的管理，PDM则用于管理与产品有关的数据及过程。PDM源自于CAD，最早是用于CAD的图档管理，ERP管理客户的需求和销售，为PDM提供数据管理依据，并且接受PDM传递过来的BOM。明确了CAD/CAPP/CAM、PDM和ERP之间的集成关系之后，它们之间的集成模式就显得十分重要。PDM与3C的集成的主要内容包括：工程数据(EBOM)和工艺数据(EBOM)可以集成到PDM系统中工作；共享PDM系统的产品数据和权限数据；支持在PDM系统中浏览、打印、批注工艺文件；按PDM的要求进行工艺文件的版本控制；按PDM的要求进行工艺设计的流程作业。PDM与CAPP集成的总体框架如图3所示。
图3 PDM与CAPP集成的总体框架
产品的结构信息和产品的零部件信息可以通过PDM数据库与CAPP数据库相互交换，设计研发部门设计开发的有关产品结构数据，包括图档、料表、产品技术协议以及产品合同信息等，经PDM系统存入PDM数据库，工艺部门按PDM捉供的产品的结构信息进行产品的工艺设计，工艺数据存入CAPP数据库统一由PDM管理，在PDM系统中可以通过权限指令进入CAPP系统进行数据的更改操作。根据哈空调企业自身条件、产品属性特点、工作流程模式、企业知识产权保护以及系统维护和升级的需要，本文采用封装模式进行PDM与3C的集成。
3.2 哈空调PDM与ERP的集成模式
在管理产品结构BOM等功能上，PDM和ERP的管理功能出现了部分重叠。对同时实施PDM和ERP的企业来说，实现PDM和ERP之间共享信息的“共享”，是至关重要的，而采用集成技术是解决二者之间共享信息的最佳方案，其集成模式有四种：封装式（缓冲模式）、间接式、直通式（绑定模式）、工具式。有些文献中对模式类型的叫法可能不同，但具体实施的原理大致相同。CAD/CAPP/CAM与PDM之间的集成模式主要有三种：封装模式、程序接口模式、系统完全集成模式。由于哈空调实行基于产品结构的参数化管理的需要，所有信息源头都来自PDM系统，同时考虑到基于CORBA规范构造的软件系统具有构件独立、网络透明、异构互联、系统规模可调、数据和操作界面易统一等特点，哈空调实施开目PDM与ERP集成时，选用似PDM主动方式的缓冲模式的集成框架如图4所示。
图4 基于缓冲模式的PDM与ERP集成
如图4所示的模式也称作“封装”模式，即把对象的属性和操作方法同时封装在定义对象中，用操作集来描述可见的模块外部接口，从而保证了对象的界面独立于对象的内部表达。“封装”使数据和操作有了统一的管理界面。
在现有技术条件下，通过OMG（对象管理组织）制订的CORBA规范可以增强PDM的可扩展性和与ERP系统或者与其他应用系统的集成能力。从图4中可以看出，PDM和ERP集成主要是通过产品结构与物料清单BOM(Bill of Material)的转化来实现信息的交互作用，用于进行产品数据管理的技术信息系统和用于企业资源计划管理的管理信息系统集成在一起，在信息技术的基础上将产品开发和产品制造的各个子过程集成为一个全局的产品形成过程。
3.3 PDM与ERP的集成项目的实施
根据哈空调以往建设ERP和PDM系统的经验，本着“效益驱动、整体规划、分步实施、逐步发展”的原则，采取按项目进行管理和实施的方法，如图5所示。
图5 哈空调PDM与ERP集成的实施步骤
PDM与ERP集成是一项涉及面广、技术难度高、开发周期长，关系企业长远发展的系统工程项目，对哈空调信息化来说也是一个较大的工程，关系到企业实行参数化管理的成败。
成立项目组织，公司成立了实施领导小组，确定项目负责人、产品主管、系统管理员和IT人员组成的项目实施小组，明确各类人员的职责，负责系统的实施与应用。制定项目实施计划。
完善企业标准，在PDM系统构建之初，公司标准化工作就已经深入开展了，实行PDM与ERP的集成又提出了新的要求，主要涉及以下几个方面：
①所有名称标准化（如零部件名称、规格和材料等）；
②所有文档模板格式标准化（设计文件、工艺文件和管理文件等）；
③所有数据标准化（物料数据、制造信息和产品结构信息等）；
④设计方法与设计工具标准化（包括设计经验积累等）；
⑤业务流程标准化（研发流程、审签流程和制造流程等），如根据产品及零部件的结构特征、材料特征、工艺特征等不同分类标准来统一管理产品及零部件，并对产品及零部件进行各种管理操作，如移动、添加、删除及修改零部件特征值等。
改造现有的流程。流程梳理的工作是PDM与ERP集成项目实施的关键，根据参数化管理的需要形成以PDM参数控制为主的管理系统。
制定编码体系，PDM和ERP之间有很多交叉信息和领域，包括物料清单、零件分类信息、部件信息、配置管理、工作流程管理等。根据ERP系统的功能，在ERP系统申创建按制造视图的MBOM，将它传回到PDM系统进行维护。
整理并录入原始数据以补充原有数据库资料。原始数据资料的录入，必须保证其准确性，先将产品所有的技术资料、制造信息等收集完成，并建立树型结构和具体说明文档，最后录入系统。在这干过程中需要各个部处的支持，如设计、工艺、生产、销售等部门的协作方可顺利完成。
本文就实施PDM与ERP集成项目的几个阶段的部分关键内容进行描述。
3.4 BOM的转换统一实现PDM与ERP的集成
在制造型企业中，企业是以BOM为主线组织新产品开发与生产的。BOM（物料清单）是计算机可以识别的产品结构数据文件，是产品数据在整个生命周期中传递的载体。BOM贯穿于产品概念设计、计算分析、详细设计、工艺规划、样机试制、加工制造、销售维护直至产品消亡。为此BOM转换与统一是十分重要的。
在ERP中有很多种BOM，如表1所示，其贯穿于产品始终的主要有三种：设计类物料BOM(EBOM)、工艺类物料BOM(PBOM)和制造类物料BOM(MBOM)，这三种BOM是层层递进关系，使BOM内涵不断扩展，从产品物料结构到工艺路线，再到产品资源，其它BOM均以EBOM、PBOM和MBOM为基础丽生成。如果没有BOM，就无法准确地将设计部门产生的数据和变更信息传送到制造部门，实现全局资源信息的统一。
EBOM(设计BOM)是产品在工程设计阶段的产品结构的BOM形式。它主要反映产品的设计结构和物料项的设计属性。EBOM是设计部门向工艺、生产、采购等部门传递产品数据的主要形式和手段。
PBOM（生产BOM）是产品工艺计划阶段的BOM，PBOM就是反映产品装配结构和装配顺序的BOM形式。对于哈空调大型复杂机械产品（整套产品包括管束、风机、百叶窗、钢结构、平台、管道系统等）尤其重要，其零部件数据庞大，构型复杂，种类繁多，生产形式各种各样。
MBOM(制造BOM)是详细描述产品制造过程的BOM。MBOM是生产的依据，是MRP运算的输入信息联系MPS（主生产计划）和MRP的桥梁，为生产的管理、采购、备料、制定销售价格与成本核算提供依据。从E-BOM转换为M-BOM通常由PDM来完成，目前多数的PDM产品，往往偏重于为CAD服务，如果要起到沟通CAD和ERP的作用，需要对上述这些区别有一个比较清楚的概念。
3.5 统一BOM搭建参数化管理系统
PDM系统是产品信息集成的核心，是3C系统与ERP系统之间信息传递的桥梁，其中BOM是它们之间集成的关键，统一BOM就变得尤其重要。
通过PDM的BOM增加一些ERP的属性以及更改一些物料的生产类型（采购件、虚拟件、外协件的转化），就可以将BOM用于生产。统一的目的是在与ERP集成的时候变得容易，同时也解决了PDM系统管理多个BOM的复杂性以及管理上存在的困难。
建立物料清单进行统一的物料编码管理对实施ERP系统来讲，是一项非常繁重的工作，如果能够在CAD和PDM的基础上，直接生成ERP所需要的制造BOM(M-BOM)，减少重复劳动，对缩短产品上市周期，快速响应市场变化，都是极其重要的。哈空调是按订单设计（engineer to order，ETO）类型的机械制造业，企业信息化的步骤如果不是按先上CAD和PDM再上ERP这样的顺序实施，对实施ERP将是十分困难的。
统一BOM重点需要考虑两个部分：一是考虑EBOM信息如何在统一BOM中进行组织和存储，二是要考虑MBOM信息如何从统一BOM中进行获取。通过PDM的BOM增加一些ERP的属性以及更改一些物料的生产类型（采购件、虚拟件、外协件的转化），就可以将BOM用于生产。统一的目的是在与ERP集成时候变的容易，同时也解决了PDM系统管理多个BOM的复杂性以及管理上存在的困难。集成实例的统一BOM实际是EBOM信息和MBOM信息在统一BOM中的合理组织和描述。由于EBOM和MBOM的差异，在EBOM向MBOM转化过程中必然要涉及信息的调整和变化，这种信息的变化是由用户通过EBOM-MBOM转化系统对信息进行处理所得到的。
在BOM没有统一以前，流程是分段进行的，各个部门编制完后，进行转化，然后流到另一个部门，现在将流程统一成一个串行的大流程，如图6所示。从图中可以看出：明细表的审批流程以及更改流程发生改变。
图6 文档模板测试截图
从审批流程来看BOM统一的全过程：设计部门按照要求编制BOM的大体框架，基本信息，然后通过研发部门同事之间的校对，再到研发部门领导审核，到这里为止，研发部门相关的工作已经完成；然后到工艺会签，工艺部门按照工艺的要求，进行核对，同时增加一些工艺属性（一般工艺路线已经在研发部门编制好的）；再到制造部门会签，除了进行核对外还增加一些工装信息等，BOM的进程基本已经统一完毕，后面的工作是标准化的审核、其值相关部门的会签，最后批准，那么这份BOM就可以导入到ERP中去了，当然还要做一些相关的处理。例如采购件在导入的时候，下面的子明细不需要导入，虚拟件不导入到ERP系统中去等等之类。这些转化的细节在PDM与ERP集成中讨论，本文不做讨论。现在来看，在PDM中只存在一份BOM了，这份BOM就是统一后的BOM，具有了三种BOM的特性。PDM与ERP实现了完美的集成。
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