0 引言
隨著網絡、數據庫、面向對象分析、分布計算和系統集成等計算機相關技術的飛速發展，制造業正逐步向數字化、敏捷化、網絡化和全球化制造模式發展。目前，我國企業正面臨著一系列復雜的問題，迫切需要將現有的多種軟件應用、信息資源統一到一起，以加速企業技術產品的更新和產品進入市場的進程。因此，為適應時代的發展，企業管理正從一系列獨立的內部和外部作業轉變為注重各種信息有條理的集成。
1 我國制造業產品數據管理現狀及其需求
1.1 企業產品數據管理現狀
產品是制造企業進行一切生產活動的載體，國內企業為提高產品競爭力，自上世紀80年代起即開始了企業的信息化建設，但由于初期缺乏統籌規劃，在信息化的推進過程中，出現以下問題。
a.在甩圖板過程中，引入多個廠家、多種版本的CAD開發軟件，長期的開發設計中產生了大量的不同格式的產品圖文檔，為圖紙的維護和相互之間的參考、編輯、引用帶來困難。
b.各種設計資源、產品數據、生產信息以不同形式（如Word、Excel等Office文檔、CAD文件）分散的存儲于不同計算機上，企業很難在這種復雜的異構環境下全面維護產品數據；再加之企業各部門之間數據傳遞具有多途徑、離散性和隨意性的特點，致使數據的準確性、實時性和有效性都很難保證。
c.由于各部門間缺少交流，都將自己作為數據源頭，自己需要的數據自己進行錄入，導致企業的同一數據源被多次錄入，既降低了效率，同時增加了數據出錯的幾率，難以保證數據的準確性和一致性。
1.2 企業產品數據管理需求分析
a.在市場競爭日益激烈的情況下，企業要想以新、快、好的產品占領市場，其突破口應在設計。這里一方面是指如何快速地利用現有設計產生變形設計，并爭取一次成功；另一方面是如何將設計成果快速地為加工制造和生產計劃等所使用，這對企業數據的可重用性和傳遞快捷性、準確性提出了要求。
b.“多品種、小批量”已成為離散型制造業生產的主要方式，企業數據量呈幾何級數增長，如何快速地從繁雜的數據中檢索和利用已有的各方面知識成為了許多企業數據管理中的瓶頸。
c.我國制造業經過近年來的發展，新產品開發已從過去的引進、國產化逐步向改型自主開發過渡，新產品的快速開發是當今制造業的頭等大事，為適應激烈市場競爭的要求，新產品的設計與管理已從二維CAD和傳統檔案管理方式向產品數字化設計和生命周期管理方面迅速發展，同時從企業內部管理向企業間協同管理方向發展。
d.由于國內企業多數都是從引進國外產品，從國產化生產開始走向局部改型開發，對生產經營管理的重要性認識較深，加上社會上對ERP技術的大力宣傳，使得企業在大力推進ERP實施的同時，忽略了對產品和技術信息管理的重要性，導致ERP系統上線了，卻由于缺乏數據源頭導致ERP運行效果普遍不理想。
e.如何根據客戶需求快速搭建起滿足要求的銷售BOM并提供準確的成本核算，以爭取客戶定單，在獲取客戶訂單或接受新產品開發任務后，如何將設計BOM傳遞到生產部門以保證按期交貨，交貨后，如何根據出廠產品號生成服務BOM以進行三包索賠和質量信息采集等，這些都對企業的產品數據流管理提出了新的挑戰。
所有這些需求歸結到一起，實際是對企業數據流集成和數據通道暢通以保證數據準確和共享的需求，由于國內PDM（product data management）系統一般都提供二次開發的接口或承諾接口的開發，通過PDM系統對企業數據進行集成，即可較好滿足企業對數據管理的上述需求。
2 以PDM為核心進行數據流轉的集成方案
目前存在的企業信息化集成解決方案主要有3種：源于PDM的解決方案、源于ERP的解決方案和PDM作為ERP系統的一個功能模塊進行集成的方案。從總體結構而言，第1種更多強調松散耦合的開放性集成框架，以PDM為核心，并提供與產品生命周期相適應的集成規范；第2和第3種更多體現緊密耦合的一體化集成框架。相互比較，基于PDM的集成框架具有更靈活的調節和定制能力。
但以PDM為核心的集成，并不是一種簡單的“系統集成”，那種把一個PDM，2個CAD，加上一個數字化裝配，再連接上某個ERP系統，輔之以Web技術的做法只是實現了一種技術的堆積和繼承，只是完成了任務和過程自動化這樣的功能，沒有體現出PDM真正的思想和內涵。盡管以上的技術是需要的，但是對于實施以PDM為核心的數據流轉與集成戰略是不充分的。
2.1 以PDM為核心的集成框架模型
集成框架是對多個業務系統之間的交互規則進行定義和管理的工具的集合。框架并不是代替如CAX、PDM、ERP、SCM以及CRM等類型的固有業務系統，而是將彼此獨立的業務系統通過規則有機地聯系起來，以形成良好的系統整體運行機制，從而為企業的效益和發展目標提供支持。集成的主要內涵是整合各種耦合關聯關系，化解各業務系統之間的交流障礙。因此，可以將集成框架理解為系統中各模塊或業務系統之間運行規則的建立和優化。
企業信息化框架一般采用以單一數據庫為基礎的計算機集成設計環境，全面支持并行、協同等先進的項目組織方式，并由過去的異構數據組織形式轉變為產品數據對象的組織形式，包括信息和與之相關的過程。
目前，較先進的PDM產品是面向制造業產品生命周期管理的需求和特點，按照國際標準(WFMC、PM和CMII)等搭建的PDM管理業務邏輯和應用功能；在軟件的實現技術上，采用J2EE、JSP、EJB、JDBC等企業級B/S三層技術架構而開發的新一代PDM軟件產品，為其作為企業數據集成的核心創造了條件。
基于PDM系統的產品數據全生命周期管理集成框架如圖1所示。其指導思想即是通過PDM系統實現產品數據從市場（訂單）、設計、制造、銷售和服務的全生命周期管理。
圖1 基于PDM系統的產品數據集成框架
2.2 以BOM為核心的產品數據流轉過程
在產品全生命周期，產品數據以不同視圖的BOM為核心進行輻射和流轉，流轉方式和路徑如圖2所示。
圖2中數據流轉過程描述如下。
圖2 以BOM為核心的產品數據流轉
a.對訂單式生產企業，企業的生產開始于獲取客戶的訂單，首先通過市場管理系統獲取顧客訂單和客戶化定制需求，并通過系統提供的算法、數據處理功能模塊將雜亂的需求轉換為比較規范、可識別的數據后導入PDM系統。
b.PDM系統獲取到經市場管理系統轉換后的需求數據后，通過查找企業已有產品庫和零部件庫，并按照零部件庫中事先定義好的規則（互斥、同一、兼容和默認等），由PDM系統中的產品規則配置器按需求自動生成銷售BOM結構樹，該結構樹僅從滿足功能角度出發進行構建。
c.經確認后的銷售BOM即轉入產品設計階段，對銷售BOM樹上已有的零部件，設計者通過PDM系統進行查詢和引用，對需改進和全新設計的零部件，可由PDM系統中的任務驅動（分解、轉發等）功能下發至任務執行者。
d.任務執行者通過PDM提供的接口，直接進入CAX系統執行相關任務，并通過任務的提交將執行結果回掛到PDM系統的BOM結構上，實現CAX與PDM之間數據的相互流轉。對不同的任務結果有不同的回掛方式：文檔類(CAD圖紙、工藝卡片等)結果直接與其件號發生關聯；結構類通過讀取明細(2D)或裝配結構樹(3D)按父子關系先導入PDM系統設計區和基礎數據區，導入到基礎數據區的則完善充實企業的零部件庫，導入到設計區中的零部件再通過查找任務點按父子關系掛接到其對應的部件下，這樣僅僅表現功能結構的銷售BOM即轉化為帶有屬性和各種設計信息的設計BOM。
e.設計BOM是制造BOM、財務BOM、裝配BOM、服務BOM等的數據源頭，各系統與PDM系統之間的數據交換主要是通過與PDM系統之間的數據接口實現BOM結構的傳遞，同時各系統對導入的BOM結構樹上零部件屬性信息進行過濾、提取和完善，并最終實現產品BOM的多視圖管理。如通過PDM系統與ERP系統之間的數據接口，由PDM向ERP系統輸入制造BOM，再由ERP系統經過信息完善后，各車間、分廠即可根據制造BOM查閱所需信息（零件圖、裝配圖、技術標準、原材料、價格和數量等）。
2.3 框架中系統之間的集成模式
2.3.1 CAX與PDM之間的集成模式
封裝模式：封裝系統可以滿足以文件形式生成的所有數據的應用系統的需求，CAX系統封裝在PDM系統內，對產品電子倉庫的任何操作都必須通過PDM，實現了信息以及處理過程的透明化。
程序接口模式：通過編制接口程序使PDM中的產品結構樹能夠由CAX系統中的裝配樹（或明細表）自動生成，并從PDM提取最新的產品結構關系，去修改CAX的裝配文件，保持兩者之間數據的一致性。程序接口是比封裝更加緊密的集成，適合于企業購買的CAX與PDM系統為不同軟件供應商的情況，也是當前國內企業信息化集成普遍采用的方式。
系統完全集成模式：通過對CAX的圖形數據和PDM的產品結構數據詳細分析，制定統一的產品數據之間的結構關系，始終保持CAX的裝配關系和PDM的產品結構樹一致，這種方式遣合于企業購買的CAX與PDM系統為同一軟件供應商的情況。
2.3.2 PDM系統與其它系統之聞的集成模式
內部函數調用：采用系統提供的API函數相互訪問數據庫，以實現兩系統之間交換信息。這種方法需要各系統提供訪問底層數據庫的函數和API接口，并且往往需要原系統開發人員的支持，其效率是最高的。
直接數據庫訪問：根據對兩數據庫的分析，通過直接對數據庫及其字段進行訪問實現各系統之間的寫入寫出，但一般商用數據庫都是加密的，實現這種方法需要分析清楚系統數據庫的結構和系統技術人員之間的充分交流。
中間文件交換：兩系統按照統一的文件格式和接口要求，利用系統提供的API函數，編制各自的導入/導出程序，實現兩系統的信息交換。這種方法容易實現，但效率、安全性最低，企業一般都不接受。
中間數據庫：采用中間數據庫表的方式存儲兩系統間共用的數據，并通過對數據庫表操作的方式實現兩系統的數據交換。
以上幾種模式，實現的工作量、難易以及風險程度都不盡相同，企業需要根據各自的需求和實力，選擇適合本企業的集成模式。
3 結束語
一個產品必須經過工程設計、工藝設計和生產制造3個過程才能完成，而這3個過程只是產品生命周期中的一小部份。我國制造企業由于缺乏系統規劃，在前期信息化建設過程中，往往從局部或部門角度出發，使一些應用軟件雖然在部門范圍內取得較好應用效果，但從整個企業看，部門之間的數據通道并不暢通，這樣，企業在解決了前期的單個信息孤島問題時，卻又在無意中又形成了部門之間的信息孤島問題。本文就此問題展開論述，提出了基于PDM系統進行企業數據流轉、連通企業數據通道的產品信息集成方案，實現產品數據從需求收集、過程設計、生產制造和銷售服務整個生命周期內的集成和共享，并在此基礎上總結出集成的框架模型，具有很好的工程應用價值。該集成方案通過作者在三家制造企業的實際應用，都取得了預期的效果。
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本文標題：以PDM為核心實現企業產品數據流轉的集成
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