前言

    PDM（Product Data Management System，即：產品數據管理系統）和ERP（Enterprise Resource Planning，即：企業資源計劃），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。從理論上說，PDM能夠集成并管理所有與產品有關的信息和與產品相關的過程。它能幫助企業構造一個適合異構計算機運作環境的集成應用平臺，對“粗放型”發展的各種單項計算機輔助技術進行“集約化”管理。ERP則是在MRP-II基礎上發展起來的、先進的企業經營管理模式。ERP進一步吸取了現代管理思想，對企業活動中和制造有關的所有資源和過程進行統一的管理，在目標上充分體現對成本的控制、對質量的控制和對客戶服務的管理，著眼于企業制造領域準連續的計算機化管理，主要用于生產制造階段和后勤管理。雖然PDM和ERP在管理重點上有所不同，但是，由于同一產品的形成周期涉及PDM和ERP兩個領域，所以，對PDM和ERP進行系統集成研究，對于有效縮短產品形成周期、加速產品從設計領域到制造領域的轉化，從而，從根本上促進企業的現代化進程具有十分重要的現實意義[1][2][3]。

    2 PDM和ERP之間的區別和聯系

    PDM管理與產品相關的信息和過程，主要側重于產品組成信息流的管理，同時，它還是一項重要的使能技術，根據所管理的產品邏輯信息的約束條件和某些過程條件，支持基于并行工程的產品形成過程，其代表功能有：數據存儲管和管理、產品信息結構和產品信息配置及管理、項目管理、工作流程管理、產品變更信息管理、標準件管理等。而ERP是對企業和制造有關的所有資源和過程進行統一管理的技術，側重于制造領域物流的管理，其代表功能有：主生產計劃、物料需求計劃、原材料采購計劃、車間作業計劃、工裝設備管理、財務系統管理、庫存管理等。因此，PDM和ERP系統成分都包含動態（過程）和靜態（PDM中主要是描述產品的狀態信息、幾何拓撲以及信息間的邏輯關系，ERP中主要是設備、班組、車間、資金、庫存等制造資源）兩個方面，所以，為了實現以PDM為代表的信息領域和以ERP為代表的制造領域之間的集成，必須在有效發揮系統“1+1?2”的集成功能的前提下，在全局信息共享和過程目標一致的基礎上，充分滿足PDM和ERP系統在靜態和動態兩個方面的要求。為了實現這一系統集成目標，首先必須對PDM和ERP在管理對象、作用領域、管理途徑和方式等方面的區別和聯系具有系統的認識。

    2.1 PDM和ERP區別
    （1）管理對象內容的區別
    從PDM和ERP的概念可以十分清楚的知道，PDM 的管理對象，是描述產品本身狀態的信息和信息之間的邏輯關系，以及利用、再生、傳遞這些產品狀態信息的過程及過程資源支持條件，如產品的方案論證過程、概念設計過程、詳細設計過程、工藝制訂過程等過程，以及這些過程開展中的人員配置、協作關系等。ERP的管理對象，則是參（用）于生產的制造資源（設備、物料、車間班組等）和資源利用的生產過程，主要包括：產品的零部件原料采購、加工、制造和裝配、銷售、服務等。所以，PDM和ERP管理對象的內容， 在時間、地點、作用領域、以及相關支持工具、所采取的手段措施等方面存在區別。
    （2）管理過程的區別
    在PDM和ERP系統中，都包含“過程”概念，但是，“過程”這個概念在PDM和ERP系統中并非具有相同的含義。PDM的“過程”是和產品邏輯形成相關的過程，過程的產物是描述產品狀態的“信息”， 過程開展的支持對象是幾何拓撲等狀態“信息”和對這些信息進行利用和再生的腦力勞動的技術人員。ERP系統中的“過程”是和產品物理形成相關的過程，過程的指導信息是PDM中的過程產生的產品信息，過程的組織路線受產品狀態信息邏輯關系的約束和指導，過程的產物是具體的產品或產品零部件實體，過程開展的支持對象主要是是實體“物質”（制造資源）和主要以體力勞動方式進行操作的“人”。 #p#分頁標題#e#
    （3）管理對象內部之間關系的區別
    PDM中管理對象之間的關系是：信息發展的載體是過程，過程的階段產物是信息；ERP中管理對象之間的關系是：物質變化的載體是過程，過程作用和消耗的對象是物質。如果說ERP領域中也存在信息因素，那么，PDM中的信息主要是從概念角度描述產品的幾何、拓撲信息，而ERP領域中的信息主要是從物流配置方面對生產進行安排的一些資源信息。

    2.2 PDM和ERP聯系
    根據以上分析，PDM和ERP在管理內容、過程發展形式、系統內部運作關系等方面存在著不同程度的區別。但是，正如我們在前文中的分析那樣，現代企業的運作是基于信息流和物料流相相輔相成的一個動態系統，而產品的形成周期涉及PDM和ERP兩個領域，所以，基于完整的產品形成周期，以系統的眼光來看，PDM和ERP則在以下幾個方面有著密切的聯系：
    （1）過程作用對象之間存在著因果關系
    ERP系統中的過程作用對象，即以物理形式出現的零部件或產品，是PDM系統中過程作用對象（從概念角度描述產品狀態的幾何或拓撲信息）以及過程作用對象之間邏輯關系的物質表現。
    （2）過程的邏輯序列間存在著執行和驗證關系
    ERP系統中的生產過程序列是對PDM過程序列產生的信息邏輯關系的物理執行和驗證，ERP系統中生產流程的優化基礎，以及確定對應物料支持的理論依據，是PDM系統所管理的產品信息和信息邏輯發展、完善的邏輯路線。
    （3）管理目標的一致性
    PDM和ERP在管理目標上有著高度的一致性，PDM和ERP雖然管理的對象和過程存在區別，但是，其管理目標都是試圖通過科學的調度和控制，減少失誤和返工，在盡可能短的時間內、通過最少的資源耗費、用最為經濟的手段和方式、保證產品的最早上市。
    （4）過程的支持條件有著先天的聯系
    即使在前文分析的區別中，我們也可以發現，產品抽象的幾何拓撲信息，既是PDM領域過程開展的產物，也是ERP領域過程開展的活動指導基礎和結果驗證條件。所以強化PDM和ERP之間的聯系，必須利用統一的產品幾何拓撲信息對與之相關的過程進行溝通。
    （5）企業的產品是這兩個過程序列邏輯關系的耦合結果
    PDM中的過程序列按照從整體到局部逐步細化的設計路線開展，而ERP中的過程序列按照從局部到整體的制造、裝配過程來進行，而企業的最終產品正是這兩個從不同路線和領域開展的過程序列在時間坐標上的耦合結果。
    而隨著PDM和ERP的發展，它們的部分功能也出現了相互重疊的區域，如產品結構/BOM管理、產品零件的統計及管理等[2]。

    3 PDM和ERP的集成基礎

    工程實踐的經驗告訴我們，PDM 中項目管理、權限管理、過程管理、軟件封裝等和過程相關的功能，如果離開設計流程內在的邏輯關系，就勢必會形成一個個各自為政的“過程孤島”，即使是靜態的信息資源，缺少及時正確的傳遞路線和發送時機，也會形成“信息孤島”，造成設計周期的延續。在ERP領域，作為一種企業資源計劃和管理手段，企業生產流程的安排，就必須根據產品制造流程所涉及車間、班組的人員組成、現有生產計劃、資源設備的占用等情況、以及目前的生產能力來確定，而流程實施的資源配置則必須根據企業現有庫存、市場供需情況、價格和企業采購計劃等來形成。如果脫離動態的企業運作，同樣會存在“過程孤島”和“信息孤島”。鑒于PDM和ERP系統具有邏輯上的聯系，對PDM和ERP進行集成，從加快產品形成周期的角度出發，具有很大的可行性和很強的工程實踐意義。而為了對PDM和ERP進行集成，必須尋找這兩個領域的集成基礎和集成載體。這一集成載體必須具有以下兩個基礎功能： #p#分頁標題#e#
    （1） 內容上涵蓋PDM和ERP兩大領域，這是系統集成的必要條件。
    （2） 功能上可以消除或屏蔽如本文2中所述的PDM和ERP兩大領域之間的區別。這是系統集成的充分條件。
    根據我們對工作流理論和技術的研究，結合計算機支持的協同工作（CSCW）技術和相關要求，我們認為，基于計算機支持協同工作的工作流管理系統（WfMS）可以作為對PDM和ERP進行集成的基礎，較好的實現對PDM和ERP的集成。
    我們之所以將工作流管理系統看作是PDM和ERP集成的基礎，是因為工作流技術作為計算機技術和自動化技術的結合，在流程優化的基礎上，實現企業業務流程的全部或部分自動化。在工作流管理系統中，強調的是流程的統一、系統目標的一致和過程的動態銜接，利用工作流管理系統，可以有效屏蔽分布在PDM和ERP領域過程之間的障礙，通過過程邏輯上的協同工作，實現整個成品形成過程跨領域（設計領域、制造領域）的準連續發展，最終實現系統的全局優化發展。
    基于這種管理思想，將流程的范圍擴充為整個成品形成過程，分過程運作的技術支持和技術條件映射的范圍涵蓋產品信息資源和產品制造資源，而不是分別加以考慮。例如，在未對PDM和ERP進行集成前，設計領域的活動，由于缺乏制造領域有關資源分配、班組計劃、設備占用等信息，不可能在設計階段從虛擬制造的角度保證結果的科學合理性，而制造階段的計劃制定，只能是根據已經完成的設計結果被動的進行，可優化的自由度和優化空間被限制在很小的范圍內，無法從敏捷制造的角度對設計方案進行優化。而在以工作流管理系統為基礎的統一的集成環境中，分過程開展時，需要對產品幾何邏輯信息和產品制造資源加以綜合考慮，相互參照和協調，這種工作流程的統一性，保證了作為過程支持的信息資源和制造資源的統一。這種支持對象的一致性和過程目標的一致性，使得文2.1中分析的PDM和ERP作為單獨系統而存在的區別得以淡化或不復存在。
    另外，工作流管理系統以流程運作為主線，從產品信息和制造資源兩個方面對流程的運作進行支持和調整。而工作流管理系統中的管理對象，即工作流程，又是在產品信息邏輯約束和產品制造資源計劃相匹配、協調、優化基礎上而產生的過程運作，工作流程開展的主要信息來源是PDM領域，工作流開展的物質基礎主要來自ERP領域，而工作流開展的目標是實現產品從概念到拓撲，再到物理實體的轉換。所以，利用工作流管理系統作為PDM和ERP集成的基礎，就在過程目標一致、支持對象一致基礎上，強化了文2.2中分析的PDM和ERP之間的聯系[4][5]。
    前文已經分析過，PDM和ERP都包含動態和靜態兩個方面，而工作流的運作本身是動態的，其過程支持對象又同時包含了靜態的產品信息和制造資源，在工作流動態的運作中，借助工作流管理系統的資源分發和共享，在目標一致的基礎上，有效實現了PDM和ERP相互之間的滲透和對話，擴充了PDM和ERP領域的作用范圍，強化了這兩個領域協同發揮作用的力度。所以，基于工作流管理系統的PDM-ERP集成系統，具有局部功能復用、全局信息共享和過程目標一致的特點，而工作流管理系統則是保證對PDM和ERP進行系統集成的理想中介，是貫穿設計和制造領域的統一的過程活動和資源運用的系統總線。

    4 PDM-ERP集成系統框架分析

    4.1 PDM-ERP集成系統系統集成總體框架分析
    PDM作為一種使能技術，可以有效支持基于并行工程的產品形成過程。其使能作用的發揮，主要是通過信息邏輯的約束關系，來指導執行或實現信息邏輯的過程開展，如利用邏輯局部條件的滿足，來把握激活過程開展的時機；或利用信息開展的邏輯路線，來控制過程開展的并行度和繼承成分。而ERP系統作為一種管理手段，其對過程開展的指導和約束是通過不同的資源利用和配置計劃來體現，通過為過程提供所需的實體資源，保證過程開展的順利進行。基于以上分析，建立如圖1所示的PDM-ERP集成系統總體框架圖。#p#分頁標題#e#
    在圖1中，如果將PDM領域看成是表征產品的信息空間，將ERP涉及的領域看成是表征產品組成的實體空間，那么，聯系PDM和ERP領域的工作流管理系統，就是一個表征從信息空間到實體空間的過程映射函數集，其中每一個過程函數的執行，代表一種產品的形成過程。
    圖1中的工作流調整和優化分三個階段：

   （1）根據PDM中產品設計信息的邏輯關系和虛擬制造的原則進行理論上的優化，如PDM中的任務分發、項目管理和產品的工藝設計等過程和階段；
    （2） 根據ERP領域中的車間作業計劃、設備占用情況、客戶提貨計劃，結合?中制定的工作流計劃進行不同程度的調整，最終確定的準備執行的工作流方案；
    （3） 在工作流執行過程中，由于企業活動中的偶發事件，必須對原定工作流計劃進行調整，重新制定流程并確定資源配置。
    這種基于工作流管理系統的集成模式，并不是將其他系統的數據生搬硬套到自己的管理范圍內，而是根據流程活動的目標，借助其原隸屬的系統進行調度和利用，這樣就避免了系統之間信息交換管理的復雜性。另外，將其他系統的數據生搬硬套到自己的管理范圍內，目前還沒有辦法實現，如由于ERP系統本身的局限性，使其在產品變更控制，尤其是在與CAD、CAM、CAE等系統所產生的數據集成和系統再利用方面目前仍然是一個難以解決的問題。即使可以硬性的將對方的數據納入本系統中進行管理，那么勢必要對本系統進行功能擴充，帶來更為復雜的問題和龐大的工作量。所以，在PDM-ERP集成系統中，利用工作流的開展作為承載信息流和物流的統一載體，工作流過程優化的準則和約束條件，則是PDM中信息之間的約束關系和ERP領域中物料配置條件的匹配和協調。這樣以來，借助對方管理的長處，針對具體的過程需求，擴大了各自的作用范圍和領域，共同強化對目標的約束和指導，在目標一致、協同調度的基礎上實現設計領域的虛擬制造，對方案進行驗證，同時，在制造領域實現基于過程重組的敏捷制造，保證了過程是產品信息和制造資源并行指導和支持的過程，產品信息和制造資源是支持過程開展和延續的信息和資源，提高了工程實踐和信息邏輯之間的親和力。而動態的工作流保證了集成環境中過程的和產品信息、制造資源的啟、承、轉、合，是過程的資源配置、人員調度、活動開展的軟總線，是保證產品概念形式到實體形式順利轉變的橋梁和轉化樞紐。

    4.2 PDM-ERP集成系統運作框架分析
    隨著企業信息化進程的開展，功能各異的計算機系統和應用軟件在企業不同職能部門得到越來越廣泛的應用，工作流管理系統，作為集成系統中協調全局的功能模塊，如何適應企業的這種分布式應用環境的需要，是保證集成系統運作的關鍵。目前，國際管理集團的OMG（Object Management Group）組織制定的COBRA（Common Object Request Broker Architecture）標準是解決基于分布式異構網絡環境中對象協同工作的主流解決方案。其技術目標是，保證基于對象的軟件在分布式異構網絡環境中具有可靠的移植性和互操作性，從而在由多種主流硬件平臺上運行的多種操作系統而構成的異構分布環境中，建立可靠的分布式應用，通過提供對象相互之間的操作機制和調用接口，使分布式環境中對象之間的訪問變得透明[6][7]。鑒于工作流管理系統中所管理的對象的異構性和對象之間互操作的復雜性，PDM-ERP集成系統提供基于異構環境和異構平臺的統一的網絡環境，是保證整個集成系統得以正常運作的關鍵環節。基于這種先進的“中件”技術，建立如圖2所示的PDM-ERP系統運作框架圖。

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   圖2中，基于COBRA機制的Intranet就是提供這一異構分布式環境保證的功能模塊，工作流管理系統通過基于COBRA機制的Intranet通訊網絡來調度過程所需的支持對象和服務。 LP（Local Process）是產品形成過程中涉及的局部過程，這些過程開展序列是一種基于過程條件的并行模式，而工作流管理系統則是協調這一基于并行模式過程序列的管理機構，過程開展的技術條件和物質條件則來自PDM和ERP領域。

    5 結束語

    基于工作流管理系統的PDM-ERP集成系統，將PDM和ERP領域所涉及的過程和資源（信息資源和制造資源）都納入到統一的工作流管理系統中，在工作流開展過程中，通過資源共享和過程互補，淡化或消除PDM和ERP之間的屏蔽。在過程集成的基礎，實現了PDM和ERP在管理目標上的“集約性”，利用工作流作為資源載體，實現了信息流和物流的集成，有效擴充了PDM和ERP作用的范圍和作用的強度，提高了系統集成的親和力。