航天制造企業(yè)PDM與ERP系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口方案分析

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(長(zhǎng)治清華機(jī)械廠，山西 長(zhǎng)治 046012)

航天制造企業(yè)PDM與ERP系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口方案分析

常軍，郭西園，付文平，石丹丹，李慶鶴

(長(zhǎng)治清華機(jī)械廠，山西 長(zhǎng)治 046012)

摘要：PDM和ERP是企業(yè)信息化的兩大關(guān)鍵板塊，且多由不同的系統(tǒng)平臺(tái)構(gòu)成，而促進(jìn)兩大系統(tǒng)的協(xié)同與無(wú)縫集成，則是大多數(shù)企業(yè)信息化進(jìn)程中需要解決的問題。某航天制造企業(yè)在數(shù)字化推進(jìn)過程中同時(shí)實(shí)施了PDM與ERP這兩大管理平臺(tái)，通過分析企業(yè)工作流現(xiàn)狀及未來(lái)在系統(tǒng)中運(yùn)行的要求，基于敏捷制造、精益思想，以提高工作流運(yùn)行效率為原則，開展了2種系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口方案的分析與研究工作，為航天制造企業(yè)信息化平臺(tái)集成提供了有價(jià)值的參考。

關(guān)鍵詞：PDM；ERP；系統(tǒng)接口

產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(Product Data Management，PDM)是注重于產(chǎn)品信息資料管理的系統(tǒng)平臺(tái)。企業(yè)資源規(guī)劃(Enterprise Resource Planning，ERP)能夠?qū)崿F(xiàn)企業(yè)信息流、物流、資金流和業(yè)務(wù)流的有機(jī)集成，為企業(yè)提供一整套的管理方案。兩者是產(chǎn)品生命周期管理(Product Lifecycle Management，PLM)的主要組成部分，涵蓋了產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、工藝、制造和銷售等生命周期的數(shù)據(jù)管理。PLM系統(tǒng)作為當(dāng)今信息技術(shù)研究與應(yīng)用的重要技術(shù)，是企業(yè)由粗放式管理走向精細(xì)化管理的必要手段，得到了我國(guó)航天航空領(lǐng)域越來(lái)越高的重視。在我國(guó)，30%以上的PLM應(yīng)用存在于航天航空領(lǐng)域[1]。其中，航空領(lǐng)域已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了相對(duì)成熟的應(yīng)用，而航天領(lǐng)域則處于起步摸索階段[2]。

隨著國(guó)家對(duì)航天裝備需求的增加，航天制造業(yè)的發(fā)展面臨巨大的挑戰(zhàn)[3]，航天任務(wù)形式逐漸從多研制、少生產(chǎn)轉(zhuǎn)變成多品種、變批量、研制與批產(chǎn)并重的局面，并且研制型號(hào)與批產(chǎn)需求呈現(xiàn)雙增長(zhǎng)的趨勢(shì)。但是航天制造過程大量依靠人工控制，數(shù)據(jù)繁雜，重用度低，管理重疊，流程交叉，嚴(yán)重制約了航天制造的發(fā)展。為提升航天制造能力，滿足型號(hào)產(chǎn)品研制生產(chǎn)和未來(lái)發(fā)展需求，航天科技集團(tuán)公司于2010年啟動(dòng)了工藝振興計(jì)劃一期工程，旨在通過一系列的先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用，提高航天制造的工藝水平和制造能力，滿足型號(hào)研制生產(chǎn)任務(wù)和集團(tuán)公司轉(zhuǎn)型升級(jí)的迫切需求，加速推動(dòng)我國(guó)從航天大國(guó)向航天強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)。其中，推進(jìn)數(shù)字化制造與信息化集成是重要的組成因素。

長(zhǎng)治清華機(jī)械廠是航天科技集團(tuán)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院下屬大型制造企業(yè)，主要從事航天地面設(shè)備的研制和批生產(chǎn)，產(chǎn)品研制型號(hào)多、任務(wù)緊、單件小批量且多批次混合生產(chǎn)的情況并存。企業(yè)的生產(chǎn)模式在航天系統(tǒng)非常典型，目前，本廠正在同時(shí)實(shí)施PDM和ERP等2個(gè)系統(tǒng)。

企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)(見圖1)主要沿襲計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)代的模式，企業(yè)的部門主要包括職能處室和生產(chǎn)車間。隨著近年來(lái)承制產(chǎn)品的增多及與上級(jí)機(jī)關(guān)管理對(duì)接的原因，企業(yè)新成立了若干項(xiàng)目組和管理部，但企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)還是主要呈現(xiàn)為扁平式管理模式。由于企業(yè)機(jī)構(gòu)扁平設(shè)計(jì)，與生產(chǎn)相關(guān)的業(yè)務(wù)部門多且職能交叉、流程繁雜，越來(lái)越難以滿足企業(yè)日漸增長(zhǎng)的生產(chǎn)需求。隨著企業(yè)發(fā)展與市場(chǎng)化轉(zhuǎn)型需要，迫切需要通過變革的方式提高管理水平，進(jìn)行流程優(yōu)化再造，集成生產(chǎn)各業(yè)務(wù)部門信息流，以提高生產(chǎn)效率。面向企業(yè)提高管理效率的需求，以及十八大提出的工業(yè)化與信息化深度融合的要求，機(jī)械裝備業(yè)必須走數(shù)字化工廠的道路。經(jīng)過調(diào)研分析，計(jì)劃引進(jìn)PDM和ERP管理平臺(tái)進(jìn)行信息化改革試點(diǎn)，結(jié)合數(shù)字化制造的發(fā)展需求，制定了如下需求綱領(lǐng)：1)同一數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)單一來(lái)源、驅(qū)動(dòng)式變更；2)PDM系統(tǒng)能夠接收上游設(shè)計(jì)的數(shù)字模型；3)工裝設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)數(shù)字化工具能夠與PDM系統(tǒng)無(wú)縫集成；4)ERP系統(tǒng)能夠管理起企業(yè)的計(jì)劃、項(xiàng)目、采購(gòu)、物資、檢驗(yàn)和質(zhì)量等資源；5)PDM及ERP系統(tǒng)能夠適應(yīng)未來(lái)企業(yè)規(guī)模擴(kuò)大的長(zhǎng)遠(yuǎn)需要。

圖1　企業(yè)組織結(jié)構(gòu)圖

在上述需求的指導(dǎo)下，企業(yè)制定了詳細(xì)的需求報(bào)告，經(jīng)過招標(biāo)，分別選中了西門子的Teamcenter和SAP的ERP系統(tǒng)作為實(shí)施數(shù)字化的基礎(chǔ)平臺(tái)。前者是全球使用最成熟的知識(shí)管理系統(tǒng)，后者則是企業(yè)管理領(lǐng)域最成熟的典范，兩者都將先進(jìn)的企業(yè)管理理念與知識(shí)方法理論融入了系統(tǒng)中，對(duì)企業(yè)流程、知識(shí)和業(yè)務(wù)等各方面的管理將會(huì)有極大的提升。兩者的實(shí)施效果與實(shí)踐意義，對(duì)航天制造企業(yè)進(jìn)行數(shù)字化改造有著重要的參考價(jià)值。本文以長(zhǎng)治清華機(jī)械廠的PDM和ERP系統(tǒng)的實(shí)施為載體，開展兩大平臺(tái)的數(shù)據(jù)接口方案的研究。

1企業(yè)管理流程的數(shù)據(jù)流分析

1.1數(shù)據(jù)流現(xiàn)狀分析

按照工廠現(xiàn)有的業(yè)務(wù)流程，在設(shè)計(jì)單位的產(chǎn)品圖樣到廠后，工藝部門根據(jù)圖樣資料編制下料明細(xì)、外購(gòu)?fù)鈪f(xié)和機(jī)械加工裝配規(guī)程等各種工藝資料，分別用于指導(dǎo)計(jì)劃、質(zhì)量、配套、采購(gòu)、下料、生產(chǎn)和檢驗(yàn)。企業(yè)管理流程的數(shù)據(jù)流圖如圖2所示，其中也展示了現(xiàn)有工作數(shù)據(jù)流的弊端。同時(shí)實(shí)施PDM和ERP以后，工藝數(shù)據(jù)主要由PDM創(chuàng)建，由于PDM及其與PDM集成的設(shè)計(jì)工具均選自同一家產(chǎn)品，在PDM系統(tǒng)內(nèi)部可實(shí)現(xiàn)工藝數(shù)據(jù)來(lái)源的唯一性及驅(qū)動(dòng)性更改；生產(chǎn)數(shù)據(jù)主要由ERP管理，企業(yè)實(shí)施的SAP模塊涵蓋了計(jì)劃、項(xiàng)目管理、采購(gòu)和質(zhì)量等7個(gè)模塊，因此，生產(chǎn)組織、產(chǎn)品成本和質(zhì)量管理均在ERP系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)，在ERP系統(tǒng)內(nèi)部各模塊之間的相同數(shù)據(jù)也可實(shí)現(xiàn)單一來(lái)源，也可實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)式變更。根據(jù)企業(yè)數(shù)字化工廠建設(shè)的總體需求——“所有數(shù)據(jù)的單一來(lái)源”，勢(shì)必要在2個(gè)系統(tǒng)之間搭起一座橋梁。由圖2可知，PDM與ERP系統(tǒng)之間存在著大量信息共享現(xiàn)象，首先PDM中產(chǎn)品工藝結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)資源信息應(yīng)該與ERP的保持一致，如原材料、標(biāo)準(zhǔn)件等；其次ERP中運(yùn)行的產(chǎn)品信息、工藝信息全部來(lái)自PDM。打通企業(yè)的信息鏈，保證數(shù)據(jù)的唯一有效性，使各業(yè)務(wù)部門的信息最大化共享，才能提高整體的運(yùn)作效率，這就需要對(duì)兩大系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)接口進(jìn)行深入探討和研究。

圖2　企業(yè)管理流程的數(shù)據(jù)流

1.2未來(lái)數(shù)據(jù)流方案

在企業(yè)數(shù)字化平臺(tái)正式運(yùn)行后，在企業(yè)內(nèi)部EBOM→PBOM→MBOM的工作流關(guān)系如圖3所示。

圖3　PDM與ERP數(shù)據(jù)流

結(jié)合業(yè)務(wù)需要，企業(yè)實(shí)施的PDM系統(tǒng)包含的功能模塊有圖文檔管理、產(chǎn)品數(shù)據(jù)可視化、結(jié)構(gòu)管理、流程管理、變更管理、分類管理、組織結(jié)構(gòu)管理、數(shù)字化工藝系統(tǒng)以及無(wú)縫集成的CAD、CAM，涵蓋了設(shè)計(jì)工藝系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求。企業(yè)實(shí)施的ERP系統(tǒng)包括項(xiàng)目管理、生產(chǎn)計(jì)劃與控制、物料管理、財(cái)務(wù)管理、銷售管理和質(zhì)量管理等模塊，包括與生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)關(guān)系密切的部門與業(yè)務(wù)模塊。系統(tǒng)集成首先應(yīng)確定的是數(shù)據(jù)接口的范圍與流程，數(shù)據(jù)范圍包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、工藝BOM和工藝路線。PDM與ERP接口內(nèi)容如圖4所示。

圖4　PDM與ERP接口內(nèi)容

2數(shù)據(jù)接口方案

2.1物料編碼方案

PDM與ERP都是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，其本質(zhì)是對(duì)物料編碼進(jìn)行管理。物料編碼是物料在系統(tǒng)內(nèi)的唯一識(shí)別碼，物料泛指在系統(tǒng)中需要進(jìn)行管理的任何物理對(duì)象，包括產(chǎn)成品、半成品和原材料等各種數(shù)據(jù)對(duì)象。目前，企業(yè)對(duì)系統(tǒng)集成的物料編碼管理現(xiàn)狀大致分為2種情況：1)2個(gè)系統(tǒng)使用定義一致的編碼規(guī)則，按照協(xié)定的接口進(jìn)行編碼的數(shù)據(jù)交換；2)沿用各自系統(tǒng)的編碼規(guī)則，通過中間數(shù)據(jù)對(duì)照表的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

經(jīng)分析，為達(dá)到這2個(gè)系統(tǒng)的無(wú)縫集成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠傳輸，統(tǒng)一的物料編碼更合理。

2.2創(chuàng)建接口方案

確定了物料的編碼規(guī)則，接下來(lái)應(yīng)確定編碼的管理工作，即確定物料編碼器是在PDM中還是在ERP中實(shí)現(xiàn)。借鑒2個(gè)系統(tǒng)在其他行業(yè)集成的成熟方案，結(jié)合工廠實(shí)際情況，由企業(yè)、PDM項(xiàng)目組和ERP項(xiàng)目組共同研究確定，篩選出可供選擇的3種編碼方案，具體見表1。

方案1中的工作流為：首先，采購(gòu)部門、工藝部門在ERP中維護(hù)好外購(gòu)產(chǎn)品、自制產(chǎn)品的物料編碼；然后，將帶有編碼的物料信息傳輸至PDM系統(tǒng)，由工藝部門人員完成PBOM的創(chuàng)建工作，并將PBOM傳輸至ERP系統(tǒng)；最后，由計(jì)劃、財(cái)務(wù)、物資和檢驗(yàn)人員維護(hù)物料的其他信息。該方案的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)編碼來(lái)源唯一，可有效避免一物多碼；缺點(diǎn)是工作效率低，工藝人員需要消化2次EBOM的相關(guān)信息并登錄2個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行操作， 采購(gòu)人員還需要配合工藝人員完成系統(tǒng)給碼工作，涉及到操作ERP系統(tǒng)的崗位多，操作流程復(fù)雜，且存在工作倒流的情況，無(wú)形中增加了大量需工藝人員完成的非主業(yè)工作，工藝部門人員的時(shí)間和精力難以承擔(dān)。

表1　PDM與ERP的3種編碼方案

注：主數(shù)據(jù)指產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、工藝數(shù)據(jù)，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要指原材料等企業(yè)的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)。

方案2中的工作流為：首先，采購(gòu)部門、工藝部門在PDM中維護(hù)外購(gòu)產(chǎn)品、自制產(chǎn)品的物料編碼，由工藝部門人員完成PBOM的創(chuàng)建工作，并將帶有編碼的PBOM傳輸至ERP系統(tǒng)；然后，在ERP系統(tǒng)中由計(jì)劃、財(cái)務(wù)、檢驗(yàn)和物資人員維護(hù)物料的其他信息。該方案的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)編碼來(lái)源唯一，可有效避免一物多碼。缺點(diǎn)是需要采購(gòu)人員或工藝人員在PDM中維護(hù)外購(gòu)物料的信息，對(duì)于采購(gòu)人員操作PDM系統(tǒng)的問題，超出了采購(gòu)部門的業(yè)務(wù)職責(zé)；對(duì)于工藝人員維護(hù)外購(gòu)物料的信息，也不專業(yè)；不論是由采購(gòu)人員還是由工藝人員維護(hù)的外購(gòu)物料信息，都需要對(duì)方配合校對(duì)信息，工作流存在交叉情況，效率較低。

方案3中的工作流為：首先，采購(gòu)部門、工藝部門分別在ERP、PDM中維護(hù)外購(gòu)產(chǎn)品、自制產(chǎn)品的物料編碼，并將外購(gòu)物料信息庫(kù)傳輸?shù)絇DM中；然后，由工藝部門人員完成PBOM的創(chuàng)建工作，并將帶有編碼的PBOM傳輸至ERP系統(tǒng)；最后，在ERP系統(tǒng)中由計(jì)劃、財(cái)務(wù)、檢驗(yàn)和物資人員維護(hù)物料的其他信息。該方案的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)編碼來(lái)源唯一，可有效避免一物多碼，各部門人員工作內(nèi)容沒有超職責(zé)范圍，企業(yè)組織結(jié)構(gòu)不需作較大的調(diào)整；缺點(diǎn)是前期工作流程較長(zhǎng)。

3數(shù)據(jù)接口方案分析

根據(jù)上述3個(gè)方案工作流的情況進(jìn)行綜合分析。方案1工作流程較長(zhǎng)，雖然做到了數(shù)據(jù)編碼的統(tǒng)一管理，但是會(huì)消耗工藝人員大量的非工藝工作時(shí)間和精力，航天產(chǎn)品主要以研制型號(hào)為主，具有頻繁更改的特點(diǎn)，企業(yè)每天發(fā)生的更改項(xiàng)數(shù)可達(dá)百次以上，每一次更改都涉及到工藝設(shè)計(jì)人員操作ERP系統(tǒng)，冗余的流程必然增大技術(shù)資料準(zhǔn)備的時(shí)間，不符合航天快速響應(yīng)的生產(chǎn)模式。方案2工作流程最短，也是大多數(shù)企業(yè)采用的方案，但對(duì)于航天企業(yè)專業(yè)性強(qiáng)、系統(tǒng)復(fù)雜的特點(diǎn)，各個(gè)職能部門的職責(zé)較為明確，沒有設(shè)計(jì)與采購(gòu)相結(jié)合的復(fù)合型人才；如果硬性推行該工作模式，帶來(lái)的組織結(jié)構(gòu)調(diào)整必然較大，從而影響ERP系統(tǒng)的上線運(yùn)行時(shí)間，因此也不可取。方案3在PDM中可以直接創(chuàng)建自制產(chǎn)品數(shù)據(jù)，并形成將PBOM物料信息傳輸給ERP，而外購(gòu)物料的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)則全部來(lái)自于ERP，由采購(gòu)部門創(chuàng)建。工藝部門保證產(chǎn)品數(shù)據(jù)的唯一性，采購(gòu)部門保證外購(gòu)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的唯一性，各部門人員能夠快速完成相應(yīng)工作。既保證了數(shù)據(jù)源的唯一，又能較好滿足企業(yè)的使用需求。

在PDM與ERP等2個(gè)系統(tǒng)集成的方案中，底層編程技術(shù)在開發(fā)上不是難點(diǎn)[4]，已經(jīng)有較多成功案例。上海漢得是這2個(gè)系統(tǒng)的金牌實(shí)施商，它們能夠提出成熟的解決方案。相對(duì)而言，選擇2個(gè)系統(tǒng)接口方案的難點(diǎn)是管理問題，即是否有利于管理效率的提升?；诿艚葜圃炷Ｊ綄?duì)管理流程高效的要求，以及依據(jù)精益生產(chǎn)與信息化結(jié)合的組織管理的模式，選擇方案3較為合理，主要原因是敏捷制造的內(nèi)涵就是縮短流程，實(shí)現(xiàn)短、頻、快的響應(yīng)機(jī)制，顯然方案1不可行。根據(jù)精益生產(chǎn)理念，實(shí)現(xiàn)專業(yè)化布局，同樣對(duì)人員的要求也是專業(yè)化的方向，這是熟練操作、提高效率的要求，因此，方案2在企業(yè)也不可行，而且人力資源也不具備條件。在方案3中，總體上各部門均能熟練完成各自業(yè)務(wù)范圍內(nèi)的工作，雖然前期工作流程較長(zhǎng)，但基本上都是并行開展，符合提高企業(yè)管理流程運(yùn)行效率的最核心的要求，因此，選定方案3。

4結(jié)語(yǔ)

本文以航天制造企業(yè)同時(shí)實(shí)施PDM和ERP為例，分析了兩大系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流與接口內(nèi)容，基于提高工作流效率的原則，給出了PDM與ERP系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口方案的選擇方法，為數(shù)字化平臺(tái)的集成運(yùn)用奠定了基礎(chǔ)。方案的選定以航天制造為背景，對(duì)航天制造企業(yè)實(shí)施信息化系統(tǒng)集成有一定借鑒意義。

目前，航天數(shù)字化制造工作正在大力推進(jìn)，PDM與ERP系統(tǒng)的實(shí)施僅僅是個(gè)開始，航天制造企業(yè)在進(jìn)行數(shù)字化改革過程中，有大量的產(chǎn)品數(shù)據(jù)需要梳理，有繁雜的流程需要優(yōu)化再造，有交叉重疊的組織結(jié)構(gòu)需要調(diào)整，更有源遠(yuǎn)流長(zhǎng)的航天文化需要傳承，相信航天人一定能用自己的智慧與能力，再造一個(gè)數(shù)字化航天制造奇跡。

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責(zé)任編輯鄭練

The Discussion of the Interface Solution about PDM and ERP on Aerospace Manufacturing Companies

CHANG Jun, GUO Xiyuan, FU Wenping, SHI Dandan, LI Qinghe

(Changzhi Qinghua Machinery Factory, Changzhi 046012, China)

Abstract：PDM and ERP formed by different systems generally are the two key sections of enterprise informatization. It is a serious problem to solve the integration of PDM and ERP. Analyze the interface solution about the two system based on an aerospace manufacturing company, while the PDM and ERP are being implemented now, and provide a valuable reference about the integration of information platform for aerospace manufacturing companies.

Key words:PDM, ERP, system integration

收稿日期：2015-04-20

作者簡(jiǎn)介：常軍(1977-)，男，高級(jí)工程師，主要從事工藝技術(shù)研究、工藝管理和數(shù)字化制造技術(shù)等方面的研究。

中圖分類號(hào)：V 468

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A