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BOM为核心的PDM、CAPP、ERP系统集成

BOM为核心的PDM、CAPP、ERP系统集成 2011年12月03日 来源： ZF机械厂信息中心主任王涛为了缓解ERP系统数据错误，先后采取了合理组织生产计划、调整激励机制、加强教育等措施，极大地减少了数据出错的概率，为了进一步使目前公司各分系统之间有效地共享数据，减少系统中数据的重复录入及数据冗余，保证各系统数据的一致性，王涛在经过领导批示后，决定启动PDM、CAPP、ERP系统集成项目。PDM、CAPP、ERP作为制造企业中三大类信息化管理软件，它们之间管理的对象既有同又相辅相成。这几个系统王涛都参与了选型和实施，对这几个系统他还是很熟悉的： PDM选用的是国内某知名公司的产品，系统是在2002年实施的，上线后得到了设计部门的认可，一直应用得还不错。CAPP系统也实在2002年实施的，实施后工艺人员利用系统可以完成对工艺过程的编制，为工时定额的确定等工艺技术准备工作。为了减少工艺设计人员对产品基本信息的重复建立，工艺部门的员工很早就希望能够建立CAPP与PDM的数据通道，将两个系统集成起来。最近才上线的ERP系统也在渐渐得到了各部门的认可，最初出现的数据错误在经过一段时间的调整之后也逐步减少，为了进一步减少数据错误，减少各部门间由于手工录入数据产生的错误概率、重复劳动和各种环节的手工干预，将几个系统进行集成势在必行。BOM是系统集成的核心为了将这几个系统集成到一起，王涛将三个产品公司的工程师都请到了公司，再加上IT部门、研发部门、工艺部门、计划部门的几个员工组成了一个项目小组，主管信息化的副总李志宏任组长，王涛任副组长，具体负责整个项目。项目小组经过讨论认为，要将PDM、CAPP、ERP集成到一起，BOM（物料清单）是关键所在。以BOM为主线组织的产品信息贯穿于企业生产的设计、工艺、采购、生产等整个生产活动的始终。企业各个业务部门都要依据统一的BOM格式组织数据并进行工作。BOM是接受客户定单、确定装配需要的可选件、计算累计提前期、编制生产与采购计划、配套领料、跟踪物流及生产过程、追溯任务来源、计算成本、投标报价、改进产品的三化工作（标准化、系列化、通用化）等都需要参照的重要文件。如果没有BOM，就无法制造出同样的产品，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，实现全局数据信息的统一。在产品的整个生命周期中，主要存在3种不同形式的BOM：设计类物料清单(EBOM)﹑工艺类物料清单(PBOM)和制造类物料清单(MBOM)：(1) 设计类物料清单EBOM：设计BOM是设计部门产生的数据，设计人员根据客户定单或设计要求进行产品设计，生成包括产品名称、产品结构、明细表、汇总表、产品使用说明书、装箱清单等信息，这些信息大部分包含在EBOM中。(2) 工艺类物料清单PBOM：工艺设计部门以EBOM中的数据为依据，制定工艺计划、划分工场、工位、工序信息，详细设计工艺装配步骤，更改装配顺序，添加工艺虚拟件，增加工时等信息，修改后的装配树最终生成PBOM数据。PBOM主要包括了产品结构、工艺路线、工时定额、材料定额、装配工艺、零件工艺及机床和刀具、夹具、模具、量具等工装方面的信息。在编制工艺计划时，除涉及设计的每一个细微之处外，同时还要涉及BOM中的主工作中心物料、材料物料、加工夹具物料、工装物料及辅料物料等。维护这些静态数据的准确性是保证生产按计划进行的前提。 (3) 制造类物料清单MBOM：生产部门使用MBOM来决定零件或最终产品的制造方法，决定领取的物料清单；产品成本核算部门利用MBOM中每个自制件或外购件的当前成本来确定最终产品的成本和对产品成本维护，有利于公司业务的报价与成本分析。这三种BOM是层层递进的关系，使BOM的内涵不断扩展，从产品年结构到工艺路线，再到产品资源，三者的进化可以用如下图所示：

图一：EBOM、PBOM和MBOM进化关系

这么多种类的BOM，究竟如何协调各个BOM的关系呢？ 在PDM中建立PBOM进行集成 王涛等人经过认真分析认为：要解决PDM、CAPP、ERP系统集成的问题，首先必需明确EBOM与PBOM的关系及建立问题。EBOM作为产品工程设计管理中使用的数据结构，它重点描述的是产品设计中零件与零件之间的设计关系。产品工程设计时，技术开发部门按EBOM的思路进行工程设计的管理，EBOM是企业数据最源头的数据。而PBOM是工艺工程师根据工厂的加工水平和能力，对EBOM进行再设计而产生的。它用于工艺设计和生产制造管理，使用它可以明确地了解零件与零件之间的制造关系，跟踪零件是如何制造出来的，在哪里制造，由谁制造，用什么制造等信息。毫无疑问，EBOM是PDM中管理的重要数据对象之一，那么PBOM的建立是在ERP中建立还是在PDM亦或CAPP系统中建立，成了系统集成中第一个需要决策的问题。 王涛向专家进行了请教，并与各厂商顾问仔细讨论认为， PBOM在PDM中建立更具有合理性：第一，PDM具有多视图功能，在PDM中建立PBOM具有理论基础。第二，PDM具有强大的配置功能，支持企业系列化产品设计。公司产品系列化程度很高，一个新产品的设计往往要继承老产品80%以上的设计成果。对于这样一个产品设计模式，为了大大简化产品的数据组织，减少设计人员重复搭建产品结构树的工作，作为设计源头数据管理来说，最好的办法是采用配置管理。而如果企业实施了PDM的产品配置管理，那么意味着同一个产品在不同的配置状态下将对应着不同的产品结构。为了有效利用EBOM的配置信息，减少各个系统中的数据冗余，只有在PDM系统中建立PBOM数据才是最合理的选择。第三，在PDM中建立PBOM数据，为EBOM及PBOM的联动更改提供了方便。在确定了集成的基本思路之后，王涛对集成工作做出了如下部署：首先在PDM中增加工艺BOM功能，供工艺部相关人员使用，进行自制或外购属性定义、工艺路线、毛坯、材料以及材料定额的编制，毛坯和材料，要以树节点形式在工艺BOM中管理。其次，PDM提供数据导出控件供CAPP使用，控件的功能是根据PDM中产品结构树导出PDM中全局的自制件工艺BOM。CAPP利用PDM提供的控件将PDM中全局的自制件工艺BOM导出到PDM中间表中，然后再经过CAPP控件处理到CAPP系统中。CAPP完成工艺规程的编辑后将全局的自制件工艺物料信息按照附表二规定的格式传递到PDM系统中间表中。第三，PDM提供数据导出控件供ERP使用，控件的功能是根据PDM中产品配置状态导出PDM中实例化的工艺BOM。ERP系统相关使用人员根据销售定单情况使用PDM控件选择产品配置状态进行产品配置，并将配置后的数据导入PDM中间数据库中，然后由ERP将PDM中间表的数据处理到ERP系统中。第四，ERP利用PDM控件导出由CAPP 传递到PDM系统中的工艺信息，在ERP中间表进行数据处理后导入到ERP系统中。整个系统集成方案框架具体如图二所示：

图二：基于统一BOM信息模型的信息集成框架

集成应用效果及不足经过三家软件公司的通力合作，在2006年初，终于初步实现了设计、工艺、生产计划信息的数据集成。三大系统集成后通过PDM的多视图管理较好地解决了设计和工艺BOM的统一管理问题，避免了结构树在三个系统中的重复搭建工作，避免了相关工艺信息的重复录入工作，一方面节省了大量的人力、物力，另一方面也解决了因重复录入而造成人为操作失误及数据冗余，使各分系统之间能有效地共享数据，从而确保了数据的一致性和准确性。与此同时也，王涛发现这种集成方案还存在一些问题：对CAPP系统而言，第一，它弱化了CAPP工艺信息管理系统的软件功能，CAPP当成了纯粹写工艺的一种工具。第二，因为CAPP系统与PDM系统构架有所不同，CAPP没有底层统一的工艺库，工艺卡片存在大量相互借用关系，如果按自动接点更改处理，工艺卡片与结构树节点关系将出现问题。目前CAPP接受PBOM数据，还只能是一次性的数据导入，虽然PDM中数据更改后，能通过PDM工作流程功能通知CAPP，但没有实现自动更改，需要由CAPP系统根据情况进行手工处理。对于ERP系统，理论上能实现产品结构的同步，但由于生产管理中在制品等数据处理的需求，不允许实现即时更改，目前采用的办法为，PDM中PBOM数据发生更改后通知ERP人员进行人工判断，决定是否更改，同时根据更改工作量决定是手工更改还是重新对结构树进行同步。这些问题还都有待进一步去解决，想到这里，王涛不禁感慨：信息化真是一场没有穷尽的长征，夜正黑路也正长啊。(end)

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