制造企業(yè)信息化ERP系統(tǒng)與PLM系統(tǒng)集成應(yīng)用簡析

1、PLM和ERP系統(tǒng)集成技術(shù)的研究和實(shí)施應(yīng)用制造企業(yè)信息化主要由產(chǎn)品數(shù)據(jù)生命周期管理（PDM/PLM）、企業(yè)資源規(guī)劃（ERP）、客戶關(guān)系管理（CRM）等系統(tǒng)組成，而產(chǎn)品數(shù)據(jù)生命周期管理系統(tǒng)在企業(yè)中作為其它信息系統(tǒng)管理的數(shù)據(jù)源頭，它管理著企業(yè)設(shè)計(jì)、工藝、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)等周期中的產(chǎn)品狀態(tài)和過程數(shù)據(jù)。本文從PLM和ERP在企業(yè)業(yè)務(wù)應(yīng)用中的作用、集成的必要性、集成實(shí)現(xiàn)的方法以及PLM和ERP集成在企業(yè)的成功應(yīng)用為例，介紹PLM和ERP系統(tǒng)有效集成技術(shù)和集成實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)各信息系統(tǒng)之間的有效集成提供指導(dǎo)作用。制造企業(yè)信息化主要由產(chǎn)品數(shù)據(jù)生命周期管理（PDM/PLM）、企業(yè)資源規(guī)劃（ERP）、客戶關(guān)

2、系管理（CRM）等系統(tǒng)組成，而產(chǎn)品數(shù)據(jù)生命周期管理系統(tǒng)在企業(yè)中作為其它信息系統(tǒng)管理的數(shù)據(jù)源頭，它管理著企業(yè)設(shè)計(jì)、工藝、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)等周期中的產(chǎn)品狀態(tài)和過程數(shù)據(jù)。本文從PLM和ERP在企業(yè)業(yè)務(wù)應(yīng)用中的作用、集成的必要性、集成實(shí)現(xiàn)的方法以及PLM和ERP集成在企業(yè)的成功應(yīng)用為例，介紹PLM和ERP系統(tǒng)有效集成技術(shù)和集成實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)各信息系統(tǒng)之間的有效集成提供指導(dǎo)作用。1 PLM和ERP在企業(yè)中的應(yīng)用PLM和ERP系統(tǒng)是當(dāng)前先進(jìn)制造技術(shù)群中涉及企業(yè)管理的兩個重要技術(shù)領(lǐng)域。PLM是當(dāng)代企業(yè)面向客戶和市場，快速重組產(chǎn)品生命周期中的組織結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)過程和資源配置，從而使企業(yè)實(shí)現(xiàn)整體利益最大化的先

3、進(jìn)管理理念。PLM以軟件技術(shù)為基礎(chǔ)，以產(chǎn)品為核心，集成并管理所有與產(chǎn)品有關(guān)的信息、資源和與產(chǎn)品相關(guān)的過程，并從ERP系統(tǒng)中提取相關(guān)信息，并與產(chǎn)品知識發(fā)生關(guān)聯(lián)，進(jìn)而使之用于擴(kuò)展型企業(yè)，使從制造到市場、從采購到支持的所有人都能夠更快速、高效地工作。ERP是企業(yè)資源計(jì)劃，其核心管理思想是供需鏈管理，把企業(yè)作為一個有機(jī)整體，從整體優(yōu)化的角度出發(fā)，運(yùn)用科學(xué)的方法，對企業(yè)各種制造資源和產(chǎn)、供、銷、財(cái)務(wù)等各個環(huán)節(jié)進(jìn)行合理有效計(jì)劃、組織、控制和調(diào)整，使它們在生產(chǎn)過程中協(xié)調(diào)有序，從而提高企業(yè)的管理水平和經(jīng)濟(jì)效益。在應(yīng)用目標(biāo)上，PLM主要體現(xiàn)在市場訂單、產(chǎn)品規(guī)劃、產(chǎn)品開發(fā)、合同產(chǎn)品設(shè)計(jì)、文檔管理、工藝過程規(guī)劃和管

4、理、工藝裝備設(shè)計(jì)、制造和維修服務(wù)等方面；ERP主要體現(xiàn)在銷售、成本核算、進(jìn)度計(jì)劃、能力需求計(jì)劃、采購、制造控制、庫存管理、財(cái)務(wù)管理、計(jì)劃控制和人力資源管理等方面。在管理內(nèi)容和過程上，PLM管理產(chǎn)品規(guī)劃、開發(fā)、設(shè)計(jì)、工藝和資源等產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息，并對產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息形成過程進(jìn)行過程管理；ERP主要管理用于生產(chǎn)制造的資源，對資源利用的生產(chǎn)過程進(jìn)行控制。所以PLM和ERP之間存在一定的區(qū)別和聯(lián)系，在作用對象之間存在因果關(guān)系，作用過程之間存在執(zhí)行和驗(yàn)證的關(guān)系，但兩者管理的目標(biāo)都是提升企業(yè)核心競爭力。2 PLM和ERP集成的必要性PLM和ERP在應(yīng)用目標(biāo)、管理內(nèi)容和過程等方面有所不同，但PLM和ERP的管理目標(biāo)

5、是一致的，即通過協(xié)調(diào)管理產(chǎn)品的生命周期，理順企業(yè)的業(yè)務(wù)關(guān)系，提升企業(yè)核心競爭力。既然PLM和ERP兩個領(lǐng)域管理著同一產(chǎn)品的生命周期，它們所涉及的業(yè)務(wù)存在一定的交叉點(diǎn)，那么必然存在著兩大系統(tǒng)間信息的相互傳遞和溝通。目前許多企業(yè)已經(jīng)建立了PLM和ERP兩大系統(tǒng)，而且這些系統(tǒng)各自發(fā)揮了其應(yīng)有的作用，應(yīng)用的深度和廣度已經(jīng)達(dá)到一定的水平，但是如何實(shí)現(xiàn)兩大系統(tǒng)間信息的及時、有效的傳遞和溝通，卻沒有現(xiàn)成的模式可循，集成的要求迫在眉睫，所以，必須實(shí)現(xiàn)兩個信息系統(tǒng)之間的有效集成，加快產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到制造轉(zhuǎn)化的時間，提高企業(yè)管理水平和加速企業(yè)信息化進(jìn)程，使得產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造和生產(chǎn)向著優(yōu)質(zhì)、高效、低成本、柔性高效體系發(fā)

6、展。3 PLM和ERP數(shù)據(jù)的集成內(nèi)容和過程3.1 PLM和ERP數(shù)據(jù)集成內(nèi)容在制造型企業(yè)中，企業(yè)以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)（BOM）為主線組織產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。PLM和ERP系統(tǒng)集成的核心是BOM。按照產(chǎn)品在工程設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造和銷售服務(wù)等過程關(guān)注的重點(diǎn)不同，將會形成不同的BOM視圖。在工程設(shè)計(jì)階段主要關(guān)注產(chǎn)品的最終形態(tài)，按照產(chǎn)品的最終形態(tài)將會形成產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)（EBOM）；在工藝設(shè)計(jì)階段主要關(guān)注產(chǎn)品如何通過工藝來實(shí)現(xiàn)，將在EBOM的基礎(chǔ)上，進(jìn)行必要的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，加入產(chǎn)品加工路線(Routing)，形成工藝產(chǎn)品結(jié)構(gòu)（PBOM）；在生產(chǎn)制造階段主要關(guān)注產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，將在PBOM的基礎(chǔ)上，根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)狀況

7、，進(jìn)行必要的調(diào)整，形成制造產(chǎn)品結(jié)構(gòu)（MBOM）。EBOM描述產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，精確的表達(dá)了產(chǎn)品零部件之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，并與產(chǎn)品設(shè)計(jì)有關(guān)的圖紙、設(shè)計(jì)文件和技術(shù)協(xié)議等形成關(guān)聯(lián)。PBOM是工藝設(shè)計(jì)師根據(jù)車間生產(chǎn)加工能力，在EBOM的基礎(chǔ)上進(jìn)行相關(guān)結(jié)構(gòu)調(diào)整形成的，與產(chǎn)品工藝有關(guān)的圖紙、工藝守則和加工文件等進(jìn)行關(guān)聯(lián)，是PLM和ERP集成的關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。Routing描述了需要加工零件的各道工序、加工中心和加工工時等，主要描述了物料管理的成本，是ERP主生產(chǎn)計(jì)劃的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。MBOM是產(chǎn)品實(shí)際制造生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)，也是ERP進(jìn)行成本計(jì)算的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)（CBOM）。一般情況下，企業(yè)以PLM所管理的數(shù)據(jù)為源頭，即通常所說的

8、EBOM、PBOM，通過調(diào)整EBOM，形成PBOM，并將PBOM作為PLM和ERP系統(tǒng)集成的關(guān)鍵內(nèi)容，主要集成的內(nèi)容包含產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息、基本物料信息和工序路線信息，圖1表述了PLM和ERP集成傳遞的數(shù)據(jù)內(nèi)容和順序。圖1 PLM和ERP集成傳遞數(shù)據(jù)內(nèi)容和順序3.2 PLM和ERP集成數(shù)據(jù)傳遞業(yè)務(wù)過程PLM管理著數(shù)據(jù)的源頭，需要及時把符合生產(chǎn)實(shí)際、滿足ERP要求的完整BOM數(shù)據(jù)傳遞給ERP，這需要PLM和ERP方進(jìn)行細(xì)致、深入的溝通。一般企業(yè)數(shù)據(jù)傳遞業(yè)務(wù)過程如下，首先，設(shè)計(jì)師按照市場的要求進(jìn)行新產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)，完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)說明書、技術(shù)文件、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和工程圖紙等的設(shè)計(jì)工作，通過PLM業(yè)務(wù)流程對設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)

9、進(jìn)行電子化審核通過后，形成了完整的EBOM數(shù)據(jù)，通過一定的機(jī)制，將需要提前期采購的物料先期傳遞給ERP，提供給ERP作采購計(jì)劃；接下來，工藝設(shè)計(jì)師得到產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段完成的通知后，開始進(jìn)行產(chǎn)品工藝過程規(guī)劃，也可以和產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段并行工作。工藝人員在獲取產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，開始編制工藝計(jì)劃、工藝卡片、工藝守則、裝配計(jì)劃和NC程序文件等，編制完成并通過電子化審核生效，形成產(chǎn)品完整的PBOM。最后，在產(chǎn)品的生產(chǎn)計(jì)劃階段，PLM把完整、正確的產(chǎn)品物料基本信息、結(jié)構(gòu)信息和工序路線信息及時的傳遞給ERP，同時ERP還可以通過在系統(tǒng)中建立指向PLM系統(tǒng)文檔指針，在客戶端讀取、查詢零件基本信息、工程圖紙和工藝過程

10、規(guī)劃等資料。ERP中相關(guān)產(chǎn)品制造信息和資源信息也能夠及時反饋到PLM系統(tǒng)中，以幫助設(shè)計(jì)和工藝師進(jìn)行必要的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝分析和處理。4 PLM和ERP集成實(shí)現(xiàn)方法4.1 PLM和ERP集成模式目前，PLM和ERP集成主要有系統(tǒng)封裝集成、統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型集成和基于中間文件的交換等模式，不同模式各有其特點(diǎn)，下面分別介紹這三種集成模式。1）系統(tǒng)封裝模式系統(tǒng)封裝集成把對象的屬性和操作方法同時封裝在所定義的對象中。封裝使數(shù)據(jù)和操作有了統(tǒng)一的模型界面, 提供了邏輯獨(dú)立性，并可以滿足以文件形式生成的所有數(shù)據(jù)的應(yīng)用系統(tǒng)的集成需求。但封裝集成往往需要專門的開發(fā)工具，必將增加集成的難度和成本。2）統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型集成統(tǒng)一數(shù)

11、據(jù)模型模式需要建立統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫，PLM和ERP 系統(tǒng)都直接對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作并交換數(shù)據(jù)。這種模式比較理想，但要求PLM和ERP建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫表，對于不同廠商的PLM和ERP，這種模式實(shí)現(xiàn)的難度非常大。3）基于中間文件或中間臨時表的集成基于中間文件的集成把PLM和ERP需要交換的數(shù)據(jù)信息通過中間文件進(jìn)行有效的雙向傳輸，并且這種集成方法支持通用的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)（如STEP 和XML技術(shù)），提供一種不依賴具體應(yīng)用系統(tǒng)的中性機(jī)制，用來描述產(chǎn)品整個生命周期中的數(shù)據(jù)。以上三種常用方法，需要視不同的情況進(jìn)行處理，下面將以清軟英泰TiPLM所支持的集成為例進(jìn)行介紹。4.2 TiPLM和ERP集成

12、方法清軟英泰TiPLM采用Microsoft.NET平臺作為系統(tǒng)技術(shù)支撐平臺，并結(jié)合COM的成熟技術(shù)作為系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境。TiPLM采用插件集成機(jī)制，如圖2所示，插件集成機(jī)制具有“即插即用”和“即用即插”的特點(diǎn)，其插件化框架設(shè)計(jì)可以支持靈活的功能部署。TiPLM和ERP的集成能夠完全支持上述的三種常用的集成模式，但主要通過插件集成機(jī)制，以基于中間文件和中間數(shù)據(jù)臨時表的集成方法為主，采用中間文件XML的方式或把數(shù)據(jù)傳遞到中間數(shù)據(jù)臨時表的方式實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)和ERP的集成。圖2 TiPLM插件集成機(jī)制示意圖TiPLM和ERP集成具有如下特點(diǎn)：面向目標(biāo)表的數(shù)據(jù)傳遞，可配置數(shù)據(jù)傳遞規(guī)則、數(shù)據(jù)有效性和完整性檢

13、查、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換規(guī)則和主約束定義，開放后處理存儲過程與進(jìn)程的調(diào)用接口等。這種集成機(jī)制在國內(nèi)不同的行業(yè)客戶進(jìn)行了成功實(shí)施和應(yīng)用。5 TiPLM與ERP集成在機(jī)車行業(yè)的應(yīng)用清軟英泰經(jīng)過十多年實(shí)施實(shí)踐的積累，實(shí)現(xiàn)了與國內(nèi)外主流ERP系統(tǒng)的緊密集成，形成了一套完整的系統(tǒng)集成解決方案。其中TiPLM與ERP集成技術(shù)在中國北車集團(tuán)大同電力機(jī)車有限責(zé)任公司（以下簡稱“大同機(jī)車”）等單位實(shí)現(xiàn)了成功應(yīng)用。大同機(jī)車在實(shí)施PLM系統(tǒng)之前，已經(jīng)成功上線運(yùn)行了ERP系統(tǒng)。大同機(jī)車集成的技術(shù)路線為，由TiPLM系統(tǒng)維護(hù)PBOM和Routing數(shù)據(jù)，并采用中間文件交換技術(shù)將數(shù)據(jù)傳遞給ERP系統(tǒng)。在數(shù)據(jù)發(fā)生變化時，由TiPLM系

14、統(tǒng)完成PBOM、Routing數(shù)據(jù)的比較，采用全量或增量方式傳遞給ERP系統(tǒng)。ERP系統(tǒng)根據(jù)PBOM、Routing數(shù)據(jù)維護(hù)CBOM數(shù)據(jù)，并維護(hù)材料庫存、刀具和設(shè)備等數(shù)據(jù)，并傳遞給PLM系統(tǒng)，數(shù)據(jù)發(fā)生變化時，由ERP進(jìn)行數(shù)據(jù)比較，采用全量或增量方式傳遞給TiPLM系統(tǒng)。圖3為把ERP中資源集成映射到TiPLM系統(tǒng)中，并建立分類資源樹，供設(shè)計(jì)和工藝人員進(jìn)行優(yōu)選。圖3 ERP資源與TiPLM系統(tǒng)集成通過TiPLM和ERP系統(tǒng)的有效緊密集成，提升了大同機(jī)車企業(yè)信息化應(yīng)用效果，實(shí)現(xiàn)了PLM對ERP系統(tǒng)資源數(shù)據(jù)的調(diào)用，為企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)、工藝設(shè)計(jì)提供了保障；同時，通過TiPLM系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)制造BOM和批次制造B

15、OM的搭建，也為ERP系統(tǒng)提供了經(jīng)過流程控制的有效的制造BOM數(shù)據(jù)，ERP系統(tǒng)可充分利用TiPLM系統(tǒng)提供的物料表、結(jié)構(gòu)表以及工序路線表開展相關(guān)工作。    在離散型制造企業(yè)中，PLM(Product Life-Cylce Management，產(chǎn)品生命周期管理)與ERP數(shù)據(jù)集成是企業(yè)信息化應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)。PLM與ERP系統(tǒng)之間的高效集成，是實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息共享和業(yè)務(wù)協(xié)同的主要途徑。PLM與ERP面向的業(yè)務(wù)領(lǐng)域不同，PLM側(cè)重于管理產(chǎn)品生命周期內(nèi)相關(guān)的信息和過程，而ERP系統(tǒng)側(cè)重于對企業(yè)內(nèi)部和外部資源以及產(chǎn)、供、銷、財(cái)務(wù)等各個環(huán)節(jié)進(jìn)行統(tǒng)一計(jì)劃、控制和調(diào)整。在數(shù)據(jù)流動的

16、過程鏈上，PLM位于E日戶系統(tǒng)的上游，PLM系統(tǒng)向E日戶系統(tǒng)提供產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和工藝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息。然而，由于兩個系統(tǒng)各自有不同的數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)訪問方式和訪問控制方法，系統(tǒng)之間不能之間交換和共享數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的流動遇到很大困難，兩個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成問題由此產(chǎn)生。    本文首先分析了現(xiàn)有的數(shù)據(jù)集成方法，提出了一種基于領(lǐng)域元模型的PLM-ERP數(shù)據(jù)集成方法。闡述了領(lǐng)域元模型的定義、規(guī)則、建模方法以及基于領(lǐng)域元模型的轉(zhuǎn)換過程，建立了測試環(huán)境，對集成方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。    1、PLM-ERP數(shù)據(jù)集成方法分析   

17、多年以來，許多研究人員致力于解決上述PLM系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成問題。    一種方法是建立PLM-ERP全局?jǐn)?shù)據(jù)模型，應(yīng)用程序在統(tǒng)一的系統(tǒng)框架下通過查詢?nèi)謹(jǐn)?shù)據(jù)模型訪間共享的數(shù)據(jù)。該集成方法的應(yīng)用實(shí)例有基于數(shù)據(jù)倉庫的集成技術(shù)、基于STEP中性數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)集成等。該集成方法的優(yōu)點(diǎn)是從全局觀點(diǎn)考慮數(shù)據(jù)集成問題，通過建立統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型消除了PLM和ERP數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的異構(gòu)性，使PLM和ERP成為緊密集成的單一系統(tǒng)。該方法的缺點(diǎn)是:開發(fā)針對全局?jǐn)?shù)據(jù)模型的應(yīng)用程序的工作量大;難以跨應(yīng)用平臺使用;相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)(如STEP標(biāo)準(zhǔn))標(biāo)準(zhǔn)過于復(fù)雜，缺乏廣泛的支持。  

18、;  另外一種在實(shí)踐中廣泛采用的方法是通過調(diào)用應(yīng)用程序API的方式交換數(shù)據(jù)。PLM系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)通過打包的中間數(shù)據(jù)文件交換信息。該集成方法的優(yōu)點(diǎn)是簡單、靈活。該方法的缺點(diǎn)是:運(yùn)用該方法的前提是被集成方(ERP或PLM系統(tǒng))必須提供應(yīng)用程序API;數(shù)據(jù)集成開發(fā)工作量大;可重用性差等。    此外，還有COR日A,.Net等分布式對象技術(shù)的集成方法，是為了從技術(shù)層面解決跨網(wǎng)絡(luò)、分布式環(huán)境下的軟件互操作問題，在處理PLM和ERP數(shù)據(jù)集成方面沒有成熟的解決方案。    上述集成方法存在開發(fā)工作量大，成本高，實(shí)施難度大等不足。為了克

19、服上述方法和技術(shù)的缺點(diǎn)，本文的研究采用基于PLM和ERP領(lǐng)域元模型的方法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)集成，可以減少PLM和ERP數(shù)據(jù)集成的開發(fā)工作量，達(dá)到數(shù)據(jù)高效集成的目的。    2、PLM-ERP數(shù)據(jù)集成的領(lǐng)域元模型    2.領(lǐng)域元模型的定義    元模型是關(guān)于模型的模型。元模型是具體數(shù)據(jù)模型的泛化(圖1(a)，通過對異構(gòu)數(shù)據(jù)模型的抽象描述，可以在異構(gòu)的數(shù)據(jù)模型間架起溝通的紐帶。元模型具有層次化的體系結(jié)構(gòu)，MDA(模型驅(qū)動體系結(jié)構(gòu))定義了四層元數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)a1最高抽象層次(MOF)達(dá)到了元一元模型級，可以屏蔽平臺之

20、間的異構(gòu)性。元模型技術(shù)在異構(gòu)信息系統(tǒng)集成方面具有廣泛的應(yīng)用，例如，OMG組織制定的CWM標(biāo)準(zhǔn)用于在數(shù)據(jù)倉庫產(chǎn)品間的集成和工具的互操作。    領(lǐng)域元模型與其它模型的區(qū)別在于它包含用于支配系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)方法和規(guī)則。領(lǐng)域元模型是PLM數(shù)據(jù)模型和ERP數(shù)據(jù)模型在更高層次的抽象。通過這種抽象可以帶來如下好處:    屏蔽了異構(gòu)數(shù)據(jù)模型在結(jié)構(gòu)和語義上的差異;在PLM系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)之間建立起松藕合的連接器，應(yīng)用程序的變化對各自的數(shù)據(jù)模型沒有影響。    領(lǐng)域元模型聚集了元數(shù)據(jù)、模式映射和領(lǐng)域規(guī)則。(圖1(b)元數(shù)

21、據(jù)分別來自PLM和ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模式定義，通常的數(shù)據(jù)模式是關(guān)系數(shù)據(jù)模式，包括數(shù)據(jù)表定義和字段定義;模式映射在異構(gòu)的數(shù)據(jù)模式之間建立映射關(guān)系，模式映射屏蔽了數(shù)據(jù)實(shí)例的命名、類型、格式的差異;映射過程將對各個輸人模式加以分析并派生出對集成有用的信息，映射規(guī)則被定義，轉(zhuǎn)換函數(shù)也在此產(chǎn)生。    2.2領(lǐng)域規(guī)則    領(lǐng)域規(guī)則是數(shù)據(jù)對象轉(zhuǎn)換過程中的轉(zhuǎn)換規(guī)則，是與PLM/ERP領(lǐng)域相關(guān)的集成規(guī)則的擴(kuò)展。領(lǐng)域規(guī)則用于建立領(lǐng)域元模型的約束，解決模式異構(gòu)引發(fā)的語法和語義沖突問題。    規(guī)則表達(dá)式作為領(lǐng)域元模型的組成部

22、分，可以解決大部分的模式?jīng)_突問題。絕大部分簡單規(guī)則由系統(tǒng)內(nèi)嵌的函數(shù)來執(zhí)行，復(fù)雜規(guī)則的查詢表達(dá)式需有用戶的參與制定。因此，準(zhǔn)確理解領(lǐng)域業(yè)務(wù)知識有助于提高集成的效果。    2.3領(lǐng)域元模型持久存儲機(jī)制    領(lǐng)域元模型的采用多種存儲和交換方式，既可以采用常用的關(guān)系數(shù)據(jù)模型，也可以采用Xml數(shù)據(jù)模型，Xml的標(biāo)準(zhǔn)化使元模型實(shí)例易于維護(hù)和與其它系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)。本文采用Xml Schema Definition(XSD)作為領(lǐng)域元模型的模式定義語言。以下是領(lǐng)域元模型的元數(shù)據(jù)XSD定義片斷。<xs:elementname-"Met

23、aColumn"minOccurs-"0"max0ccurs"unbounded"><xs:complexType><xs:atributename-"id"type="xs:string"/><xs:atributename-"name"type="xs:string"/><xs:atributename-"datatype"type-"xs:string"/><x

24、s:attributename-"length"type="xs:string"/><xs:attributename-"nullable"type-"xs:string"/></xs:complexTyp></xs:element><xs:element unbounded">name=“DomainRule"minOccurs="0"max0ccurs="<xs:complexType><x

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26、"rulename"type="xs:string"/><xs:attributename=operator"type="xs:string"/><xs:attributename="value"type="xs:string"/><xs:atributename="function"type="xs:string/></xs:complexTyp></xs:element> &#

27、160;  2.4定制領(lǐng)域規(guī)則    在領(lǐng)域元模型中，元數(shù)據(jù)以及模式映射關(guān)系，可以通過獲取數(shù)據(jù)模式的方式獲取。PLM和ERP數(shù)據(jù)集成的領(lǐng)域規(guī)則來自對通用產(chǎn)品的數(shù)據(jù)模型的分析。以BOM(物料清單)數(shù)據(jù)為例，在大多數(shù)PLM系統(tǒng)中，EBOM(工程物料清單)是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理和配置管理的基礎(chǔ)，也是與ERP系統(tǒng)集成的重要數(shù)據(jù)模型。在ERP系統(tǒng)中，EBOM對應(yīng)著MBOM(制造物料清單)。兩者語義相同，但模式往往存在著很大差異，PLM系統(tǒng)往往本身采用元模型表達(dá)業(yè)務(wù)對象及業(yè)務(wù)對象之間的關(guān)系，在泛化程度上高于ERP中BOM數(shù)據(jù)模型，為了消除泛化異構(gòu)，獲取符合ERP系統(tǒng)BOM結(jié)

28、構(gòu)的數(shù)據(jù)，需要根據(jù)關(guān)聯(lián)關(guān)系的定義查詢表達(dá)式，或者定義外部查詢函數(shù)。    在獲取數(shù)據(jù)的方式上，ERP系統(tǒng)通常需要PLM系統(tǒng)的增量數(shù)據(jù)，即PLM系統(tǒng)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)不是一次載人ERP系統(tǒng)后永遠(yuǎn)不變的，而是隨著產(chǎn)品生命周期內(nèi)設(shè)計(jì)的更改而變化的。特別是在離散型制造企業(yè)內(nèi)，面向訂單設(shè)計(jì)的生產(chǎn)特征決定了ERP系統(tǒng)內(nèi)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)在動態(tài)增長。通過制定領(lǐng)域規(guī)則可以實(shí)現(xiàn)有選擇的獲取PLM系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)。    為了獲取增量數(shù)據(jù)，可以采用基于版本、基于時間戳、基于視圖等方式?；诎姹颈容^的規(guī)則來源于:PLM系統(tǒng)使用用對象版本記錄不同設(shè)計(jì)階段的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，是常

29、用的控制數(shù)據(jù)變更的方式。ERP系統(tǒng)用戶獲得了需要導(dǎo)人數(shù)據(jù)的版本號，可以選擇性的讀人需要的PLM產(chǎn)品數(shù)據(jù)。基于時間戳比較的規(guī)則(1)的思想是，當(dāng)PLM系統(tǒng)中設(shè)定了時間標(biāo)記以記錄數(shù)據(jù)更新的歷史時，該時間標(biāo)記可以作為提取數(shù)據(jù)時的基準(zhǔn)，系統(tǒng)根據(jù)用戶定義的時間點(diǎn)，提取那些更新發(fā)生在該時間點(diǎn)之后的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)在進(jìn)人ERP系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫前，根據(jù)時間戳的定義“清洗”，滿足條件的數(shù)據(jù)才進(jìn)行更新。基于視圖比較的規(guī)則建立在多視圖的基礎(chǔ)上，在PLM產(chǎn)品中，有的產(chǎn)品數(shù)據(jù)以多視圖的方式出現(xiàn)，視圖編號可以作為選擇數(shù)據(jù)的依據(jù)。    2.5領(lǐng)域元模型的建立過程    領(lǐng)域

30、元模型的建立過程包括獲取元數(shù)據(jù)、映射元數(shù)據(jù)和定制領(lǐng)域規(guī)則。領(lǐng)域元模型所需的元數(shù)據(jù)來自異構(gòu)數(shù)據(jù)源元數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)模式)的子集。在ERP和PLM系統(tǒng)中數(shù)據(jù)源通常采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫，因此元數(shù)據(jù)來自關(guān)系數(shù)據(jù)庫對象，例如表、關(guān)系、視圖、觸發(fā)器、存儲過程等。元數(shù)據(jù)映射在關(guān)系數(shù)據(jù)表字段之間建立一對一映射關(guān)系。映射關(guān)系通常不能自動建立，需要手工建立，采用圖形化的用戶界面的映射工具可以加快映射的效率。映射時收集數(shù)據(jù)庫的表和字段定義信息，包括數(shù)據(jù)庫連接信息、字段名稱、字段類型、長度、是否為空、主鍵信息等。元數(shù)據(jù)映射的任務(wù)是收集參與集成的PLM和ERP異構(gòu)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的元數(shù)據(jù)模式，建立統(tǒng)一的模式視圖。元數(shù)據(jù)集成工具通常定

31、義了沖突檢查機(jī)制，對于不能自動建立的映射，工具提示用戶建立自定義的領(lǐng)域規(guī)則。    3、解析領(lǐng)域元模型    3.1領(lǐng)域元模型對象結(jié)構(gòu)    為了執(zhí)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，元模型實(shí)例首先要被系統(tǒng)所識別和驗(yàn)證，因此解析程序和驗(yàn)證程序是必要的。為了解析元模型和驗(yàn)證領(lǐng)域規(guī)則，Xm的元模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的對象結(jié)構(gòu)，該對象結(jié)構(gòu)是元模型的面向?qū)ο蟊憩F(xiàn)形式，如圖3所示，是基本的元模型對象結(jié)構(gòu)。    3.2解析領(lǐng)域規(guī)則    領(lǐng)域規(guī)則表達(dá)式由規(guī)則執(zhí)行引擎負(fù)責(zé)解析，解析

32、結(jié)果作為規(guī)則驗(yàn)證的輸人。由于領(lǐng)域規(guī)則是在用戶的參與下制定的，在設(shè)計(jì)時的語法檢查可以避免運(yùn)行時的轉(zhuǎn)換失敗。    在離散型制造企業(yè)中，經(jīng)常發(fā)生產(chǎn)品設(shè)計(jì)更改的情況，因此PLM系統(tǒng)中的產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)經(jīng)常發(fā)生變化。當(dāng)PLM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)發(fā)生變化時，為了使該變化信息能夠傳遞到ERP系統(tǒng)中，需要提取更改的設(shè)計(jì)信息。例如，基于版本比較的數(shù)據(jù)提取可以根據(jù)指定的版本列的值，提取相應(yīng)版本的產(chǎn)品數(shù)據(jù);基于時間戳比較的數(shù)據(jù)提取:當(dāng)PLM數(shù)據(jù)庫中定義了數(shù)據(jù)更新的時間列，該時間列可以作為提取數(shù)據(jù)時的基準(zhǔn)，系統(tǒng)根據(jù)用戶定義的時間點(diǎn)，提取那些更新發(fā)生在該時間點(diǎn)之后的數(shù)據(jù)。  

33、60; PLM與ERP數(shù)據(jù)集成過程中，為了獲取增量數(shù)據(jù)，即ERP系統(tǒng)能夠快速準(zhǔn)確獲取PLM系統(tǒng)中的更新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。當(dāng)來自PLM系，統(tǒng)中的數(shù)據(jù)與ERP系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的實(shí)例數(shù)據(jù)相同或相似時，ERP系統(tǒng)用戶需要根據(jù)業(yè)務(wù)實(shí)際情況決定數(shù)據(jù)是否更新、復(fù)制或者丟棄策略。系統(tǒng)根據(jù)用戶設(shè)定的比較優(yōu)先級順序更新數(shù)據(jù)。系統(tǒng)采用的數(shù)據(jù)更新方式有表主鍵比較和時間戳比較?；诒碇麈I比較的數(shù)據(jù)更新Ill:當(dāng)遇到輸人數(shù)據(jù)記錄的主鍵與一條已經(jīng)存在的記錄的鍵相同的情況下，應(yīng)該確定處理的策略，即選擇對原始記錄進(jìn)行更新還是更改主鍵并追加一條記錄作為原始記錄的副本，或者放棄更改?；跁r間戳比較的數(shù)據(jù)更新:其原理與基于時間戳比較的數(shù)據(jù)

34、提取相似，即通過比較數(shù)據(jù)寫人的時間先后順序決定更新策略。    3.3數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程    在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的運(yùn)行時階段，模型執(zhí)行引擎讀取元模型，交由解析器解析，解析器根據(jù)規(guī)則表達(dá)式和映射關(guān)系生成執(zhí)行代碼，執(zhí)行代碼負(fù)責(zé)從PLM系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中提取實(shí)例數(shù)據(jù)，按照規(guī)則定義轉(zhuǎn)換為符合要求的格式，加載數(shù)據(jù)到ERP系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫相應(yīng)的表中。    轉(zhuǎn)換分為四個階段:規(guī)則解析和驗(yàn)證、數(shù)據(jù)抽取，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)裝載。語法檢查、規(guī)則解析、規(guī)則驗(yàn)證貫穿于數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換和更新過程中。數(shù)據(jù)抽取根據(jù)映射關(guān)系從PLM系統(tǒng)中提取數(shù)據(jù)的過程;數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換將

35、實(shí)例數(shù)據(jù)從PLM數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為ERP數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);數(shù)據(jù)裝載將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)更新到ERP系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。圖4所示是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程。    4、PLM-ERP數(shù)據(jù)集成驗(yàn)證    為了驗(yàn)證基于元模型的數(shù)據(jù)集成技術(shù)，分別建立了PLM系統(tǒng)零件表和ERP物料表數(shù)據(jù)庫測試環(huán)境。利用元模型集成工具建立映射關(guān)系和領(lǐng)域規(guī)則。測試表的元數(shù)據(jù)和規(guī)則定義如表2所示，系統(tǒng)運(yùn)行的測試數(shù)據(jù)取三次結(jié)果平均值，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。    實(shí)驗(yàn)達(dá)到了預(yù)期的獲取增量PLM產(chǎn)品數(shù)據(jù)的目的。以較低的成本和較少的開發(fā)工作獲得了較好的集成效果。    5、結(jié)束語    基于領(lǐng)域元模型的PLM-ERP集成方法利用了元數(shù)據(jù)在抽象異構(gòu)數(shù)據(jù)模型方面的優(yōu)點(diǎn)