PDM与ERP之比较——浅论两个应用软件的异同

PDM与ERP之比较

—— 浅论两个应用软件的异同

每一个手工艺人都知道，为了成功完成一项工作，他不仅要有得心应手的工具，而且必须懂得怎样以及何时使用它们。同样的道理，在信息时代我们也必须明白去使用并正确使用所需的工具。错误地使用计算技术将会带来灾难性的后果。这本白皮书讨论了如何正确使用企业资源规划（ERP）技术以及产品数据管理（PDM）技术。这两种管理软件的出现都是为了帮助制造企业更好地设计和生产他们的产品。

概况

计算机辅助设计（CAD）以及计算机辅助制造（CAM）等软件工具的开发及其在企业生产制造中的应用是从二十世纪七十年代开始的。随着越来越多诸如此类的系统发展与配置，对电子数据存储和获取新方法的需求已经变得很显然了。而早期PDM系统是在二十世纪八十年代出现的，它的功能是为了维护这些“电子绘图仓库”。这些早期的PDM系统已经演化发展为支持更多其它的功能，如企业组织内各种形式的产品定义数据管理，包括文本和图形文件、产品结构形式、电子数据发布和更改过程管理以及基于设计能力的组件技术。在过去的十多年，PDM软件与以前一样关注上述那些需求，这就使得从产品的概念设计到生产的整个过程以及之外的工程数据的生成和交换更加方便。由于现代PDM系统是从工程实际出发，这使他们在管理企业组织中最重要的一部分财产——人们溶入到产品中的智力财富等，成为一种不可或缺的工具。

ERP（企业资源计划）系统的出发点则完全不同于PDM系统。当产品设计目标确定后，ERP系统强调使重要任务得到自动化处理，这些任务是与制造实际产品时的材料管理、人力和设备资源等相关的一些任务。对PDM和ERP系统都极为关键的输入是“材料明细表（BOM）”或者“产品结构（Product Structure）”，即使在这个最基本的层次上，两种技术的出发点也不同。一个PDM系统的产品结构给出了产品“按设计角度（As Designed）的视图，或产品具体是什么，以及怎样用与之相关的工程数据来描述。一个ERP系统的材料明细表是”按制造角度（As Built）的视图将零部件和装配看成同样的集合，或者说是描述产品怎样在车间生产以及怎样将它们装配起来。这个制造材料明细表可能包括一些项目诸如原材料、制造工具、量具、修理工具以及虚拟装配等，这些都是用来促进制造过程效率的提高而并不反映设计意图。除生成材料明细表以外，ERP的核心组成还包括产品革新管理、采购管理以及生产时间计划表。ERP工具可能还有如财务统计、人力资源管理、销售报表以及许多企业组织其它内部的职能部门之间的管理。

这两类系统之间的差别也反映在包含与它们之中的底层技术，ERP系统在结构上一贯是以企业组织的其它系统为基础，并且与它们互联。而PDM系统是构建在企业组织的一个基础设施环境之上，这个基础结构支持企业组织快速改变工程计算环境。一个现代PDM系统的基础设施环境是面向对象的且非常灵活，足以让企业组织集成工程师定义对象类型以便使企业组织在正确的对象模型上执行商务过程活动。在PDM数据库中，工程发布和更改指令是以对象形式出现的，这个PDM数据库是与实际产品定义数据相关联，并且通过称做“生命周期”的用户化工作流来传送数据，而且生命周期忠实地反映业已存在的数据发布过程。一个利用许多拖拽点击来简单操作的图形用户界面使得PDM系统易于使用，这样也就使产品设计人员从日常事物中解脱出来，以便有更多时间用在工厂创造方面的事物中。

两类系统以及它们所代表的独特功能是当今制造企业成功运行必不可少的部分。怎样将它们结合起来以达到各自方面的至高境界？要解决这个问题必须：1.熟练连接两类系统，2.允许各个系统的用户访问对方系统包含的合适信息。在这本白皮书剩下章节主要讨论PDM系统的独特功能，以及如何在ERP中的相关任务中成功将它们结合起来以达到最佳实施效果。

捕获产品定义数据

任何一个PDM系统的首要且最重要的功能是捕获和共享任何形式的产品定义数据，这个功能的作用贯穿与整个企业之中，在产品设计生命周期尽可能早的阶段发挥作用，而这个关键的能力在ERP系统中却并不能得到充分地展示。

有效捕获工程数据

功能强大的PDM系统都具有一些相应的应用程序界面（API）开发工具箱，以便能为诸如CAD/CAM/CAE之类的实际、制造、分析软件创造应用接口界面。这个独特的连接工具使系统集成工程师几乎可以用户化所有PDM功能，以满足对一特定软件设计工具的特定数据实施管理要求。在许多情况下，当CAD设计人员使用“Save”命令时，利用了一个API创建的应用程序界面能够自动注册一个新的设计数据。

现代CAD工具可以创建包含多种形式且相互关联文件的“产品模型”。当对零部件做修改时，与其相关的装配、子装配以及所有与之相关的图形文件和制造文件都会做相应的改变，通过实际的应用程序界面，PDM系统能够掌握它们之间的关系，并且在整个设计过程中跟踪它们的状态信息。而当今ERP系统却不易于做用户化，以使其有效地捕获第三方应用程序所生成的产品定义数据。不用说做成，连想这么做的人都很少。无论如何，从工程角度来看，有效的配置管理意味着对材料明细表更多的控制，也包括对所有与快速改变产品设计相关的工程数据进行分类的能力。

对共享数据的访问

一旦工程数据已经登记注册到一个PDM系统，我们怎样才能做到在不影响其安全的条件下对它进行数据共享？一个具有优秀体系结构的PDM系统能够利用“电子数据仓库”来保护和存储工程数据。电子数据仓库可能由一个或多个“仓库位置”所构成，其分布在整个异构的计算网络环境中。存储在“电子仓库”中的工程数据根据在PDM系统中使用规则能够被授权用户访问。在并行工程环境中，为了控制怎样去解决产品定义数据的共享问题，所以在一个面向对象的PDM数据库中，电子仓库、仓库位置、用户组、用户以及定义的规则都被定义成对象。而ERP系统在产品定义数据共享方面的能力是有相当限制的。

产品结构和产品定义数据

在当今许多企业组织中，产品结构规划是在设计部门从工程零部件清单开始的，工程部件清单由手工输入到ERP系统，并且将它作为创建按计划的视图（As Planned）材料明细表（BOM）的起始点。而创建按计划的视图来确定材料明细表是通过修改工程部件清单以反映制造过程来实现的，并且与其它计划信息一起来平衡生产需求与现有机器设备、材料以及可直接使用的劳动力资源之间的关系。

现代PDM系统已经能够实现产品结构管理功能，它不仅能够代替传统的工程部件清单，而且提供了一个易于使用的图形界面以让用户来定位和使用产品定义数据。在一个具有领先水平的PDM系统中采用了面向对象的数据管理工具，这样就能够利用这个工具将产品定义数据与产品结构部件、子装配、装配联系起来。用户能够利用导航工具，沿图形化的产品结构树来确定感兴趣部件的位置，然后在此基础上展开描述部件的文字形式和图形形式的产品定义数据。企业组织内部各部门雇员需要访问、共享这些数据以完成他们的工作。考虑一个简单的例子：一个设计人员被授予一项任务，要求他修改一个特定部件的CAD模型，而且这个部件在更高一级的产品结构中被使用，然而这个设计人员并不知道这个部件的确切编号，这时设计人员就可通过PDM系统中的查询工具，找到包含这个部件的最高一级的装配。然后设计人员将这个装配以图形方式扩展开来以描述与之连接的其它部件之间的关系。一旦这个关注的部件找到，就可通过展开另外一个关系去了解它的CAD模型，而这个CAD模型正是为了完成工程更改任务所必须修改的模型。

这正是PDM系统所具有的面向对象的本性，也正是PDM系统在控制产品定义数据上与ERP系统相比所具有的独特功能。

PDM系统的更改管理

ERP系统按产品计划视图的观点关注更改管理。一旦更改的细节已经通过了设计过程，并且更改对制造过程的影响也已经清楚，这样制造计划安排过程将在ERP系统中重新运行一次以决定在需求、存货清单、资源可利用性、部件的替代等方面的更改。实际上，一旦更改得到重新设计和批准之后，基本上ERP系统的工作即已启动。

PDM系统在更改控制和审批过程方面是从一个完全不同的角度来看待的。PDM的更改控制功能可以跟踪更改处理全过程：从更改在工程上的提出那时起，贯穿所有受到影响的职能部门，直到更改在生产车间得到实施的整个过程。PDM工作流确保合适的人员执行必要的任务并且通知到所有受到影响的部门。与一个PDM系统所有其它功能一样，更改过程被设计成是围绕产品定义数据的修改。在一个面向对象的、联系着所有相关电子数据的PDM系统中，更改建议和后续工作定单是主题。工作指令以及有关支持数据可以附加在工作定单上来进一步详细说明更改细节。
当一个工程师接到一个处理设计更改的任务时，他或她通过数据库的关系导航找到受影响的产品结构对象和设计数据。在工作流中当更改通过了过程的参与者时，数据将改变“状态”，并能够从提出建议的地方移动到某个电子仓库位置，因而也允许或多或少的对它们的访问。工作流可以定义成满足标准的企业运行程序的过程。在工作流的特定时刻，通过发布有关通知给那些在其它系统中完成相关活动的关键人员。这也包括那些在ERP系统中通过时间计划功能处理更改的生产计划人员。

使用PDM概念处理更改控制的另一个优点是能够保留版本的更改历史信息。如果一个产品被修改，对产品结构的部件所做修改的指令的历史记录将保存在PDM系统中。如果用户使用PDM的产品结构，他就能够利用数据库的关系导航功能找到曾经所执行的修改指令和数据对象。若没有这种功能，有关更改细节的信息在企业组织的归档过程中可能会被“丢失”。以后频繁提出的更改请求可能要求返回去搜寻一个老的设计配置，而这个老的设计配置由于当时的分析结果为不适用，已经被删除。这样的后果可想而知。更改的历史记录，包括历史工程数据，有助于消除那些不必要的分析以及失策的更改。而ERP系统没有这些设计历史记录概念，也没有对产品定义数据的历史相关联的概念。

配置管理

在产品结构领域和它们在产品配置管理中的作用方面，ERP系统PDM系统功能之间是最有可能发生重叠的情况。所有的企业都会有其任意产品结构的多个视图在使用，这就是产品配置管理的概念。尽管对所有使用的视图类型没有一个统一标准，但大多数企业至少会有三类视图：按设计视图（As Designed）、按生产计划视图（As Planned）以及按制造视图(As Built)。产品结构视图可以被认为是对同一产品的部件以不同的方式方法去考察的结果。ERP系统因为面向生产计划，所以就按生产计划视图管理产品配置。按生产计划视图处理产品配置是对按设计视图处理产品配置的修改，实际上按设计视图包含了不同部件的结合甚至包含一些额外的零部件。而PDM系统意识到：当不同的设计方案都在考虑之列时，对配置管理的需求是从一个产品计划阶段的早期就开始了。从概念设计到按制造视图管理的各阶段，先进的PDM产品正在不断提升对含有产品配置的产品结构的产品结构视图的应用。当提出产品更改需求时，产品结构视图的网络化的PDM概念使得有可能分析这种更改对整个制造企业的影响。当企业实施了一个设计更改后，就有可能在一段时期内，会同时有两个配置的产品正在被生产着。PDM系统能够在上述情况下，根据用户设置的有效约束条件，同时处理多个正在被使用的配置。而且效用性（Effectivity）可以做到单个地对应到每个视图。

在产品设计的整个生命周期中，随着产品结构按各式各样视图进行重新配置时，产品零部件对象仍然与那些定义它们的数据保持连接关系。这就是PDM视图处理配置管理的一个主要的优点。

平衡PDM系统与ERP系统之间的作用

考虑它们各自不同的特点，怎样合适地应用PDM和ERP工具呢？这必须由用户结合他们选择的不同供应商以及他们企业组织的具体环境来做最终决定。在做这个决定时，应考虑这样一个问题：从一个PDM或ERP软件供应商那里获得的所有产品/生产数据管理的功能，从技术或商务角度来看是否慎重？因为PDM和ERP供应商考虑了相应系统完全不同意义下的软件功能。显然，若要强硬使用一种技术来完成另一个系统的功能是不明智且不切合实际的。最好的方法是在两系统之间创建一个紧凑的集成系统，这个系统利用了PDM和ERP系统各自的长处。下面的章节提供了一些可能应用于实际的解决方案。

产品定义数据

到目前为止，PDM系统是捕获和控制在工程部门产生的产品定义数据的上佳选择。然而，那些非工程用户也要求访问几何描述的产品定义数据。因此，在PDM和ERP之间的一个紧凑的界面应有这样的功能：在ERP系统中的注册用户能够使用PDM功能，并且可利用一个通用的浏览应用程序来查找和阅读产品数据。当然，PDM的访问规则必须确保产品定义数据的完整性。在产品的整个生命周期中，必须始终由PDM系统来控制产品定义数据。

产品结构和配置管理

这是ERP和PDM之间最关键的结合点，也是最难解决的问题。多年以来，MRP和现在的ERP专家提倡使用一个材料明细表（BOM）来满足整个企业组织的需求。这确实是一个有价值的目标，但是迄今为止，几乎没有一家企业能够实现在一个BOM下标准化产品结构和配置管理。最佳实施方案就是创建一个具有一致性的产品结构视图网络，这些视图应该代表对单一产品怎样组织它的部件的不同方法。因此，应该在PDM系统中创建按设计视图管理产品配置的方法，然后由制造人员对它进行修改得到按计划视图管理产品配置的方法。按计划视图配置管理产品配置的方法将通过紧凑界面送到ERP系统中，而在ERP系统中这个方法可用于生产计划目标。根据ERP系统的功能，在ERP系统中创建按制造视图的配置，并将它传回到PDM系统。如果能够严格控制配置管理，也许就能够在PDM系统中维护按制造视图的产品结构，这样配置信息就能够被跟踪并返回到产品定义数据中。

更改管理

更改请求是由许多部门发出的，但对它们的评估最为常见的是由设计工程部门完成的。评估过程要求分析和修改产品定义数据。一旦更改请求获得批准，在设计和制造部门之间所做的联合决定行将生效。显然，为方便一个更改的工作流必须从PDM系统开始，然后从这里出发到ERP系统。对每一系统的工作流工具，理想的方法是使用可配置触发器来回传送任务控制命令。当可相互操作标准的出现，这种方法将变得更加可行。另外一个可选方案是：在PDM环境中创建整个工作流以及要求生产计划人员注册为PDM的用户来从那个界面完成他们的任务。还有一种情况，审查过程常常要求能够看到更改的图形表，而且这些更改记录存储在PDM系统中。
制造生产计划
生产后勤的计划是，也应该成为ERP系统的核心方面。然而工程师和其他PDM用户们经常需要访问这些通常驻留在ERP系统中的信息，这包括有关项目，如成本信息、原材料详细目录清单状态以及在处理过程统计中的工作任务等。这类信息对一个较好的工程决策是很关键的。一个PDM用户应该可以从PDM系统界面获取这些信息。

总结和结论

这本白皮书的关键前提是：PDM系统和ERP系统的目的是为了在根本不同的方法上完成不同的任务。

PDM系统：

*控制产品配置

*使用更改控制和产品生命周期来管理产品定义数据的开发、修改以及并行使用

ERP系统：

*控制生产计划过程

*平衡期望的产品销售情况与制造这些产品所需消耗资源之间的关系

使用一个系统去完成另外一个系统的工作是一个战略上的错误。最佳方法是优化两个系统的长处，并且相互之间能交互操作访问另一个系统。这本白皮书的建议是：任务应该分割为一些不同的部分，如下图所示：

在这个图表中，“捕获和控制产品定义数据”功能和“制造生产计划任务”分别保留在PDM和ERP系统中，这是考虑到每一个系统在各自领域的优势和特点。箭头代表从ERP这方需要访问PDM的产品几何信息，而从PDM这一方需要访问ERP的生产计划信息。

“更改控制和工作流”通常被两个系统分割开来，成为两部分，但其任务大多在PDM系统中完成。这种分割表明：在更改审批工作流过程中需要一个企业组织的所有员工都能浏览到由PDM系统控制的几何信息。它也说明：更改过程从在PDM系统提出更改建议开始，然后再进入工程部门。这条位于ERP一旁的部分表示：对生产计划活动的需求以及对作为更改审批过程一部分的审批需求。

“产品结构和配置管理”被平分在两个系统之中，这表明对应不同的要求分别为：在PDM系统中需要一个产品结构，而在ERP系统中需要一个材料明细表（BOM）。正如前述，这是任何一个集成两系统所需考虑的主要因素。这个划分优化了两个系统的特点以及为集成两系统提供了合适的切入点。