PLM、ERP、APS和MES幾個信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成

本文就PLM、ERP、APS、MES各自功能和相互之間需要通信的基礎數(shù)據(jù)進行探討，分析幾個系統(tǒng)集成的方法，供企業(yè)進行信息化時借鑒。

01

前言

技術的發(fā)展日新月異，企業(yè)要增強競爭力，在市場競爭中立于不敗之地，采用先進技術武裝自己是必由之路。近30年，對社會影響最大的技術進步當屬信息技術，信息技術的進步改變著我們的日常生活，也改變著企業(yè)的管理方式。

現(xiàn)在我們在企業(yè)內(nèi)辦公，主要的工作都是通過電腦完成的，當然現(xiàn)在智能手機也能完成某些原來需要通過電腦完成的工作，但信息系統(tǒng)的主要功能還是通過電腦端完成的。

電腦只是硬件，具體的功能還必須通過軟件來實現(xiàn)，例如Word, Excel等都是常用軟件。稍有規(guī)模的企業(yè)都是由多個部門組成的，部門之間的信息交流就需要更復雜的信息系統(tǒng)來實現(xiàn)，PLM(產(chǎn)品生命周期管理), ERP(企業(yè)資源計劃), APS(高級計劃與排程), MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))是不同的信息系統(tǒng)，它們功能不同，但使用數(shù)據(jù)存在交叉重疊。

如果這些系統(tǒng)之間沒有集成，各自的系統(tǒng)所需數(shù)據(jù)需要多次錄入，增加了信息維護工作量和出錯機會，每個系統(tǒng)都是一座信息孤島。如果是成立多年的企業(yè)，他們的信息化路徑一般是，從財務系統(tǒng)和CAD畫圖開始，然后又過渡到進銷存，之后進行生產(chǎn)環(huán)節(jié)的信息化。除非新成立的企業(yè)，信息化工作可以全盤展開考慮。已經(jīng)存在的企業(yè)，面臨的局面都是已經(jīng)有些信息系統(tǒng)，如果繼續(xù)提升信息化水平，必須結(jié)合當前的狀況。必須考慮未來信息系統(tǒng)與現(xiàn)在信息系統(tǒng)的集成。

“中國制造2025”加深了中國制造企業(yè)對PLM的認知度。一些企業(yè)開始認識到產(chǎn)品創(chuàng)新的重要性。企業(yè)通過PLM對產(chǎn)品的整個生命周期進行管理，可以加速產(chǎn)品的創(chuàng)新迭代，讓產(chǎn)品更多增值，PLM技術就是為適應企業(yè)的發(fā)展的要求而產(chǎn)生的。

凡事預則立，不預則廢。對信息系統(tǒng)規(guī)劃也是一樣，信息規(guī)劃者既要看當前企業(yè)需求，也要考慮未來增加信息系統(tǒng)時，不同信息系統(tǒng)之間的銜接和信息通信。本文就PLM、 ERP、 APS、MES各自功能和相互之間需要通信的基礎數(shù)據(jù)進行探討，分析幾個系統(tǒng)集成的方法，供企業(yè)進行信息化時借鑒。

02

PLM、ERP、APS、MES

信息系統(tǒng)功能介紹

對信息系統(tǒng)的理解，我們可以分為概念上的信息系統(tǒng)和實際中的信息系統(tǒng)。概念上的信息系統(tǒng)指PLM, ERP, APS和MES按照他們的概念各有各的功能，但一套實際的信息系統(tǒng)，可能涵蓋理論上多個系統(tǒng)功能，例如一套MES系統(tǒng)，可能也涵蓋了ERP系統(tǒng)中的進銷存功能。

就像防火墻和路由器是兩個不同的概念，可是現(xiàn)實中，實際的路由器除了路由功能外，都有簡單的防火墻功能，而實際的防火墻都包括了路由器的功能。我們這里介紹各系統(tǒng)功能，以理論上的功能為定義，這樣表述起來更明確。

2.1 PLM

PLM，是一個英文縮寫，翻譯過來產(chǎn)品生命周期管理(Product Lifecycle Management，PLM)。根據(jù)業(yè)界權威CIMDATA定義，PLM為一種應用于在單一地點的企業(yè)內(nèi)部、分散在多個地點企業(yè)內(nèi)部，在產(chǎn)品研發(fā)領域具有協(xié)作關系的企業(yè)之間的，支持產(chǎn)品全生命周期的信息的創(chuàng)建、管理、分發(fā)和應用的應用解決方案。現(xiàn)實中的PLM系統(tǒng)一般是用于對圖紙和文檔進行管理。

2.2 ERP

企業(yè)資源計劃即 ERP (Enterprise Resource Planning)，它是由美國 Gartner Group 公司于1990年提出。企業(yè)資源計劃用于制造業(yè)系統(tǒng)，是一種資源計劃軟件。理論上的ERP可以包括業(yè)務流程管理，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理，存貨、分銷與運輸管理，人力資源管理和定期報告系統(tǒng)?，F(xiàn)實中的ERP系統(tǒng)主要是財務系統(tǒng)和進銷存系統(tǒng)，其它模塊相對應用少，ERP系統(tǒng)的生產(chǎn)模塊普遍功能弱，難以滿足企業(yè)生產(chǎn)計劃排程的需要。

2.3 APS

APS系統(tǒng)，又名高級計劃與排程，它的英文全稱是 Advanced Planning and Scheduling，企業(yè)管理軟件。是對所有資源具有同步的，實時的，具有約束能力的模擬能力，不論是物料，機器設備，人員，供應，客戶需求等影響計劃因素。主要對短期的計劃優(yōu)化，對比，可執(zhí)行性。其將要采用基于內(nèi)存的計算結(jié)構，這種計算處理可以持續(xù)的進行計算。解決復雜的生產(chǎn)計劃排程問題必須借助于APS系統(tǒng)。

2.4 MES

MES英文全稱 Manufacturing Execution System，翻譯過來制造企業(yè)生產(chǎn)過程執(zhí)行系統(tǒng)，是一套面向制造企業(yè)車間執(zhí)行層的生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)。MES 可以為企業(yè)提供包括制造數(shù)據(jù)管理、計劃排產(chǎn)管理、生產(chǎn)調(diào)度管理、庫存管理、質(zhì)量管理、人力資源管理、工作中心/設備管理、工具工裝管理、采購管理、成本管理、項目看板管理、生產(chǎn)過程控制、底層數(shù)據(jù)集成分析、上層數(shù)據(jù)集成分解等管理模塊，為企業(yè)打造一個扎實、可靠、全面、可行的制造協(xié)同管理平臺?，F(xiàn)實中的MES系統(tǒng)主要著眼于利用條形碼，二維碼和RFID等技術實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)采集，為企業(yè)數(shù)據(jù)分析提供數(shù)據(jù)支持。

03

PLM, ERP, APS, MES

信息系統(tǒng)的交叉共同數(shù)據(jù)分析

制造業(yè)企業(yè)的核心數(shù)據(jù)為銷售數(shù)據(jù)、技術數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)和采購數(shù)據(jù)。PLM、ERP、APS、 MES 信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)存在交叉關系，有部分數(shù)據(jù)對多個系統(tǒng)都需要，這部分數(shù)據(jù)如果在多個系統(tǒng)中共享，就能提高系統(tǒng)維護效率，也減少維護數(shù)據(jù)出錯概率，改進了信息系統(tǒng)的功能。要分析如何數(shù)據(jù)集成，先要知道哪些數(shù)據(jù)屬于多個系統(tǒng)使用，這些數(shù)據(jù)就是我們的集成對象。

3.1 銷售數(shù)據(jù)

銷售數(shù)據(jù)和ERP、APS都相關?；镜匿N售數(shù)據(jù)重要字段是客戶、商品、數(shù)量、交貨期。ERP系統(tǒng)可以用該數(shù)據(jù)形成銷售發(fā)票，統(tǒng)計銷售額。對APS系統(tǒng)來說，銷售數(shù)據(jù)是生產(chǎn)計劃排程的源頭，在銷售數(shù)據(jù)基礎上形成組裝計劃，加工計劃和外協(xié)計劃。

3.2 技術數(shù)據(jù)

接到銷售訂單后，技術部門要進行設計，設計產(chǎn)品結(jié)構，也就是BOM表，設計零件加工工藝。PLM是管理圖紙的系統(tǒng)，它的核心應用領域是在設計領域，BOM表就是在設計階段產(chǎn)生的，BOM在PLM系統(tǒng)中有存儲。ERP系統(tǒng)中也要用到BOM數(shù)據(jù)，ERP中MRP分解計算，就是在BOM數(shù)據(jù)基礎上，利用銷售訂單形成公司內(nèi)部加工零件數(shù)量和對外協(xié)采購數(shù)量。APS系統(tǒng)也用到BOM，它比ERP系統(tǒng)計算的更細。當然了如果公司已經(jīng)有了APS系統(tǒng)，就不需要ERP系統(tǒng)的MRP計算功能了。

BOM數(shù)據(jù)表可以有下面的表示方式，最基本的BOM表，僅僅包含3個字段，母件，子件和數(shù)量。例如

這種BOM表結(jié)構只能表示簡單的組裝關系，即零件都完成后再一起組裝。如果零件加工過程和組裝過程伴隨在一起，這種BOM無法表示出，例如下面的生產(chǎn)流程。

上圖中表示，一種原材料C0,經(jīng)過一步加工到C1,這時候需要裝配上A, 然后繼續(xù)加工成C2, 再裝配上B，然后加工成C3, 下一步變成C。

在實際的生產(chǎn)過程中，這種流程也很常見，簡單的母件和子件表是無法表示出零件的前后流程關系。在生產(chǎn)計劃排程APS系統(tǒng)中，必須將裝配關系和零件生產(chǎn)前后順序流程都表示出來才能進行正確的還有指導性的排程。該例子可以用下面表格樣式表示出其流程關系。

從C0到C為零件生產(chǎn)流程主線路，我們定義為5個工序：

例如C1工序既涉及到加工，又涉及到組裝。如果該工序號后面寫的是零件，則該步驟為裝配，后面是裝配使用的數(shù)量。如果工序號后面是設備，則后面是具體設備編號，和在該設備上加工使用的時間。通過該表就可以表示出流程中既有裝配，又有組裝的復雜流程。

PLM的核心應用領域是設計領域，在產(chǎn)品設計時，需要設計零件總裝圖和各個零件的圖紙。零件的總裝圖上體現(xiàn)出了產(chǎn)品結(jié)構信息，也就是BOM。PLM產(chǎn)品可以直接從總裝圖上提取出BOM信息，并將該信息存儲在數(shù)據(jù)庫中。筆者單位使用的是國內(nèi)知名PLM廠商CAXA公司的產(chǎn)品，現(xiàn)將CAXA從圖紙中提取BOM信息做一介紹。

CAXA PLM提供產(chǎn)品結(jié)構管理，以結(jié)構樹的方式顯示產(chǎn)品的裝配組成關系。產(chǎn)品結(jié)構樹為用戶提供關于產(chǎn)品組成的直觀視圖，在產(chǎn)品結(jié)構樹的基礎上，可以進一步實現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構對應的BOM輸出?？梢岳L制總裝圖，也可以通過批量入庫把總裝圖中的結(jié)構提取出來，生成產(chǎn)品的結(jié)構樹。生成的結(jié)構樹樣式如下：

結(jié)構樹對應的BOM信息會保存在CAXA PLM對應的數(shù)據(jù)庫中，如何通過技術手段將BOM信息導入其它信息系統(tǒng)中，將在文章下一部分介紹。

3.3 生產(chǎn)庫存數(shù)據(jù)

可以使用MES系統(tǒng)實時采集庫存數(shù)據(jù)，庫存數(shù)據(jù)會為ERP系統(tǒng)和APS系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持。ERP系統(tǒng)一般采用鍵盤輸入數(shù)據(jù)，而MES系統(tǒng)一般是通過條形碼，二維碼，RFID等技術采集數(shù)據(jù)，效率大大高于鍵盤輸入，并且便于在生產(chǎn)現(xiàn)場現(xiàn)地采集，保證數(shù)據(jù)的實時性。實時性的庫存是最有意義的。MES是車間和ERP和APS系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)信息系統(tǒng)，它提供了通常ERP系統(tǒng)所不能提供的生產(chǎn)車間信息的透明性，提供了ERP和APS與底層車間（操作終端與設備）的可靠數(shù)據(jù)界面等。

3.4 采購數(shù)據(jù)

采購數(shù)據(jù)和銷售數(shù)據(jù)是相反的對應關系，銷售是賣給客戶，采購是供應商賣給本企業(yè)。在ERP中采購單據(jù)和銷售單據(jù)格式基本一樣。ERP和APS都需要采購數(shù)據(jù)。

04

PLM、ERP、APS、MES

信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成的技術分析

在技術上一般有3種方法數(shù)據(jù)集成，1，使用同樣數(shù)據(jù)庫表格；2，使用公共文件；3，數(shù)據(jù)庫間程序或軟件數(shù)據(jù)自動傳遞方式。下面分別做介紹。

4.1 公共部分使用同樣數(shù)據(jù)庫表格

使用同樣數(shù)據(jù)庫表格，指的是使用同樣的數(shù)據(jù)庫，例如PLM、ERP、APS、MES數(shù)據(jù)庫都是Sql server, 里面不同系統(tǒng)涉及到的BOM表都是Sql server中同一張表。這無疑是集成最徹底的方式，但經(jīng)常每個公司側(cè)重點不同，例如提供ERP的公司，沒有PLM產(chǎn)品，或者不擅長PLM，其PLM系統(tǒng)功能不強。如果是大公司的產(chǎn)品，產(chǎn)品線更豐富，相互融合性更好些。例如用友公司既有ERP 產(chǎn)品，也有PLM產(chǎn)品。如果想要這種方式集成，需要購買時，考慮大公司的信息系統(tǒng)產(chǎn)品。

4.2 使用中間文件

該方法是在一個信息系統(tǒng)將需要共享數(shù)據(jù)導出，導出到一個中間文件，然后再通過這個中間文件將共享數(shù)據(jù)導入到另外一個信息系統(tǒng)中。

例如：Excel文件是最常用的表格程序。一般的PLM、ERP、APS、MES都有數(shù)據(jù)導出到Excel和從Excel導入的功能。可以從PLM系統(tǒng)中導出BOM數(shù)據(jù)到Excel表格中，然后再從Excel表格將BOM數(shù)據(jù)導入到ERP和APS系統(tǒng)中。

4.3 使用數(shù)據(jù)自動傳遞方式

數(shù)據(jù)自動傳遞，是指利用程序軟件在不同的信息系統(tǒng)之間自動傳遞共享數(shù)據(jù)，這樣傳遞數(shù)據(jù)效率高。自動傳遞數(shù)據(jù)的手段之中，通過數(shù)據(jù)庫觸發(fā)器傳遞數(shù)據(jù)是開發(fā)便利，成本低廉的手段。下面對數(shù)據(jù)庫觸發(fā)器傳遞數(shù)據(jù)做一介紹。

PLM、ERP、APS、MES信息系統(tǒng)常用的數(shù)據(jù)中，可能Sql server是使用最多的。SQL Server 是 Microsoft推出一套產(chǎn)品，它具有使用方便、與相關軟件集成程度高等優(yōu)點，成為了Windows平臺下進行數(shù)據(jù)庫應用開發(fā)理想的選擇。SQL Server廣泛應用于金融、保險、電力、行政管理等與數(shù)據(jù)庫有關的行業(yè)。SQL Server與其它數(shù)據(jù)庫,如Access、FoxPro、Excel等有良好的ODBC接口，可以把上述數(shù)據(jù)庫 轉(zhuǎn)成SQL Server的數(shù)據(jù)庫。

Sql server數(shù)據(jù)庫帶有觸發(fā)器的功能，利用觸發(fā)器功能編寫代碼，代碼是自動觸發(fā)的。當對表中的數(shù)據(jù)做了任何修改之后立即被激活，然后程序運行，對其它數(shù)據(jù)表進行修改。

基本的觸發(fā)器包括一下3種類型：
A insert觸發(fā)器:向表中插入數(shù)據(jù)時被觸發(fā)；
B update觸發(fā)器：修改表中數(shù)據(jù)時被觸發(fā)；
C delete觸發(fā)器：從表中刪除數(shù)據(jù)時被觸發(fā)。

以知名ERP廠商用友的ERP為例，它的零件基礎數(shù)據(jù)都是存在于Inventory表格中。零件基礎數(shù)據(jù)是PLM, ERP, APS和MES的共同數(shù)據(jù)，需要共享?？梢灾痪S護一個系統(tǒng)，然后設置觸發(fā)器，當一個信息系統(tǒng)零件基礎數(shù)據(jù)更新后，利用觸發(fā)器自動修改其它信息系統(tǒng)零件基礎數(shù)據(jù)。

例如，我們需要利用觸發(fā)器更新UFDATA_002_2018..Inventory數(shù)據(jù)表，可以利用下面代碼創(chuàng)建觸發(fā)器，因為數(shù)據(jù)表實際字段很多，本文只選cInvAddCode一個字段做代碼展示，更改其它字段道理相同。

CREATE TRIGGER [dbo].[Inventory_U_01] ON [dbo].[Inventory]

FOR UPDATE

AS

begin

update UFDATA_002_2018..Inventory set cInvAddCode=b.cInvAddCode from UFDATA_002_2018..Inventory a, Inventory b

where a.cInvCode=b.cInvCode

end;

05

后記

隨著企業(yè)信息化應用的逐步發(fā)展，企業(yè)的信息化環(huán)境逐漸復雜。在企業(yè)使用PLM產(chǎn)品用于管理圖紙之后，PLM就需要關注與其它管理信息系統(tǒng)的集成，實現(xiàn)與各種CAD系統(tǒng)集成，提取的規(guī)范化、標準化的信息，并與ERP/APS/MES等系統(tǒng)進行快速的數(shù)據(jù)交換，避免數(shù)據(jù)的重復定義導致的問題，從而提升企業(yè)的整體運營效率。

本文討論了PLM、ERP、APS和MES幾個信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成。介紹了各自基本功能，他們之間的共享數(shù)據(jù)和基本數(shù)據(jù)共享的技術方法。關于系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)BOM表的表示方法，筆者提出了針對復雜流程的BOM表示方法。關于數(shù)據(jù)集成方法，介紹了3種基本數(shù)據(jù)共享方法及示例代碼。筆者觀點使用數(shù)據(jù)自動傳遞方式很實用，既保證了數(shù)據(jù)傳輸效率，也可以不用拘泥于必須各個系統(tǒng)都從一家軟件廠商采購的局限。

PLM最新的趨勢會用到大數(shù)據(jù)和虛擬化技術，但只有解決了PLM與ERP、APS和MES系統(tǒng)的集成問題，不同系統(tǒng)數(shù)據(jù)實現(xiàn)共享，大數(shù)據(jù)和智能化技術才能更好從企業(yè)的海量數(shù)據(jù)中進行深度挖掘，提取出有價值的信息，為企業(yè)經(jīng)營決策提供支撐。（本文完）

審核編輯 ：李倩