PLM、ERP、APS、MES幾種信息系統(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(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行探討，分析幾個(gè)系統(tǒng)集成的方法，供企業(yè)進(jìn)行信息化時(shí)借鑒。

01

前言

技術(shù)的發(fā)展日新月異，企業(yè)要增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地，采用先進(jìn)技術(shù)武裝自己是必由之路。近30年，對(duì)社會(huì)影響最大的技術(shù)進(jìn)步當(dāng)屬信息技術(shù)，信息技術(shù)的進(jìn)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?cè)谄髽I(yè)內(nèi)辦公，主要的工作都是通過(guò)電腦完成的，當(dāng)然現(xiàn)在智能手機(jī)也能完成某些原來(lái)需要通過(guò)電腦完成的工作，但信息系統(tǒng)的主要功能還是通過(guò)電腦端完成的。

電腦只是硬件，具體的功能還必須通過(guò)軟件來(lái)實(shí)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(gè)部門組成的，部門之間的信息交流就需要更復(fù)雜的信息系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，PLM(產(chǎn)品生命周期管理), ERP(企業(yè)資源計(jì)劃), APS(高級(jí)計(jì)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(méi)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(hù)工作量和出錯(cuò)機(jī)會(huì)，每個(gè)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(cái)務(wù)系統(tǒng)和CAD畫圖開(kāi)始，然后又過(guò)渡到進(jìn)銷存，之后進(jìn)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(kāi)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(dāng)前的狀況。必須考慮未來(lái)信息系統(tǒng)與現(xiàn)在信息系統(tǒng)的集成。

“中國(guó)制造2025”加深了中國(guó)制造企業(yè)對(duì)PLM的認(rèn)知度。一些企業(yè)開(kāi)始認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品創(chuàng)新的重要性。企業(yè)通過(guò)PLM對(duì)產(chǎn)品的整個(gè)生命周期進(jìn)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(shù)就是為適應(yīng)企業(yè)的發(fā)展的要求而產(chǎn)生的。

凡事預(yù)則立，不預(yù)則廢。對(duì)信息系統(tǒng)規(guī)劃也是一樣，信息規(guī)劃者既要看當(dāng)前企業(yè)需求，也要考慮未來(lái)增加信息系統(tǒng)時(shí)，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(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行探討，分析幾個(gè)系統(tǒng)集成的方法，供企業(yè)進(jìn)行信息化時(shí)借鑒。

02

PLM、ERP、APS、MES

信息系統(tǒng)功能介紹

對(duì)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(shí)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(shí)際的信息系統(tǒng)，可能涵蓋理論上多個(gè)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(jìn)銷存功能。

就像防火墻和路由器是兩個(gè)不同的概念，可是現(xiàn)實(shí)中，實(shí)際的路由器除了路由功能外，都有簡(jiǎn)單的防火墻功能，而實(shí)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(lái)更明確。

2.1 PLM

PLM，是一個(gè)英文縮寫，翻譯過(guò)來(lái)產(chǎn)品生命周期管理(Product Lifecycle Management，PLM)。根據(jù)業(yè)界權(quán)威CIMDATA定義，PLM為一種應(yīng)用于在單一地點(diǎn)的企業(yè)內(nèi)部、分散在多個(gè)地點(diǎn)企業(yè)內(nèi)部，在產(chǎn)品研發(fā)領(lǐng)域具有協(xié)作關(guān)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(yīng)用的應(yīng)用解決方案?，F(xiàn)實(shí)中的PLM系統(tǒng)一般是用于對(duì)圖紙和文檔進(jìn)行管理。

2.2 ERP

企業(yè)資源計(jì)劃即 ERP (Enterprise Resource Planning)，它是由美國(guó) Gartner Group 公司于1990年提出。企業(yè)資源計(jì)劃用于制造業(yè)系統(tǒng)，是一種資源計(jì)劃軟件。理論上的ERP可以包括業(yè)務(wù)流程管理，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理，存貨、分銷與運(yùn)輸管理，人力資源管理和定期報(bào)告系統(tǒng)?，F(xiàn)實(shí)中的ERP系統(tǒng)主要是財(cái)務(wù)系統(tǒng)和進(jìn)銷存系統(tǒng)，其它模塊相對(duì)應(yīng)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(jì)劃排程的需要。

2.3 APS

APS系統(tǒng)，又名高級(jí)計(jì)劃與排程，它的英文全稱是 Advanced Planning and Scheduling，企業(yè)管理軟件。是對(duì)所有資源具有同步的，實(shí)時(shí)的，具有約束能力的模擬能力，不論是物料，機(jī)器設(shè)備，人員，供應(yīng)，客戶需求等影響計(jì)劃因素。主要對(duì)短期的計(jì)劃優(yōu)化，對(duì)比，可執(zhí)行性。其將要采用基于內(nèi)存的計(jì)算結(jié)構(gòu)，這種計(jì)算處理可以持續(xù)的進(jìn)行計(jì)算。解決復(fù)雜的生產(chǎn)計(jì)劃排程問(wèn)題必須借助于APS系統(tǒng)。

2.4 MES

MES英文全稱 Manufacturing Execution System，翻譯過(guò)來(lái)制造企業(yè)生產(chǎn)過(guò)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(jì)劃排產(chǎn)管理、生產(chǎn)調(diào)度管理、庫(kù)存管理、質(zhì)量管理、人力資源管理、工作中心/設(shè)備管理、工具工裝管理、采購(gòu)管理、成本管理、項(xiàng)目看板管理、生產(chǎn)過(guò)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(gè)扎實(shí)、可靠、全面、可行的制造協(xié)同管理平臺(tái)。現(xiàn)實(shí)中的MES系統(tǒng)主要著眼于利用條形碼，二維碼和RFID等技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)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(shù)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)和采購(gòu)數(shù)據(jù)。PLM、ERP、APS、 MES 信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)存在交叉關(guān)系，有部分?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)多個(gè)系統(tǒng)都需要，這部分?jǐn)?shù)據(jù)如果在多個(gè)系統(tǒng)中共享，就能提高系統(tǒng)維護(hù)效率，也減少維護(hù)數(shù)據(jù)出錯(cuò)概率，改進(jìn)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(gè)系統(tǒng)使用，這些數(shù)據(jù)就是我們的集成對(duì)象。

3.1 銷售數(shù)據(jù)

銷售數(shù)據(jù)和ERP、APS都相關(guān)?；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(jì)銷售額。對(duì)APS系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，銷售數(shù)據(jù)是生產(chǎn)計(jì)劃排程的源頭，在銷售數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上形成組裝計(jì)劃，加工計(jì)劃和外協(xié)計(jì)劃。

3.2 技術(shù)數(shù)據(jù)

接到銷售訂單后，技術(shù)部門要進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，也就是BOM表，設(shè)計(jì)零件加工工藝。PLM是管理圖紙的系統(tǒng)，它的核心應(yīng)用領(lǐng)域是在設(shè)計(jì)領(lǐng)域，BOM表就是在設(shè)計(jì)階段產(chǎn)生的，BOM在PLM系統(tǒng)中有存儲(chǔ)。ERP系統(tǒng)中也要用到BOM數(shù)據(jù)，ERP中MRP分解計(jì)算，就是在BOM數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，利用銷售訂單形成公司內(nèi)部加工零件數(shù)量和對(duì)外協(xié)采購(gòu)數(shù)量。APS系統(tǒng)也用到BOM，它比ERP系統(tǒng)計(jì)算的更細(xì)。當(dāng)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(jì)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(gè)字段，母件，子件和數(shù)量。例如

這種BOM表結(jié)構(gòu)只能表示簡(jiǎn)單的組裝關(guān)系，即零件都完成后再一起組裝。如果零件加工過(guò)程和組裝過(guò)程伴隨在一起，這種BOM無(wú)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(guò)一步加工到C1,這時(shí)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(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，這種流程也很常見(jiàn)，簡(jiǎn)單的母件和子件表是無(wú)法表示出零件的前后流程關(guān)系。在生產(chǎn)計(jì)劃排程APS系統(tǒng)中，必須將裝配關(guān)系和零件生產(chǎn)前后順序流程都表示出來(lái)才能進(jìn)行正確的還有指導(dǎo)性的排程。該例子可以用下面表格樣式表示出其流程關(guān)系。

從C0到C為零件生產(chǎn)流程主線路，我們定義為5個(gè)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(hào)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(hào)后面是設(shè)備，則后面是具體設(shè)備編號(hào)，和在該設(shè)備上加工使用的時(shí)間。通過(guò)該表就可以表示出流程中既有裝配，又有組裝的復(fù)雜流程。

PLM的核心應(yīng)用領(lǐng)域是設(shè)計(jì)領(lǐng)域，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，需要設(shè)計(jì)零件總裝圖和各個(gè)零件的圖紙。零件的總裝圖上體現(xiàn)出了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)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(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。筆者單位使用的是國(guó)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(gòu)管理，以結(jié)構(gòu)樹(shù)的方式顯示產(chǎn)品的裝配組成關(guān)系。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)為用戶提供關(guān)于產(chǎn)品組成的直觀視圖，在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹(shù)的基礎(chǔ)上，可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的BOM輸出?？梢岳L制總裝圖，也可以通過(guò)批量入庫(kù)把總裝圖中的結(jié)構(gòu)提取出來(lái)，生成產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)樹(shù)。生成的結(jié)構(gòu)樹(shù)樣式如下：

結(jié)構(gòu)樹(shù)對(duì)應(yīng)的BOM信息會(huì)保存在CAXA PLM對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，如何通過(guò)技術(shù)手段將BOM信息導(dǎo)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(kù)存數(shù)據(jù)

可以使用MES系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集庫(kù)存數(shù)據(jù)，庫(kù)存數(shù)據(jù)會(huì)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(guò)條形碼，二維碼，RFID等技術(shù)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(chǎng)現(xiàn)地采集，保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性。實(shí)時(shí)性的庫(kù)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(shè)備）的可靠數(shù)據(jù)界面等。

3.4 采購(gòu)數(shù)據(jù)

采購(gòu)數(shù)據(jù)和銷售數(shù)據(jù)是相反的對(duì)應(yīng)關(guān)系，銷售是賣給客戶，采購(gòu)是供應(yīng)商賣給本企業(yè)。在ERP中采購(gòu)單據(jù)和銷售單據(jù)格式基本一樣。ERP和APS都需要采購(gòu)數(shù)據(jù)。

04

PLM、ERP、APS、MES

信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成的技術(shù)分析

在技術(shù)上一般有3種方法數(shù)據(jù)集成，1，使用同樣數(shù)據(jù)庫(kù)表格；2，使用公共文件；3，數(shù)據(jù)庫(kù)間程序或軟件數(shù)據(jù)自動(dòng)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(kù)表格

使用同樣數(shù)據(jù)庫(kù)表格，指的是使用同樣的數(shù)據(jù)庫(kù)，例如PLM、ERP、APS、MES數(shù)據(jù)庫(kù)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(wú)疑是集成最徹底的方式，但經(jīng)常每個(gè)公司側(cè)重點(diǎn)不同，例如提供ERP的公司，沒(méi)有PLM產(chǎn)品，或者不擅長(zhǎng)PLM，其PLM系統(tǒng)功能不強(qiáng)。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(gòu)買時(shí)，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(gè)信息系統(tǒng)將需要共享數(shù)據(jù)導(dǎo)出，導(dǎo)出到一個(gè)中間文件，然后再通過(guò)這個(gè)中間文件將共享數(shù)據(jù)導(dǎo)入到另外一個(gè)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(dǎo)出到Excel和從Excel導(dǎo)入的功能?？梢詮腜LM系統(tǒng)中導(dǎo)出BOM數(shù)據(jù)到Excel表格中，然后再?gòu)腅xcel表格將BOM數(shù)據(jù)導(dǎo)入到ERP和APS系統(tǒng)中。

4.3 使用數(shù)據(jù)自動(dòng)傳遞方式

數(shù)據(jù)自動(dòng)傳遞，是指利用程序軟件在不同的信息系統(tǒng)之間自動(dòng)傳遞共享數(shù)據(jù)，這樣傳遞數(shù)據(jù)效率高。自動(dòng)傳遞數(shù)據(jù)的手段之中，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)觸發(fā)器傳遞數(shù)據(jù)是開(kāi)發(fā)便利，成本低廉的手段。下面對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)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(guān)軟件集成程度高等優(yōu)點(diǎn)，成為了Windows平臺(tái)下進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用開(kāi)發(fā)理想的選擇。SQL Server廣泛應(yīng)用于金融、保險(xiǎn)、電力、行政管理等與數(shù)據(jù)庫(kù)有關(guān)的行業(yè)。SQL Server與其它數(shù)據(jù)庫(kù),如Access、FoxPro、Excel等有良好的ODBC接口，可以把上述數(shù)據(jù)庫(kù) 轉(zhuǎn)成SQL Server的數(shù)據(jù)庫(kù)。

Sql server數(shù)據(jù)庫(kù)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(dòng)觸發(fā)的。當(dāng)對(duì)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(yùn)行，對(duì)其它數(shù)據(jù)表進(jìn)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(shí)被觸發(fā)；
B update觸發(fā)器：修改表中數(shù)據(jù)時(shí)被觸發(fā)；
C delete觸發(fā)器：從表中刪除數(shù)據(jù)時(shí)被觸發(fā)。

以知名ERP廠商用友的ERP為例，它的零件基礎(chǔ)數(shù)據(jù)都是存在于Inventory表格中。零件基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是PLM, ERP, APS和MES的共同數(shù)據(jù)，需要共享。可以只維護(hù)一個(gè)系統(tǒng)，然后設(shè)置觸發(fā)器，當(dāng)一個(gè)信息系統(tǒng)零件基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新后，利用觸發(fā)器自動(dòng)修改其它信息系統(tǒng)零件基礎(chǔ)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?yàn)閿?shù)據(jù)表實(shí)際字段很多，本文只選cInvAddCode一個(gè)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(yīng)用的逐步發(fā)展，企業(yè)的信息化環(huán)境逐漸復(fù)雜。在企業(yè)使用PLM產(chǎn)品用于管理圖紙之后，PLM就需要關(guān)注與其它管理信息系統(tǒng)的集成，實(shí)現(xiàn)與各種CAD系統(tǒng)集成，提取的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的信息，并與ERP/APS/MES等系統(tǒng)進(jìn)行快速的數(shù)據(jù)交換，避免數(shù)據(jù)的重復(fù)定義導(dǎo)致的問(wèn)題，從而提升企業(yè)的整體運(yùn)營(yíng)效率。

本文討論了PLM、ERP、APS和MES幾個(gè)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(shù)方法。關(guān)于系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)BOM表的表示方法，筆者提出了針對(duì)復(fù)雜流程的BOM表示方法。關(guān)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(diǎn)使用數(shù)據(jù)自動(dòng)傳遞方式很實(shí)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(gè)系統(tǒng)都從一家軟件廠商采購(gòu)的局限。

PLM最新的趨勢(shì)會(huì)用到大數(shù)據(jù)和虛擬化技術(shù)，但只有解決了PLM與ERP、APS和MES系統(tǒng)的集成問(wèn)題，不同系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)共享，大數(shù)據(jù)和智能化技術(shù)才能更好從企業(yè)的海量數(shù)據(jù)中進(jìn)行深度挖掘，提取出有價(jià)值的信息，為企業(yè)經(jīng)營(yíng)決策提供支撐。

審核編輯 ：李倩