基于SOA的PDM/CAPP/ERP集成方案的設計和實現

張　華

（上海煙草機械有限責任公司，上海 201201）

基于SOA的PDM/CAPP/ERP集成方案的設計和實現

張華

（上海煙草機械有限責任公司，上海 201201）

文章以生產包裝機械的企業為背景，論述了PDM，CAPP，ERP信息集成的重要性及各系統之間的集成關系，確定了基于SOA架構的松耦合的PDM/CAPP/ERP集成方案。分別闡述了PDM，CAPP與ERP信息集成的內容和控制流程，著重講述如何基于SOA平臺實現PDM/CAPP與ERP的信息集成和共享。

SOA；BPM；系統集成

1　研究背景概述

本文以某專業生產煙草包裝機械的企業為背景，其產品結構復雜，零部件數量數以萬計，較短的生產周期和客戶的多樣定制需求要求該企業的產品基本采用邊設計邊生產的模式。此外，該企業產品的零件加工往往具有多品種小批量的特點；在產品開發階段，專用零件的設計變化較多，要求從研發（PDM/CAPP）到制造（ERP）的數據傳遞必須精確和快速，因此，PDM/CAPP/ERP的無縫集成非常重要；另一方面，為滿足客戶日益增多的定制需求，要求企業流程能夠快速變更，企業相關應用系統能迅速適應變化。為滿足以上快速變更流程等需求，該企業急需將逐步建立的PDM系統、CAPP系統、ERP系統緊密整合又能適應變化，為此提出了基于SOA架構的系統集成方案。

2　集成方案設計

隨著近年來（Service Oriented Architecture，SOA）面向服務的體系架構技術的發展，將基于良好接口和契約的Web服務架設于企業服務總線之上，將企業內部應用系統的各個原子功能單元以Web服務的形式進行分布式部署、組合和使用［1］，使得企業能夠快速對相關業務流程進行重組和調整，以求適應瞬息萬變的市場需求。

本文所述企業的PDM，CAPP，ERP等應用系統現狀，都是在企業業務發展過程中逐步建立起來的，各個系統之間的接口常常使用點對點的數據接口實現應用系統之間的信息傳遞和共享，局限性和耦合性較大，無法適應企業形勢和市場的迅速變化。因此，本文提出了基于SOA架構將該企業的PDM，CAPP和ERP系統進行服務級別的信息共享和集成，系統設計框架如圖1所示。

上述架構簡要介紹如下。

2.1數據層

數據層主要包括PDM系統、CAPP系統和ERP系統的數據源，由于各個應用系統數據源架構不同，數據訪問形式多樣，數據互操作性很難在數據層面進行。

2.2服務層

服務層主要為企業級的上層管理系統提供服務，本文僅以PDM系統、CAPP系統和ERP系統為例，分別對其原子級別的功能單元采用WebService服務形式的封裝。

本文所使用的SOA平臺基于成熟的商業軟件Cordys［2］，其本身基于SOA技術架構的實現，業務流程管理套件（Business Process Management Suite, BPMS）是 Cordys 業務運營平臺的主要組件之一。BPMS 讓企業直接控制它們的流程，從而在行政決策與實施之間實現近乎零的延遲時間，更快地響應瞬息萬變的業務環境，持續改進流程，獲得更高的效率和效益。

圖1　基于SOA的PDM，CAPP，ERP集成方案架構

2.3 應用層

應用層主要作為業務部門處理具體業務的平臺，主要包括物料主數據導入控制流程、BOM轉換及導入控制流程、工藝信息導入控制流程和流程調度功能，分別實現主數據在ERP系統的創建和更新，設計BOM與制造BOM的轉換和更新，工藝數據的創建和更新。

3　基于SOA的PDM，CAPP，ERP接口服務設計與實現

該企業所使用的PDM系統為達索公司的Smarteam PDM產品，CAPP系統通過二次開發建立在Smarteam PDM系統之上，因此對本企業的PDM/CAPP系統進行接口服務化的方式基本一致，本文采用了基于Smarteam原生API函數的webservice封裝，封裝后的WS服務以通用描述、發現與集成服務（Universal Description, Discovery and Integration，UDDI）［3］的規范注冊在cordys平臺的企業服務總線之中，最終通過cordys平臺的BPM流程引擎調用封裝后的服務，實現各種企業內部流程的組裝和重構，各系統封裝接口如圖2—3所示。

以上3個應用系統接口的實現，為SOA架構的PDM/ CAPP/ERP系統集成奠定了堅實的基礎，尤其是為物料主數據導入控制流程、BOM轉換及導入控制流程以及工藝導入控制流程的實施提供了完整的功能基礎。

4　基于BPM流程引擎的系統集成控制流程設計與實現

在產品的整個生命周期中，產品設計一般基于PDM系統完成，產品的制造工藝在CAPP系統中細化，最終將PDM和CAPP所產生的基礎物料數據、產品設計物料清單（Bill of Materia，BOM）和工藝制造數據通過一定的加工轉換后輸入ERP系統，由ERP系統進行需求與產出的匹配計算，組織生產和零配件采購業務，因此，基礎數據的快速準確傳遞將直接影響到產品生產制造環節的效率，為此，本集成方案采用了基于BPM流程引擎的數據導入流程控制。

4.1物料主數據導入控制流程

物料主數據作為ERP系統生產計劃模塊的數據基礎，主要來源于PDM系統所產生的設計BOM。物料主數據包含有多個業務視圖，不同的業務視圖要求不同的業務部門補充相應的屬性，若物料為自制件，計劃部門應維護物料需求計劃（Material Requirement Planning，MRP）視圖的相關屬性，若物料為采購件，則要求采購部門維護主數據的采購屬性（供應商、價格）等等。因此，在物料主數據的導入流程中，應包含公司相關業務部門的節點處理，同時，為確保數據能夠正確導入ERP系統，應包含必要的核對驗證機制（如編碼規則、小數位限制、必填項限制等）。主數據導入控制流程如圖4所示。

4.2BOM轉換及導入控制流程

該公司存在3種不同形式的BOM：基于設計的物料清單（EBOM）、基于工藝的物料清單（PBOM）和基于制造的物料清單（MBOM）［4］。BOM信息貫穿于企業生產的設計、工藝、采購、生產等整個生產過程。企業相關業務部門都會基于統一的BOM結構進行各自的工作。一般來說，設計BOM 在PDM中完成，工藝BOM在CAPP中完成，最終通過對設計BOM和工藝BOM的組合導入ERP系統，完成最終制造BOM的搭建，本文采用了將設計BOM與工藝BOM信息分開導入的方式，因此，首先實現從設計BOM到制造BOM的轉換和導入，為實現精準的BOM數據傳遞，BOM轉換及導入控制流程設計如圖5所示。

圖2　PDM/CAPP應用部分封裝的Webservice接口

圖3　ERP應用部分封裝的Webservice接口

圖4　物料主數據導入控制流程

圖5　BOM轉換及導入控制流程

4.3工藝信息導入控制流程

工藝信息是以設計BOM為基礎，在此基礎上經過工藝人員編制加工工藝后生成的一步一步加工成成品的方法。工藝信息最終將生成工藝過程卡或工藝附圖等用于現場指導生產，所以在導入ERP工藝信息的同時，同樣需要生成電子版本的工藝過程卡片及相關附圖資料。基本控制流程與BOM轉換及導入流程雷同。

5　結語

基于SOA的松耦合架構，使用BPM將各個原子化的企業服務進行重新整合使用，能夠幫助企業快速實現業務流程的變更，迅速適應市場的變化。本文首先從基于SOA集成方案的設計開始，論證了基于SOA架構的PDM/CAPP/ERP系統集成的可行性及功能架構合理性；其次對PDM/CAPP/ ERP系統的接口封裝進行了簡要描述；最后對基于Cordys BPM的3個數據流轉控制流程進行了設計，實現了對物料主數據、BOM和工藝的信息在各個主要業務系統之間的無縫精準傳遞，為企業的設計制造一體化打下了堅實的基礎。

[1]王洪偉，劉勰，丁佼佼. 基于SOA的面向業務敏捷性流程集成模型[J]. 計算機工程，2010（20）：277-280.

[2]CORDYS. Introduction of Cordys Company[EB/OL].（2016-10-25）[2011-10-12]. http://baike.baidu.com/view/3406366.htm.

[3]張勇，劉飛. 基于Web Service的網絡化制造資源集成研究[J]. 制造技術與機床，2005（6）：97-100.

[4]蔣輝. BOM演變與制造工藝系統集成的研究[D]. 北京：北京航空航天大學，2002.

Design and implementation of PDM/CAPP/ERP integration scheme based on SOA

Zhang Hua
（Shanghai Tobacco Machinery Co., Ltd., Shanghai 201201, China）

This paper used an enterprise in the production of packaging machinery as the background, discussing the importance of information integration of the PDM, CAPP, ERP and integrated relationship of each system, determining the loosely coupled integration scheme of PDM/CAPP/ERP based on SOA architecture. The contents and control flow of information integration of PDM, CAPP and ERP are expounded respectively. The emphasis is on how to implement the information integration system and sharing information between ERP and PDM/CAPP based on SOA platform.

SOA; BPM; system integration

張華（1987— ），男，浙江杭州，碩士；研究方向：計算機集成制造，軟件工程，信息管理系統。