基于SOA的PDM/CAPP/ERP集成方案的设计和实现

张　华

（上海烟草机械有限责任公司，上海 201201）

基于SOA的PDM/CAPP/ERP集成方案的设计和实现

张华

（上海烟草机械有限责任公司，上海 201201）

文章以生产包装机械的企业为背景，论述了PDM，CAPP，ERP信息集成的重要性及各系统之间的集成关系，确定了基于SOA架构的松耦合的PDM/CAPP/ERP集成方案。分别阐述了PDM，CAPP与ERP信息集成的内容和控制流程，着重讲述如何基于SOA平台实现PDM/CAPP与ERP的信息集成和共享。

SOA；BPM；系统集成

1　研究背景概述

本文以某专业生产烟草包装机械的企业为背景，其产品结构复杂，零部件数量数以万计，较短的生产周期和客户的多样定制需求要求该企业的产品基本采用边设计边生产的模式。此外，该企业产品的零件加工往往具有多品种小批量的特点；在产品开发阶段，专用零件的设计变化较多，要求从研发（PDM/CAPP）到制造（ERP）的数据传递必须精确和快速，因此，PDM/CAPP/ERP的无缝集成非常重要；另一方面，为满足客户日益增多的定制需求，要求企业流程能够快速变更，企业相关应用系统能迅速适应变化。为满足以上快速变更流程等需求，该企业急需将逐步建立的PDM系统、CAPP系统、ERP系统紧密整合又能适应变化，为此提出了基于SOA架构的系统集成方案。

2　集成方案设计

随着近年来（Service Oriented Architecture，SOA）面向服务的体系架构技术的发展，将基于良好接口和契约的Web服务架设于企业服务总线之上，将企业内部应用系统的各个原子功能单元以Web服务的形式进行分布式部署、组合和使用［1］，使得企业能够快速对相关业务流程进行重组和调整，以求适应瞬息万变的市场需求。

本文所述企业的PDM，CAPP，ERP等应用系统现状，都是在企业业务发展过程中逐步建立起来的，各个系统之间的接口常常使用点对点的数据接口实现应用系统之间的信息传递和共享，局限性和耦合性较大，无法适应企业形势和市场的迅速变化。因此，本文提出了基于SOA架构将该企业的PDM，CAPP和ERP系统进行服务级别的信息共享和集成，系统设计框架如图1所示。

上述架构简要介绍如下。

2.1数据层

数据层主要包括PDM系统、CAPP系统和ERP系统的数据源，由于各个应用系统数据源架构不同，数据访问形式多样，数据互操作性很难在数据层面进行。

2.2服务层

服务层主要为企业级的上层管理系统提供服务，本文仅以PDM系统、CAPP系统和ERP系统为例，分别对其原子级别的功能单元采用WebService服务形式的封装。

本文所使用的SOA平台基于成熟的商业软件Cordys［2］，其本身基于SOA技术架构的实现，业务流程管理套件（Business Process Management Suite, BPMS）是 Cordys 业务运营平台的主要组件之一。BPMS 让企业直接控制它们的流程，从而在行政决策与实施之间实现近乎零的延迟时间，更快地响应瞬息万变的业务环境，持续改进流程，获得更高的效率和效益。

图1　基于SOA的PDM，CAPP，ERP集成方案架构

2.3 应用层

应用层主要作为业务部门处理具体业务的平台，主要包括物料主数据导入控制流程、BOM转换及导入控制流程、工艺信息导入控制流程和流程调度功能，分别实现主数据在ERP系统的创建和更新，设计BOM与制造BOM的转换和更新，工艺数据的创建和更新。

3　基于SOA的PDM，CAPP，ERP接口服务设计与实现

该企业所使用的PDM系统为达索公司的Smarteam PDM产品，CAPP系统通过二次开发建立在Smarteam PDM系统之上，因此对本企业的PDM/CAPP系统进行接口服务化的方式基本一致，本文采用了基于Smarteam原生API函数的webservice封装，封装后的WS服务以通用描述、发现与集成服务（Universal Description, Discovery and Integration，UDDI）［3］的规范注册在cordys平台的企业服务总线之中，最终通过cordys平台的BPM流程引擎调用封装后的服务，实现各种企业内部流程的组装和重构，各系统封装接口如图2—3所示。

以上3个应用系统接口的实现，为SOA架构的PDM/ CAPP/ERP系统集成奠定了坚实的基础，尤其是为物料主数据导入控制流程、BOM转换及导入控制流程以及工艺导入控制流程的实施提供了完整的功能基础。

4　基于BPM流程引擎的系统集成控制流程设计与实现

在产品的整个生命周期中，产品设计一般基于PDM系统完成，产品的制造工艺在CAPP系统中细化，最终将PDM和CAPP所产生的基础物料数据、产品设计物料清单（Bill of Materia，BOM）和工艺制造数据通过一定的加工转换后输入ERP系统，由ERP系统进行需求与产出的匹配计算，组织生产和零配件采购业务，因此，基础数据的快速准确传递将直接影响到产品生产制造环节的效率，为此，本集成方案采用了基于BPM流程引擎的数据导入流程控制。

4.1物料主数据导入控制流程

物料主数据作为ERP系统生产计划模块的数据基础，主要来源于PDM系统所产生的设计BOM。物料主数据包含有多个业务视图，不同的业务视图要求不同的业务部门补充相应的属性，若物料为自制件，计划部门应维护物料需求计划（Material Requirement Planning，MRP）视图的相关属性，若物料为采购件，则要求采购部门维护主数据的采购属性（供应商、价格）等等。因此，在物料主数据的导入流程中，应包含公司相关业务部门的节点处理，同时，为确保数据能够正确导入ERP系统，应包含必要的核对验证机制（如编码规则、小数位限制、必填项限制等）。主数据导入控制流程如图4所示。

4.2BOM转换及导入控制流程

该公司存在3种不同形式的BOM：基于设计的物料清单（EBOM）、基于工艺的物料清单（PBOM）和基于制造的物料清单（MBOM）［4］。BOM信息贯穿于企业生产的设计、工艺、采购、生产等整个生产过程。企业相关业务部门都会基于统一的BOM结构进行各自的工作。一般来说，设计BOM 在PDM中完成，工艺BOM在CAPP中完成，最终通过对设计BOM和工艺BOM的组合导入ERP系统，完成最终制造BOM的搭建，本文采用了将设计BOM与工艺BOM信息分开导入的方式，因此，首先实现从设计BOM到制造BOM的转换和导入，为实现精准的BOM数据传递，BOM转换及导入控制流程设计如图5所示。

图2　PDM/CAPP应用部分封装的Webservice接口

图3　ERP应用部分封装的Webservice接口

图4　物料主数据导入控制流程

图5　BOM转换及导入控制流程

4.3工艺信息导入控制流程

工艺信息是以设计BOM为基础，在此基础上经过工艺人员编制加工工艺后生成的一步一步加工成成品的方法。工艺信息最终将生成工艺过程卡或工艺附图等用于现场指导生产，所以在导入ERP工艺信息的同时，同样需要生成电子版本的工艺过程卡片及相关附图资料。基本控制流程与BOM转换及导入流程雷同。

5　结语

基于SOA的松耦合架构，使用BPM将各个原子化的企业服务进行重新整合使用，能够帮助企业快速实现业务流程的变更，迅速适应市场的变化。本文首先从基于SOA集成方案的设计开始，论证了基于SOA架构的PDM/CAPP/ERP系统集成的可行性及功能架构合理性；其次对PDM/CAPP/ ERP系统的接口封装进行了简要描述；最后对基于Cordys BPM的3个数据流转控制流程进行了设计，实现了对物料主数据、BOM和工艺的信息在各个主要业务系统之间的无缝精准传递，为企业的设计制造一体化打下了坚实的基础。

[1]王洪伟，刘勰，丁佼佼. 基于SOA的面向业务敏捷性流程集成模型[J]. 计算机工程，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]张勇，刘飞. 基于Web Service的网络化制造资源集成研究[J]. 制造技术与机床，2005（6）：97-100.

[4]蒋辉. BOM演变与制造工艺系统集成的研究[D]. 北京：北京航空航天大学，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

张华（1987— ），男，浙江杭州，硕士；研究方向：计算机集成制造，软件工程，信息管理系统。