数据集成：ERP、PLM、APS和MES的无缝连接

　　前言

　　技术的发展非常迅速，企业要在市场竞争中立于不败之地，就必须采用先进技术。近30年来，信息技术的进步对社会产生了最大的影响，不仅改变了我们的日常生活方式，也改变了企业的管理方式。

　　现在，我们在企业内部进行工作，主要是通过电脑完成的。尽管现在智能手机也能完成一些以前需要电脑完成的工作，但信息系统的主要功能仍然是通过电脑端来实现的。电脑只是硬件，具体的功能必须通过软件来实现，例如Word、Excel等常用软件。稍大规模的企业通常由多个部门组成，这些部门之间的信息交流需要更复杂的信息系统来实现。PLM(产品生命周期管理)、ERP(企业资源计划)、APS(高级计划与排程)和MES(制造执行系统)是不同的信息系统，它们具有不同的功能，但使用的数据存在交叉和重叠。如果这些系统没有集成，每个系统都需要多次输入自己所需的数据，这增加了信息维护的工作量和出错的机会，使每个系统成为一个信息孤岛。对于已经存在多年的企业来说，他们的信息化路径通常是从财务系统和CAD绘图开始，然后过渡到进销存，最后实现生产环节的信息化。除非是新成立的企业，才可以全面考虑信息化工作。对于已经存在的企业，他们面临的情况通常是已经有一些信息系统，如果想要提升信息化水平，就必须考虑当前的状况，同时考虑未来信息系统与现有信息系统的集成。

　　“中国制造2025”加深了中国制造企业对PLM的认知。一些企业开始意识到产品创新的重要性。通过PLM对产品的整个生命周期进行管理，可以加速产品的创新迭代，让产品创造更多的价值。PLM技术是为适应企业发展需求而产生的。

　　凡事预则立，不预则废。对于信息系统的规划也是如此，规划者既要考虑当前企业的需求，也要考虑未来增加信息系统时，不同信息系统之间的衔接和信息通信。本文将探讨ERP、PLM、APS和MES各自的功能以及它们之间需要共享的基础数据，分析几种系统集成的方法，供企业在信息化过程中参考。

　　1 ERP、PLM、APS、MES信息系统功能介绍

　　对于信息系统的理解，我们可以分为概念上的信息系统和实际中的信息系统。概念上的信息系统指的是PLM、ERP、APS和MES按照它们的概念具有各自的功能，但在现实中，一套实际的信息系统可能涵盖了多个理论上的系统功能。例如，一套MES系统可能也包含了ERP系统中的进销存功能。就像防火墙和路由器是两个不同的概念，但在现实中，实际的路由器除了路由功能外，还具有简单的防火墙功能，而实际的防火墙也包括了路由器的功能。在这里，我们介绍各个系统的功能，以理论上的功能为定义，这样表述起来更加明确。

　　1.1 ERP

　　企业资源计划即ERP(Enterprise Resource Planning)，是由美国Gartner Group公司于1990年提出的。企业资源计划用于制造业系统，是一种资源计划软件。理论上的ERP可以包括业务流程管理、产品数据管理、存货、分销与运输管理、人力资源管理和定期报告系统。实际上，ERP系统主要是财务系统和进销存系统，其他模块相对使用较少，ERP系统的生产模块功能普遍较弱，难以满足企业生产计划排程的需求。

　　1.2 PLM

　　PLM是产品生命周期管理(Product Lifecycle Management)的缩写。根据业界权威CIMDATA的定义，PLM是一种应用于在单一地点的企业内部、分散在多个地点的企业内部，在产品研发领域具有协作关系的企业之间的，支持产品全生命周期的信息的创建、管理、分发和应用的应用解决方案。实际中的PLM系统通常用于管理图纸和文档。

　　1.3 APS

　　APS系统，全称高级计划与排程(Advanced Planning and Scheduling)，是一种企业管理软件。APS能够对所有资源进行同步、实时的、具有约束能力的模拟和优化，不论是物料、机器设备、人员、供应还是客户需求等影响计划因素。它主要用于短期计划的优化、对比和可执行性。APS将采用基于内存的计算结构，这种计算处理可以持续进行。解决复杂的生产计划排程问题必须借助APS系统。

　　1.4 MES

　　MES全称制造执行系统(Manufacturing Execution System)，是一套面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统。MES可以为企业提供包括制造数据管理、计划排产管理、生产调度管理、库存管理、质量管理、人力资源管理、工作中心/设备管理、工具工装管理、采购管理、成本管理、项目看板管理、生产过程控制、底层数据集成分析、上层数据集成分解等管理模块，为企业打造一个扎实、可靠、全面、可行的制造协同管理平台。现实中的MES系统主要关注利用条形码、二维码和RFID等技术实现实时数据采集，为企业的数据分析提供支持。

　　2 ERP、PLM、APS、MES信息系统的交叉共同数据分析

　　制造业企业的核心数据包括销售数据、技术数据、生产数据和采购数据。PLM、ERP、APS和MES信息系统的数据存在交叉关系，有一部分数据多个系统都需要共享。如果这些数据在多个系统中共享，就能够提高系统维护效率，减少数据维护错误的概率，改善信息系统的功能。要分析如何进行数据集成，首先需要知道哪些数据属于多个系统使用，这些数据就是我们要集成的对象。

　　2.1 销售数据

　　销售数据与ERP和APS系统都相关。销售数据的基本字段包括客户、商品、数量和交货期。ERP系统可以利用这些数据生成销售发票，并统计销售额。对于APS系统来说，销售数据是生产计划排程的来源，在销售数据的基础上制定组装计划、加工计划和外协计划。

　　2.2 技术数据

　　接到销售订单后，技术部门需要进行设计工作，设计产品结构，也就是BOM表，设计零件加工工艺。PLM用于管理图纸的系统，其核心应用领域是设计领域，而BOM表就是在设计阶段生成的。BOM表存储在PLM系统中，ERP系统也需要使用BOM数据，ERP的MRP分解计算是基于BOM数据，在销售订单的基础上生成公司内部加工零件和外协采购零件的数量。APS系统也需要使用BOM数据，它的精度比ERP系统更高。如果公司已经使用了APS系统，则不再需要ERP系统的MRP计算功能。

　　2.3 生产库存数据

　　MES系统可以实时采集库存数据，这些数据可以为ERP系统和APS系统提供支持。ERP系统通常使用键盘输入数据，而MES系统通常使用条形码、二维码、RFID等技术进行数据采集，效率远高于键盘输入，并且便于在生产现场实时采集数据，保证了数据的实时性。实时的库存数据是非常有意义的。MES系统是车间和ERP、APS系统之间的协调信息系统，它提供了通常ERP系统无法提供的生产车间信息的透明性，提供了ERP和APS与底层车间(操作终端和设备)的可靠数据接口等。

　　2.4 采购数据

　　采购数据与销售数据是相反的对应关系，销售是卖给客户，而采购是供应商卖给本企业。在ERP中，采购单据和销售单据的格式基本相同。ERP和APS系统都需要采购数据。

　　3 ERP、PLM、APS、MES信息系统数据集成的技术分析

　　从技术上讲，通常有3种方法进行数据集成：

　　1. 使用相同的数据库表格;

　　2. 使用公共文件;

　　3. 使用数据库间程序或软件进行数据自动传递。

　　下面分别进行介绍。

　　3.1 使用相同数据库表格的公共部分

　　使用相同的数据库表格意味着使用相同的数据库。例如，PLM、ERP、APS和MES的数据库都是Sql server，在这些数据库中，不同系统涉及到的BOM表都是同一张表。这无疑是最彻底的集成方式，但每个公司的侧重点不同，例如提供ERP的公司可能没有PLM产品，或者不擅长PLM，其PLM系统功能可能较弱。

　　3.2 使用中间文件

　　这种方法是在一个信息系统中将需要共享的数据导出到一个中间文件中，然后再通过这个中间文件将共享的数据导入到另一个信息系统中。

　　例如，Excel文件是最常用的表格程序。一般情况下，PLM、ERP、APS和MES都具有将数据导出到Excel和从Excel导入的功能。可以将BOM数据从PLM系统导出到Excel表格中，然后再从Excel表格将BOM数据导入到ERP和APS系统中。

　　3.3 使用数据自动传递的方式

　　数据自动传递是指利用程序软件在不同的信息系统之间自动传递共享数据，这样可以提高数据传输的效率。在自动传递数据的方式中，利用数据库触发器传递数据是一种开发方便、成本较低的方式。下面将对数据库触发器传递数据进行介绍。

　　PLM、ERP、APS和MES信息系统中常用的数据可能是使用最多的Sql server。SQL Server是由Microsoft推出的一套产品，它具有使用方便、与相关软件集成程度高等优点，成为Windows平台下进行数据库应用开发的理想选择。SQL Server广泛应用于金融、保险、电力、行政管理等与数据库相关的行业。SQL Server与其他数据库(如Access、FoxPro、Excel等)有良好的ODBC接口，可以将这些数据库转换为SQL Server数据库。

　　Sql server数据库具有触发器的功能，可以利用触发器编写代码，代码会自动触发。当对表中的数据进行任何修改后，触发器即被激活，然后程序运行，对其他数据表进行修改。

　　基本的触发器包括以下3种类型：

　　A. insert触发器：在向表中插入数据时触发;

　　B. update触发器：在修改表中数据时触发;

　　C. delete触发器：在从表中删除数据时触发。

　　后记

　　随着企业信息化应用的发展，企业的信息化环境变得越来越复杂。在企业使用PLM产品进行图纸管理之后，PLM需要关注与其他管理信息系统的集成，实现与各种CAD系统的集成，提取规范化、标准化的信息，并与ERP/APS/MES等系统进行快速的数据交换，避免重复定义数据所带来的问题，从而提升企业的整体运营效率。

　　本文讨论了ERP、PLM、APS和MES几个信息系统的数据集成问题，介绍了它们各自的基本功能、共享数据和基本数据共享的技术方法。关于系统间共享数据BOM表的表示方法，笔者提出了针对复杂流程的BOM表示方法。关于数据集成方法，介绍了3种基本数据共享方法及示例代码。笔者认为，使用数据自动传递方式非常实用，既保证了数据传输效率，又可以不局限于必须从同一家软件厂商采购各个系统的局限性。

　　PLM的最新趋势将涉及到大数据和虚拟化技术，但只有解决了PLM与ERP、APS和MES系统的集成问题，实现不同系统数据的共享，大数据和智能化技术才能更好地从企业的海量数据中进行深度挖掘，提取有价值的信息，为企业的经营决策提供支持。

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