本文就PLM、ERP、APS、MES各自功能和相互之間需要通信的基礎數據進行探討，分析幾個系統集成的方法，供企業進行信息化時借鑑。
01、前言
技術的發展日新月異，企業要增強競爭力，在市場競爭中立於不敗之地，採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，也改變著企業的管理方式。
現在我們在企業內辦公，主要的工作都是通過電腦完成的，當然現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，例如Word, Excel等都是常用軟件。稍有規模的企業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來實現，PLM(產品生命週期管理), ERP(企業資源計劃), APS(高級計劃與排程), MES(製造執行系統)是不同的信息系統，它們功能不同，但使用數據存在交叉重疊。
如果這些系統之間沒有集成，各自的系統所需數據需要多次錄入，增加了信息維護工作量和出錯機會，每個系統都是一座信息孤島。如果是成立多年的企業，他們的信息化路徑一般是，從財務系統和CAD畫圖開始，然後又過渡到進銷存，之後進行生產環節的信息化。除非新成立的企業，信息化工作可以全盤展開考慮。已經存在的企業，面臨的局面都是已經有些信息系統，如果繼續提升信息化水平，必須結合當前的狀況。必須考慮未來信息系統與現在信息系統的集成。
“中國製造2025”加深了中國製造企業對PLM的認知度。一些企業開始認識到產品創新的重要性。企業通過PLM對產品的整個生命週期進行管理，可以加速產品的創新迭代，讓產品更多增值，PLM技術就是為適應企業的發展的要求而產生的。
凡事預則立，不預則廢。對信息系統規劃也是一樣，信息規劃者既要看當前企業需求，也要考慮未來增加信息系統時，不同信息系統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據進行探討，分析幾個系統集成的方法，供企業進行信息化時借鑑。
02、PLM、ERP、APS、MES信息系統功能介紹
對信息系統的理解，我們可以分為概念上的信息系統和實際中的信息系統。概念上的信息系統指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，可能涵蓋理論上多個系統功能，例如一套MES系統，可能也涵蓋了ERP系統中的進銷存功能。
就像防火牆和路由器是兩個不同的概念，可是現實中，實際的路由器除了路由功能外，都有簡單的防火牆功能，而實際的防火牆都包括了路由器的功能。我們這裡介紹各系統功能，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，翻譯過來產品生命週期管理(Product Lifecycle Management，PLM)。根據業界權威CIMDATA定義，PLM為一種應用於在單一地點的企業內部、分散在多個地點企業內部，在產品研發領域具有協作關係的企業之間的，支持產品全生命週期的信息的創建、管理、分發和應用的應用解決方案。現實中的PLM系統一般是用於對圖紙和文檔進行管理。
2.2 ERP
企業資源計劃即 ERP (Enterprise Resource Planning)，它是由美國 Gartner Group 公司於1990年提出。企業資源計劃用於製造業系統，是一種資源計劃軟件。理論上的ERP可以包括業務流程管理，產品數據管理，存貨、分銷與運輸管理，人力資源管理和定期報告系統。現實中的ERP系統主要是財務系統和進銷存系統，其它模塊相對應用少，ERP系統的生產模塊普遍功能弱，難以滿足企業生產計劃排程的需要。
2.3 APS
APS系統，又名高級計劃與排程，它的英文全稱是 Advanced Planning and Scheduling，企業管理軟件。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化，對比，可執行性。其將要採用基於內存的計算結構，這種計算處理可以持續的進行計算。解決複雜的生產計劃排程問題必須藉助於APS系統。
2.4 MES
MES英文全稱 Manufacturing Execution System，翻譯過來製造企業生產過程執行系統，是一套面向製造企業車間執行層的生產信息化管理系統。MES 可以為企業提供包括製造數據管理、計劃排產管理、生產調度管理、庫存管理、質量管理、人力資源管理、工作中心/設備管理、工具工裝管理、採購管理、成本管理、項目看板管理、生產過程控制、底層數據集成分析、上層數據集成分解等管理模塊，為企業打造一個紮實、可靠、全面、可行的製造協同管理平臺。現實中的MES系統主要著眼於利用條形碼，二維碼和RFID等技術實現實時數據採集，為企業數據分析提供數據支持。
03、PLM, ERP, APS, MES信息系統的交叉共同數據分析
製造業企業的核心數據為銷售數據、技術數據、生產數據和採購數據。PLM、ERP、APS、 MES 信息系統數據存在交叉關係，有部分數據對多個系統都需要，這部分數據如果在多個系統中共享，就能提高系統維護效率，也減少維護數據出錯概率，改進了信息系統的功能。要分析如何數據集成，先要知道哪些數據屬於多個系統使用，這些數據就是我們的集成對象。
3.1 銷售數據
銷售數據和ERP、APS都相關。基本的銷售數據重要字段是客戶、商品、數量、交貨期。ERP系統可以用該數據形成銷售發票，統計銷售額。對APS系統來說，銷售數據是生產計劃排程的源頭，在銷售數據基礎上形成組裝計劃，加工計劃和外協計劃。
3.2 技術數據
接到銷售訂單後，技術部門要進行設計，設計產品結構，也就是BOM表，設計零件加工工藝。PLM是管理圖紙的系統，它的核心應用領域是在設計領域，BOM表就是在設計階段產生的，BOM在PLM系統中有存儲。ERP系統中也要用到BOM數據，ERP中MRP分解計算，就是在BOM數據基礎上，利用銷售訂單形成公司內部加工零件數量和對外協採購數量。APS系統也用到BOM，它比ERP系統計算的更細。當然瞭如果公司已經有了APS系統，就不需要ERP系統的MRP計算功能了。
BOM數據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，子件和數量。例如
這種BOM表結構只能表示簡單的組裝關係，即零件都完成後再一起組裝。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，例如下面的生產流程。
上圖中表示，一種原材料C0,經過一步加工到C1,這時候需要裝配上A, 然後繼續加工成C2, 再裝配上B，然後加工成C3, 下一步變成C。
在實際的生產過程中，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後流程關係。在生產計劃排程APS系統中，必須將裝配關係和零件生產前後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係。
從C0到C為零件生產流程主線路，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。如果該工序號後面寫的是零件，則該步驟為裝配，後面是裝配使用的數量。如果工序號後面是設備，則後面是具體設備編號，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，又有組裝的複雜流程。
PLM的核心應用領域是設計領域，在產品設計時，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出了產品結構信息，也就是BOM。PLM產品可以直接從總裝圖上提取出BOM信息，並將該信息存儲在數據庫中。筆者單位使用的是國內知名PLM廠商CAXA公司的產品，現將CAXA從圖紙中提取BOM信息做一介紹。
CAXA PLM提供產品結構管理，以結構樹的方式顯示產品的裝配組成關係。產品結構樹為用戶提供關於產品組成的直觀視圖，在產品結構樹的基礎上，可以進一步實現產品結構對應的BOM輸出。可以繪製總裝圖，也可以通過批量入庫把總裝圖中的結構提取出來，生成產品的結構樹。生成的結構樹樣式如下：
結構樹對應的BOM信息會保存在CAXA PLM對應的數據庫中，如何通過技術手段將BOM信息導入其它信息系統中，將在文章下一部分介紹。
3.3 生產庫存數據
可以使用MES系統實時採集庫存數據，庫存數據會為ERP系統和APS系統提供數據支持。ERP系統一般採用鍵盤輸入數據，而MES系統一般是通過條形碼，二維碼，RFID等技術採集數據，效率大大高於鍵盤輸入，並且便於在生產現場現地採集，保證數據的實時性。實時性的庫存是最有意義的。MES是車間和ERP和APS系統之間的協調信息系統，它提供了通常ERP系統所不能提供的生產車間信息的透明性，提供了ERP和APS與底層車間（操作終端與設備）的可靠數據界面等。
3.4 採購數據
採購數據和銷售數據是相反的對應關係，銷售是賣給客戶，採購是供應商賣給本企業。在ERP中採購單據和銷售單據格式基本一樣。ERP和APS都需要採購數據。
04、PLM、ERP、APS、MES
信息系統數據集成的技術分析
在技術上一般有3種方法數據集成，1，使用同樣數據庫表格；2，使用公共文件；3，數據庫間程序或軟件數據自動傳遞方式。下面分別做介紹。
4.1 公共部分使用同樣數據庫表格
使用同樣數據庫表格，指的是使用同樣的數據庫，例如PLM、ERP、APS、MES數據庫都是Sql server, 裡面不同系統涉及到的BOM表都是Sql server中同一張表。這無疑是集成最徹底的方式，但經常每個公司側重點不同，例如提供ERP的公司，沒有PLM產品，或者不擅長PLM，其PLM系統功能不強。如果是大公司的產品，產品線更豐富，相互融合性更好些。例如用友公司既有ERP 產品，也有PLM產品。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產品。
4.2 使用中間文件
該方法是在一個信息系統將需要共享數據導出，導出到一箇中間文件，然後再通過這個中間文件將共享數據導入到另外一個信息系統中。
例如：Excel文件是最常用的表格程序。一般的PLM、ERP、APS、MES都有數據導出到Excel和從Excel導入的功能。可以從PLM系統中導出BOM數據到Excel表格中，然後再從Excel表格將BOM數據導入到ERP和APS系統中。
4.3 使用數據自動傳遞方式
數據自動傳遞，是指利用程序軟件在不同的信息系統之間自動傳遞共享數據，這樣傳遞數據效率高。自動傳遞數據的手段之中，通過數據庫觸發器傳遞數據是開發便利，成本低廉的手段。下面對數據庫觸發器傳遞數據做一介紹。
PLM、ERP、APS、MES信息系統常用的數據中，可能Sql server是使用最多的。SQL Server 是 Microsoft推出一套產品，它具有使用方便、與相關軟件集成程度高等優點，成為了Windows平臺下進行數據庫應用開發理想的選擇。SQL Server廣泛應用於金融、保險、電力、行政管理等與數據庫有關的行業。SQL Server與其它數據庫,如Access、FoxPro、Excel等有良好的ODBC接口，可以把上述數據庫 轉成SQL Server的數據庫。
Sql server數據庫帶有觸發器的功能，利用觸發器功能編寫代碼，代碼是自動觸發的。當對錶中的數據做了任何修改之後立即被激活，然後程序運行，對其它數據表進行修改。
基本的觸發器包括一下3種類型：
A insert觸發器:向表中插入數據時被觸發；
B update觸發器：修改表中數據時被觸發；
C delete觸發器：從表中刪除數據時被觸發。
以知名ERP廠商用友的ERP為例，它的零件基礎數據都是存在於Inventory表格中。零件基礎數據是PLM, ERP, APS和MES的共同數據，需要共享。可以只維護一個系統，然後設置觸發器，當一個信息系統零件基礎數據更新後，利用觸發器自動修改其它信息系統零件基礎數據。
例如，我們需要利用觸發器更新UFDATA_002_2018..Inventory數據表，可以利用下面代碼創建觸發器，因為數據表實際字段很多，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、後記
隨著企業信息化應用的逐步發展，企業的信息化環境逐漸複雜。在企業使用PLM產品用於管理圖紙之後，PLM就需要關注與其它管理信息系統的集成，實現與各種CAD系統集成，提取的規範化、標準化的信息，並與ERP/APS/MES等系統進行快速的數據交換，避免數據的重複定義導致的問題，從而提升企業的整體運營效率
本文討論了PLM、ERP、APS和MES幾個信息系統的數據集成。介紹了各自基本功能，他們之間的共享數據和基本數據共享的技術方法。關於系統共享數據BOM表的表示方法，筆者提出了針對複雜流程的BOM表示方法。關於數據集成方法，介紹了3種基本數據共享方法及示例代碼。筆者觀點使用數據自動傳遞方式很實用，既保證了數據傳輸效率，也可以不用拘泥於必須各個系統都從一家軟件廠商採購的侷限。
PLM最新的趨勢會用到大數據和虛擬化技術，但只有解決了PLM與ERP、APS和MES系統的集成問題，不同系統數據實現共享，大數據和智能化技術才能更好從企業的海量數據中進行深度挖掘，提取出有價值的信息，為企業經營決策提供支撐。
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