以PLM系统为中心的物料全生命周期信息集成与应用

物料信息全生命周期管理是企业产品设计、工艺制造的重要管理内容，其管理水平高低直接影响企业经营管理和发展质量。本文以电子行业为例，探讨以PLM系统为中心的物料信息集成与应用，围绕PLM系统实施多系统集成应用，破解物料信息全生命周期管理和全过程信息追溯的难题，提升信息系统互联互通的能力。

PLM系统，即产品生命周期管理系统，已成为企业产品生命周期管理的核心平台，涵盖了产品概念设计、研发、制造运营维护到最终退役的所有阶段。同时，PLM系统是诸多制造企业信息化平台的数据源头，为其他信息化系统提供物料数据、产品数据、技术文件、工艺文件等基本源头数据，通过构建以PLM系统为核心的方式，构建跨平台的系统集成方案，实现物料管理整个生命周期从设计、部署到集成，为企业物料信息的统一管理和集成应用奠定数据基础。

物料管理一直都是研制型企业关注的重点业务领域，涉及新产品开发、产品交付、售后维保的全过程。以建设智慧院所为目标的牵引下，分阶段推进实施诸多业务系统均会涉及到物料信息管理以及集成应用。物料数据分散在不同的业务部门和信息系统中，这样在系统集成过程中会涉及多个物料信息数据源。贯穿物料全周期信息集成与应用成为研制型企业的重点关注挑战。企业核心的业务管理系统，如PLM系统（产品生命周期管理系统）、ERP系统（企业资源计划系统）、MOM系统（制造运营系统）、RMS系统（设计资源管理系统）都会涉及到物料信息管理，各系统从不同的维度丰富物料属性，但物料编码、物料名称、物料规格/型号、物料主要指标、物料质量等固有属性应实施统一数据源管理，否则会导致物料管理混乱，出现一物多码、物料重复等情况，难以发挥其综合管理作用，甚至出现库存积压或缺货的窘境。本文简要分析不同时期推进不同业务系统时，各业务系统物料信息管理的基本情况。

1.1 PLM系统之物料管理

PLM系统运用集成与信息驱动的方法，涵盖了从设计、制造、配置、维护、服务到最终处理的产品生命周期的所有方面，用于管理产品生命周期的所有业务系统的集成。PLM系统围绕管理所有与产品相关的信息，包括技术信息、生产过程信息、交付信息和售后维修信息，能够分类存储和产品相关的各类文档，提供存放于系统中的电子数据创建、浏览、修改、删除、下载和打印等权限控制机制，支持二维及三维CAD文件在线查询、浏览和发布文件签署等功能，能够建立文档与文档间、文档与产品间的关联关系。简言之，PLM系统为企业协同设计奠定了基础技术平台，为设计人员提供物料申请、优选、创建的基础平台，已成为企业创造价值的数据源。

1.2 ERP系统之物料管理

ERP系统是建立在信息技术基础上，以系统化的管理思想，为企业决策层、管理层和执行层提供决策运行手段的管理平台，实现企业内部流程与数据整合。ERP系统将数据和流程集中到单个系统，以订单交付为驱动，以市场需求为导向，打通了销售、采购、物料、生产、财务等业务流程，实现从销售合同到销售回款整个端到端闭环的业务流程。ERP是主要面向制造行业进行物料资源、资金资源和信息资源集成一体化管理的企业信息管理系统。物料保障水平的高低直接影响了企业研制、订单交付等核心业务环节。ERP系统侧重于从库存信息、物料制造商、计划信息、财务信息等维度管理物料信息；经PLM系统研发选型后的物料会被推送至ERP系统实施采购管理，因而ERP系统较为依赖于上游PLM系统物料信息的输入。基础物料作为企业重要的资源，是ERP系统管理的重中之重。

1.3 MOM系统之物料管理

MOM系统通过协调管理企业的人员、设备、物料和能源等资源，将原材料或零件转化为产品。其旨在协调和管理制造业务的各个方面，包括排产信息、调度信息、‌生产计划、生产过程‌质量管理、技术文件（图纸、工艺文件、BOM清单、技术通知单等）下发、工艺任务执行信息、工序检验、报工信息、物料信息、设备维护、‌库存管理等功能模块，是数字化制造的核心组成部分。MOM系统的应用场景主要涉及编制工艺规程、设定生产线、作业计划排程与派工、物料齐套与配送及现场作业执行等。MOM系统高度依赖于上游PLM系统、ERP系统的准确输入，从而实现精准配送和高效执行。

1.4 RMS系统之物料管理

RMS系统即设计资源管理系统，实现电子系统设计中电子元器件以及成熟电路模块资源库的高效率与高质量建设、管理、应用和维护，进一步提升了电子系统设计效率、改善设计质量。电路原理图是电子产品功能的基础，原理图由各类元器件物料互连组成，按照企业设计规范，建立可以共享复用的统一元器件原理符号及PCB（印刷线路板）封装库，避免设计人员大量时间消耗在“元器件原理符号及PCB封装绘制”这项工作，同时增强了电子设计师和PCB设计师之间的原理图符号和封装之间的关联，提高工程师设计能力和设计效率，降低电子资源库更新维护的难度。RMS系统同样依赖于上游PLM系统的物料信息准确输入，以物料信息为基础，建立统一规范的物料原理符号和封装库，支撑设计人员研发物料选型工作。

以上各类信息化系统一定程度上较好地支撑了企业规模化的经营发展、精细化的业务运营，促进企业管理科学化、精益化、透明化，实现进销存协同化、生产制造智能化、业务财务一体化、设计制造敏捷化。通常多数企业采取分步实施的推进策略，依据企业自身发展需要，逐步构建和投入使用符合自身需求的各类信息系统，由于系统构建的时间和所用的技术差异化，信息化系统难以做到完全由一家供应商提供。随着系统功能模块和复杂度的增加，不同时间跨度下建成的信息系统的集成问题愈发突出。针对企业各系统共性的物料信息很难做到统筹兼顾，亟需构建统一规范的物料信息数据源，切实解决系统间数据不一致的问题，为数据共享和信息交换奠定基础。

为整合不同信息化系统中物料信息的数据，最大限度减少对企业科研生产的影响，全面梳理与优化信息系统物料信息管理流程，打通物料信息在各个系统间的渠道，提出以PLM系统为中心的物料信息全生命周期信息集成与应用的解决方案，帮助企业加强物料信息统一数据源管理，形成各系统各司其职、分工协作、有效衔接的工作机制，实现对内部物料信息数据良好的集成与应用。

图1 以PLM系统为中心的物料信息集成应用框架

2.1 物料信息集成优化设计

PLM系统的应用目标是将所有与产品形成过程有关的信息系统和软件工具有机地集成起来，即在信息孤岛间架起桥梁，满足产品研发过程中所有人员对整个企业不同信息的需求，因此物料信息集成显得尤为关键。物料信息几乎存在于各个业务管控系统，基于企业科研生产全局视角，遵循便利设计人员快速选型物料，实施敏捷开发，全面重塑物料申请、创建等流程，进而快速分发至相关信息平台。通过信息技术手段，提供物料信息同步服务接口，由ERP、MOM、RMS系统调用服务接口，获取物料集成信息。同时，PLM系统通过调用ERP系统接口服务，获取物料生产厂家、库存信息，便利设计师掌握物料库存状态，为下阶段新品试制做好物料准备工作。

2.2 信息系统集成接口设计

系统接口是两个系统之间进行交互的边界，它定义了系统之间相互通信的方式，主要包括接口名称、接口描述、输入参数、输出结果、调用限制、错误码等要素。系统集成接口设计通常遵循简单性、标准化、扩展性、安全性等原则。由于多个信息系统相对独立存在，每个系统都占有比较重要的地位，并由不同软件供方提供；系统间数据交换和信息传递需要经过多个系统处理才能完成，需要系统支持接口调用或有设计良好的外部接口。系统集成一般采用API接口、web service接口、数据库接口和中间件集成等方式实现；其优势在于保持各系统独立和完整的基础上，实现软件系统的数据交互和信息共享。

2.3 信息系统集成技术分析

企业在选型调研PLM、ERP、MOM等主平台时，核心关注点往往聚集于业务改进与需求分析，从而忽视了系统的技术架构和开发语言，尤其是部分单位缺乏专业的软件开发人员，较少关注系统集成技术，给系统集成工作和集成运维工作带来了诸多困难。因各系统建设年度、技术实现方式不同导致了系统集成存在技术难点，难以实现系统直接集成。鉴于API接口、web service接口等实现方式规范性和安全性较好，采取开放的XML、JSON等标准格式进行数据传输，应用程序用标准的方法把功能和数据“暴露出来”，供其他应用程序调用，即可完成系统间的数据传输，最大限度地减少对系统运行的影响。

2.4 以PLM系统为中心的物料集成与应用

在业务协同和系统集成过程中，PLM系统作为设计数据的源头，同时也负责向各个业务系统传递产品数据、物料数据、工程图纸、工艺文件等。本文仅从物料信息集成的视角阐述，PLM系统向相关的业务系统推送物料主数据和相关数据集成字段；各系统在接收到物料信息后将会根据预先设置好的规则进行物料视图的扩展，部分数据需在特定步骤下人工维护。

1）PLM与ERP进行物料信息传输：设计人员在开发新产品时，必然会选型新物料，依托PLM实施新物料代码申请管理；在办理了新物料代码申请流程后，PLM会正式对外发布新物料代码信息。同时，ERP系统会调用PLM系统物料同步接口，获取新物料信息。基于库存管理、采购管理等业务需求，库存管理人员、采购人员会同步维护新物料对应的库存信息、采购信息，如安全库存、最小采购批量、生产厂家等信息。至此，ERP会将生产厂家等信息反馈至PLM系统，供设计人员选型物料参考，从而形成一个物料管理闭环反馈链。

2）PLM与MOM进行物料信息传输：PLM正式发布新物料信息后，MOM系统会调用PLM物料同步接口，获取新物料相关信息，并扩展新物料工艺加工、生产制造等属性信息，支撑生产现场的WMS、WCS等仓储平台管理，帮助企业更好地掌握生产进度和产品质量。

3）PLM与RMS进行物料信息传输：PLM系统对外提供物料同步接口时，RMS系统也需要同步新物料信息，并以此为依据，开展元器件建库工作，形成统一、规范、完整的物料原理符号及封装库，极大地便利绘制原理图工作，更为后续产品BOM采购管理奠定基础。

物料信息管理是制造企业一直重点关注的业务领域，其管理成效直接影响到企业的经营发展和竞争力提升。PLM系统作为企业数据产生的源头，其规范化、标准化的物料管理，会给其他业务系统传递规范、准确的物料信息，使物料从产生、流通、使用、堪用、停用等全生命周期动态管理，有效激活物料数据价值，切实解决“信息孤岛”问题。

1）统一物料数据规范：PLM系统与各业务系统物料信息保持一致，通过编码器生成唯一物料标识，构建了统一编码体系，建立规范、标准的物料信息，有效保证数据源头的规范，保障数据双向互通，提升了企业信息化管理水平。

2）加强横向业务协同：通过PLM系统业务管理实现各部门间的高效协作，实现计划、设计、工艺、制造全过程管理。通过物料变更管理，有效管理各部门的变更请求，使得设计变更得以有效管控，并及时更新各业务系统物料数据。

3）加强物料信息管理：构建以PLM系统为中心的物料信息库，避免出现原有的“各自为政”的现象，物料信息由专人管理和维护，基本杜绝了一物多码、物料重复等情况，减少了呆滞物料的情况，增强了物料管理降本增效的效果。

本文提出了以PLM系统为中心的物料全生命周期信息集成与应用方式，结合笔者所在企业亲身实践，旨在通过物料信息集成应用，统一物料数据规范、强化横向业务系统以及加强了物料信息管理，实现物料信息全生命周期管理和全过程信息追溯，提升了信息系统互联互通能力。希望通过本文，能够为制造企业的信息系统集成提供一定的参考和帮助。