产品创新的全过程要求有全面数字化的开发平台,才能给设计者一个自由发挥、运用自如的平台，这就是说要求开发平台具有优化设计的支持功能和具有符合企业整体集成的环境。在已往,由于企业信息化处于初、中级阶段，没有企业信息集成的要求，机械制造业应用软件CAD/CAE/CAPP/PDM/ERP等等（工业软件）开发技术也未达到企业信息集成的要求，因此企业应用软件开发按照各自发展方向开发自已的系统，各系统无法考虑企业信息集成，只是考虑本系统的需求，因此形成不统一的，五花八门应用系统，其形成的数据文件，或数据库的数据及其结构各不相同，统称异构数据。在这种条件下，在企业信息集成早期提出用TOP/MAP等协议来解决各企业信息的集成，在这种条件下要使整个企业信息集成带来了复杂化，这是目前制造业企业信息集成的难点，目前企业信息集成经常是依靠编制各系统之间的专用接口，执行导进导出等转换数据，使各系统达到间接的过程的集成与数据共享，但是这种方式由于企业采用应用软件各不相同，因此要开发各不相同专用接口，增加系统开发工作量与成本而且增加系统复杂性，还带来数据库中数据大量冗余，而且转换将造成可能的数据的不一致，为系统运行带来隐患，我国目前采用解决企业信息集成基本如此。自从PDM/PLM技术深入研究应用以来，提出以PDM为核心解决各系统集成，这一方案从近期理论到实践研究是可靠的，但是如何通过PDM把五花八门异构数据变为能共享？依靠编制各系统之间的专用接口不是根本解决方案。在国际上，图形信息共享与集成已推出STEP标准，提供图形信息数据结构、数据模型，为图形信息异构数据共享提供根本解决方案。为此研究企业信息集成条件下以PDM为核心的解决方案，必须统一各系统与表达产品基本数据的数据结构，建立产品基本数据的数据模型，是解决异构数据集成的关键，也是械制造企业在产品创新数字化过程中的问题、难点,更是两化融合的关键之一。能否实现最佳企业信息集成，实现各系统数据模型的统一，为企业信息集成开创新局面，本文提出研讨。
1.机械制造业产品数据形成过程与互相关系分析
企业以生产产品为己任，其一切经营活动都围拢生产产品服务，产品数据构成了企业信息数据的核心，因此必须研究在企业信息集成条件下的产品数据及其结构。在过去单项开发时代，由于没有企业信息集成的要求，形成各系统不统一的五花八门的产品数据及其结构，在这种条件下要使整个企业信息集成带来了复杂化，这是目前企业信息集成的难点，要使各系统达到过程的集成与数据共享,为此研究企业信息集成条件下的产品数据及其结构是解决企业信息集成及两化融合的关键。能否实现最佳企业信息集成，必需分析企业生产经营全过程产品数据各系统数据模型，才能正确提出过程的集成与数据共享统一数据模型。
1）产品数据及其形成过程
产品数据形成的几个阶段:如图1。
图1 产品数据形成的几个阶段
图2 产品技术数据之间关系
2）产品技术数据关系
产品开发过程是一个系统工程,其各阶段的工作形成的设计与工艺文件有着严格顺序和完整性要求,JB/T 5054.5-2000规定了产品各设计阶段图样及设计文件完整性,JB/T 9169.2-1998规定了产品工艺设计阶段工作顺,JB/T 9165.1 1998规定了产品及工艺设计文件完整性,图2是产品开发过程技术数据的间关。
3）产品技术数据与生产数据关系
产品开发的目的是为了满足市场用户需求,其开发过程中的一系列图纸、工艺、文档资料都是为了生产出用户需求的产品,一系列图纸、工艺、文档资料是组织生产,指导生产所必须,组织生产每一个过程都必须用一定的技术资料为基础依据,所以在组织产品生产过程中不但要及时提供图纸、工艺、文档资料,而且要求图纸、工艺、文档资料的完整性、正确性, 产品开发阶段的质量将严重影响产品制造的质量及生产过程优化, 生产周期的缩短、成本的降低等等.图3对产品技术数据与生产数据关系的分析。
图3 产品技术数据与生产数据关系
图4 生产技术准备计划的流程
4）产品技术数据生成的控制--产品生产技术准备计划
(1)产品研发：产品开发计划:市场预测报告, 技术预测报告 ,可行性分析报告,新产品开发建议书,报价书，技术协议书，设计任务书，技术建议书，先行试验大纲，先行试验报告。
(2)产品设计:产品设计计划,设计方案, 总图,系统图,原理图,总装图，说明书,计算书,明细表，部件图,零件图。
(3)产品工艺:产品工艺准备计划,工艺方案，产品工艺性审查报告,工艺路线,工装明细表,工艺员计划,工种工艺卡片，工序卡,质控卡装配明细表,材料工时定额,工装图。分页2．机械制造业企业信息化产品数据形成过程的分析
1）CAD/CAPP…./CAM/ERP初级应用阶段的产品数据(资料)的管理
（1）CAD产生的数据资料:由于CAD初级阶段的应用仅限于绘图、计算等，是设计部门内部各工作岗位独立的工作处理，CAD的输出和人工手工处理时完全一样,是纸质的图纸与各种设计文件,以此互相进行信息交流、传递 ,没有利用存入计算机内的信息进行交流、传递，因此CAD产生的数据资料的管理也和人工手工处理时完全一样。
（2）CAPP产生的数据资料:由于CAPP初级阶段的应用仅限于工艺部门内部各工作岗位独立的工作处理,所以CAPP的输出和人工手工处理时完全一样,是纸质的各种工艺文件与图纸, 没有利用存入计算机内的信息进行交流、传递，因此CAPP产生的数据资料的管理也和人工手工处理时完全一样。
（3）MRP/ERP实施过程中产品数据处理:由于CAD/CAPP初级阶段的应用输出是和人工手工处理时完全一样,是纸质的图纸与各种设计工艺文件, 所以实施MRP/ ERP过程中必需将大量的设计工艺资料用人工手工输入计算机, 因此造成了所谓实施MRP/ ERP过程中的”三分技术,七分管理,十二分数据”难题。
(4）CAM的应用:和MRP/ERP实施过程中产品数据处理一样,必需将CAD/CAPP数据用人工手工输入计算机或数控机床。
（5）存在的问题:
CAD系统内部数据资源不能共享,数据重复输入,重复设计,设计方法无法统一,发挥不了计算机与信息系统的优势,不但没有解决设计部门的重复劳动,缩短设计周期,产品设计也无法进一步优化,也无法为其他部门提供计算机内部数据,造成全厂数据资源不能共享;
CAPP工艺系统与CAD系统一样数据资源不能共享,数据的重复输入,重复设计,设计方法无法统一,发挥不了计算机与信息系统的优势,不但没有解决重复劳动,缩短设计周期, 工艺设计也无法进一步优化,也无法为全厂其他部门提供计算机内部数据,造成全厂数据资源不能共享;
PDM只解决CAD系统的图档资料与设计流程更改管理，不能为实施MRP/ ERP过程中的所需数据处理。
由于数据资源不能共享,重复输入造成的误差,影响系统正常远行,影响MRP/ERP实施及效果;影响其他先进制造技术与管理技术的应用;影响信息技术的深入应用, 影响信息化与工业化融合，影响信息化带动工业化。
2）集成应用环境下企业的产品数据管理目标
（1）解决企业适应市场经济变化多,变化快的要求;
（2）解决企业适应多品种,单件,中小批量个性化生产要求;
（3）解决企业应用信息技术,实施CAD/CAPP/PDM/CAM/ERP集成,运行CIMS增加竟争能力的要求;
（4）解决企业应用先进制造技术JIT/CE/LP/AM/MC/CPC /EB....提高经济效益要求;
为此要求产品的数据管理从图5不用计算机时产品数据的产生与传递，推进到黄色表示计算机初级应用阶段，最后到达紫色表达在集成条件下产品数据的产生与传递。
图5蓝色说明了不用计算机时产品数据的产生与传递，黄色表示计算机初级应用阶段（单项应用）时产品数据的产生与传递，此时CAD/CAPP产生的数据资料的管理也和人工手工处理时完全一样，以文本方式传递，紫色为在集成条件下产品数据的产生与传递。
图5 不同时期产品数据的产生与传递
3．怎样实现集成应用环境下企业最佳的产品数据的管理
由于集成应用环境下企业的产品数据管理目标，要求CAD/CAPP/PDM/CAM/ERP实现数据共享、集成运行，为此必须：
1）统一CAD/CAPP/PDM/CAM/ERP 产品数据系统数据模型
如要求CAD/CAPP/PDM/CAM/ERP实现最佳数据共享、集成运行，首要条件是统一CAD/CAPP/PDM/CAM/ERP 系统数据模型，就是要统一产品数据表达方式，没有统一产品数据模型，怎能使各系统实现最佳数据共享、集成运行？数据模型应包括：产品属性数据与产品结构数据，产品工艺属性数据与产品工艺结构数据，以及组织产品生产计划管理的数据。本文一开始分析了机械制造业产品数据及形成过程与互相关系，这是企业组织生产制造过程所必需，是有产品设计与工艺设计产品数据表达标准中华人民共和国机械行业标准JB/5054.1-6054.6—2000及JB/T9165～JB/T9169，JB/T8514规定的图样与各种文本文件构成，生产管理应用这些图样与各种文本文件组织生产，用计算机辅助设计、工艺、管理也必需有这些产品数据，在本文2．企业信息化机械制造业产品数据形成过程的分析中已论述，进入企业信息化集成应用环境要求企业信息各系统达到数据共享、集成运行，由于数据处理要求与建立数据共享、集成运行环境，其产品数据的传递方式、表达方式、格式与方法发生了变化，其各系统传递产品数据不能再是纸质的图样与文本文件，而应该是各系统能共享数据，这是由于数据处理工具有人与计算器，变为人、计算机与相关软件而形成的，因此其产品数据的表达方式、格式与方法必须满足计算机及其软件的需求。图6实施MRP/ERP对设计文件的要求，图7 ERP实施过程中对工艺数据的要求。
图6 实施MRP/ERP对设计文件的要求
图7 ERP实施过程中对工艺数据的要求
2）怎样统一CAD/CAPP/PDM/CAM/ERP 系统数据模型
从企业系统方面研究，机械制造企业为用户服务的最终是产品，CAD/CAPP/CAM/PDM输出数据最终目的是为了ERP/MES组织生产，制成产品提供给用户，从而完成企业使命。既然ERP/MES担负最终制成产品的任务，那么ERP/MES组织生产所需各种格式产品数据应该有CAD/CAPP/CAM/PDM直接提供。因此CAD/CAPP/CAM/PDM提供产品数据必须满足ERP/MES需求，为此CAD/CAPP/CAM/PDM/ERP/MES必须样统一CAD/CAPP/PDM/CAM/ERP 系统产品数据模型，适应其软件集成运行与数据的共享，图8是集成环境下企业信息示意图。
图8 集成环境下企业信息示意图
图9 机械制造业信息集成模型
通过我们开发与实施的检验，按图9机械制造业信息集成模型 ，统一CAD/CAPP/PDM/CAM/ERP 系统数据模型，形成企业信息集成的平台，建立起企业信息集成系统完全可能。
4．CAD/CAPP/PDM/ERP集成系统的数据模型
1．以ERP 系统数据模型为标准统一CAD/CAPP/PDM/ERP 系统产品数据模型
ERP/MES组织生产所需各种产品数据是有CAD/CAPP/CAM/PDM直接提供。为了系统集成运行与数据共享，CAD/CAPP/PDM提供产品数据模型表达方式，必须满足ERP/MES需求，按照这一推理：
（1）以ERP所需数据为标准统一CAD/CAPP/PDM/ERP 系统产品数据模型的必要性。在人工作业条件下，企业设计部门按JB/T5054.5-2000提供设计图图样与文件，工艺部门按JB/T 9165.1 1998规定提供了产品工艺设计文件，生产部门就可组织生产，在应用ERP/MES组织生产要求：按上一片文章图6实施MRP/ERP对设计文件的要求及图7 ERP实施过程中对工艺数据的要求，由CAD/CAPP/PDM提供产品数据， ERP/MES系统就能运行，组织生产，最终制成产品提供给用户，从而完成企业使命。因此只要CAD/CAPP/PDM按ERP/MES要求提供产品数据，CAD/CAPP/PDM/ERP系统就能数据共享、集成运行。实施这一方案，使数据结构最简化，数据不冗余，又能使其过程最简化，最佳方案PDM与ERP合用一个产品数据库如图10。
图10 PDM与ERP合用一个产品数据库方案
图11 ERP运算过程所需输入产品数据数据分页（2）什么是ERP/MES要求产品数据的模型与结构
图2是 ERP运算过程所需输入产品数据包括：
①ITEM项目（物料）主文件。这是定义项目（物料）的数据库中的一个表，以项目（物料）主文件号ITEM NO为关键字，有若干表达其各种属性数据字段组成。ITEM表可包括：产品、部件、分部件、组件、零件、毛坯、原材料等组成产品实物，也可包括工艺装备:设备、工装(专用、通用、借用、外购)、辅助材料，每一项目可用一个字段表达其标识数据，用若干字段表达各种属性数据表达其各种属性，如零件分类属性（分类码）、材料属性（包括材料码及材料定额有关毛坯尺寸、净重、毛重、定额、切口、夹头、一坯出件数以及零件工艺路线等表达其属性的各种数据、以及该项目设计、审核、校对、标准化审核者及其日期、图纸规格及张数，以及以上各种其他属性提供者及其日期等，也可表达设计、工艺档案资料中的非物料的图、文档案资料等各种属性数据，物料与非物料的档案资料中的图、文档案资料用ITEM NO数据字段中“类型”于以区分。图12是ITEM项目（物料）主文件数据库表实例。
图12 ITEM项目（物料）主文件数据库表实例
图13 用父项与子项关系表达产品各组成示意图
②物料清单BOM。这是表达产品组成结构的数据库表，以父项与子项关系表达产品各组成部分及其数量，并对每一项目有关的设计者及其日期，修改及其日期，还包括ERP所需有效期、提前期、生产周期等，图13是用父项与子项关系表达产品各组成部分示意图，图14是BOM数据库表实例。
图14 BOM数据库表实例
图15 PROCESS数据库表实例
③工艺数据表PROCESS。这是表达零件加工工艺属性的数据表，以项目（物料）主文件号ITEM NO为父项，与若干工序号与子项及表达子项若干其各种属性数据字段组成，如工序描述、工作中心、加工部位，工时定额（排队时间、等待时间、加工时间、准备时间及工序成本，以及工艺规程号、各数据建立者、日期，修改者、日期等，图15 是PROCESS数据库表实例。
2．以ERP 系统数据模型为基础统一CAD/CAPP/PDM/ERP 系统产品数据模型对CAD/CAPP/PDM系统要求
1）对PDM系统要求
ERP实施过程中通过PDM数据库获取CAD,CAPP输出的产品数据。为此必须建立包括ERP/MES要求产品数据数据库包括：ITEM表(项目属性定义)，BOM表(产品结构数据EBOM、MBOM、ABOM)，PROCESS表（工艺数据，工艺规程数据、工时定额数据）等，以上表中也包括许多生产管理数据必须由ERP系统完成，如物料价格、工序成本、生产计划管理的周期、批量等期量标准数据。以及这些数据维护、安全控制。
2）对CAD系统要求
（1）CAD系统输出的图纸、技术文件中的属性数据必须规范化、标准化，其格式必须进行规范化、标准化处理。在图形文件中的属性数据是管理产品数据及实现CAD/CAPP/ERP数据共享的重要信息，因此必须对所要提取的属性数据及格式必须规范化、标准化，才能通过程序读取属性数据到数据库文件中，图16是面向ERP的CAD数据处理系统。图17是从设计图纸提取ITEM表与BOM表逻辑关系，图18、19是从设计图纸提取相关数据建立ITEM表与BOM表实例。
图16 面向ERP的CAD数据处理系统
图17 从设计图纸提取ITEM、BOM表逻辑关系
图 18
图 19
图18、19是从设计图纸提取相关数据建立ITEM表与BOM表实例
（2）CAD系统必须对产品数据进行统一编码。为了实现对数字化的产品数据进行管理，必须对产品数据进行统一编码，包括：产品编码及其组成产品的各级部件（总成、模块）、各级组件、零件（通用件）、外购件、标准件、原材料以及产品技术文件、资料等。这些零部件、技术文件、资料在没有使用CAD或使用CAD初级阶段也有编号，但是应用PDM对产品数据进行管理，达到CAD/PDMCAPP/ERP数据共享，系统集成，对产品数据进行统一编码。
3．对CAPP系统要求
（1）建立产品工艺设计数据的数字化标准表达方式的基础，CAPP系统既是编制工人使用工艺文件工具也是建立产品工艺数据的数字化标准表达方式的工具，为此CAPP系统必须符合以上输出数字化工艺设计的数据标准化与规范化要求;
