航空產(chǎn)品的特殊性,決定了飛機(jī)研制過程中產(chǎn)品的技術(shù)狀態(tài)是一個動態(tài)的不斷變化的過程,這也造成了當(dāng)前航空企業(yè)實施產(chǎn)品構(gòu)型管理的難度,如何充分利用企業(yè)所擁有的資源,順利的實施好構(gòu)型管理是當(dāng)前航空企業(yè)構(gòu)型管理所面臨的一個問題。我國航空業(yè)雖然陸續(xù)制定了一批國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),企業(yè)內(nèi)部也制定了飛機(jī)型號構(gòu)型管理實施的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和指導(dǎo)性技術(shù)文件,但與國外先進(jìn)的飛機(jī)公司已經(jīng)實現(xiàn)無紙化的構(gòu)型管理體系相比,還有相當(dāng)大的差距。如何充分利用企業(yè)所擁有的資源,開展基于PDM平臺的構(gòu)型管理,建立完善的成體系的航空企業(yè)的構(gòu)型管理系統(tǒng),縮小和國外先進(jìn)水平之間的差距是當(dāng)前構(gòu)型管理的一個關(guān)鍵問題。
1 協(xié)同研制平臺下的構(gòu)型管理
構(gòu)型管理是一種技術(shù)和行政手段相結(jié)合面向產(chǎn)品全生命周期,以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為組織方式,將各階段產(chǎn)品數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來并對其進(jìn)行管理和控制,進(jìn)而保證產(chǎn)品數(shù)據(jù)一致性、有效性和可追溯性的管理技術(shù)。構(gòu)型管理主要由構(gòu)型標(biāo)識、構(gòu)型控制、構(gòu)型狀態(tài)紀(jì)實以及構(gòu)型驗證與審核幾個部分構(gòu)成。利用目前多數(shù)航空企業(yè)所擁有的PDM 平臺Windchill,然后與CAD設(shè)計軟件CATIA建立協(xié)同研制平臺,實施構(gòu)型管理,以最大限度的利用現(xiàn)有的企業(yè)資源,降低企業(yè)實施構(gòu)型管理所帶來的成本,提高構(gòu)型管理水平。協(xié)同研制平臺的產(chǎn)品設(shè)計工作主要發(fā)生在CATIA軟件,經(jīng)過CATIA環(huán)境下的各個階段產(chǎn)品設(shè)計工作最終完成產(chǎn)品的設(shè)計定型,當(dāng)設(shè)計進(jìn)行到詳細(xì)設(shè)計階段引入Windchill實施構(gòu)型管理。設(shè)計定型的產(chǎn)品數(shù)據(jù)在LCA環(huán)境下映射生成產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹EBOM,通過LCA與Windchill的交互機(jī)制,完成Windchill環(huán)境下構(gòu)型管理管理的全部業(yè)務(wù)流程,協(xié)同研制平臺下的構(gòu)型管理業(yè)務(wù)流程如圖1所示。
圖1 協(xié)同研制平臺下構(gòu)型管理業(yè)務(wù)流程
2 協(xié)同研制平臺下的構(gòu)型標(biāo)識
2.1 構(gòu)型標(biāo)識
一旦項目經(jīng)過評審,根據(jù)工作分解結(jié)構(gòu)和項目管理的細(xì)化程度,建立對應(yīng)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。然后進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分解,把產(chǎn)品設(shè)計劃分給各專業(yè)團(tuán)隊,在CATIA里面完成產(chǎn)品設(shè)計工作,并映射生成LCA環(huán)境下的產(chǎn)品EBOM。按照編寫的構(gòu)型管理計劃以及零部件的相互獨立的特性對產(chǎn)品的EBOM進(jìn)行構(gòu)型項的劃分工作。通過總結(jié)研究所多年開展構(gòu)型管理工作的編碼體系,借鑒ATA規(guī)范,對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹上的劃分出的每一個構(gòu)型項進(jìn)行唯一的構(gòu)型標(biāo)識工作,最終生成構(gòu)型結(jié)構(gòu)樹CIBOM,如圖2所示。
圖2 協(xié)同研制平臺生成的構(gòu)型結(jié)構(gòu)樹
ICI是產(chǎn)品的頂層產(chǎn)品結(jié)構(gòu),對于具體指定的飛機(jī)型號來說是相對不變層。
CI為構(gòu)型控制項,是產(chǎn)品實施構(gòu)型管理和控制的節(jié)點。
構(gòu)型配置方案CIS是CI控制下不同解決方案的多規(guī)格配置管理的集合。
設(shè)計模塊VCI是CIS滿足具體配置要求下的設(shè)計解決方案,其中包括設(shè)計方案的完整信息(零件、模型、技術(shù)文檔等)。
2.2 構(gòu)型信息
產(chǎn)品的構(gòu)型信息對應(yīng)產(chǎn)品的每一個構(gòu)型所包含的基本信息。這些信息包括產(chǎn)品定義信息和產(chǎn)品使用信息。其中產(chǎn)品定義信息包括產(chǎn)品的物理或功能的邊界和接口以及實現(xiàn)產(chǎn)品物理或功能屬性所必需的設(shè)計信息。產(chǎn)品使用信息則是使用產(chǎn)品所必需的信息、維護(hù)信息和處理信息。產(chǎn)品的使用信息從產(chǎn)品的使用和維護(hù)部門通過建立的協(xié)同研制平臺返回到產(chǎn)品設(shè)計部門,然后由設(shè)計人員對應(yīng)每一個節(jié)點的構(gòu)型項,完善構(gòu)型信息,在零件的設(shè)計信息之外再加上產(chǎn)品的使用信息。這樣生成的CIBOM通過JDBC方式存儲到Oracle數(shù)據(jù)庫,作為實施構(gòu)型管理的單一產(chǎn)品數(shù)據(jù)源貫穿整個產(chǎn)品的生命周期。單一的BOM也即單一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)源,可以按照下游不同的用戶的需求,進(jìn)行分類、分列和輸出,得到協(xié)調(diào)一致的各種視圖,供不同的部門和供應(yīng)商使用。
3 協(xié)同研制平臺下的構(gòu)型控制
構(gòu)型控制主要是對飛機(jī)構(gòu)型的更改管理,構(gòu)型更改是指對產(chǎn)品及其構(gòu)型信息的變更。
3.1 更改的分類
在構(gòu)型管理的通用標(biāo)準(zhǔn)中,通常按照更改影響的大小將更改分為兩大類,即主要更改(I類更改)和次要更改(Ⅱ類更改)。I類更改,即3F更改。是指影響到飛機(jī)模塊、構(gòu)型基線、形狀(Form)、配合(Fit)、功能(Function)、互換性、成本、計劃、安全等的工程更改;Ⅱ類更改,是指除I類工程更改以外的其他工程更改。原則上:I類更改需要變號,Ⅱ類更改需要變版。
更改發(fā)生時,產(chǎn)品零部件可能的狀態(tài)有四種,即未投產(chǎn)、已投產(chǎn)、已裝機(jī)和已交付。如發(fā)生變號,對于已投產(chǎn)的或已裝機(jī)的,如果可以讓步,則從下一架次實施更改,本架次不做更改,本架次采用并行替代版次(新編號A,新編號A1)紀(jì)實;如果不能讓步,則返修或重新制造,采用新編號依次變號。
3.2 構(gòu)型更改過程的管理
通過協(xié)同研制平臺的建立,借助windchill強(qiáng)大的電子流程管理功能,實現(xiàn)構(gòu)型更改過程的電子化審簽流程以替代過去的紙質(zhì)技術(shù)審簽單,打通設(shè)計所和制造工廠因為不同軟件環(huán)境所造成的電子審簽障礙,順利實現(xiàn)對構(gòu)型更改的跨廠所審簽和更改,縮短構(gòu)型更改審簽和更改實施的時間和周期。當(dāng)設(shè)計部門需要對產(chǎn)品構(gòu)型信息進(jìn)行完善或生產(chǎn)部門對零件的物理或功能特性提出一些更改需求的時候,就需要啟動構(gòu)型更改管理業(yè)務(wù)流程。產(chǎn)品設(shè)計定型的數(shù)據(jù)首次發(fā)放后,設(shè)計部門在協(xié)同研制平臺提出的更改可以簡單的歸結(jié)為設(shè)計更改,與此對應(yīng)由生產(chǎn)部門提出的更改稱之為工藝更改。不論任何角色只要擁有權(quán)限,那么更改發(fā)起人就可以利用Windchill的更改管理器提出工程更改請求(ECR),提交問題描述和解決措施,然后由更改評審委員會對ECR進(jìn)行影響和風(fēng)險評估,如果通過評估,則在Windchill里面提出工程更改建議(ECP),提出更改的具體規(guī)劃和描述,由更改評審委員會對ECP進(jìn)行評審。通過評審,則把ECP提交到構(gòu)型控制委員會進(jìn)行風(fēng)險和影響評估,如果通過評審,由構(gòu)型控制委員會發(fā)出工程更改指令ECO給設(shè)計部門,設(shè)計部門根據(jù)ECO在LCA中對涉及的CI項進(jìn)行更改設(shè)計,設(shè)計完成后依據(jù)ECO為基本單元生成構(gòu)型更改發(fā)放包,里面包括改前改后結(jié)構(gòu)的對比、版本和版次的變換,協(xié)同研制構(gòu)型管理平臺構(gòu)型更改實施流程如圖3所示。
圖3 構(gòu)型更改業(yè)務(wù)流程
4 協(xié)同研制平臺下的構(gòu)型紀(jì)實
構(gòu)型紀(jì)實就是對整個生命周期過程中產(chǎn)品的構(gòu)型標(biāo)識和構(gòu)型控制中所有活動的實施進(jìn)展情況所做的正式記錄和報告,包括構(gòu)型基線的記錄,更改過程的記錄和構(gòu)型偏離、超差等;趨f(xié)同研制平臺的構(gòu)型紀(jì)實過程可以使得我們完成和將要完成,以及更改和未更改的構(gòu)型數(shù)據(jù)都可以方便的通過Windchill產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息頁面進(jìn)行詳細(xì)的查詢和追溯,同時快速精準(zhǔn)的檢索和定位所需信息的位置,保證了產(chǎn)品構(gòu)型數(shù)據(jù)的一致性和完整性。
在設(shè)計部門完成產(chǎn)品的設(shè)計定型后,在LCA中進(jìn)行構(gòu)型項的劃分和構(gòu)型標(biāo)識活動,然后把數(shù)據(jù)發(fā)送到Windchill,再把生成的產(chǎn)品原始構(gòu)型態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和記錄,以利于產(chǎn)品原始構(gòu)型狀態(tài)的可追溯性。在設(shè)計部門和生成部門發(fā)起構(gòu)型更改活動后,對構(gòu)型更改過程進(jìn)行詳細(xì)的記錄和追蹤,再把更改過程中產(chǎn)生的更改單和更改數(shù)據(jù)通過Windchill存儲和記錄,通過對產(chǎn)品原始構(gòu)型狀態(tài)和更改后的構(gòu)型狀態(tài)的存儲和記錄,以保證產(chǎn)品的構(gòu)型可追溯性,保證所有產(chǎn)品數(shù)據(jù)處于構(gòu)型管理的可控狀態(tài),構(gòu)型紀(jì)實流程如圖4。
圖4 構(gòu)型更改紀(jì)實流程
5 協(xié)同研制平臺下的構(gòu)型審核與驗證
構(gòu)型驗證是一個持續(xù)不斷的過程。有效發(fā)布,基線和構(gòu)型或更改驗證的成果是交付一個已知的構(gòu)型,它的文檔和滿足其性能要求是一致的。這些正是需要的屬性,以滿足航標(biāo)設(shè)計驗證、設(shè)計確認(rèn)系列和構(gòu)型審核要求。構(gòu)型驗證的功能方面包含了所有的測試和演示執(zhí)行,以滿足適用性能規(guī)范的質(zhì)量保證部分。通過協(xié)同研制平臺對產(chǎn)品的構(gòu)型構(gòu)型進(jìn)行審核與驗證可以方便的在整個產(chǎn)品的周期階段連續(xù)不斷的進(jìn)行,便于在設(shè)計、制造、客戶、維修等部門問的信息傳遞,打破以往不同部門間因為使用不同軟件系統(tǒng)所造成的技術(shù)壁壘,保證了產(chǎn)品構(gòu)型管理的順利實施。
產(chǎn)品CIBOM 生成后,發(fā)往制造單位,通過MES系統(tǒng)在生產(chǎn)車間進(jìn)行生產(chǎn)與裝配,在此過程中驗證與審核前期設(shè)計定型后對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的構(gòu)型劃分與標(biāo)識信息的準(zhǔn)確性,一致性和規(guī)范性,如果驗證通過則產(chǎn)品的構(gòu)型確定下來,反之,需要對產(chǎn)品的構(gòu)型進(jìn)行構(gòu)型重構(gòu),繼續(xù)構(gòu)型更改控制流程,協(xié)同研制平臺構(gòu)型驗證與審核如圖5。
圖5 構(gòu)型驗證審核
6 結(jié)論
通過對我國當(dāng)前航空設(shè)計院所以及制造單位和后勤支援部門實施構(gòu)型管理的調(diào)查研究分析,目前航空業(yè)實施的構(gòu)型管理普遍存在著紙質(zhì)化構(gòu)型管理,構(gòu)型管理與PDM 管理等同于一體以及設(shè)計與制造單位之間使用不同的軟件管理系統(tǒng),這就造成了產(chǎn)品構(gòu)型管理在不同的業(yè)務(wù)部門實施起來的困難性。為此在當(dāng)前航空企業(yè)普遍存在的軟件平臺基礎(chǔ)上建立協(xié)同研制平臺,基于此平臺,對產(chǎn)品實施構(gòu)型管理的全部業(yè)務(wù)流程。完成了對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的構(gòu)型項劃分和構(gòu)型標(biāo)識工作;通過Windchill的流程管理,對產(chǎn)品的構(gòu)型更改過程進(jìn)行控制,保證了構(gòu)型更改過程的可控狀態(tài)和構(gòu)型狀態(tài)的一致性;詳細(xì)的記錄和存儲構(gòu)型的原始狀態(tài)和構(gòu)型的更改狀態(tài),通過協(xié)同研制平臺的查詢功能可以對產(chǎn)品的構(gòu)型進(jìn)行分析;以生產(chǎn)實踐檢驗構(gòu)型的劃分是否合理,是否按照構(gòu)型管理的規(guī)范,驗證和審核產(chǎn)品的構(gòu)型。
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