工藝更改是指在工藝設(shè)計(jì)活動(dòng)中工藝員對已經(jīng)生效的工藝過程技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行改變的一種行為，是制造企業(yè)產(chǎn)品研制和生產(chǎn)活動(dòng)中的一項(xiàng)重要業(yè)務(wù)。

    在產(chǎn)品研制過程中，許多企業(yè)都已經(jīng)實(shí)施了基于PDM的工藝文件更改過程管理。但是到目前仍然存在不少問題，主要如下：工藝更改過程控制不夠嚴(yán)密；工藝文件對象模型包含信息不完整；將工藝文件更改單與工藝文件分離，易導(dǎo)致要求更改的內(nèi)容與實(shí)際更改的內(nèi)容不一致；有關(guān)工藝文件更改的版本管理與控制機(jī)制不完善；工藝文件更改單包含信息不完整，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化程度較低；更改不完全導(dǎo)致PDM中的產(chǎn)品工藝信息和ERP、MES等系統(tǒng)中的產(chǎn)品工藝信息不一致；工藝更改過后沒能形成企業(yè)內(nèi)部有關(guān)技術(shù)性關(guān)鍵內(nèi)容的工藝更改知識(shí)庫。

    本次研究以某航空企業(yè)的產(chǎn)品制造工藝相關(guān)工程項(xiàng)目為背景，結(jié)合當(dāng)前存的在問題以及航空復(fù)雜產(chǎn)品自身的特點(diǎn)，對基于Teamcenter 8（以下簡稱TC）與CAPPFramwork 2007（以下簡稱CAPPFramework）協(xié)同工藝設(shè)計(jì)模式下的航空復(fù)雜產(chǎn)品的工藝更改過程管理做了進(jìn)一步研究。

1 航空制造企業(yè)的工藝更改特點(diǎn)及分類

    通過對一些航空制造企業(yè)調(diào)研分析，我們得出目前最普遍的工藝更改過程。首先由工藝設(shè)計(jì)人員根據(jù)實(shí)際工藝更改需求編制工藝文件更改單，經(jīng)同組的其他工藝人員校對，由主管工藝員對工藝文件更改單進(jìn)行審核，再由相關(guān)單位負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)，檔案部門對工藝文件更改單進(jìn)行發(fā)放；工藝人員根據(jù)發(fā)放的工藝文件更改單對原有的工藝文件進(jìn)行更改；最后檔案部門對更改的工藝文件再次發(fā)放，整個(gè)工藝文件更改過程結(jié)束。

    相比一般零件的工藝更改，航空復(fù)雜產(chǎn)品的零件具有零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、數(shù)量多、可靠性要求高的特點(diǎn)，這使得航空復(fù)雜產(chǎn)品對工藝更改提出了更高的要求。其次，航空制造企業(yè)工藝設(shè)計(jì)和更改涉及多團(tuán)隊(duì)、多部門、多領(lǐng)域的參與合作，需要在協(xié)同的工作模式下并行展開工作。整個(gè)工藝的編制過程需要主制單位和多個(gè)協(xié)作單位的并行協(xié)作。在主制工藝編制過程中，主制單位根據(jù)車間級產(chǎn)品工藝工作計(jì)劃來制定包含協(xié)編/擴(kuò)編工序在內(nèi)的工藝路線。主制單位負(fù)責(zé)工序內(nèi)容的詳細(xì)定義。企業(yè)內(nèi)部各術(shù)語定義包括：

    ①主制單位和主制工藝：工藝編制任務(wù)的承接單位以及任務(wù)的發(fā)起單位，其編制的工藝稱為主制工藝。

    ②協(xié)作單位和協(xié)編工序：在主制工藝編制過程中由于專業(yè)分工的原因?qū)⒛车拦ば蚪唤o其他部門的人員來編寫，收到任務(wù)的部門成為協(xié)作單位，其編制的工藝稱為協(xié)編工序。

    ③擴(kuò)編工序：擴(kuò)編工序指的是某道工序內(nèi)容復(fù)雜，將其獨(dú)立出來由其他人編寫形成一份單獨(dú)的工藝文件。

    當(dāng)每道協(xié)編/擴(kuò)編工序?qū)徟�完成后，進(jìn)行主制工藝文件合并（將協(xié)編/擴(kuò)編工序“裝訂”到主制工藝文件中）。

    為了更好地對不同類型的工藝文件的更改進(jìn)行有效地管理，我們結(jié)合航空企業(yè)的實(shí)際應(yīng)用情況對工藝更改進(jìn)行分析歸類。有時(shí)工藝文件需要更改的內(nèi)容非常少，而且更改部分對整個(gè)工藝文件的影響不大，往往是筆誤或者錯(cuò)別字等原因，可現(xiàn)場對工藝文件進(jìn)行劃改，將此類工藝文件更改稱之為臨時(shí)超越更改；當(dāng)工藝文件需要更改的內(nèi)容非常多，幾乎相當(dāng)于重新編寫一份工藝文件時(shí)，稱之為換版更改；當(dāng)工藝文件需要更改的內(nèi)容不多，僅需要修改部分工序內(nèi)容就可實(shí)現(xiàn)時(shí)，視其為普遍工序更改。由于協(xié)編/擴(kuò)編工序是由除主制工藝人員以外的其他人員編寫的，所以其更改過程也和主制工藝文件不同。據(jù)此，普遍工序更改又包含主制工序更改、協(xié)編工序更改和擴(kuò)編工序更改。

2 航空復(fù)雜產(chǎn)品的工藝更改模型

    工藝更改管理涉及到的3個(gè)主要方面是工藝更改過程本身、與工藝更改過程相關(guān)的工藝文件數(shù)據(jù)以及參與到工藝更改活動(dòng)中的人員。本次研究結(jié)合航空復(fù)雜產(chǎn)品的特點(diǎn)，針對目前工藝更改過程管理中所存在的問題給出了如圖1所示的工藝更改模型。

圖1 工藝更改模型

    2.1 工藝更改過程模型

    為了高效嚴(yán)密地執(zhí)行不同類型的工藝文件更改審批任務(wù)，本次研究針對不同的工藝文件類型提出了不同的更改過程模型。

    對于不涉及協(xié)編/擴(kuò)編工序的普遍工藝更改，其對應(yīng)的過程模型如圖2所示。該過程模型也適用于不含協(xié)編/擴(kuò)編工序更改的換版工藝更改。對于臨時(shí)超越更改，考慮到它對審批流程快捷方便性方面的要求，其過程模型可省略檢驗(yàn)會(huì)簽、定額審查和批準(zhǔn)環(huán)節(jié)。

圖2 普遍性工藝更改過程模型

    協(xié)編工序和擴(kuò)編工序的工藝更改，其過程模型相對比較復(fù)雜，具體如圖3所示。首先完成協(xié)作/擴(kuò)編工序的更改編制任務(wù)及其審批流程，然后將協(xié)作/擴(kuò)編工序再次合并到主制工藝文件中。

圖3 協(xié)編/擴(kuò)編工序的工藝更改過程模型

    2.2 人員組織與權(quán)限管理模型

    2.2.1 人員組織模型

    在航空制造企業(yè)中，人員的組織比較龐大復(fù)雜。為確保在整個(gè)工藝更改過程中的每一項(xiàng)具體的工作任務(wù)都是由預(yù)先指定的某一工作組中的某一個(gè)擁有足夠權(quán)限的工作人員來完成的，我們提出了如圖4所示的人員組織模型。

圖4 人員組織模型

    用戶ID是人員在TC中的唯一標(biāo)識(shí)。工作組往往對應(yīng)了實(shí)際企業(yè)中設(shè)立的部門或者項(xiàng)目組，它在企業(yè)PDM中對應(yīng)的是一組選定的可用角色列表。權(quán)限指的是對PDM系統(tǒng)中的所有資源和操作功能訪問能力大小的限制。每一個(gè)角色對應(yīng)的是一個(gè)權(quán)限列表。一個(gè)組中可以有多個(gè)角色，一個(gè)角色可以在多個(gè)組內(nèi)出現(xiàn)，組內(nèi)的某一個(gè)用戶也可以有多個(gè)角色。引入角色的人員組織模型對于工藝更改過程中的安全訪問控制意義重大。其它信息可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求進(jìn)行添加。

    2.2.2 安全訪問控制模型

    應(yīng)確保在工藝更改過程中每一個(gè)擁有指定角色的參與人員在指定的流程節(jié)點(diǎn)對每一份具體的工藝文件擁有足夠的操作權(quán)限，即除了考慮角色對權(quán)限的影響因素之外，還應(yīng)當(dāng)考慮流程和具體操作對象對權(quán)限的影響。為滿足這樣的安全訪問控制應(yīng)用需求，我們提出了如圖5所示的安全訪問控制模型。

圖5 安全訪問控制模型

    用戶元數(shù)據(jù)指人員組織模型中的用戶ID、工作組、角色等；對象元數(shù)據(jù)主要指工藝文件及其相關(guān)聯(lián)文檔數(shù)據(jù)的基本信息，例如工藝文件類型、所有者、所處狀態(tài)、所屬項(xiàng)目、流程信息等；訪問控制列表(ACL)用來描述符合指定條件的工藝更改參與人員所具有的權(quán)限，規(guī)則樹用來描述何時(shí)將訪問控制列表應(yīng)用到某一具體對象。規(guī)則樹由很多規(guī)則條目構(gòu)成，每一個(gè)規(guī)則條目由條件、值和一個(gè)控制列表組成，其組成形式為：條件(值)→控制列表名。該模型全面考慮了工藝更改參與人員角色、流程以及工藝更改操作對象對權(quán)限的影響，可以很好地滿足航空復(fù)雜產(chǎn)品對工藝更改過程的嚴(yán)密控制要求。

    2.3 文件對象模型

    在工藝文件的更改過程中，為確保工藝更改的有效性、科學(xué)性和完整性，我們結(jié)合工藝更改過程管理需求分別構(gòu)建了工藝文件對象模型、工藝文件更改單模型和工藝更改知識(shí)庫模型。

    2.3.1 工藝文件對象模型

    工藝文件對象首先應(yīng)包含工藝文件的基本屬性信息，例如文件類型、所有者、對應(yīng)零部件信息、創(chuàng)建日期等；其次，工藝文件對象應(yīng)包含電子版工藝文件對象本身。根據(jù)應(yīng)用需求我們還添加了關(guān)聯(lián)工藝文件信息、圖形對象文件信息、PBOM對象、工時(shí)屬性信息、零部件信息、狀態(tài)信息。構(gòu)建的工藝文件對象模型如圖6所示。

圖6 工藝文件對象模型

    在該模型中，基本屬性表用來存儲(chǔ)工藝文件對象基本信息；關(guān)聯(lián)工藝文件包含協(xié)編/擴(kuò)編工藝等信息；圖形對象集存放工藝文件中所有的工序圖形以便獨(dú)立編輯管理；對應(yīng)零部件信息指的是工藝文件所對應(yīng)的零部件對象詳細(xì)信息；狀態(tài)信息是指工藝文件所處的狀態(tài)，例如編輯狀態(tài)、流程中狀態(tài)以及方法歸檔狀態(tài)。

    在TC中對電子版工藝文件對象分版本存儲(chǔ)。當(dāng)每次對工藝文件對象更改的時(shí)候，就會(huì)對其進(jìn)行升版，利用版本后綴標(biāo)識(shí)符加以區(qū)別，使得用戶在修改、保存工藝文件后能夠追溯未修改之前版本。

    2.3.2 工藝文件更改信息模型

    為確保工藝更改記錄的有效性、完整性，設(shè)計(jì)了完整工藝更改記錄信息模型。

    在實(shí)際工藝更改單生成過程中，根據(jù)以上的信息模型將工藝更改數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化，實(shí)現(xiàn)部分內(nèi)容白動(dòng)填寫的功能，有利于提高工藝更改的效率和質(zhì)量。同時(shí)，為了確保工藝更改單填寫的有效性，工藝更改單手動(dòng)填寫部分內(nèi)容應(yīng)完整、清晰明了，突出重點(diǎn)。

    一份工藝文件的一次更改對應(yīng)一個(gè)更改單號(hào)，編號(hào)規(guī)則根據(jù)實(shí)際需求白行定義，例如“Gg”+更改分單位+產(chǎn)品型號(hào)+順序號(hào)+更改年。

    2.3.3 工藝更改知識(shí)庫模型

    從長遠(yuǎn)考慮，企業(yè)在進(jìn)行工藝更改時(shí)，除了要滿足當(dāng)前生產(chǎn)需求，還應(yīng)該積累工藝更改過程中的重要知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，建立屬于自己的工藝更改知識(shí)庫，用來指導(dǎo)企業(yè)未來的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，不斷減少或避免不必要的工藝更改，使得企業(yè)在進(jìn)行工藝更改的同時(shí)能夠吃一塹長一智，豐富企業(yè)的知識(shí)資源，增強(qiáng)自身的競爭力。

    可以通過工藝更改單號(hào)、更改工序號(hào)和更改頁一行確定某一次具體的更改記錄。工藝文件名往往可以反映工藝文件的應(yīng)用對象；關(guān)鍵字用于搜索查詢；更改描述填寫應(yīng)清晰明了，能夠反映工藝更改具體情況；為了表明實(shí)際工藝更改效果，我們添加了工藝更改評估項(xiàng)，一般在工藝更改實(shí)施一段時(shí)間以后由專門人員填寫。

3 工藝更改體系構(gòu)建及實(shí)現(xiàn)過程

    通過對工藝更改的應(yīng)用功能需求進(jìn)行分析總結(jié)，基于西北工業(yè)大學(xué)的CAPPFramework 2007和西門子的Teamcenter 8協(xié)同應(yīng)用平臺(tái)構(gòu)建了如圖7所示的工藝更改體系。CAPPFramework具有工藝文件及更改單編輯、繪制工序圖、提交工藝數(shù)據(jù)等功能，它與TC之間通過約定的XML格式的接口文件傳輸數(shù)據(jù)，依靠TC的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、人員組織管理及工作流程管理實(shí)現(xiàn)整個(gè)工藝更改業(yè)務(wù)過程。該體系中的關(guān)聯(lián)更改保證機(jī)制用于在工藝文件更改審批生效以后更新PBOM對象表、工時(shí)屬性表等其它相關(guān)聯(lián)信息，并向MES、ERP等應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)出消息通知，確保各系統(tǒng)中的產(chǎn)品工藝信息一致，保證生產(chǎn)順利進(jìn)行。

圖7 工藝更改體系

    在TC與CAPPFramework集成應(yīng)用平臺(tái)中，整個(gè)工藝更改處理實(shí)現(xiàn)過程如圖8所示。

圖8 工藝更改實(shí)現(xiàn)過程

4 結(jié)束語

    本文針對某航空制造企業(yè)工藝更改業(yè)務(wù)需求現(xiàn)狀和以往工藝更改方法的不足，結(jié)合航空復(fù)雜產(chǎn)品的特點(diǎn)，提出了面向PLM的協(xié)同工藝更改方法。以CAPP-Framework與TC集成開發(fā)為基礎(chǔ)，構(gòu)建了協(xié)同工藝更改體系，并對工藝更改在該集成環(huán)境下的實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行了闡述。

    實(shí)踐表明本次提出的基于Teamcenter與CAPP協(xié)同應(yīng)用的工藝更改方法切實(shí)可行。該方法在滿足航空復(fù)雜產(chǎn)品對工藝更改的可控性、更改徹底性方面的嚴(yán)格要求的同時(shí)大大提高了工藝更改的效率和質(zhì)量。

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本文標(biāo)題：PLM協(xié)同環(huán)境下航空復(fù)雜產(chǎn)品工藝更改技術(shù)研究

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