引言

    工程變更是制造企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動中貫穿產(chǎn)品整個生命周期的一項重要活動，在市場瞬息萬變的今天，制造型企業(yè)面臨更多、更頻繁和更復(fù)雜的變更，這些變更始于不同的原因。航空產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，組成零部件多，產(chǎn)品開發(fā)和制造流程復(fù)雜，當(dāng)客戶需求更改、供應(yīng)商發(fā)生變化、設(shè)計錯誤、產(chǎn)品開發(fā)流程和開發(fā)計劃調(diào)整、產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問題、產(chǎn)品生產(chǎn)制造過程中發(fā)現(xiàn)問題和產(chǎn)品版本升級或新產(chǎn)品的引入等，都可能提出工程更改的需求。如何有效管理航空救生產(chǎn)品研制過程中的變更管理，追溯變更影響范圍，高效地實現(xiàn)變更管理，是航空企業(yè)實施PDM系統(tǒng)的重點和難點。本文對航宇救生裝備有限責(zé)任公司（以下簡稱“航宇公司”）產(chǎn)品開發(fā)過程中的工程變更管理業(yè)務(wù)、工程更改管理的實施和應(yīng)用進(jìn)行了深入分析，并以Windchill為基礎(chǔ)，全面闡述工程變更的特性和一般性的數(shù)字化管理方法，并結(jié)合航宇公司的實際運轉(zhuǎn)情況，在該系統(tǒng)中建設(shè)了多用戶的工程變更決策流程支持環(huán)境，構(gòu)筑一個基于Windchill的PDM工程變更管理平臺，為航宇公司產(chǎn)品實施PDM更改管理和建立可行的變更管理機制提供了一個切實可行的解決方案。

1 工程變更的技術(shù)分析

    1.1 工程變更的含義

    變更是一個廣義的概念，所謂工程變更，指的是針對已經(jīng)正式投入生產(chǎn)的產(chǎn)品所構(gòu)成的零件進(jìn)行的變更。就變更發(fā)生的范圍而言，它有可能是企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的變化，企業(yè)組織機構(gòu)的轉(zhuǎn)變，產(chǎn)品開發(fā)策略的改變；也有可能是一個零部件的設(shè)計變更，一次設(shè)計任務(wù)的變更等。在產(chǎn)品生命周期中，工程變更是一項必要的、經(jīng)常性的活動。通過PDM 系統(tǒng)管理工程變更的數(shù)據(jù)，控制工程變更的過程，可以做到縮短工程變更周期，降低工程變更成本，減少變更錯誤。

    1.2 工程變更的原因

    提出工程變更請求的原因多種多樣，并常常具有一定的緊迫性，一般可以歸納為：

    1)用戶需求發(fā)生更改；

    2)替換難以獲得的外購件；

    3)修正產(chǎn)品設(shè)計中的錯誤；

    4)提高可生產(chǎn)性，降低生產(chǎn)成本；

    5)改善產(chǎn)品性能；

    6)開發(fā)新產(chǎn)品需要多次修改、試驗比較。

    可見，工程變更是產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)過程中難以避免的重要工作。

    1.3 工程變更的控制

    1)工程變更控制應(yīng)遵守如下原則：

    a)嚴(yán)格更改的審批權(quán)限，通過網(wǎng)絡(luò)加速更改信息的傳遞；

    b)收集訂購方、設(shè)計、管理、生產(chǎn)等各方面的意見與建議，考慮成本、進(jìn)度、技術(shù)等因素，合理確定工程更改方案；

    c)全面評估工程更改的影響，在更改發(fā)出前完成協(xié)調(diào)，保證各相關(guān)CAD文件之間的協(xié)調(diào)性；

    d)采用數(shù)字化預(yù)裝配等方法，優(yōu)化設(shè)計，減少工程更改的次數(shù)；

    e)更改中應(yīng)明確對在制品的處理，在允許的情況下，減少報廢。

    2)工程變更控制流程

    變更控制的目的不是控制變更的發(fā)生，而是對變更進(jìn)行管理，確保變更有序進(jìn)行。為執(zhí)行變更控制，必須建立有效的范圍變更流程，它對管好項目至關(guān)重要。變更控制流程主要包括四個關(guān)鍵控制點：授權(quán)、審核、評估、確認(rèn)。在變更過程中要跟蹤和驗證，確保變更被正確執(zhí)行。工程變更控制流程以計算機技術(shù)為依托，變更啟動者啟動流程后，流程封閉，過程中信息流連貫，各個環(huán)節(jié)節(jié)點都能得到變更反饋，各參與角色都能確定變更問題的來源，且流程設(shè)置監(jiān)控和評審環(huán)節(jié)，來決定是否真正需要變更。因而有些變更是盲目的，缺乏計劃和審核措施，更改頻率高，甚至出現(xiàn)錯誤的變更。具體流程如下圖：

    圖1 流程圖

2 目前工程變更管理中的問題

    2.1 目前變更主要存在的問題

    航空救生產(chǎn)品開發(fā)和制造過程中的更改是一個不斷重復(fù)的過程，更改涉及到了設(shè)計、工藝、采購、制造、工裝和銷售等多個部門。因此，工程變更管理是航宇公司基于PDM的技術(shù)管理信息化建設(shè)實施的重點工作。以往手工變更的方式很難有效控制數(shù)據(jù)的變更和變更追溯，信息不能及時發(fā)布，造成生產(chǎn)數(shù)據(jù)前后不一致，從而影響企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量。實施PDM系統(tǒng)前的主要現(xiàn)狀：

    1）更改流程復(fù)雜，更改時間較長。航宇救生產(chǎn)品（比如彈射座椅）具有研制周期長、零部件數(shù)量多、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜和批次生產(chǎn)數(shù)量少的特點，產(chǎn)品特點決定了產(chǎn)品更改流程的復(fù)雜程度，使得更改過程復(fù)雜、審核過程嚴(yán)格，更改所經(jīng)歷的部門多。在傳統(tǒng)的管理模式下，航宇公司采取臨時變更和正式變更的方法，臨時變更主要針對正在生產(chǎn)的批次產(chǎn)品，正式變更主要針對產(chǎn)品由于設(shè)計錯誤或設(shè)計缺陷造成的永久性更改。由于缺乏信息技術(shù)的支持，難以對變更過程和時間進(jìn)度進(jìn)行有效控制和管理。

    2）產(chǎn)品更改頻繁。客戶需求更改、供應(yīng)商發(fā)生變化、設(shè)計錯誤、產(chǎn)品開發(fā)流程和開發(fā)計劃調(diào)整、產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問題、產(chǎn)品生產(chǎn)制造過程中發(fā)現(xiàn)問題和產(chǎn)品版本升級或新產(chǎn)品的引入等都有可能發(fā)生變更。

    3）缺乏更改影響分析手段，易造成產(chǎn)品信息的不一致。座椅產(chǎn)品研制過程牽涉的部門和人員多，變更活動往往影響面很大，如在BOM的更改中，由于同一零件可能在同一產(chǎn)品BOM和不同產(chǎn)品BOM中使用多次，零件和設(shè)計文件、工藝文件和制造文件之間也存在多種關(guān)聯(lián)，如果缺乏分析和檢驗手段，更改將可能造成不一致。

    4）工程變更流程缺乏監(jiān)控和評審環(huán)節(jié)。缺少必要的評審環(huán)節(jié)來決定是否真正需要變更，甚至由于缺乏相應(yīng)機制，設(shè)計師變更不經(jīng)過評審環(huán)節(jié)直接進(jìn)行變更。因而有些變更是盲目的，缺乏計劃和審核措施，造成更改頻率高，甚至出現(xiàn)錯誤的變更。

    5）難以控制產(chǎn)品數(shù)據(jù)更改版本。由于座椅產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零部件數(shù)量多，某一專業(yè)室更改都會影響其他專業(yè)室設(shè)計的更改，產(chǎn)品對應(yīng)數(shù)據(jù)更改升版或變號都會造成零件的大范圍的變化，使得更改難以管理。手工更改控制模式難以提高效率和對版本機制的控制，所以需要借助PDM更改管理對更改機制和過程進(jìn)行有效管理。

3 WINDCHILL系統(tǒng)中ECM的基本過程及對象模型

    3.1 Windchill系統(tǒng)平臺概述

    Windchill是美國著名軟件公司PTC(Parametric Technology Corporation)公司的PDM產(chǎn)品。它是第一個以Web為中心的企業(yè)級的PDM系統(tǒng)，它將Web的優(yōu)勢帶入產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理，被著名的電信公司朗訊(Lucent)定義為標(biāo)準(zhǔn)PDM平臺。從整體上來說，Windchill是一種B/S(Browser/Server，B/S)模式的3層體系結(jié)構(gòu)：客戶端/服務(wù)器/數(shù)據(jù)庫。Windchill使用了以Web為中心的技術(shù)，用戶可以直接在公司內(nèi)部網(wǎng)或外部網(wǎng)以及Intemet上使用Web瀏覽器進(jìn)行工作，所以Windchill使用戶和管理員能方便地進(jìn)行信息管理。這種靈活性和易用性方便地把合作伙伴、供應(yīng)商和客戶帶進(jìn)企業(yè)信息系統(tǒng)，而不用顧慮安全性、訪問能力或操作效率。

    3.2 Windchill系統(tǒng)中ECM（工程變更管理）的基本過程

    Windchill系統(tǒng)根據(jù)實際的工程變更需求，將EC（工程變更）的過程分為請求、評估、實施三個基本環(huán)節(jié)(如圖2)，左邊是一個復(fù)雜而完整的EC流程：首先獲得詳細(xì)的產(chǎn)品缺陷問題描述，這些問題可以來自企業(yè)內(nèi)部(比如產(chǎn)品制造)，或者企業(yè)外部，比如產(chǎn)品銷售或用戶反饋，然后根據(jù)問題的大小和緊迫程度，決定是否提交正式的EC請求；重要的EC請求在實施之前需要進(jìn)行評估。評估包括問題調(diào)查、原因分析、解決方案分析和變更建議四個步驟。即將問題調(diào)查單和問題描述一起發(fā)給技術(shù)人員來定位問題起因，組織專家進(jìn)行討論，統(tǒng)一各方面的意見，并探討問題的解決方案。如果達(dá)成一致，且方案可行，則提出解決建議單，并向相關(guān)的部門和技術(shù)人員發(fā)出正式的變更實施單。變更實施單的提出，表明正式開始變更活動，通過一系列的更改流程，最終完成產(chǎn)品信息的更改。具體工作內(nèi)容如下：

    1)變更管理數(shù)據(jù)管理。簡單變更管理模式要求記錄：變更請求、變更通知單、所有執(zhí)行的變更活動；復(fù)雜變更管理模式要求記錄：變更問題、變更請求、變更論證、變更論證分析、變更建議、變更建議分析、變更通知單、所有執(zhí)行的變更活動等數(shù)據(jù)對象；

    2)確定每個變更數(shù)據(jù)需要經(jīng)歷的生命周期和審批執(zhí)行流程，對于不同性質(zhì)的變更，變更流程可能是不同的，需要根據(jù)變更性質(zhì)不同選擇不同的審批流程；

    3)變更活動的實施，執(zhí)行變更活動過程中，對被變更的產(chǎn)品信息需要進(jìn)行版本和有效性的控制。

圖2 實施基本環(huán)節(jié)

    3.3 ECM（工程變更管理）的對象模型

    PDM系統(tǒng)中的變更對象和模型一般包括：

    (1) 變更事項(Change Issue)是指用來描述一個問題；

    (2) 變更請求(Change Request)是指發(fā)起一個正式的產(chǎn)品變更過程；

    (3) 變更調(diào)查(Change Investigation)是用來識別變更請求中提出的問題的原因；

    (4) 變更提議(Change Proposal)，它包含關(guān)于一個或多個建議的解決方案和分析活動，來給出詳細(xì)的信息；

    (5) 變更單(Change Order)是對現(xiàn)有的部件或文檔進(jìn)行變更，可以包括一個或更多的具有更詳細(xì)的進(jìn)行變更指令的變更活動；

    (6) 變更分析(Analysis Activity)是分析活動，記錄分析的結(jié)果和詳細(xì)描述；

    (7) 變更活動(Change Activity)，包含要執(zhí)行的完成變更命令和解決在具體變更請求中確定的問題的指令。用7個變更管理的數(shù)據(jù)對象，來保存變更過程的信息。

4 基于WINDCHILL的變更管理實現(xiàn)

    4.1 工程更改業(yè)務(wù)過程梳理

    航宇公司產(chǎn)品（這里專指座椅產(chǎn)品）開發(fā)主要總體室、系統(tǒng)室、火工動力室、綜合保障室四個專業(yè)室組成，在座椅產(chǎn)品研制過程中，不同專業(yè)室有著不同種類的更改。如一般性圖紙的修訂更改、臨時業(yè)務(wù)更改、外來引進(jìn)技術(shù)更改、客戶需求更改和制造部門反饋和為了適應(yīng)生產(chǎn)需要的更改等，這些不同類型的更改在不同的設(shè)計專業(yè)室中進(jìn)行管理。每個設(shè)計專業(yè)室都從自身設(shè)計利益出發(fā)進(jìn)行更改，這樣造成更改類型和更改流程增加。因此，航宇公司在實施基于Windchill的PDM系統(tǒng)過程中，為了簡化更改過程，對各設(shè)計專業(yè)室不同種類的更改業(yè)務(wù)進(jìn)行了梳理和整合，制定了新的工程更改標(biāo)準(zhǔn)和更改流程，簡化產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理，采用統(tǒng)一的更改單格式、統(tǒng)一文檔和統(tǒng)一管理。PDM系統(tǒng)中的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理功能為更改簡化數(shù)據(jù)管理和統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)提供了有利機制，大大簡化了更改管理。

    4.2 座椅產(chǎn)品工程變更業(yè)務(wù)過程分析

    航宇公司對各設(shè)計專業(yè)室不同種類的更改業(yè)務(wù)進(jìn)行了整合和簡化，結(jié)合PDM管理思想，對手工變更方式進(jìn)行了優(yōu)化，對變更過程進(jìn)行了定義和規(guī)范，優(yōu)化后的變更過程主要由變更申請、變更評估、變更實施和變更發(fā)布四個關(guān)鍵過程組成，如圖3所示�？紤]變更難易程度的不同，把更改過程主要分為復(fù)雜變更過程和簡單變更過程。復(fù)雜變更過程是一個完整的工程變更，需要根據(jù)變更的需要提交變更申請，變更評估組分析問題起因，提出問題解決方案和建議。變更實施組負(fù)責(zé)發(fā)布正式變更單、修改相關(guān)技術(shù)文件和技術(shù)文件提交審核流程進(jìn)行審核。變更發(fā)布組負(fù)責(zé)變更信息的及時發(fā)布和通知，接收單位接收到變更消息后及時反饋給變更人。簡單變更過程適用于緊急變更或簡單問題的變更，該過程省略了變更評估的環(huán)節(jié)，因而大大提高了變更的速度。

    4.3 工程變更的實施

    從面向?qū)ο蟮乃枷氤霭l(fā)，在WINDCHILL系統(tǒng)中將整個變更管理系統(tǒng)的業(yè)務(wù)對象主要抽象為以下三個：PR(Prob1em Report)問題報告，ECR(Engineering ChangeRequest)程變更請求和ECN(Engineering Change Notice)，工程變更通知。所有的對象類都繼承PDM中的任務(wù)基類。這樣在變更流程運行中。各個對象都會以任務(wù)的形式在各操作者之間傳遞相關(guān)的數(shù)據(jù)。其具體過程如下：

    每一個變更流程都是由原因所驅(qū)動的，提出的ECR則代表一個完整的變更流程。在ECR評審階段可以利用配套更改檢查工具對變更的影響做出全面的評估，再將不同的評估任務(wù)分配給不同的ECE流程去完成，不同的ECE流程問的關(guān)系是并行的，這樣可以縮短變更的整個周期，對變更進(jìn)行全面、完整的評估；ECR按ECN建議的變更解決方案按負(fù)責(zé)團(tuán)隊的不同分配不同的ECO（工程變更單）：不同的設(shè)計團(tuán)隊可以并行的執(zhí)行ECO流程，這時可以在團(tuán)隊范圍內(nèi)對變更的影響再次進(jìn)行確定，并將變更的任務(wù)分配給具體的工程師，多個并行的相關(guān)的ECA（工程變更活動）流程在ECO的協(xié)調(diào)下進(jìn)行，以保證ECA流程間的同步性，在相關(guān)的ECA完成后，由ECO將變更信息發(fā)放到生產(chǎn)環(huán)境中，保證生產(chǎn)部門得到的是完整的變更數(shù)據(jù)。最后，在所有的ECO流程完成后，一個完整的由ECR發(fā)起的變更流程才最終結(jié)束。變更業(yè)務(wù)流程如下：

    圖3 變更業(yè)務(wù)流程圖

5 結(jié)論

    工程變更管理涉及企業(yè)技術(shù)和管理等較深層次的問題，PDM更改管理為企業(yè)技術(shù)管理信息化的實施和應(yīng)用提供技術(shù)手段和支撐平臺。企業(yè)需結(jié)合產(chǎn)品特點、產(chǎn)品開發(fā)和制造業(yè)務(wù)流程制定合適的工程更改管理機制和更改流程，確保產(chǎn)品數(shù)據(jù)的完整性、一致性、有效性和可跟蹤性。使得與產(chǎn)品研制有關(guān)的人員能夠在并行的工作方式下及時獲取最新的有效數(shù)據(jù)，減少工程更改次數(shù)，縮短更改周期，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少產(chǎn)品研制成本。

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本文標(biāo)題：基于WINDCHILL的PDM工程變更管理平臺

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