飛機零部件更改管理方法研究

海 軍 裝 備 部 胡晉銘 拜 斌

飛機產品的研制過程中，不可避免地發(fā)生更改。尤其對于新設計的飛機產品，在形成完整的產品基線過程中，設計更改量相當巨大。如何合理高效地對飛機產品零部件的更改進行控制和追溯，對于理清飛機產品的技術狀態(tài)，減少研制過程的人力、物力耗費，具有相當重要的意義[1-3]。而目前的零部件更改管理現(xiàn)狀并不理想，管理模式的發(fā)展沒有跟上設計模式的變更，甚至阻礙了先進設計模式的應用，因此開展零部件更改管理方法的探討十分必要。

1 零部件更改管理相關概念

1.1 零部件更改

零部件的更改，實際上是對零部件在設計、生產乃至使用維護的全壽命周期中所形成的產品數(shù)據(jù)的更改。在以往的概念中，提到產品數(shù)據(jù)，馬上會想到零部件的二維圖樣、三維模型和驗收技術條件，以及生產加工用的工藝文件，但這并不全面，零部件的產品數(shù)據(jù)還應包含前期的設計文檔、試驗文檔以及后期的使用維護資料等，因此在建立零部件的更改機制時，必須考慮到這些產品數(shù)據(jù)的變化和影響[4-5]。

1.2 版本管理模型

版本是記錄和追溯更改歷程的標識，版本的演變規(guī)則是零部件更改管理的核心組成[6]。根據(jù)版本的衍生及追溯關系，版本模型分為線性模型和樹狀結構模型，如圖1所示。

圖1 版本模型Fig.1 Model of version

由圖1可以看出，線性追溯模型是按版本生成的時間順序進行排列的，而樹狀的追溯模型不光考慮了生成的先后順序，并且考慮了版本之間的衍生關系。在實際工程應用中，線性追溯模型的管理更簡單清晰，計算機管理更易實現(xiàn)。所以目前在航空行業(yè)內部管理中，均采用線性追溯模型。

確立了版本追溯模型，再結合有效性管理規(guī)則建立版本管理模型，具體見圖2。

圖2 版本管理模型Fig.2 Management model of version

由圖2（a）可以看出，版本變化而有效性始終保持不變，即新版替代舊版，稱之為串行版本管理。由圖2（b）可以看出，版本變化的同時，對應了不同的架次有效性，即各個版本均對應了不同狀態(tài)的零部件，稱之為并行版本管理。

1.3 更改追溯

在零部件更改過程中，還需要考慮的一個問題就是更改追溯，即較低層次的零部件發(fā)生更改，對較高層次的零部件的關聯(lián)影響。由于飛機的產品結構層次深、產品數(shù)據(jù)量大，更改追溯是一項過程較為復雜、工作量較大的工作，一直以來都是更改管理的一個難點。

2 零部件更改管理現(xiàn)狀分析

2.1 國內狀況

（1）版本管理模式分析。

航空行業(yè)內基本都是采用并行版本管理模式。在設計試制過程中，這種管理模式因其變更簡單、追溯性強、變更工作量小，較為適宜。但到了交付使用維護階段，由于維護資料均是以零部件編號為依據(jù)判斷維護對象的，不同版本的差異使得零部件的真實狀態(tài)很難被確定，維護工作無法準確實施，具有安全隱患。特別對于交付后仍需改裝的飛機，改裝時沒有一個明確的狀態(tài)基準，發(fā)圖難度大，容易引起設計錯誤和工作反復。因此對于產品數(shù)據(jù)整個生命周期的管理來說，目前的管理模式存在一定的弊端。

（2）更改追溯模式分析.

目前，行業(yè)內對于更改追溯的管理均是按照航標所規(guī)定的，是一種基于圖樣的管理方式，而不是基于零部件的管理方式，詳見圖3。

由圖3可見，追溯的判斷依據(jù)為是否影響裝配關系，即裝配圖樣是否需要更改，這種基于圖樣的管理模式不能反映零部件的真實變化。

（3）現(xiàn)行零部件更改管理模式存在的問題。

圖3 更改追溯邏輯推斷Fig.3 Logical deduction of retrospective change

通過對目前行業(yè)內零部件更改管理中的版本管理模式以及更改追溯模式的分析，可以看出其存在問題主要體現(xiàn)在以下幾點：

a.由于使用版本控制和區(qū)分零件，因此版本標識必須作為零件標識的一部分，所以當試制現(xiàn)場出現(xiàn)臨時性更改時，零件上的版本標識會與圖樣的版本標識不一致，造成實物與圖樣不一致的情況；

b.由于目前的產品保障體系與研制體系的管理模式不配套，會造成試制批的產品狀態(tài)與保障資料中所列的產品狀態(tài)不一致，導致后期的使用維護沒有依據(jù)，存在安全隱患；

c.對于裝配件來說，編號和版本并不能區(qū)分其真實狀態(tài)，這部分不可控，不符合技術狀態(tài)管理的要求。

2.2 國外狀況

以波音公司為例，更改管理采取的是換版與變號相結合的更改管理模式。即對于同一編號的零部件來說，使用串行版本進行管理，永遠保持最新版有效，當該零部件的外形、配合、功能（3F）或適用有效性發(fā)生變化時，均采取變號的方式。其更改邏輯推斷模型如圖4所示。

串行的零部件更改管理模式，過程簡單清楚，但是按上述的邏輯推斷，變號較為頻繁，作為零部件的產品數(shù)據(jù)集合，變號就要按新號重新建立產品數(shù)據(jù)。且需要逐層進行更改追溯，即每一層裝配均需變號。對于飛機這種隸屬關系深，數(shù)據(jù)量龐大的產品來說，這種追溯工作量是很大的，那么波音是如何解決的呢？

圖4 零部件更改邏輯推斷圖Fig.4 Logical deduction scheme of aircraft part and assemble rejigger

波音公司采用了模塊化設計的手段，將產品數(shù)據(jù)結構扁平化，大大簡化了追溯。傳統(tǒng)的產品結構完全是按飛機的隸屬關系進行分解和構成的，一旦進行變號更改追溯，就需要追溯至頂層裝配圖樣。波音采用模塊化設計方法將產品數(shù)據(jù)結構扁平化，將追溯控制在模塊級以下，且模塊級以下的裝配關系不會超過三層，更改追溯層級不多，大大簡化了追溯過程。波音的這種做法是基于零組部件的管理，能夠清晰有效地控制和掌握零組部件的狀態(tài)，滿足產品的技術狀態(tài)管理需求。

3 零部件更改管理方案

經過上述分析，結合目前國內的模塊化設計現(xiàn)狀，可以采取下述方案進行解決 。

首先根據(jù)更改的性質，將更改分為“糾正型更改”和“適應與改進型更改”，然后根據(jù)兩種更改的特點分別建立更改機制，以達到最優(yōu)最簡的更改實施效果。

3.1 糾正型更改

更改前的對象將不應用于最終產品中。在詳細設計過程中為了糾正設計制造錯誤、提高性能等，需對零部件的幾何設計、工藝加工方法、材料等進行更改，更改前的內容不應用于任何一個或一批產品中。這種投產前對零部件進行的更改稱之為糾正型更改。糾正型更改應使用換版管理的方法處理。

3.2 適應與改進型更改

更改前的零部件已應用于最終產品中。形成最終產品后，由于用戶對產品提出了新的要求，或設計方為了改進性能和增強功能，需要對零部件進行更改，并應用于后續(xù)全部或部分架次中，將此類更改稱之為適應與改進型更改。

對于適應與改進型更改，如零部件的外形、配合、功能和互換性發(fā)生變化，應根據(jù)具體情況按一定的邏輯判斷進行變號處理，否則仍可使用換版更改。

3.3 換版與變號的邏輯關系

依據(jù)上述概念，可以建立如圖5所示的零部件換版與變號的邏輯推斷圖。

由圖5可以看出，在整個邏輯推斷中，并沒有考慮有效性（架次）變化的影響，而主要是以零部件的互換來進行推斷的，這樣一來可以有效地減少變號次數(shù)，簡化更改管理。在工程設計階段，對于零部件的更改往往是為了完善設計，由于各種原因更改前的對象已形成了最終產品，但在后續(xù)架次，該零部件將不再應用，在不影響零部件互換的情況下，可以采用換版更改，以簡化更改管理。所以在實際的工程應用中，進行邏輯推斷時可不考慮有效性變化帶來的影響，而應以互換性影響判斷為主。

3.4 更改追溯

零部件的更改追溯，建立如圖6所示的邏輯推斷，作為解決方案。

圖5 換版與變號的邏輯推斷圖Fig.5 Logica l deduction schem e of vision and num ber change

從邏輯推斷圖可以看出，由于更改引起的不同版本的變化，可能分布于不同的飛機架次上，所以向上追溯時必須考慮有效性（架次）變更造成的影響，所以針對有效性（架次）是否改變采用不同的追溯辦法，對于有效性不變的采取最新版有效的方法，對于有效性發(fā)生改變的則版本向上追溯直至頂層裝配，這樣就能滿足有效性過濾的管理需求。

圖6 更改追溯邏輯推斷圖Fig.6 Logical deduction schem e of retrospective change

上述管理方案的科學性、合理性毋庸置疑，短期來看，由于模塊化設計水平較低，追溯層級較多的問題仍然存在，長遠來看，隨著模塊化設計的進一步發(fā)展，該方法的優(yōu)勢必將體現(xiàn)出來。

4 結束語

零部件更改管理是產品技術狀態(tài)管理的一個核心環(huán)節(jié)，上述管理方案雖然實施條件上仍有些欠缺，但該方法能夠有效地控制零部件技術狀態(tài)，滿足管理需求，其思路和邏輯是正確的、值得借鑒的，因此在后續(xù)的型號應用中有一定的參考價值。

[1] 劉曉冰,孟永勝,邢英杰,等. 制造領域工程更改管理系統(tǒng)的技術研究. 中國機械工程, 2005(15)：23-29.

[2] 潘翔,王云鵬,郭學旭,等. 協(xié)同設計中的版本管理解決方案. 航空制造技術, 2004(1)：16-21.

[3] 柏彥春,于勇,范玉青,等. 工程更改在飛機項目中的應用.航空制造技術, 2003(9)：38-43.

[4] 約琴夫·蕭塔納.制造企業(yè)的產品數(shù)據(jù)管理.祁國寧譯. 北京:機械工業(yè)出版社, 2000：67-91.

[5] 胡斌. 變更信息管理機制及其在PDM變更管理中的應用[D]. 杭州 :浙江大學，2004：13-24.

[6] 萬立,羅新星. 產品數(shù)據(jù)管理中的工程變更管理的建模與實現(xiàn). 計算機輔助工程, 2004(2)：25-30.