◎文/高懷亮 侯杰 許楠(國(guó)營(yíng)蕪湖機(jī)械廠)
PLM(Product Lifecycle Management),即產(chǎn)品生命周期管理,是用來(lái)管理所有與產(chǎn)品相關(guān)信息(包括產(chǎn)品數(shù)據(jù)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理、產(chǎn)品配置管理、流程管理、協(xié)同項(xiàng)目管理、系統(tǒng)集成管理)和所有產(chǎn)品相關(guān)過(guò)程(包括過(guò)程定義和管理),面向全業(yè)務(wù)(涵蓋設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)、工程、工藝、生產(chǎn)、質(zhì)量、市場(chǎng)、服務(wù)等業(yè)務(wù))協(xié)同合作高度集成的技術(shù)。PLM是當(dāng)今信息技術(shù)研究與應(yīng)用中的重要技術(shù)之一,是航空企業(yè)由粗放式管理走向精細(xì)化管理的必要手段,不僅保證了企業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的有效性和安全性,而且縮短了產(chǎn)品研制生產(chǎn)周期,同時(shí)進(jìn)一步提高了產(chǎn)品質(zhì)量,越來(lái)越受到我國(guó)航空工業(yè)界的高度重視,沈飛、成飛等航空制造企業(yè)及沈陽(yáng)飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所、成都飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所等科研院所,均已開(kāi)始PLM的廣泛應(yīng)用。
工藝數(shù)據(jù)及其相互關(guān)系的管理過(guò)程方面,目前企業(yè)所有的裝備修理工藝數(shù)據(jù)都以技術(shù)、工藝文件的方式記錄。這些文件主要包括修理技術(shù)條件、修理工藝規(guī)程、維修工作卡、技術(shù)通知單和工藝通知單等。這些技術(shù)、工藝文件在PDM(產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理)系統(tǒng)中進(jìn)行管理,相互之間沒(méi)有建立關(guān)聯(lián)關(guān)系。
物料數(shù)據(jù)與工藝數(shù)據(jù)之間關(guān)系的管理過(guò)程方面,對(duì)于具有專(zhuān)、通用修理技術(shù)條件、工藝規(guī)程的維修項(xiàng)目物料,通過(guò)下發(fā)、貫徹“分解范圍與交件路線”的技術(shù)文件進(jìn)行管理。該文件按照機(jī)型和維修項(xiàng)目,在工藝方案策劃階段編制完成,即每個(gè)機(jī)型的每種維修項(xiàng)目都會(huì)編制下發(fā)“分解范圍與交件路線”,對(duì)某種維修服務(wù)項(xiàng)目所需要分解、修理和裝配的物料做出了規(guī)定。除此之外,該文件還明確了這些物料(及其附帶項(xiàng))在企業(yè)內(nèi)的流轉(zhuǎn)路線?!胺纸夥秶c交件路線”需要在PDM系統(tǒng)中簽審、發(fā)放才可用于生產(chǎn),其更改也需要經(jīng)過(guò)同樣的簽審發(fā)放流程。
現(xiàn)場(chǎng)裝配任務(wù)及其所需配套物料之間的關(guān)系,通過(guò)“維修方案與工卡管理”系統(tǒng)進(jìn)行管理。技術(shù)人員在該系統(tǒng)中搭建出一套數(shù)據(jù)層級(jí)結(jié)構(gòu),這個(gè)層級(jí)結(jié)構(gòu)的最底層是修理工作卡以及比工作卡更具體的工序(結(jié)構(gòu)的最末端)。裝配類(lèi)修理工作卡下的工序,列有該工序所需的必?fù)Q件、固定配套件和小零件。技術(shù)員在該系統(tǒng)中創(chuàng)建的物料和工藝的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù),需要經(jīng)過(guò)審批,若要更改同樣要經(jīng)過(guò)審批。
問(wèn)題主要集中在對(duì)工藝數(shù)據(jù)、物料數(shù)據(jù)及其之間關(guān)聯(lián)關(guān)系的數(shù)據(jù)在創(chuàng)建、查詢、使用、更改的過(guò)程中,技術(shù)人員需要耗費(fèi)過(guò)多的時(shí)間和精力,效率低下且出錯(cuò)概率偏大。
一是工藝數(shù)據(jù)缺乏關(guān)聯(lián)關(guān)系,導(dǎo)致數(shù)據(jù)查詢和使用的工作量增加,降低了數(shù)據(jù)復(fù)用率。工藝數(shù)據(jù)之間原本存在著天然的聯(lián)系,但由于工藝數(shù)據(jù)尚未對(duì)象化,而完全由技術(shù)、工藝文件來(lái)承載,所以工藝方案和工藝任務(wù)之間、工藝任務(wù)相互之間也就無(wú)法建立數(shù)字化的聯(lián)系。例如,一個(gè)工藝方案規(guī)定的所有需要處理的物料數(shù)據(jù),僅僅用文件記錄,與工藝本身沒(méi)有關(guān)聯(lián)關(guān)系。關(guān)聯(lián)關(guān)系數(shù)據(jù)的缺乏,造成數(shù)據(jù)的查詢和使用困難,也降低了數(shù)據(jù)的復(fù)用率,從而變相地增加了重復(fù)勞動(dòng)。
二是物料數(shù)據(jù)管理分散且存在冗余,導(dǎo)致數(shù)據(jù)創(chuàng)建和更改工作量增加,容易出錯(cuò)。物料數(shù)據(jù)在物料申請(qǐng)系統(tǒng)中完成創(chuàng)建之后,物料屬性存儲(chǔ)于ERP(企業(yè)資源管理計(jì)劃)系統(tǒng)中,但技術(shù)人員編制“分解范圍與交件路線”文件時(shí),以及在“維修方案與工卡管理”系統(tǒng)中維護(hù)工序配套物料信息時(shí),卻不能直接使用ERP系統(tǒng)和PDM系統(tǒng)中的數(shù)據(jù),都需要再次手工輸入物料數(shù)據(jù)信息。同一個(gè)物料的數(shù)據(jù)需要在多個(gè)系統(tǒng)中分別輸入、更改,自然就增加了數(shù)據(jù)創(chuàng)建和更改的工作量,而且十分容易產(chǎn)生差錯(cuò)。
分析上述問(wèn)題,根源在于缺乏統(tǒng)一的信息化平臺(tái)對(duì)物料數(shù)據(jù)和工藝數(shù)據(jù)及其關(guān)聯(lián)關(guān)系進(jìn)行對(duì)象化管理。如果能基于PLM系統(tǒng)功能,將物料抽象成一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象,那么與此物料相關(guān)的所有技術(shù)數(shù)據(jù)就都可以“封裝”在這個(gè)對(duì)象中,成為這個(gè)對(duì)象的有機(jī)組成部分,相關(guān)的數(shù)據(jù)就不會(huì)分散,就可以實(shí)現(xiàn)“唯一數(shù)據(jù)源”的要求,將此物料對(duì)象作為模板推送給ERP等其他系統(tǒng),數(shù)據(jù)冗余和數(shù)據(jù)沖突的現(xiàn)象就得以避免。當(dāng)實(shí)際業(yè)務(wù)場(chǎng)景中的所有事物都抽象成數(shù)據(jù)對(duì)象,那么它們之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系也就很容易實(shí)現(xiàn)。
數(shù)據(jù)對(duì)象化。將所有的物料數(shù)據(jù)、所有的工藝數(shù)據(jù)都抽象為相應(yīng)物料數(shù)據(jù)對(duì)象和工藝數(shù)據(jù)對(duì)象,將與物料和工藝相關(guān)的所有數(shù)據(jù)都封裝到物料對(duì)象和工藝對(duì)象中,將管理的顆粒度確定為“對(duì)象”,而非具體的某個(gè)屬性、參數(shù)或文件。
建立關(guān)聯(lián)關(guān)系。在所有的物料對(duì)象、工藝對(duì)象之間,根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)含義建立關(guān)聯(lián)關(guān)系結(jié)構(gòu),并以這個(gè)關(guān)系結(jié)構(gòu)為框架,將所有的物料對(duì)象和工藝對(duì)象組織成一個(gè)有機(jī)的整體,從而將所有的工程技術(shù)數(shù)據(jù)都關(guān)聯(lián)起來(lái)。
以上述兩個(gè)原則建立起來(lái)的對(duì)象化、關(guān)系化的工程技術(shù)數(shù)據(jù)體系,是確保數(shù)據(jù)清晰、簡(jiǎn)潔、正確的前提,也是未來(lái)生產(chǎn)管理系統(tǒng)發(fā)揮其應(yīng)有作用的基石。
依據(jù)確定的設(shè)計(jì)原則,航空裝備修理方案主要從以下四個(gè)方面進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。
數(shù)據(jù)對(duì)象化。將修理工藝研發(fā)過(guò)程分為“明確維修要求”“策劃維修方案”“維修方案詳細(xì)設(shè)計(jì)”三個(gè)階段,在系統(tǒng)中設(shè)置“維修服務(wù)”“維修方案”“工藝任務(wù)”“工序”四種類(lèi)型的工藝數(shù)據(jù)對(duì)象,用于描述航空裝備修理工藝研發(fā)過(guò)程各階段涉及的全部工藝技術(shù)要求和工藝過(guò)程。四種工藝數(shù)據(jù)對(duì)象具體類(lèi)型見(jiàn)表1。
表1 四種工藝數(shù)據(jù)對(duì)象類(lèi)型
(1)明確維修要求階段:根據(jù)航空裝備在其全生命周期內(nèi)所處階段的不同,定義對(duì)應(yīng)不同的維修方式,即航空裝備具體提供的“維修服務(wù)”類(lèi)型,如大修、檢修等,以及其維修后所應(yīng)達(dá)到的狀態(tài)要求。在PLM系統(tǒng)內(nèi)將不同的“維修服務(wù)”類(lèi)型予以對(duì)象化,定義相應(yīng)屬性,明確“維修服務(wù)”對(duì)象與其實(shí)現(xiàn)方案即“維修方案”對(duì)象的關(guān)系、與對(duì)應(yīng)物料對(duì)象的關(guān)系,以及與對(duì)應(yīng)文檔對(duì)象的關(guān)系。
(2)策劃維修方案階段:定義“維修方案”“維修范圍”對(duì)象屬性,明確“維修方案”對(duì)象與“維修范圍”對(duì)象之間、“維修方案”對(duì)象與“工藝任務(wù)”對(duì)象之間、“維修方案”對(duì)象與文檔對(duì)象之間的關(guān)系,明確“維修范圍”對(duì)象與“維修單元”對(duì)象以及維修物料對(duì)象的層級(jí)結(jié)構(gòu)關(guān)系。
(3)維修方案詳細(xì)設(shè)計(jì)階段:定義“工藝任務(wù)”“工序”對(duì)象屬性,明確“工藝任務(wù)”對(duì)象與“工序”對(duì)象之間、“工藝任務(wù)”對(duì)象與文檔對(duì)象之間、“工序”對(duì)象與物料對(duì)象之間的關(guān)系。
上述四種工藝數(shù)據(jù)對(duì)象之間的層級(jí)結(jié)構(gòu)及其與修理工藝研發(fā)過(guò)程各階段的關(guān)系可以用圖1來(lái)表述。
圖1 工藝數(shù)據(jù)對(duì)象層級(jí)結(jié)構(gòu)
數(shù)據(jù)對(duì)象定義。工藝數(shù)據(jù)對(duì)象使用屬性和數(shù)據(jù)集來(lái)對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)定義(描述),并使用與之具有關(guān)聯(lián)關(guān)系的獨(dú)立文檔對(duì)象對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明。以“維修服務(wù)”對(duì)象為例,其典型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如圖2所示,其他三類(lèi)工藝數(shù)據(jù)對(duì)象具有與之相似的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
圖2 “維修服務(wù)”對(duì)象典型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
建立關(guān)聯(lián)關(guān)系結(jié)構(gòu)。工藝要求、工藝過(guò)程與其所針對(duì)的物料,在系統(tǒng)中采用關(guān)聯(lián)關(guān)系予以管理。在將航空裝備級(jí)結(jié)構(gòu)關(guān)系,以及與物料、工作區(qū)域的關(guān)系。
圖3中,由維修方案對(duì)象、工藝任務(wù)對(duì)象和工序?qū)ο笏鶚?gòu)成的層級(jí)結(jié)構(gòu),是BOP主體結(jié)構(gòu)。在這套BOP的主體結(jié)構(gòu)之上是維修服務(wù)對(duì)象()和要被維修的物料對(duì)象()。BOP主體結(jié)構(gòu)的第一層是維修方案對(duì)象(),中間是若干個(gè)層級(jí)的工藝任務(wù)對(duì)象(),最底層的是工序?qū)ο螅ǎ?。圖3中所要表達(dá)的重點(diǎn)信息內(nèi)容如下:一個(gè)維修服務(wù)至少有一個(gè)目標(biāo)物料(圖3中所示為1個(gè)),如圖3第1處所示;一個(gè)維修方案是面向一個(gè)維修服務(wù)而制定的,如圖3第2處所示;一個(gè)維修方案必定關(guān)聯(lián)著一個(gè)維修范圍,即在“維修服務(wù)”對(duì)象、“維修方案”對(duì)象確定的前提下,其維修對(duì)象、范圍必然是唯一確定的,如圖3第3處所示,維修范圍由若干個(gè)維修單元構(gòu)成,而維修單元又由更低階的維修單元或維修物料對(duì)象構(gòu)成,維修范圍、維修單元以及這些維修物料對(duì)象構(gòu)成了維修方案的Process Bill Of Material(工藝物料清單),簡(jiǎn)稱(chēng) PBOM;一個(gè)維修理工藝研發(fā)過(guò)程中涉及的全部工藝技術(shù)要求和工藝過(guò)程設(shè)置為四類(lèi)工藝數(shù)據(jù)對(duì)象,以及定義每一類(lèi)工藝數(shù)據(jù)對(duì)象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,使用如圖3所示的層次結(jié)構(gòu)來(lái)描述工藝數(shù)據(jù)對(duì)象的總體架構(gòu)和相互之間的關(guān)系。該層次結(jié)構(gòu)即Bill OfProcess(過(guò)程清單),簡(jiǎn)稱(chēng)BOP,用于構(gòu)成工藝的全過(guò)程,并表達(dá)這些過(guò)程之間構(gòu)成與被構(gòu)成的層修方案是由若干個(gè)(圖3中所示為7個(gè))工藝任務(wù)按照特定順序所構(gòu)成的,這些工藝任務(wù)及其順序,本身就是維修方案的內(nèi)容之一,如圖3第4處所示;某些工藝任務(wù)可能還有若干個(gè)下階工藝任務(wù),下階工藝任務(wù)及其順序,也是上階工藝任務(wù)的內(nèi)容之一,如圖3第5處所示;最末端的工藝任務(wù)由若干個(gè)工序按照特定順序所構(gòu)成,這些工序及其順序也是工藝任務(wù)的內(nèi)容之一,如圖3第6處所示;位于BOP主體結(jié)構(gòu)最底層的是工序?qū)ο?,工序?qū)ο笈c物料對(duì)象具有各種關(guān)系,如圖3第7處所示,關(guān)系種類(lèi)必須與物料對(duì)象在PBOM中的處理類(lèi)型相匹配;工藝任務(wù)對(duì)象和工序?qū)ο?,都與工作區(qū)域?qū)ο笙嚓P(guān)聯(lián),描述該工藝任務(wù)或工序在何處執(zhí)行,如圖3第8處所示;針對(duì)主機(jī)的工藝任務(wù)對(duì)象和工序?qū)ο?,都與某個(gè)機(jī)型的某個(gè)部位對(duì)象相關(guān)聯(lián),描述該工藝任務(wù)或工序局限于主機(jī)的什么部位,如圖3第9處所示;工藝對(duì)象與對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)描述的文檔對(duì)象相關(guān)聯(lián),如圖3第10處所示;工藝對(duì)象與其依據(jù)性文檔相關(guān)聯(lián),且其依據(jù)性文檔通常就是其上階工藝對(duì)象的詳細(xì)描述文檔,如圖3第11處所示。
圖3BOP結(jié)構(gòu)
主、輔機(jī)分離。主機(jī)的工藝對(duì)象層級(jí)結(jié)構(gòu)與輔機(jī)的工藝對(duì)象層級(jí)結(jié)構(gòu)相對(duì)獨(dú)立。航空裝備以往主機(jī)、輔機(jī)維修方案使用一套工藝數(shù)據(jù)層級(jí)結(jié)構(gòu),實(shí)際上輔機(jī)采用何種“維修方案”與主機(jī)并沒(méi)有直接的關(guān)系,主機(jī)實(shí)施某種“維修服務(wù)”時(shí),其輔機(jī)產(chǎn)品并不一定需要此“維修服務(wù)”類(lèi)型??茖W(xué)的做法應(yīng)該是按照輔機(jī)產(chǎn)品在其全生命周期內(nèi)所處的壽命階段,選擇、安排其相應(yīng)的“維修服務(wù)”類(lèi)型。故輔機(jī)在PLM系統(tǒng)中采用與上述主機(jī)修理方案設(shè)計(jì)原則相似的設(shè)計(jì)方案。
本設(shè)計(jì)方案保證了航空裝備修理全流程數(shù)據(jù)源唯一,能夠解決現(xiàn)有業(yè)務(wù)存在的突出問(wèn)題,并為企業(yè)拓展未來(lái)航空裝備修理新業(yè)務(wù)打下良好基礎(chǔ)。但同時(shí)也要求用戶在觀念和作業(yè)方式兩方面做出較大改變,一是要將“研發(fā)勞動(dòng)的成果就是一系列文件”的觀念轉(zhuǎn)變?yōu)椤把邪l(fā)勞動(dòng)的成果是一整套工程數(shù)據(jù)體系”;二是在作業(yè)方式上,要將“在本地編輯之后上傳系統(tǒng)”的工作方式轉(zhuǎn)變?yōu)椤巴ㄟ^(guò)系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行協(xié)同作業(yè)”。
系統(tǒng)建立后,要求從航空裝備修理數(shù)據(jù)的創(chuàng)建開(kāi)始,到數(shù)據(jù)的詳細(xì)定義、數(shù)據(jù)的維護(hù)等所有修理業(yè)務(wù)過(guò)程,都將在統(tǒng)一的PLM系統(tǒng)平臺(tái)中進(jìn)行,工程數(shù)據(jù)從其“誕生”那一刻起直至其全生命周期結(jié)束,自始至終存在于系統(tǒng)之中。同樣,所有定義數(shù)據(jù)的角色和消費(fèi)數(shù)據(jù)的角色,其所有作業(yè)活動(dòng)也都在這個(gè)統(tǒng)一的系統(tǒng)平臺(tái)中進(jìn)行。