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基于PDM的工程变更管理在生产中的应用 |
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作者： |
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1 引言
工程变更(Engineering Change，EC)是制造企业生产经营活动中的一项重要业务[1]，涉及设计、工艺、制造、工装、采购、销售、服务等众多部门。良好的工程变更管理(Engineering Change Management，ECM)能够降低成本、缩短产品的上市时间、提高产品质量[2]，使企业在激烈的市场竞争中处于不败之地。
目前工程变更管理一直是PDM技术实施的难点。如何应用PDM系统中的变更管理来优化变更流程，使设计变更能准确及时地在生产中得到应用和实现，是PDM系统的变更管理值得研究的一个问题。本文针对这一问题提出了具体解决办法。
2 工程变更管理的需求分析
2.1 工程变更的原因与分类
工程变更活动主要包括设计、工艺、生产、质保、销售和服务等部门，从产品设计发放开始，持续到产品生命周期终止都可能发生。引起工程变更的原因主要有[3]：改善安全性，如设计存在重大的安全隐患；提高性能或可生产性，如生产部门提出制造困难或成本过高，用户建议改进产品性能；设计文件勘误，如设计、工艺等有关人员发现图纸存在错误；采购要求替换不可获得的外购件等。综上可以看出，设计部门、生产车间和客户是产生工程变更的3个最主要来源。一般地，处于生命周期上游的变更，变更影响的范围还比较窄，代价也不是很大，而处于生命周期下游的变更，变更影响的范围则比较宽，所付出的代价相对来说也会很大。
2.2 工程变更存在的主要问题
由于变更的数据对象主要是已发布的数据，因此在变更活动中，设计、工艺、制造、质量、销售和服务等部门都会参与进来，这种跨部门、多人员共同参与的活动，就会存在众多不确定的因素[4]，如果没有有效的管理手段，往往会导致变更活动遇到很多阻碍。目前整个制造行业在变更管理方面，主要存在以下几个方面的问题：
(1)缺乏有效的信息管理平台。企业信息化建设目前在国内的众多制造企业还只是处于一个积极推广阶段，很多企业的变更管理都还是采用那种传统的基于纸制文档的手工管理方式，这在很大程度上不能实现数据共享和信息沟通，通常变更数据往往大部分时间都是在各个部门、人员之间传递，导致变更过程耗时过长，效率低下，而且还容易出现数据错误等现象。
(2)缺乏变更过程管理和监控。虽然近些年来在CAD/CAM/CAPP技术应用方面发展很快，但是由这些软件系统各自所产生的异构的电子文档也使得各个部门、协作单位之间又面临着“信息孤岛”这个新的问题。比如当某个变更了的数据与多个文档或者零部件相关联时，由于没有及时通知到相关的人员和部门，导致在别的地方还在使用老版本的数据，就很难保证变更数据的完整性和一致性，对变更产生的影响范围也缺乏有效合理的评估，对变更数据的历史追溯更是无从谈起。
总之，工程变更活动的最主要但也最困难的任务是保持数据的完整性、一致性和可追踪性。
2.3 工程变更管理的需求分析
系统要保证工程变更引起的产品数据的修改和版本变化的一致，并且记录数据的版本演化关系，保证数据的可跟踪性。具体包括[5]：详细记录变更申请的发起人、原因和处理的建议；禁止未授权的文档变更；确保相关的人员获取最新的设计变更信息；确保所有的文档关系可以回溯、追踪、审计；减少变更实施时间，制订最住变更流程，并行实施变更，实时监控变更活动等。
3 工程变更管理的模型和流程
变更管理的研究嘲，首先就是建立一套完备的信息模型，使得通过该模型能够完整地保存变更的原因、变更任务和相关的变更数据，并建立变更后产品数据之间的内部依赖关系，从而确保工程人员在实际工作中尽量减少错误出现，提高变更的效率和产品的质量。
3.1 变更对象模型
PDM系统中的变更对象和模型一般包括：
(1)变更事项(Change Issue)是指用来描述一个问题；
(2)变更请求(Change Request)是指发起一个正式的产品变更过程；
(3)变更调查(Change Investigation)是用来识别变更请求中提出的问题的原因；
(4)变更提议(Change Proposal)，它包含关于一个或多个建议的解决方案和分析活动，来给出详细的信息；
(5)变更单(Change Order)是对现有的部件或文档进行变更，可以包括一个或更多的具有更详细的进行变更指令的变更活动；
(6)变更分析(Analysis Activity)是分析活动，记录分析的结果和详细描述；
(7)变更活动(Change Activity)，包含要执行的完成变更命令和解决在具体变更请求中确定的问题的指令。用7个变更管理的数据对象，来保存变更过程的信息。
3.2 典型的变更管理流程
ECM的核心内容是定义和控制变更任务，因此，一个典型的ECM系统通常是由一系列变更活动组成的变更过程：在PDM系统中标准变更管理流程如图1所示，包括：描述问题和产生一个变更，通过提交变更事项；需要解决这个问题，创建变更请求，执行正式的变更；确定找出问题的原因，使用变更调查；给出问题解决方案和建议，启动变更建议；授权实施变更方案，创建变更单；识别问题的原因和论证问题的方法，提交变更分析；实施执行变更，创建变更活动。
图1 标准变更管理流程
4 工程变更管理的实现
ECM是一个异常复杂的过程，包括几十项，甚至上百项的工作任务，变更的数据就在这种过程中诞生，同时又在这种过程中不断演变。工作流管理实现了过程活动的自动化[7]，它负责的是数据在各个活动之间的正确传递，而数据按照什么规则演变，如何演变，则是生命周期管理的主要内容。因此，将底层工作流引擎控制的任务流与上层生命周期规则控制的数据流紧密结合起来，是保证变更管理过程自动化和变更数据正确性的关键所在。
通过以上的分析，结合企业实际的经营过程，这里将数据对象(文档或者零部件)视为沟通的载体，对业务活动和数据本身的演变分别进行管理的一种开放式集成方式。运作步骤如下：
(1)提出变更建议，描述变更原因和必要性，进行变更影响分析，确定变更所关联到的文档、部件、功能、材料、装配等。
(2)由工程变更管理委员会负责变更评审。如评审没有通过，返回到第一步。通过就形成正式的变更请求(Engineering Change Request，ECR)，进行变更问题定义[8]，主要说明变更的具体要求、变更原因、影响分析、造成其他的关联变更项等内容。也就是建立EC数据，新建EngChange，并在其下分别新建EWO及其附件的数据集(dataset)，根据需要决定是否新建PAA。新建工作在PDM中二次开发，让系统自动新建。
(3)指定PDM流程中各个签署人。将ECR及PAA等文档送相关部门进行审批、会签。如果有反对意见，则将变更请求和意见一起返回给变更的申请者。
(4)ECR，PAA被批准，形成变更任务单(Engineering Change Order，ECO)j ECO中主要规定变更的具体内容、执行的角色、实施时间的控制、流程的定制，也提供有关变更有效性的信息。工程人员在接到通知后，进行变更的执行。
(5)变更执行完成后提交，工程变更管理委员会进行变更校对、审核、会签、审定等，以检查变更完成的情况，对一致性进行控制。若发现问题，返回执行过程重新变更。没有问题就发放数据，并将信息填入变更通知单中，发到有关部门，以开展工作。
(6)采购部、质保部、生产部、技术中心等相关部门接收到通知后，按照生产措施授权表实施，并将实施结果提交给工程变更管理委员会。
(7)当EC实施完毕，工程变更管理委员会对此次EC做评估，跟踪实施过程的管理员在PDM工作流程中进行关闭签署，对数据进行归档签署。
5 结语
伴随着客户需求的快速多变，产品开发的过程中的不确定的因素也就越来越多，因此，变更管理的重要性在企业生产经营过程中就不可避免地凸现出来。高效的变更管理系统往往能给企业带来巨大的效益。本文从变更管理的需求出发，分析了当前变更管理存在的一些问题：提出了在PDM的基础之上，从工作流管理和生命周期管理2个层次上，在PDM系统中来实施ECM。这样公司的EC信息统一管理，参与更改的人员根据权限获得各个对象的属性，并随时掌握最新的更改情况，提高了更改的完整性、一致性及可跟踪性。
参考文献
[1]刘东升，王建民，孙家广．工程更改管理的设计与实现[J]．计算机集成制造系统，2001，7(7)：41-46．
[2]葛江华，隋秀凛。产品数据管理(PDM)技术及应用[M]．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2002．
[3]郭晓军，王太勇，贺东梅，等．企业信息化系统中工程变更管理的设计与实现[J]．组合机床与自动化加工技术，2005(5)：96-97．
[4]刘晓冰，孟永胜，邢英杰，等．制造领域工程更改管理系统的技术研究[J]．中国机械工程，2005，16(15)：1 339-1 344．
[5]钟毅芳，万立．工程更改管理的分析与研究[J]．计算机集成制造系统，2001，6(6)：28-32．
[6]杨煜俊，刘清华．基于产品结构的工程变更研究[J]．中国机械工程，2004，12(12)：65-70．
[7]罗新星．产品数据管理中的工程变更管理建模与实现[J]．计算机辅助工程，2004，2(3)：81-86．
[8]朱浩，尹泽勇，刘建武，等．跨企业工程更改的多视图建模体系研究[J]．工程设计学报，2004，11(4)：174-178．(end)
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(5/28/2009) |
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