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技术状态管理在Teamcenter Engineer中的实现 |
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作者：姚建民 樊广军 |
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技术状态管理(Configuration Management)，又称构型管理，是美国在20世纪50年代初期军备竞赛的情况下，为发展宇航运载工具和武器提出的一门工程管理、质量控制技术。随着时间的推移，它不仅在宇航工业和其它国防工业中得到广泛应用与发展，而且也应用到民用工程项目的研制与生产中。
技术状态管理是一个有关产品基线定义、产品标识和更改管理的规范化和文档化的综合系统。它适用于某一产品或系统从研制到生产、直到生产后产品保障的整个生命周期。作为系统工程管理的关键组成部分，技术状态管理对大型复杂产品或系统的研制起到重要的管控作用，确保在研制、生产的任何时刻，都能使用正确的技术文件。
本文针对技术状态管理的基本要求，介绍了在Teamcenter Engineer系统中的关键技术。
1 技术状态管理的基本要求
根据ISO 10007：1995，中国制定了国家标准GB/T19017-1997《质量管理技术状态管理指南》。作为世界上使用最广泛的PLM产品，EDS公司的Teamcenter Engineer系统为技术状态管理提供了基础平台。技术状态管理包括如图1所示的四项相互关联的活动。
图1 技术状态管理的关联活动
技术状态管理四项活动的基本要求如下：
技术状态标识：对技术状态进行标识，为技术状态控制、技术状态记实和技术状态审核建立并保持一个确定的文件依据。
技术状态控制：贯穿技术状态项目的全生命周期，对技术状态文件的更改实施控制，记载更改造成的所有影响，并将已批准的技术状态更改纳入技术状态项目及其相关的技术状态文件。
技术状态审核：确定产品或系统的技术状态是否符合合同、设计任务书、技术文件的要求而进行验证和检查。包括功能技术状态审核和物理技术状态审核。技术状态审核可与定型(或鉴定)结合进行。
技术状态记实：对已确定的技术状态文件、提出的更改状况和已批准更改的执行情况所作的正式记录和报告，并保证可追溯性。
2 技术状态管理在Teamcenter Engineer中实现的关键技术
技术状态管理作为一个复杂的综合系统，在不同的行业、不同的企业会有不同的更为细化的要求，需要结合各行业、各企业的具体业务实际进行系统的实施。以下仅就几个关键技术点，介绍在Teamcenter Enginee：系统中的技术实现。
2.1 结构化的图文档管理
Teamcenter Engineer对产品数据的管理采用面向对象的技术，将产品、零部件抽象为不同类型的Item对象。Item对象间的结构关系是对实际产品结构的映射，由此构成了不同视图的BOM。对于每一个Item对象，采用版本对其技术状态的变更进行标识，以保留对技术状态历史的可追溯性。
对于每一个特定版本的Item对象，由一组数量不定的图文档数据进行描述。这里的图文档数据包括数模、图样文件、技术文件、可视化数据等所有以该Item对象为中心的数据，同时每一类Iterm对象由一组特定的属性对其技术特性和管理特性进行统一描述。
Teamcenter Engineer采用“BOM+BOD”的方式对图文档数据进行结构化的组织和管理，由此克服了产品结构数据与图文档数据隔离、数据一致性难以保证等企业通常所面临的共性问题。(注:BOM:Bill Of Material，BOD: Bill of Data/Document)
2.2 数据的标识
Teamcenter Engineer系统提供了如下几种方式用于实现对复杂技术状态数据的标识。
ID号：Teamcenter Engineer支持诸如流水码、结构码、分类码和组合码等编码方式。当零部件发生更改时，若更改前后的零部件不满足互换性，通常采用新的ID号进行标识。当然，不同行业、不同企业对互换性的定义和界定会有不同的考量。
版本：版本用以标识技术状态数据的演变过程。如前所述，Teamcenter Engineer采用“BOM+BOD”的结构化图文档管理方式，以零部件版本作为主要的版本标识手段。当零部件发生更改时，若更改前后的零部件满足互换性，通常采用新的版本号进行标识。
状态：Teamcenter Engineer系统通过工作中/修改中、审批中、已发布、已作废等状态标识数据的生命周期。对于复杂产品或系统的技术状态管理而言，需要根据不同的研制阶段对发布的数据进行不同的状态标识。数据的状态由工作流程控制，审批流程自动赋予数据相应的状态。
基线：基线是在技术状态项目研制过程中的某一特定时刻，被正式确认、并被作为今后研制、生产活动基准的技术状态文件。在Teamcenter Engineer系统中，通过基线的建立、数据的投放/移除、数据的更新、冻结等手段，实现对技术状态基线的管理。
2.3 有效性配置
一个产品的装配关系上并不是在所有的时间、所有的生产批次下都保持完全相同，Teamcenter Enginee：采用有效性配置技术来管理技术状态数据的有效性限制，从而控制产品结构各种可能的技术状态。Teamcenter Engineer系统提供以下两种有效性的控制手段：
结构有效性：控制某个零部件的选择和使用。
版本有效性：控制零部件某个版本的选择和使用。
结构有效性配置(Effectivity Configuration)
通过结构有效性的配置，产品将不允许使用不在有效期、有效批次内的零部件；使用者可以指定之前某个日期或某个批次的特定的产品结构，如维护工程师可以查阅过去某个时间的精确的产品结构。
版本有效性配置(Revision Configuration)
技术状态数据通过审批流程发布后(Released)，各零部件版本将被标识不同的状态标签(Status)。对于产品在其生命周期内历经的不同研制阶段(如F预发展、C初步设计、S详细设计、D设计定型、P批产等)，Teamcenter Engineer系统设置相应的电子数据发布状态进行标识。使用者利用版本有效性配置功能，能够随时查阅各研制阶段的技术状态数据，以便设计概念的保存，及旧资料的调用。
Teamcenter Engineer系统中，上述的结构有效性配置和版本有效性配置不是互斥的，而是互补的关系，从而可以满足复杂的技术状态有效性配置的要求。
2.4 产品结构管理
产品结构体现了零部件之间的转配关系，用于描述各种零部件如何组成产品的结构。在Teamcenter Engineer中，根据技术状态管理的需要，对零部件((Item)进行分类，如机加件、饭金件、非金属件、管路件、焊接件、成件、标准件、PCB、元器件、电子控制单元、软件等，并对不同类别的Item进行属性规划。
为满足技术状态管理的要求，根据产品或系统的功能特性和物理特性，进行产品结构的层次规划，建立包括标准件、耗材等在内的完整产品结构。从产品结构的创建环境和数据类型的角度来看，一个复杂产品或系统的产品结构包括由机械CAD、电子CAD、软件开发工具等创建的所有结构化的数据。
Teamcenter Engineer是集数据创建、数据审批和技术状态控制于一体的系统。通过系统提供的产品结构编辑器(PSE)功能，用户可以进行产品结构的建立和修改，设定产品结构所特有的属性信息，设定替代件、优选件、选配信息、有效性信息等。通过与MCAD/ECAD工具的集成，用户可以直接将设计工具中的装配模型纳入到系统中生成相应的产品结构。
基于产品结构的完整数据，Teamcenter Engineer系统提供了多种手段用于生成用户所需的各种统计汇总报表。
报表设计器：生成诸如关重件清单、有效图样清单、材料清单等报表文件。
2.5 更改管理
Teamcenter Engineer系统以CMII(国际技术形态管理协会)行业标准为模版，集成闭环的工程更改的五大步骤，实现如图2所示的对复杂产品或系统的更改管理和控制。
图2 Teamcenter Engineer工程更改流程
确认问题：Identify/Confirm Problem(PR)；
定义/批准更改申请：Define/Approve Change Request(ECR)；
定义/批准更改通知：Define/Approve Change Notice(ECN)；
执行更改指令：Execute Change(Task)；
确认更改/自动通知：Close Change (Confirm)。
根据企业业务需求，在Teamcenter Engineer系统中可以定义不同的更改管理对象。更改管理对象(如问题报告、更改建议、更改通知等)作为整个更改信息的载体，集中管理了在其生命周期中的所有与之相关的过程和信息，包括每个更改对象自身的属性、各更改对象间的关联关系(如更改通知与更改建议的关系)、更改之前的数据、更改之后的数据、更改前后的产品结构比对、更改所造成影响的评估、更改的审批流程、更改的生效性(生效日期或批次)等，从而维护更改的完整性。从而通过将更改对象与相关的文档、BOM等资料相关联，来记录每一次变更的历史，以便查询全部更改的过程。而一旦更改发生，都将自动通知受影响的部门，确保更改后的产品对象和文档可以得到最快的应用。
2.6 模块化和选配管理
为了支持变型设计，需要采用面向客户、面向制造的设计技术，达到产品数据最大限度的重用。而“模块”正是产品中所需的、可重用的零部件及相关元素的逻辑结合。
对于一个产品或产品系列而言，模块可分为基本的和稳定的模块、可重用的模块、以及客户特定的模块。从数量上讲，产品中大部分的零部件属于基本的和稳定的模块，可重用的模块相对较少，而客户特定的模块更少，应限制在更小的范围之内。
在模块化管理模式的基础上，Teamcenter Engineer系统通过选配管理技术来实现快速的技术状态定义和精简的业务流程管理。在通用产品结构(GPS：General Product Structure)定义的基础上，根据客户特定的选配要求(CSOS：Customer Specific Option Selection)，生成满足客户需要的特定产品结构(SPS：Specific Product Structure)。
3 Teamcenter Engineer中技术状态管理实现的技术特色
基于Teamcenter Engineer系统，结合各企业的具体业务需求实现的技术状态管理，具有如下的技术特色：
1)Teamcenter Engineer是集数据管理和技术状态控制于一体的系统。通过与机械CAD、电子CAD、软件配置管理、技术文档工具、专业分析工具以及其它工具的集成，Teamcenter Engineer系统为产品的开发提供了统一的数据管理平台，构建了单一的技术状态数据源。在此基础上，通过技术状态的标识、更改管理、有效性配置和选配管理等技术，实现对产品技术状态的管控。
2)在技术状态管理的技术实现手段上，Teamcenter Engineer采用业务建模的方式。系统提供了无需编程的企业业务建模器，通过系统设置的方式能够实现大部分的技术状态管理的业务需求。
3)Teamcenter Engineer在体系架构上采用开放的、基于SOA的四层技术架构，具有高开放性、高扩充性、高稳定性的特点；在功能上，作为Teamcenter Engineer整体解决方案的有机组成部分，可以随着企业业务需求的增加无缝地扩充到产品全生命周期管理(PLM)。
4)Teamcenter Engineer提供了多站点协同技术，可以实现与遍布全球的其它业务实体、合作伙伴、供应商等实现虚拟企业级的技术状态管理和协同。
4 结束语
由于文章篇幅限制，本文仅就技术状态管理的几个关键技术点，介绍了在Teamcenter Engineer系统中的技术实现及其特色。需要说明的是，在技术状态管理的实际应用过程中，应当结合企业的具体业务需求，进行进一步的细化和深化，从而形成完备的技术状态管理能力。
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(8/12/2010) |
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