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基于PDM系统的技术状态管理信息化解决方案 |
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作者：曹亢 唐定勇 刘丽 |
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技术状态管理是20世纪50年代伴随复杂系统工程研制而在美国发展起来的一门工程管理科学。技术状态管理的目的在于使承制单位能以最优的性能、最佳的费效比、最短的周期，研制、生产出满足使用要求的武器装备，并提供成套技术资料。对于功能和结构复杂的装备产品，技术状态管理对提高产品质量、缩短研制周期、降低成本和风险起着尤为重要的作用。近年来，随着装备产品复杂程度的增大，研制周期的紧缩，产品的生产数量的增加，传统的技术状态管理方法难以高效管理技术状态，出现了技术状态控制不全面，信息传递不及时，在研制阶段总结中要花费大量时间来统一技术状态等问题。众多企业通过引进或开发PDM系统，对产品实施信息化的技术状态管理，从而实现了对不同阶段不同状态的复杂产品设计以及更改的有效控制。
1 技术状态管理
技术状态管理的提出始于《军工产品质量管理条例》，这种管理方法最早成功应用于波音公司的747飞机项目，在短时间内开发了不同型号的衍生型，满足了客户不同的需求。美国国防部将其归纳和提高，并编成了MIL-HDBK-61A(技术状态管理指南)，指导大型武器的装备发展。
技术状态管理的主要任务是：技术状态标识、技术状态控制、技术状态纪实、技术状态审核。
技术状态标识（configuration identification）是对技术状态项目及相应文件分配标识或编码的活动。该活动包括确定产品结构、选择技术状态项目，建立技术状态基线，确定每个技术状态项目相应的技术状态文件的标识号。
技术状态控制(configuration control)是技术状态管理的核心，技术状态控制是指技术状态基线建立后，为控制技术状态项目的更改而对提出的更改建议（工程更改、偏离、超差）所进行的论证、评定、协调、审批和实施的活动。
技术状态纪实(configuration status accounting)包括记录、报告和分析。在一般情况下，应记录技术状态项目，技术状态基线，工程更改、偏离、超差以及与其相应的内容。
技术状态审核(configuration audit)包含功能技术状态审核和物理技术状态审核，功能技术状态审核测试产品的功能性能是否符合要求；物理技术状态审核时审核产品实物是否和图纸完全一致。
2 PDM技术及其应用系统
PDM可以定义为：以软件技术为基础，以产品为核心，实现对产品相关的数据、过程、资源一体化集成管理的技术。它能够提供产品全寿命周期的信息管理，并可在企业范围内为产品设计和制造建立一个并行化的协作环境。
目前市面上有众多的商业化PDM软件，本文以PTC公司的Windchill数据管理软件为例，结合本人在PDM系统实施方面的经验，阐述PDM系统在技术状态管理中的实践。
Windchill是企业级的数据管理系统， 其基于Web的三层系统结构应用程序， 把服务器的能力与因特网的便捷有效地结合起来，构造出一个分布式的协同产品设计平台。同时，利用J2EE技术，使系统可以运用于不用的平台，且具备更好的开发性和动态更新的功能。其架构如图1所示。
图1 Windchill体系架构
客户机层基于Web浏览器， 用户可以独立使用Web浏览器来登录系统， 也可以使用CAD设计工具， 如Pro/ENGINEER。服务层是由第三方软件和PTC特有的组建组成。第三方软件包括Java SDK、Servlet引擎、Web服务器和搜索引擎。PTC开发的组件包括两个解决方案模块PDMLink和ProjectLink。数据库层包括管理用户信息的LDAP服务器，管理电子文件的外部电子仓库和充当元数据和内容数据文件存储库的Oracle或SQL服务器数据库。
3 Windchill系统在技术状态管理中的应用
3.1 Windchill系统在技术状态标识中的应用管理
技术状态标识是技术状态管理的基础，它起始于武器装备研制的方案探索阶段，贯穿于研制的全过程。其基础要求是技术状态项目和文件必须有统一的编号和版本。
各类产品数据对象的编号规则由标准化部门制定， 由相应有权限的用户在创建对象时填写或系统根据编号规则自动生成，用户在系统中可以通过编号识别对象类型。
在Windchill系统中，使用版本标识零部件、文档等对象的变更情况，以控制有效性及跟踪变化历史。版本由大版本号（字母标识，如A、B）加小版本（数字标识，如1、2）组成。Windchill在文档的检入/检出情况下将自动更新小版本号，如A.1变为A.2；而大本版的变化如A变为B，是记录已签署数据的修订操作，Windchill系统将自动保存所有的历史版本，以方便用户对历史文档的追溯。
3.2 Windchill系统实现技术状态控制
技术状态变更是技术状态控制的核心。在以往的工程更改中，由于是人工处理往往存在流程不规范、控制效率低，信息不共享、难以保证数据的完整性和准确性等问题；尤其面对当前产品结构愈加复杂，研制周期收紧的情况，依靠人工处理复杂产品多版本的更改，不容易准确，面对数量庞大的技术通知单归零检查与基线文件的齐套检查时效率低下。所以必须采用信息化的手段来加强技术状态控制。
Windchill系统采用基于CMII的闭环更改管理理念，应用四个更改对象实现技术文件更改的闭环控制，保证更改可追溯，可统计。
1)PR：Problem Report问题报告，问题报告是在产品生命周期各阶段各单位发现的问题或提出的改善建议的记录，也可用于对现场问题的记录及发起工程变更。
2)ECR：Engineering Change Request工程变更请求，经过对PR的调查，对产品问题提出的具体变更要求一个变更请求可以不针对任何问题报告，也可以针对一个或多个问题报告，一个变更请求可以由一个或多个变更单来具体实现。
3)ECN：Engineering Change Notice工程变更通知单，经过研究，针对ECR提出的具体变更措施，变更通知是组织和执行相关变更的授权依据。通过变更单中的变更实施方案，可将多个相关的变更任务组织在一起。
4)变更任务(Engineering Change Activity)：变更任务指定由何人在何时之前执行何任务并由谁审阅。每项任务可以是修改具体数据，此时可以将变更前后的数据与变更任务相关联。一个变更通知单可以分解成多个变更任务交给不同人执行。
问题报告、变更请求、变更单和变更任务是个闭环的控制过程。设计人员在PDM系统中首先创建问题报告记录设计、生产中发现的问题，当问题积累到一定程度由设计师创建变更请求，对将要发起的设计变更进行说明，申请更改，并启动变更请求的签审流程。请求通过签审后，系统自动创建变更通告，对更改后的设计数据进行发布。变更通告发布成功后，系统自动更新问题报告的状态，实现对问题归零的处理。
3.3 Windchill系统实现技术状态纪实与审核
技术状态纪实是对所建立的技术状态文件、建立的更改状况和已批准更改的执行状况所做的正式记录和报告。Windchill系统中零部件、三维数模、文档的版本管理、签审、更改管理、报表统计、数据发放、偏离处理等都涉及技术状态纪实，系统通过产品数据、信息的相关性保证技术状态的统计和可追溯。
技术状态审核是一个相对复杂的过程，信息系统只能为审核提供一定的依据（如质量复查报告，评审所需的设计文件等），并将审核结果部分落实为系统中产品数据的变更，而真正的审核过程需要由人在系统外完成，如转阶段评审会议，项目验收等。
4 总结
信息技术的飞速发展，已经被广泛的应用到各个领域。随着装备研制工程项目复杂性的提高，技术状态管理的难度增大，对信息化的要求也变得越来越迫切。通过上述的分析，PDM系统在经过不断完善后，已经能够满足技术状态管理的要求，提高了装备研制的技术管理水平和效率，促进了型号研制的发展，为加快型号研制和批生产提供了技术保障手段。
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(2/17/2012) |
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