PLM(Product Lifecycle Management)，即產(chǎn)品生命周期管理，貫穿產(chǎn)品從研發(fā)設(shè)計(jì)到退出市場(chǎng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)于企業(yè)的管理有著重要的意義。在PLM中，工程變更是其中一項(xiàng)經(jīng)常而且必要的活動(dòng)。工程變更是指企業(yè)在產(chǎn)品從規(guī)劃一直到退出市場(chǎng)并停止一切支持活動(dòng)的全部過程中更改有關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)文件活動(dòng)的總稱。工程變更管理，即基于PLM系統(tǒng)，通過建立嚴(yán)格的變更業(yè)務(wù)流程，在手工或計(jì)算機(jī)工具支持下，控制整個(gè)變更活動(dòng)，并記錄更改涉及的所有對(duì)象的變化，保證產(chǎn)品信息的一致性和完整性。
能否有效地實(shí)施變更，關(guān)系到企業(yè)能否快速響應(yīng)市場(chǎng)需求，加快推出用戶滿意的產(chǎn)品，改進(jìn)產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高企業(yè)在產(chǎn)品研發(fā)方面的實(shí)力，從而提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。而通過PLM系統(tǒng)管理工程變更的數(shù)據(jù)和流程，可以加快實(shí)施變更的環(huán)節(jié)，減少變更錯(cuò)誤，降低變更成本，從而提高產(chǎn)品開發(fā)全過程的敏捷性和經(jīng)濟(jì)性。
1 工程變更問題的描述
1.1 工程變更原因分類
工程變更涉及企業(yè)的設(shè)計(jì)、制造、工藝、生產(chǎn)、銷售、質(zhì)量、配件及采購等眾多部門。從市場(chǎng)需求、產(chǎn)品開發(fā)及生產(chǎn)管理等方面可將具體的變更原因分為如下幾類：
1)用戶需求；
2)改善產(chǎn)品性能；
3)提高可靠性；
4)增加功能；
5)改善外觀；
6)設(shè)計(jì)差錯(cuò)；
7)提高產(chǎn)品的可制造性；
8)采購原因；
9)滿足相關(guān)法律法規(guī)；
10)其他。
1.2 制造業(yè)工程變更管理實(shí)施存在的問題
工程變更管理的實(shí)施方法與企業(yè)的具體情況密切相關(guān)，多數(shù)的變更會(huì)影響其他多個(gè)產(chǎn)品的變更，有的變更甚至?xí)甬a(chǎn)品主要性能的變化，導(dǎo)致產(chǎn)品安全性或可靠性下降，造成工藝及工裝模具發(fā)生重大變化，大幅增加成本。所以工程變更管理在制造型企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)中十分重要。
目前我國(guó)制造業(yè)的工程變更管理存在的問題主要有：
1)缺乏具體的基于信息化系統(tǒng)的變更管理流程，導(dǎo)致缺乏相應(yīng)的固定機(jī)制，如發(fā)現(xiàn)問題、評(píng)估問題、審批問題等各個(gè)階段隨意性比較大，不能形成對(duì)問題的統(tǒng)一管理；
2)變更流程難監(jiān)控，很多時(shí)候難以進(jìn)行變更問題的回溯、追蹤和返回，如通知相關(guān)變更責(zé)任人，查看產(chǎn)品問題進(jìn)展及問題來源等；
3)難以實(shí)現(xiàn)對(duì)變更數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)和實(shí)時(shí)共享機(jī)制，并建立變更對(duì)象與新舊數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)機(jī)制，如一個(gè)單位發(fā)生的問題難以與變更相關(guān)各單位分享，或難以通過一種數(shù)據(jù)的相關(guān)性查看到其他數(shù)據(jù)。
1.3 工程變更管理的需求分析
基于以上的原因和現(xiàn)狀，企業(yè)需要一個(gè)合適的工程變更管理流程，該流程要能夠在企業(yè)PLM系統(tǒng)中運(yùn)行。具體的需求包括：詳細(xì)記錄變更申請(qǐng)的責(zé)任人，變更原因和變更處理的意見；健全的評(píng)審機(jī)制和流程控制，包括修改、通過和駁回變更申請(qǐng)，以及禁止未授權(quán)的文檔更改；確保相關(guān)人員獲得最新的設(shè)計(jì)變更信息；確保所有文檔關(guān)系可以回溯、追蹤和審計(jì)；制定最佳流程，縮短變更實(shí)施時(shí)間，對(duì)更改活動(dòng)實(shí)施監(jiān)控。
2 基于PLM系統(tǒng)的工程變更管理建模
2.1 工程變更管理的整體模型
本文基于PLM系統(tǒng)，將工程變更管理細(xì)分為問題報(bào)告(PR)、變更請(qǐng)求(ECR)和變更通告（含實(shí)施計(jì)劃）(ECN)3個(gè)子流程，如圖1所示。
圖1 工程變更管理的宏觀流程
圖1中，問題報(bào)告(PR，Problem Reports)是指在產(chǎn)品生命周期各階段各單位發(fā)現(xiàn)的問題或提出的改善建議的記錄；變更請(qǐng)求(ECR，EntERPrise Change Requests)是工程變更管理所必需的環(huán)節(jié)，旨在分析問題原因，制訂變更方案并做出變更與否的決策，變更請(qǐng)求獲得批準(zhǔn)之后，更改責(zé)任人即可創(chuàng)建變更通告及實(shí)施計(jì)劃；變更通告(ECN，EntERPrise Change Notices)是組織和執(zhí)行相關(guān)變更的授權(quán)和依據(jù)，通過變更通告中的實(shí)施方案，可將多個(gè)相關(guān)的變更任務(wù)組織在一起。變更通告發(fā)放之后，相關(guān)部門可在PLM系統(tǒng)內(nèi)查看變更，根據(jù)變更通告上標(biāo)明的變更實(shí)施計(jì)劃，指定由何人在何時(shí)之前執(zhí)行何任務(wù)并由何人審閱。變更任務(wù)可以是修改具體數(shù)據(jù)，此時(shí)可以將變更前后的數(shù)據(jù)與變更任務(wù)相關(guān)聯(lián)。
2.2 基于PLM系統(tǒng)的工程變更管理流程分析
工程變更管理是PLM中的一個(gè)重要組成部分，而PLM系統(tǒng)則是工程變更有效的管理平臺(tái)，能夠?qū)こ套兏鱾�(gè)子流程中相關(guān)數(shù)據(jù)及工程變更活動(dòng)進(jìn)行跟蹤、記錄和控制。
2.2.1 問題報(bào)告流程
產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)發(fā)布之后，如果相關(guān)部門要提交更改建議，應(yīng)指派人員在PLM系統(tǒng)創(chuàng)建問題報(bào)告，并將問題報(bào)告提交審核，通過后再批準(zhǔn)實(shí)施。
在此過程中如果問題屬實(shí)，但還需要問題反饋人補(bǔ)充更多信息時(shí)可選擇“澄清”路由，此時(shí)問題報(bào)告責(zé)任人必須在問題報(bào)告?zhèn)渥⒅姓f明具體原因或要求。具體的流程如圖2所示。
圖2 PLM系統(tǒng)中的問題報(bào)告流程
2.2.2 變更請(qǐng)求流程
當(dāng)確認(rèn)出現(xiàn)問題且需要變更時(shí)，相關(guān)人員可發(fā)起變更請(qǐng)求，即在PLM系統(tǒng)中“創(chuàng)建變更請(qǐng)求任務(wù)”，并進(jìn)入變更請(qǐng)求階段。
在企業(yè)中，由于需要變更的零部件往往涉及到多個(gè)機(jī)型，關(guān)系到多個(gè)部門，所以在變更請(qǐng)求時(shí)，必須選中所有需要更改的零部件，并在PLM系統(tǒng)中自動(dòng)生成零件反查表即零件被使用的關(guān)系表，如圖3所示。
圖3 PLM系統(tǒng)零件反查表導(dǎo)出形式
確認(rèn)變更是否影響上級(jí)部件和整機(jī)產(chǎn)品的應(yīng)用情況，需要慎重處理。此時(shí)，如果反查出借用該零部件的還有其他部門，則需要在發(fā)起變更請(qǐng)求時(shí)將變更方案、變更評(píng)審意見和會(huì)議紀(jì)要作為變更請(qǐng)求附件一起提交該部門的相關(guān)人員進(jìn)行會(huì)簽。會(huì)簽參與者的選擇需要遵循企業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，保證變更得到相關(guān)人員的確認(rèn)認(rèn)可。具體流程如圖4所示。
圖4 PLM系統(tǒng)中的變更請(qǐng)求流程
2.2.3 變更通告流程
變更請(qǐng)求獲得批準(zhǔn)后，變更責(zé)任人就可以在PLM系統(tǒng)中創(chuàng)建變更通告，開始實(shí)施變更計(jì)劃：填寫變更通知單、更改零部件、更改圖紙等，并將新產(chǎn)生的數(shù)據(jù)附加到變更活動(dòng)上，包括變更通知單、零部件及圖文檔．然后提交變更通告及實(shí)施計(jì)劃，之后進(jìn)行設(shè)計(jì)、工藝和標(biāo)準(zhǔn)審核。審核通過后，工藝人員、采購人員及質(zhì)量人員會(huì)分別接受到“工藝會(huì)簽”、“采購會(huì)簽”和“質(zhì)量會(huì)簽”任務(wù)，這3個(gè)任務(wù)全部完成后，變更通告主流程結(jié)束。
另外，變更通告也將由PLM系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)放各相關(guān)部門的指定電子收文人。相關(guān)人員則根據(jù)變更通告內(nèi)容找到所需變更的對(duì)象，并對(duì)其進(jìn)行修改，進(jìn)而實(shí)施具體變更，具體流程如圖5所示。
圖5 PLM系統(tǒng)中的變更通告流程
2.3 ECN數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化的實(shí)現(xiàn)
ECN是企業(yè)實(shí)施具體變更的依據(jù)和授權(quán)，對(duì)于實(shí)施具體的變更有著清晰的指示作用。
企業(yè)利用PLM系統(tǒng)實(shí)施工程變更管理需要實(shí)現(xiàn)ECN閉環(huán)管理，然而ECN長(zhǎng)期通過Word文檔進(jìn)行信息傳遞，難以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)級(jí)的管理。因此需要對(duì)企業(yè)PLM系統(tǒng)進(jìn)行客制化的開發(fā)，利用最新信息技術(shù)以B/S架構(gòu)實(shí)現(xiàn)：
1)系統(tǒng)自動(dòng)生成ECN更改內(nèi)容，包括零部件、明細(xì)表升級(jí)及變更的大部分信息，加快ECN的編制效率，減少信息錯(cuò)誤；
2)實(shí)現(xiàn)ECN模板統(tǒng)一，解決通知單格式不統(tǒng)一的問題；
3)實(shí)現(xiàn)ECN更改內(nèi)容的數(shù)據(jù)化管理：方便變更內(nèi)容與其他系統(tǒng)集成或?qū)С龈鞣N報(bào)表；
4)實(shí)現(xiàn)變更圖紙的數(shù)據(jù)化管理，與PLM系統(tǒng)的CAD保持一致。
在PLM系統(tǒng)中，每個(gè)具體的變更通告是以對(duì)象模型存在的，即可以根據(jù)具體對(duì)象查詢到相關(guān)信息，如基本的屬性信息、受影響對(duì)象、產(chǎn)生的對(duì)象，以及更改前后部件的明細(xì)表等。基于這些信息，可建立數(shù)據(jù)表，如圖6所示。
圖6 實(shí)現(xiàn)ECN結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)表設(shè)計(jì)
部件補(bǔ)充信息表中的子件信息字符串表示部件下一級(jí)子件的信息組合，如編號(hào)、版本、行號(hào)、數(shù)量、規(guī)格及材料等。
通過對(duì)PLM系統(tǒng)的客制化開發(fā)，使得系統(tǒng)能夠在變更責(zé)任人針對(duì)具體的變更請(qǐng)求新建變更通告時(shí)，自動(dòng)獲取變更對(duì)象的相關(guān)信息，此外，還可以根據(jù)部件的編號(hào)和版本信息獲取到PLM系統(tǒng)中的CAD圖紙，并將這些信息插入相關(guān)數(shù)據(jù)表，展示在ECN中，如圖7所示。
圖7 ECN更改前后部件信息
變更責(zé)任人通過網(wǎng)頁上對(duì)應(yīng)入口，編輯ECN變更內(nèi)容，如技術(shù)要求、圖片說明等，保存后展示在ECN中。
通過將上述信息以數(shù)據(jù)的形式存入數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)以數(shù)據(jù)庫模式管理工程變更數(shù)據(jù)和圖形的方法，保證了ECN與產(chǎn)品零部件及圖形數(shù)據(jù)的一致性。
3 PLM系統(tǒng)變更管理中的數(shù)據(jù)管理
工程變更所涉及到的產(chǎn)品數(shù)據(jù)關(guān)系往往比較復(fù)雜，所以必須確保數(shù)據(jù)修改與版本升級(jí)保持一致，以便在任何時(shí)候都可獲得完整一致的描述產(chǎn)品維護(hù)狀態(tài)的數(shù)據(jù)。同時(shí)，記錄數(shù)據(jù)的版本演化關(guān)系，保證數(shù)據(jù)的可跟蹤性也十分重要。
對(duì)此可以根據(jù)企業(yè)具體的變更業(yè)務(wù)，針對(duì)零部件具體的變更情況，在PLM系統(tǒng)中建立相應(yīng)的管理模型，如圖8所示。
圖8 PLM系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)變更管理
在PLM系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)發(fā)放后，不能隨意對(duì)已發(fā)放數(shù)據(jù)進(jìn)行修改；如果需要修改，必須通過變更過程記錄修改原因和改前改后關(guān)系，同時(shí)記錄版本升遷數(shù)據(jù)的變更(000→001→002...)。
4 實(shí)現(xiàn)工程變更管理的實(shí)例
本文通過建立工程變更管理實(shí)施流程，建立了能夠集中存儲(chǔ)與變更相關(guān)的所有信息的功能和實(shí)時(shí)共享機(jī)制，規(guī)范了工程變更管理流程，克服了變更的隨意性，實(shí)現(xiàn)了基于PLM系統(tǒng)的工程變更管理的實(shí)施。在問題報(bào)告確認(rèn)、變更請(qǐng)求決策、變更通告執(zhí)行的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，以系統(tǒng)任務(wù)分派和電子郵件兩種方式通知相關(guān)人員當(dāng)前的進(jìn)展情況，其他人員還可以通過預(yù)訂感興趣的事件來及時(shí)獲得通知；并且能夠通過變更的進(jìn)展自動(dòng)維護(hù)其環(huán)節(jié)關(guān)系，即只有變更通告執(zhí)行完畢，變更請(qǐng)求才解決，只有變更請(qǐng)求解決后，問題報(bào)告才解決。建立了變更對(duì)象與新舊產(chǎn)品數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)機(jī)制，通過其中一種產(chǎn)品數(shù)據(jù)的相關(guān)性可以馬上查看其他的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，這將非常有利于了解產(chǎn)品數(shù)據(jù)的變化進(jìn)展情況，并且能夠有效地對(duì)變更內(nèi)容信息進(jìn)行查詢、統(tǒng)計(jì)和生成報(bào)表。
本文建立的工程變更管理流程及數(shù)據(jù)管理方法，在廣西某大型制造業(yè)企業(yè)得到了較好的實(shí)施。該公司采用了PTC公司W(wǎng)indchill PLM軟件，這一軟件充分利用了最新信息技術(shù)，完全以B/S架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，流程管理功能強(qiáng)大，且具有良好的開放性能。該公司在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了工程變更管理流程的客制化開發(fā)，參與流程的相關(guān)人員可以通過瀏覽器訪問工程變更管理器，并根據(jù)自身的權(quán)限訪問變更對(duì)象，相關(guān)信息通過樹形結(jié)構(gòu)表示，參與者可以查看對(duì)象的屬性，追溯變更的來源，并且可以通過BOM表檢查其更改前后的準(zhǔn)確性，為PLM提供了保障。
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本文標(biāo)題：基于制造業(yè)PLM系統(tǒng)的工程變更管理研究
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