◎文/高懷亮 侯杰 許楠(國營蕪湖機械廠)

一、PLM系統(tǒng)簡要介紹

PLM(Product Lifecycle Management)，即產品生命周期管理，是用來管理所有與產品相關信息（包括產品數(shù)據(jù)和產品結構管理、產品配置管理、流程管理、協(xié)同項目管理、系統(tǒng)集成管理）和所有產品相關過程（包括過程定義和管理），面向全業(yè)務（涵蓋設計和開發(fā)、工程、工藝、生產、質量、市場、服務等業(yè)務）協(xié)同合作高度集成的技術。PLM是當今信息技術研究與應用中的重要技術之一，是航空企業(yè)由粗放式管理走向精細化管理的必要手段，不僅保證了企業(yè)產品數(shù)據(jù)的有效性和安全性，而且縮短了產品研制生產周期，同時進一步提高了產品質量，越來越受到我國航空工業(yè)界的高度重視，沈飛、成飛等航空制造企業(yè)及沈陽飛機設計研究所、成都飛機設計研究所等科研院所，均已開始PLM的廣泛應用。

二、現(xiàn)狀與問題

1.業(yè)務現(xiàn)狀

工藝數(shù)據(jù)及其相互關系的管理過程方面，目前企業(yè)所有的裝備修理工藝數(shù)據(jù)都以技術、工藝文件的方式記錄。這些文件主要包括修理技術條件、修理工藝規(guī)程、維修工作卡、技術通知單和工藝通知單等。這些技術、工藝文件在PDM（產品數(shù)據(jù)管理）系統(tǒng)中進行管理，相互之間沒有建立關聯(lián)關系。

物料數(shù)據(jù)與工藝數(shù)據(jù)之間關系的管理過程方面，對于具有專、通用修理技術條件、工藝規(guī)程的維修項目物料，通過下發(fā)、貫徹“分解范圍與交件路線”的技術文件進行管理。該文件按照機型和維修項目，在工藝方案策劃階段編制完成，即每個機型的每種維修項目都會編制下發(fā)“分解范圍與交件路線”，對某種維修服務項目所需要分解、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）在企業(yè)內的流轉路線?！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，其更改也需要經(jīng)過同樣的簽審發(fā)放流程。

現(xiàn)場裝配任務及其所需配套物料之間的關系，通過“維修方案與工卡管理”系統(tǒng)進行管理。技術人員在該系統(tǒng)中搭建出一套數(shù)據(jù)層級結構，這個層級結構的最底層是修理工作卡以及比工作卡更具體的工序（結構的最末端）。裝配類修理工作卡下的工序，列有該工序所需的必換件、固定配套件和小零件。技術員在該系統(tǒng)中創(chuàng)建的物料和工藝的關聯(lián)數(shù)據(jù)，需要經(jīng)過審批，若要更改同樣要經(jīng)過審批。

2.存在的主要問題

問題主要集中在對工藝數(shù)據(jù)、物料數(shù)據(jù)及其之間關聯(lián)關系的數(shù)據(jù)在創(chuàng)建、查詢、使用、更改的過程中，技術人員需要耗費過多的時間和精力，效率低下且出錯概率偏大。

一是工藝數(shù)據(jù)缺乏關聯(lián)關系，導致數(shù)據(jù)查詢和使用的工作量增加，降低了數(shù)據(jù)復用率。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)尚未對象化，而完全由技術、工藝文件來承載，所以工藝方案和工藝任務之間、工藝任務相互之間也就無法建立數(shù)字化的聯(lián)系。例如，一個工藝方案規(guī)定的所有需要處理的物料數(shù)據(jù)，僅僅用文件記錄，與工藝本身沒有關聯(lián)關系。關聯(lián)關系數(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)的復用率，從而變相地增加了重復勞動。

二是物料數(shù)據(jù)管理分散且存在冗余，導致數(shù)據(jù)創(chuàng)建和更改工作量增加，容易出錯。物料數(shù)據(jù)在物料申請系統(tǒng)中完成創(chuàng)建之后，物料屬性存儲于ERP（企業(yè)資源管理計劃）系統(tǒng)中，但技術人員編制“分解范圍與交件路線”文件時，以及在“維修方案與工卡管理”系統(tǒng)中維護工序配套物料信息時，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。同一個物料的數(shù)據(jù)需要在多個系統(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，而且十分容易產生差錯。

三、維修方案設計

分析上述問題，根源在于缺乏統(tǒng)一的信息化平臺對物料數(shù)據(jù)和工藝數(shù)據(jù)及其關聯(lián)關系進行對象化管理。如果能基于PLM系統(tǒng)功能，將物料抽象成一個數(shù)據(jù)對象，那么與此物料相關的所有技術數(shù)據(jù)就都可以“封裝”在這個對象中，成為這個對象的有機組成部分，相關的數(shù)據(jù)就不會分散，就可以實現(xiàn)“唯一數(shù)據(jù)源”的要求，將此物料對象作為模板推送給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。當實際業(yè)務場景中的所有事物都抽象成數(shù)據(jù)對象，那么它們之間的關聯(lián)關系也就很容易實現(xiàn)。

1.設計原則

數(shù)據(jù)對象化。將所有的物料數(shù)據(jù)、所有的工藝數(shù)據(jù)都抽象為相應物料數(shù)據(jù)對象和工藝數(shù)據(jù)對象，將與物料和工藝相關的所有數(shù)據(jù)都封裝到物料對象和工藝對象中，將管理的顆粒度確定為“對象”，而非具體的某個屬性、參數(shù)或文件。

建立關聯(lián)關系。在所有的物料對象、工藝對象之間，根據(jù)實際業(yè)務含義建立關聯(lián)關系結構，并以這個關系結構為框架，將所有的物料對象和工藝對象組織成一個有機的整體，從而將所有的工程技術數(shù)據(jù)都關聯(lián)起來。

以上述兩個原則建立起來的對象化、關系化的工程技術數(shù)據(jù)體系，是確保數(shù)據(jù)清晰、簡潔、正確的前提，也是未來生產管理系統(tǒng)發(fā)揮其應有作用的基石。

2.實現(xiàn)方案

依據(jù)確定的設計原則，航空裝備修理方案主要從以下四個方面進行總體設計。

數(shù)據(jù)對象化。將修理工藝研發(fā)過程分為“明確維修要求”“策劃維修方案”“維修方案詳細設計”三個階段，在系統(tǒng)中設置“維修服務”“維修方案”“工藝任務”“工序”四種類型的工藝數(shù)據(jù)對象，用于描述航空裝備修理工藝研發(fā)過程各階段涉及的全部工藝技術要求和工藝過程。四種工藝數(shù)據(jù)對象具體類型見表1。

表1 四種工藝數(shù)據(jù)對象類型

（1）明確維修要求階段：根據(jù)航空裝備在其全生命周期內所處階段的不同，定義對應不同的維修方式，即航空裝備具體提供的“維修服務”類型，如大修、檢修等，以及其維修后所應達到的狀態(tài)要求。在PLM系統(tǒng)內將不同的“維修服務”類型予以對象化，定義相應屬性，明確“維修服務”對象與其實現(xiàn)方案即“維修方案”對象的關系、與對應物料對象的關系，以及與對應文檔對象的關系。

（2）策劃維修方案階段：定義“維修方案”“維修范圍”對象屬性，明確“維修方案”對象與“維修范圍”對象之間、“維修方案”對象與“工藝任務”對象之間、“維修方案”對象與文檔對象之間的關系，明確“維修范圍”對象與“維修單元”對象以及維修物料對象的層級結構關系。

（3）維修方案詳細設計階段：定義“工藝任務”“工序”對象屬性，明確“工藝任務”對象與“工序”對象之間、“工藝任務”對象與文檔對象之間、“工序”對象與物料對象之間的關系。

上述四種工藝數(shù)據(jù)對象之間的層級結構及其與修理工藝研發(fā)過程各階段的關系可以用圖1來表述。

圖1 工藝數(shù)據(jù)對象層級結構

數(shù)據(jù)對象定義。工藝數(shù)據(jù)對象使用屬性和數(shù)據(jù)集來對其進行詳細定義（描述），并使用與之具有關聯(lián)關系的獨立文檔對象對其進行說明。以“維修服務”對象為例，其典型數(shù)據(jù)結構如圖2所示，其他三類工藝數(shù)據(jù)對象具有與之相似的數(shù)據(jù)結構。

圖2 “維修服務”對象典型數(shù)據(jù)結構

建立關聯(lián)關系結構。工藝要求、工藝過程與其所針對的物料，在系統(tǒng)中采用關聯(lián)關系予以管理。在將航空裝備級結構關系，以及與物料、工作區(qū)域的關系。

圖3中，由維修方案對象、工藝任務對象和工序對象所構成的層級結構，是BOP主體結構。在這套BOP的主體結構之上是維修服務對象（）和要被維修的物料對象（）。BOP主體結構的第一層是維修方案對象（），中間是若干個層級的工藝任務對象（），最底層的是工序對象（）。圖3中所要表達的重點信息內容如下：一個維修服務至少有一個目標物料（圖3中所示為1個），如圖3第1處所示；一個維修方案是面向一個維修服務而制定的，如圖3第2處所示；一個維修方案必定關聯(lián)著一個維修范圍,即在“維修服務”對象、“維修方案”對象確定的前提下，其維修對象、范圍必然是唯一確定的，如圖3第3處所示，維修范圍由若干個維修單元構成，而維修單元又由更低階的維修單元或維修物料對象構成，維修范圍、維修單元以及這些維修物料對象構成了維修方案的Process Bill Of Material(工藝物料清單)，簡稱 PBOM；一個維修理工藝研發(fā)過程中涉及的全部工藝技術要求和工藝過程設置為四類工藝數(shù)據(jù)對象，以及定義每一類工藝數(shù)據(jù)對象數(shù)據(jù)結構的基礎上，使用如圖3所示的層次結構來描述工藝數(shù)據(jù)對象的總體架構和相互之間的關系。該層次結構即Bill OfProcess（過程清單），簡稱BOP，用于構成工藝的全過程，并表達這些過程之間構成與被構成的層修方案是由若干個（圖3中所示為7個）工藝任務按照特定順序所構成的，這些工藝任務及其順序，本身就是維修方案的內容之一，如圖3第4處所示；某些工藝任務可能還有若干個下階工藝任務，下階工藝任務及其順序，也是上階工藝任務的內容之一，如圖3第5處所示；最末端的工藝任務由若干個工序按照特定順序所構成，這些工序及其順序也是工藝任務的內容之一，如圖3第6處所示；位于BOP主體結構最底層的是工序對象，工序對象與物料對象具有各種關系，如圖3第7處所示，關系種類必須與物料對象在PBOM中的處理類型相匹配；工藝任務對象和工序對象，都與工作區(qū)域對象相關聯(lián)，描述該工藝任務或工序在何處執(zhí)行，如圖3第8處所示；針對主機的工藝任務對象和工序對象，都與某個機型的某個部位對象相關聯(lián)，描述該工藝任務或工序局限于主機的什么部位，如圖3第9處所示；工藝對象與對其進行詳細描述的文檔對象相關聯(lián)，如圖3第10處所示；工藝對象與其依據(jù)性文檔相關聯(lián)，且其依據(jù)性文檔通常就是其上階工藝對象的詳細描述文檔，如圖3第11處所示。

圖3BOP結構

主、輔機分離。主機的工藝對象層級結構與輔機的工藝對象層級結構相對獨立。航空裝備以往主機、輔機維修方案使用一套工藝數(shù)據(jù)層級結構，實際上輔機采用何種“維修方案”與主機并沒有直接的關系，主機實施某種“維修服務”時，其輔機產品并不一定需要此“維修服務”類型。科學的做法應該是按照輔機產品在其全生命周期內所處的壽命階段，選擇、安排其相應的“維修服務”類型。故輔機在PLM系統(tǒng)中采用與上述主機修理方案設計原則相似的設計方案。

四、挑戰(zhàn)與展望

本設計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)務存在的突出問題，并為企業(yè)拓展未來航空裝備修理新業(yè)務打下良好基礎。但同時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)勞動的成果就是一系列文件”的觀念轉變?yōu)椤把邪l(fā)勞動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)”的工作方式轉變?yōu)椤巴ㄟ^系統(tǒng)平臺進行協(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)建開始，到數(shù)據(jù)的詳細定義、數(shù)據(jù)的維護等所有修理業(yè)務過程，都將在統(tǒng)一的PLM系統(tǒng)平臺中進行，工程數(shù)據(jù)從其“誕生”那一刻起直至其全生命周期結束，自始至終存在于系統(tǒng)之中。同樣，所有定義數(shù)據(jù)的角色和消費數(shù)據(jù)的角色，其所有作業(yè)活動也都在這個統(tǒng)一的系統(tǒng)平臺中進行。