■ 白明 / 中國航發(fā)

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)（PS）管理是構(gòu)型管理的核心。針對高度復雜的航空發(fā)動機，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理可以提升產(chǎn)品相關業(yè)務流程的透明度和靈活性，并改善產(chǎn)品成本效益。

在產(chǎn)品全生命周期管理中，企業(yè)需要用一套有效的機制來控制和跟蹤與產(chǎn)品相關的復雜數(shù)據(jù)和信息，以支持產(chǎn)品開發(fā)、提升產(chǎn)品質(zhì)量、實現(xiàn)客戶期望、滿足適航要求，這套機制就是構(gòu)型管理（CM）。從業(yè)務流程的角度看，構(gòu)型管理主要包括構(gòu)型標識、變更控制、狀態(tài)核算和構(gòu)型審計等4方面內(nèi)容。構(gòu)型管理的核心是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)（PS）的管理，前者所涉及的有效性管理、基線管理、更改管理、標識管理等都是圍繞著后期的要素來進行的。

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的建立

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是產(chǎn)品相關業(yè)務和技術數(shù)據(jù)的有序集合，它通過對復雜產(chǎn)品的分解，支持流程更改、數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)追溯。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)描述了業(yè)務和技術數(shù)據(jù)之間的關聯(lián)關系，為不同專業(yè)提供所需的信息和相關支持。

在航空發(fā)動機研發(fā)的各個階段，不同的業(yè)務主體（銷售、設計、制造、項目管理、維修等）所需的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息并不相同。因此必須采用一種通用的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)模式，使各個業(yè)務主體可以根據(jù)自身需要獲取相應的信息。這種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)模式一般分為頂層、配置層和底層3個層級，每個層級又可以分為不同的子層級，如圖1所示。

圖1 發(fā)動機產(chǎn)品結(jié)構(gòu)組成示例

其中，頂層用來組織、建立、管理發(fā)動機的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，通過頂層的結(jié)構(gòu)分類，可以迅速調(diào)閱、查找底層的零組件。這一層結(jié)構(gòu)基本不會發(fā)生變化，是虛的節(jié)點，主要用于管理下屬功能。一般來說，在設計階段，頂層結(jié)構(gòu)主要按照專業(yè)來進行劃分，用來在設計階段進行各個專業(yè)的設計工作。在制造和裝配階段，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的頂層與設計階段的完全不同，裝配的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是發(fā)動機的物理分解，是發(fā)動機的制造、工藝分解，完全采用以裝配為導向的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)建設方式。

配置層主要通過建立構(gòu)型項（CI），實現(xiàn)產(chǎn)品的有效管理和變更控制。向上，這一層級的構(gòu)型項是頂層的管理節(jié)點；向下，從設計方案（DS）掛接了產(chǎn)品的裝配和零件，管理零組件（三維模型和圖樣）。因為航空發(fā)動機產(chǎn)品的復雜性，難以用一個實體來進行構(gòu)型管理，因此要分解到更小的要素，例如，大部件、工作包、組件裝配等。這些要素就成為構(gòu)型項（CI），在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的建立過程中，需要用分解的流程選擇 CI。這種自頂向下的流程應該將整個發(fā)動機分割成邏輯關聯(lián)關系、集合關系，包括硬件、軟件、加工的材料、服務或它們的組合。設計方案（DS）主要是定義和分析CI所要求的方案，一個CI有可能會有多個DS。

底層是DS管理的節(jié)點，主要由模型和圖樣組成。這一層主要為工程管理層，設計模型和圖樣在這一層通過構(gòu)型項來進行統(tǒng)一管理。

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和物料清單的差異

物料清單（BOM）屬于設計數(shù)據(jù)集的管理范圍，它基于圖樣集及其組件的屬性進行更新，主要用產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的要素進行創(chuàng)建，如圖2所示。

圖2 BOM和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的關系

航空發(fā)動機的圖樣集由BOM、工程更改單、三維模型、二維圖樣以及技術文件組成。其中，BOM含有已定義的要素、要素組成、用于零件制造和裝配的全部重要信息的文件（如有圖樣清單、應用材料、防護處理、互換分類等列表信息）。

一些企業(yè)經(jīng)常把不同階段的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的視圖管理稱為BOM管理，例如需求BOM、設計BOM、工程BOM、工藝BOM、服務BOM等，嚴格地講，這種稱謂是不準確的。根據(jù)BOM的定義，它一定會包括零件、數(shù)量、成本等信息，因此需求BOM的稱謂無法滿足這樣的定義要求；而早期設計階段的設計模型主要由點、線、面來組成，也無法滿足此定義的要求。

實際上，BOM主要指的是工程BOM（EBOM），而不同階段的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和模型應該用產(chǎn)品結(jié)構(gòu)視圖來管理。例如，在初步設計階段采用按照定義的結(jié)構(gòu)（As-Defined）視圖，在詳細設計階段采用按照設計/工程的結(jié)構(gòu)（As-Designed）視圖，在工藝階段采用按照計劃的結(jié)構(gòu)（As-Planned）視圖，在制造階段采用按照準備的結(jié)構(gòu)（As- Prepared）視圖等。

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化

航空發(fā)動機的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)在設計、制造、裝配、維護過程中并不是一成不變的，在不同階段會發(fā)生不同的改變。它的變化過程有其內(nèi)在的邏輯和關系，如圖3所示。在設計階段，頂層采用設計產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來管理和掛接設計階段的配置層，以及底層的裝配和零件。到了制造階段，頂層就要采用制造（裝配）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來管理和掛接制造階段的配置層，以及底層的裝配和零件。

圖3 航空發(fā)動機的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變化過程

航空發(fā)動機在制造和裝配階段的頂層是組件裝配（CA）。CA是管理節(jié)點，是可配置的物理交付物，它是物理性裝配交付物而不是松散套件，向下掛接CI。CA反映了不同的裝配流程，也就是說，不同的裝配流程通過CA來實現(xiàn)。每個裝配流程的所有者負責建立和跟蹤CA構(gòu)型，直到交付客戶。

對于配置層也是一樣。設計階段的頂層和設計配置項、設計方案，一起組成了完整的設計產(chǎn)品結(jié)構(gòu)（As-Defined視圖）。按照構(gòu)型管理的單一構(gòu)型原則，配置層最好不變，但是隨著設計階段向制造階段的發(fā)展，設計階段配置層與制造階段配置層肯定要發(fā)生變化。因此，采用“轉(zhuǎn)階段”的方法將設計配置層轉(zhuǎn)變?yōu)檠b配配置層，同時設計產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向下掛接裝配配置層，這樣就形成了完整的工程產(chǎn)品結(jié)構(gòu)（As-Designed視圖）。到了制造階段，將頂層裝配產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向下掛接裝配配置層，就形成了完整的裝配產(chǎn)品結(jié)構(gòu)（As-Planned視圖，或者As-Prepared視圖）。

需要注意的問題

準確識別和劃分CI

在發(fā)動機的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理中，遇到的典型問題是對CI的識別和劃分不準確。

CI是發(fā)動機產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中最重要的組成部分，承載了大量信息，用來管理批次、臺份、變更等業(yè)務過程，并且承載了項目管理、人員組織結(jié)構(gòu)等方面的信息。CI需要按照功能來進行定義，既包括產(chǎn)品的功能，也包括裝配功能等。同時，CI的數(shù)量多少與產(chǎn)品的復雜程度有關，也與系統(tǒng)集成度有關。不能定義太多CI，否則會影響構(gòu)型管理的清晰度，使構(gòu)型管理變得非?，嵥閺碗s，抓不住要領，并且增加管理成本。

例如，假設把每一個底層零件都作為一個CI，那么就意味著會有大量的變更流程，而每個變更流程都包括管理成本在內(nèi)，意味著管理成本的大大增加。CI也不能選擇太少，太少則缺少向下層的有效分解，不利于對子系統(tǒng)構(gòu)型管理的進一步深化，例如，假設只把發(fā)動機定義成一個CI，那么大量的變更流程體現(xiàn)在一個發(fā)動機的CI上，發(fā)動機CI的版本就會極其混亂。

充分體現(xiàn)階段性特點

傳統(tǒng)的航空發(fā)動機產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理的做法是在設計階段早期建立設計產(chǎn)品結(jié)構(gòu)；在設計產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的基礎上添加一些信息，來形成工程產(chǎn)品結(jié)構(gòu)；然后在工程產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的基礎上繼續(xù)添加信息，來形成制造或裝配產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。

也就是說，航空發(fā)動機的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化，只是在初始創(chuàng)建的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的基礎上，以比較簡單的方式不斷添加信息來完成發(fā)動機的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的演變過程。這樣做的最大問題是無法形成對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的精細化管理，從而難以在不同的產(chǎn)品研制階段形成具有階段性特點的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。

造成這種現(xiàn)象，一方面是因為業(yè)務流程的梳理不足，例如CI的確定。由于航空發(fā)動機設計和制造單位的分立，彼此之間協(xié)同的不足，造成了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)在設計制造階段轉(zhuǎn)變時，CI基本只能滿足設計階段的要求，而忽略了制造和裝配階段的要求，也反映出信息化、數(shù)字化管理方法和手段的欠缺。

結(jié)束語

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理是航空發(fā)動機構(gòu)型管理的核心，不僅需要加強信息化、數(shù)字化，還需要改變傳統(tǒng)的自底向上的設計方式，進行自頂向下方法的轉(zhuǎn)變，并根據(jù)企業(yè)自身的具體情況將二者結(jié)合，同時還需要在業(yè)務層面有效地建立相應組織以及先進的業(yè)務管理流程。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強化了對高度復雜產(chǎn)品的管理，是并行工程取得成功的基礎，可以提升產(chǎn)品相關業(yè)務流程的透明度和靈活性，正確地實施產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理可以實現(xiàn)對航空發(fā)動機構(gòu)型的有效管理，并改善企業(yè)的成本效益管理。