周春柳，劉曉冰，潘瑞林，王元云

(1.安徽工業(yè)大學(xué) 管理科學(xué)與工程學(xué)院，安徽 馬鞍山 243032；2.安徽工業(yè)大學(xué) 復(fù)雜系統(tǒng)多學(xué)科管理與控制安徽普通高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽 馬鞍山 243002；3.大連理工大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，遼寧 大連 116023；4.安徽工業(yè)大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院，安徽 馬鞍山 243032)

0 引言

在產(chǎn)品全生命周期中，復(fù)雜產(chǎn)品運(yùn)營(yíng)階段是最長(zhǎng)的，大約20年～50年。維修活動(dòng)作為產(chǎn)品安全可靠運(yùn)行的基本保障，貫穿于產(chǎn)品運(yùn)營(yíng)過程中。相對(duì)于日常產(chǎn)品維護(hù)活動(dòng)，不同維修活動(dòng)間隔時(shí)間可能是半年、一年、兩年或更長(zhǎng)的周期。如果將產(chǎn)品運(yùn)營(yíng)時(shí)間描述為一條線，則多次維修活動(dòng)類似于線上不同間距的散點(diǎn)，而且不同散點(diǎn)代表不同的維修級(jí)別。對(duì)每一次的維修活動(dòng)來(lái)說，了解當(dāng)前產(chǎn)品實(shí)際組成和零部件的維修歷史是進(jìn)行本次維修活動(dòng)的基礎(chǔ)。從維修角度來(lái)看，產(chǎn)品或零部件的變更是維修活動(dòng)的天性，重要的是如何控制變更過程，準(zhǔn)確記錄產(chǎn)品的維修變更，從而避免錯(cuò)裝和產(chǎn)品數(shù)據(jù)不一致的情況。

從新造產(chǎn)品出廠服役到產(chǎn)品報(bào)廢的整個(gè)生命周期來(lái)看，維修活動(dòng)會(huì)使產(chǎn)品組成和零部件狀態(tài)不斷發(fā)生變更[1]，尤其是大修活動(dòng)，會(huì)根據(jù)產(chǎn)品實(shí)際狀態(tài)更換絕大部分零部件。維修活動(dòng)的這種特性使得產(chǎn)品組成和零部件狀態(tài)隨著維修活動(dòng)的執(zhí)行不斷變化。同時(shí)，由于復(fù)雜產(chǎn)品，尤其是可移動(dòng)的復(fù)雜產(chǎn)品，存在不同維修服務(wù)商，產(chǎn)品維修信息會(huì)分散在各個(gè)服務(wù)商處。針對(duì)多次維修活動(dòng)，需要保證每次維修數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和連續(xù)兩次維修數(shù)據(jù)變更的連續(xù)性，這種變更記錄形成了產(chǎn)品和零部件的維修履歷或維修歷史記錄。正常情況下，本次維修后的產(chǎn)品組成和狀態(tài)與下次維修前的產(chǎn)品組成和狀態(tài)需保持一致，但期間在日常維護(hù)或臨時(shí)修理過程中也存在由于零部件臨時(shí)故障引發(fā)的更換活動(dòng)，使得產(chǎn)品組成或狀態(tài)發(fā)生變更，因此需要對(duì)產(chǎn)品修前和修后數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和管控，避免產(chǎn)品數(shù)據(jù)不一致的情況發(fā)生。

目前的變更管理的研究主要集中在產(chǎn)品設(shè)計(jì)[2]和制造階段[3]，在維修階段產(chǎn)品數(shù)據(jù)變更管控研究較少。在數(shù)據(jù)模型方面，主要以BOM(bill of material)和構(gòu)型管理為主，如飛機(jī)等復(fù)雜產(chǎn)品則以構(gòu)型管理為主[1]。WHYTE等[4]通過對(duì)3個(gè)大型復(fù)雜項(xiàng)目產(chǎn)品交付過程或使用中的產(chǎn)品變更進(jìn)行案例研究，說明了在大數(shù)據(jù)時(shí)代要依靠數(shù)字技術(shù)來(lái)管理大型數(shù)據(jù)集，提出通過基線管理和構(gòu)型管理實(shí)現(xiàn)變更管控。胡浩等[5]以維修狀態(tài)BOM為設(shè)備維修狀態(tài)看板與管理工具，用維修狀態(tài)演化表記錄設(shè)備維修狀態(tài)和管理維修歷史。ZHOU等[6]根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造數(shù)據(jù)和維修需求建立了初始維修構(gòu)型，由面向業(yè)務(wù)的通用維修構(gòu)型和面向具體產(chǎn)品的實(shí)例維修構(gòu)型組成。TEKIN[7]建立了As-built產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型進(jìn)行航空工業(yè)竣工產(chǎn)品的數(shù)據(jù)追溯，并將其分為需求管理和物料管理兩個(gè)層面。徐建新等[8]提出服務(wù)BOM(Service BOM, SBOM)的概念，基于構(gòu)型理論，將SBOM與構(gòu)型管理結(jié)合，實(shí)現(xiàn)在役飛機(jī)維修過程中的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變化管理。相對(duì)于BOM，構(gòu)型管理更加適合復(fù)雜產(chǎn)品或裝備的數(shù)據(jù)管理，并擁有一套成熟的理論體系來(lái)支撐構(gòu)型的應(yīng)用。產(chǎn)品構(gòu)型數(shù)據(jù)指描述產(chǎn)品特征的所有數(shù)據(jù)，可以是和產(chǎn)品相關(guān)的全生命周期的數(shù)據(jù)，如需求數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、銷售數(shù)據(jù)、維護(hù)數(shù)據(jù)和財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)等。構(gòu)型管理是一個(gè)過程，它致力于在產(chǎn)品全生命周期中，建立和維護(hù)產(chǎn)品需求與產(chǎn)品構(gòu)型數(shù)據(jù)及產(chǎn)品屬性之間的一致性[9]，可實(shí)現(xiàn)維修過程中產(chǎn)品數(shù)據(jù)的一致性維護(hù)。根據(jù)美國(guó)國(guó)防部制定的《構(gòu)型管理手冊(cè)》[10]可知，構(gòu)型管理五大功能中的構(gòu)型計(jì)劃與管理、構(gòu)型標(biāo)識(shí)、構(gòu)型更改管理、構(gòu)型狀態(tài)紀(jì)實(shí)和構(gòu)型驗(yàn)證及審核等均可應(yīng)用在維修管理中，用于解決維修數(shù)據(jù)變更管控的問題。因此，本文以構(gòu)型管理理論為基礎(chǔ)，研究單個(gè)裝備在維修過程中的變更管控問題。

基線(baseline)可以用在建筑、管理、工程等領(lǐng)域，代表一個(gè)狀態(tài)的起點(diǎn)，是進(jìn)行對(duì)象衡量和比較的基礎(chǔ)。在構(gòu)型管理中，基線是描述產(chǎn)品在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的產(chǎn)品組成或產(chǎn)品特征屬性，也可以是某個(gè)時(shí)間點(diǎn)產(chǎn)品的技術(shù)狀態(tài)。基線管理是一種對(duì)照管理思想，通過對(duì)比之前的狀態(tài)來(lái)了解變更后的產(chǎn)品狀態(tài)。基線管理包含3個(gè)要素：①有固定的參考結(jié)構(gòu)；②具有正式的審批環(huán)節(jié)；③具有里程碑式的事件發(fā)生或確定某一個(gè)具體的時(shí)間點(diǎn)。從產(chǎn)品全生命周期的角度來(lái)看，產(chǎn)品基線是按照客戶需求確定(as-required)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)(as-designed)、產(chǎn)品制造(as-manufactured/built)、產(chǎn)品運(yùn)營(yíng)檢修(as-maintained)和產(chǎn)品報(bào)廢處理及回收(as-disposal/recycled)這幾個(gè)大階段進(jìn)行劃分，下一個(gè)階段的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理均會(huì)繼承上一個(gè)階段的數(shù)據(jù)和信息。而在每一個(gè)階段內(nèi)，根據(jù)過程復(fù)雜度和管理需求，又可設(shè)置若干個(gè)不同的基線，從而提高管理效率，保持整個(gè)過程的一致性。構(gòu)型基線是進(jìn)行構(gòu)型變更管理的基礎(chǔ)，在進(jìn)行構(gòu)型計(jì)劃、批準(zhǔn)或執(zhí)行構(gòu)型變更時(shí)，需要了解當(dāng)前的構(gòu)型狀態(tài)及變更需求。構(gòu)型基線應(yīng)用于產(chǎn)品研發(fā)階段，該階段建立了功能基線、分配基線、開發(fā)基線和產(chǎn)品基線4種不同程度的基線，4種基線分別代表不同粒度或不同層級(jí)的構(gòu)型項(xiàng)或零部件所關(guān)注的不同的功能，是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品一致性和變更連續(xù)性的重要技術(shù)。然而，基線管理在產(chǎn)品維修階段卻很少有學(xué)者提及或應(yīng)用。面對(duì)復(fù)雜產(chǎn)品維修構(gòu)型的變更管理，也可以定義不同的基線實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品維修構(gòu)型的一致性管理。

復(fù)雜產(chǎn)品維修變更管控從內(nèi)容上來(lái)看，主要是在已有的構(gòu)型模型基礎(chǔ)上，對(duì)維修業(yè)務(wù)產(chǎn)生的構(gòu)型變更進(jìn)行管理和控制。現(xiàn)有研究多集中在維修數(shù)據(jù)的演化和追蹤管理上，并偏重技術(shù)實(shí)現(xiàn)。程曜安等[11]針對(duì)動(dòng)態(tài)實(shí)例BOM的需求，提出借鑒數(shù)據(jù)起源思想，在履歷表中增加歸屬關(guān)系和維修操作描述，通過匯總履歷信息、提取歸屬關(guān)系、增加零部件增減變更操作得到某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的設(shè)備快照或關(guān)鍵件的歸屬。任艮全等[12]利用數(shù)據(jù)起源分析產(chǎn)品維修階段的3種典型演化需求，實(shí)現(xiàn)任意時(shí)間段的產(chǎn)品BOM結(jié)構(gòu)查詢、BOM演化追溯和零部件隸屬關(guān)系追蹤，提出了產(chǎn)品和零部件在維修階段的追蹤技術(shù)。李青等[13]研究了單個(gè)飛機(jī)運(yùn)營(yíng)期間的構(gòu)型管理和追溯，通過對(duì)每一個(gè)構(gòu)型項(xiàng)建立產(chǎn)品有效期檔案來(lái)管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)和進(jìn)行構(gòu)型版本追溯。SUN等[14]提出了針對(duì)大修過程的識(shí)別、記錄、審核、跟蹤、追溯構(gòu)型變化方法，將構(gòu)型管理分為零件的狀態(tài)變化(物料狀態(tài)、技術(shù)狀態(tài)和質(zhì)量狀態(tài))和構(gòu)型需求(識(shí)別和記錄狀態(tài)、控制和審核、追蹤和追溯)。以上研究?jī)H從變更結(jié)果上記錄變更內(nèi)容，沒有從具體零部件類型或維修方式上分析作業(yè)層面的變更機(jī)制。

本文延續(xù)已有研究，將表達(dá)具體產(chǎn)品數(shù)據(jù)或信息的構(gòu)型稱為實(shí)例構(gòu)型，維修階段的實(shí)例構(gòu)型稱為實(shí)例維修構(gòu)型，隨著維修活動(dòng)的開展而發(fā)生動(dòng)態(tài)變化?，F(xiàn)有研究中提出的維修變更管理多從數(shù)據(jù)管理角度，研究實(shí)例構(gòu)型多次維修下的數(shù)據(jù)演化和追溯技術(shù)。針對(duì)某次維修業(yè)務(wù)過程中的數(shù)據(jù)變更原理和不同維修業(yè)務(wù)的變更機(jī)制的研究較少，缺少與不同維修策略、不同維修方式以及零部件類型等具體業(yè)務(wù)情況下的數(shù)據(jù)變更或演化研究。本文兼顧復(fù)雜產(chǎn)品維修變更管控的宏觀視角和微觀視角，從系統(tǒng)層面提出相應(yīng)的變更管控方法。

1 維修構(gòu)型變更管控需求分析

復(fù)雜產(chǎn)品維修活動(dòng)反復(fù)出現(xiàn)在產(chǎn)品運(yùn)營(yíng)階段不同時(shí)間點(diǎn)上，根據(jù)產(chǎn)品狀態(tài)開展具有不同深度和范圍的維修業(yè)務(wù)。從宏觀角度來(lái)看，復(fù)雜產(chǎn)品在不同維修事件下(尤其是大修活動(dòng)，構(gòu)型會(huì)發(fā)生較大面積的零部件變更)會(huì)發(fā)生多次構(gòu)型變更。為了保證產(chǎn)品安全運(yùn)行并快速應(yīng)對(duì)緊急故障，需要時(shí)刻掌握產(chǎn)品構(gòu)型結(jié)構(gòu)及狀態(tài)并實(shí)時(shí)跟蹤復(fù)雜產(chǎn)品構(gòu)型。從維修企業(yè)角度，復(fù)雜產(chǎn)品返廠大修涉及上萬(wàn)個(gè)零部件的維保、更換、修理和升級(jí)等作業(yè)，同時(shí)也存在同一零部件在不同產(chǎn)品之間的周轉(zhuǎn)使用(周轉(zhuǎn)件)，企業(yè)在維修前需要確定產(chǎn)品的修前狀態(tài)，從而明確本次維修范圍和修后的效果，進(jìn)行產(chǎn)品履歷的登記，并根據(jù)修后情況進(jìn)行維修成本核算。同時(shí)，本次維修的修后構(gòu)型又可作為下次維修的修前構(gòu)型，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品構(gòu)型的變更。維修后的構(gòu)型狀態(tài)與維修前的構(gòu)型狀態(tài)所產(chǎn)生的差異是本次維修活動(dòng)造成的，產(chǎn)品中多個(gè)零部件會(huì)根據(jù)自身狀態(tài)經(jīng)歷不同的維修作業(yè)，由作業(yè)驅(qū)動(dòng)零部件數(shù)據(jù)的變更，形成新的構(gòu)型數(shù)據(jù)。產(chǎn)品零部件的不同維修策略、維修方式和零部件類型都是影響零部件數(shù)據(jù)變更的因素。長(zhǎng)周期上的多次維修變更與單次維修活動(dòng)之間的變更管控關(guān)系如圖1所示。

根據(jù)所描述的維修階段產(chǎn)品構(gòu)型的變更業(yè)務(wù)以及產(chǎn)品實(shí)例維修構(gòu)型變更的特點(diǎn)，可以總結(jié)出在維修階段的產(chǎn)品構(gòu)型變更管控需求：

(1)建立實(shí)例維修構(gòu)型基線的需求

由于復(fù)雜產(chǎn)品在整個(gè)運(yùn)營(yíng)周期內(nèi)會(huì)存在多次維修活動(dòng)，每次維修活動(dòng)之前，都需要明確產(chǎn)品目前的組成及狀態(tài)，從而為本次維修確定維修需求和制定維修計(jì)劃提供依據(jù)。在維修作業(yè)結(jié)束后，需要根據(jù)實(shí)際維修作業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品及零部件信息的更新，將更新后的產(chǎn)品組成和產(chǎn)品狀態(tài)作為下次維修決策的依據(jù)，故維修前后都需要對(duì)產(chǎn)品實(shí)例維修構(gòu)型建立基線，并將關(guān)鍵維修信息作為基線內(nèi)容。

(2)維修前后實(shí)例維修構(gòu)型基線自動(dòng)化變更需求

在信息化時(shí)代，所有實(shí)體產(chǎn)品都可以用數(shù)字化產(chǎn)品形式來(lái)表示。復(fù)雜產(chǎn)品實(shí)例維修構(gòu)型即為實(shí)際物理產(chǎn)品關(guān)鍵信息的數(shù)字化表示，而維修作業(yè)過程是觸發(fā)實(shí)例維修構(gòu)型變更的鑰匙。需要通過對(duì)維修作業(yè)和構(gòu)型變更的關(guān)聯(lián)分析，總結(jié)維修構(gòu)型變更的規(guī)則，實(shí)現(xiàn)維修構(gòu)型的自動(dòng)變更，進(jìn)而提高產(chǎn)品數(shù)據(jù)變更的準(zhǔn)確性和變更效率。

要實(shí)現(xiàn)實(shí)例維修構(gòu)型的變更，需要對(duì)變更過程進(jìn)行管控，才能實(shí)現(xiàn)整個(gè)變更流程的無(wú)差錯(cuò)，確保變更后信息的準(zhǔn)確性。需要明確作業(yè)如何驅(qū)動(dòng)變更、信息以哪種形式傳遞、如何將維修業(yè)務(wù)過程和結(jié)果以數(shù)字化的形式反映在實(shí)例維修構(gòu)型上。該過程會(huì)貫穿整個(gè)維修過程，從維修需求確定到所有維修文檔和產(chǎn)品相關(guān)信息更新完成，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品維修數(shù)據(jù)變更的無(wú)縫管理。

2 基于基線的多維修事件構(gòu)型變更管理

2.1 維修構(gòu)型基線的定義與實(shí)質(zhì)

(1)復(fù)雜產(chǎn)品維修構(gòu)型基線的概念

復(fù)雜產(chǎn)品運(yùn)營(yíng)階段會(huì)發(fā)生多次維修(大修)活動(dòng)，每次維修都伴隨著產(chǎn)品構(gòu)型的改變，這就需要不同的維修構(gòu)型基線記錄對(duì)應(yīng)關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)的產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)，為維修提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。每次維修需要先確定維修前的產(chǎn)品組成和技術(shù)狀態(tài)，然后根據(jù)維修需求制定維修計(jì)劃。根據(jù)維修執(zhí)行情況進(jìn)行產(chǎn)品數(shù)據(jù)的變更，形成修后的產(chǎn)品組成及技術(shù)狀態(tài)數(shù)據(jù)，作為下次維修的基礎(chǔ)信息。本文將復(fù)雜產(chǎn)品每次維修活動(dòng)前后的產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)作為構(gòu)型基線的設(shè)置點(diǎn)，建立維修前基線(Baseline before Maintenance, BBM)和維修后基線(Baseline after Maintenance, BAM)，控制產(chǎn)品實(shí)例維修構(gòu)型的變更。維修構(gòu)型基線是一種管理概念，指運(yùn)用于產(chǎn)品維修階段的，用來(lái)描述某時(shí)刻或某階段的產(chǎn)品構(gòu)型，即產(chǎn)品組成、零部件特征和相關(guān)技術(shù)狀態(tài)。維修構(gòu)型基線所包含的內(nèi)容并不是產(chǎn)品的所有數(shù)據(jù)，而是維修所關(guān)心的數(shù)據(jù)。當(dāng)發(fā)生的維修活動(dòng)對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生影響時(shí)，產(chǎn)品的組成和零部件信息會(huì)發(fā)生改變。維修構(gòu)型基線的確立主要根據(jù)管理需求確定，并不是每時(shí)每刻的產(chǎn)品狀態(tài)都需要建立相應(yīng)的維修構(gòu)型基線。隨著維修活動(dòng)的開展，復(fù)雜產(chǎn)品實(shí)例維修構(gòu)型不斷變化，維修構(gòu)型基線同樣處于不斷變化中。下文分別以“修前基線或BBM”和“修后基線或BAM”來(lái)代表不同的構(gòu)型基線。

對(duì)于大修活動(dòng)之間發(fā)生的臨時(shí)維修，則不單獨(dú)建立維修構(gòu)型基線，本文將模仿飛機(jī)的“服務(wù)通告”概念，引入復(fù)雜產(chǎn)品“臨修通告”的概念，將所有涉及到產(chǎn)品構(gòu)型變更的信息以臨時(shí)文件的形式存儲(chǔ)起來(lái)，在復(fù)雜產(chǎn)品下次入廠維修時(shí)，將該類通告信息及時(shí)更新到產(chǎn)品構(gòu)型中。由于產(chǎn)品運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)的變化和臨修活動(dòng)的存在，使得復(fù)雜產(chǎn)品上次維修結(jié)束后的BAM與本次維修活動(dòng)之前的BBM存在一些信息上的變化，故在本次維修活動(dòng)開展之前，需要進(jìn)行復(fù)雜產(chǎn)品的構(gòu)型檢查，依照BAM進(jìn)行產(chǎn)品現(xiàn)有結(jié)構(gòu)組成及相關(guān)信息的確認(rèn)，信息無(wú)誤后建立新的BBM，為本次維修活動(dòng)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。對(duì)于同一次維修而言，BBM是維修開始的初始構(gòu)型，隨著維修活動(dòng)的進(jìn)行，根據(jù)維修變更規(guī)則，實(shí)例維修構(gòu)型發(fā)生變化，逐漸形成BAM，為下一次維修提供決策依據(jù)。與研發(fā)階段的基線管理相同，所有構(gòu)型基線都需要各方利益相關(guān)者(復(fù)雜產(chǎn)品的所有者或運(yùn)營(yíng)商及維修主體)進(jìn)行審核和確認(rèn)。

(2)復(fù)雜產(chǎn)品維修構(gòu)型基線的實(shí)質(zhì)

維修前基線或維修后基線是產(chǎn)品實(shí)例維修構(gòu)型在整個(gè)產(chǎn)品運(yùn)營(yíng)周期內(nèi)不同時(shí)刻的描述，相當(dāng)于動(dòng)態(tài)產(chǎn)品數(shù)據(jù)在不同時(shí)刻的快照。從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)角度來(lái)看，產(chǎn)品實(shí)例維修構(gòu)型相當(dāng)于動(dòng)態(tài)變化的構(gòu)型源數(shù)據(jù)(或?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù))，而維修構(gòu)型基線相當(dāng)于根據(jù)某個(gè)時(shí)刻源數(shù)據(jù)建立的數(shù)據(jù)副本或快照，如圖2所示。

當(dāng)源數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，已經(jīng)建立的數(shù)據(jù)快照不會(huì)發(fā)生變化，故數(shù)據(jù)快照可以理解為對(duì)復(fù)雜產(chǎn)品關(guān)鍵時(shí)刻產(chǎn)品狀態(tài)的歷史記錄。創(chuàng)建維修構(gòu)型基線后，若實(shí)例維修構(gòu)型發(fā)生變化，則快照系統(tǒng)會(huì)首先將原始數(shù)據(jù)拷貝到快照卷上對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)塊中，然后再對(duì)源數(shù)據(jù)進(jìn)行改寫。在完成源數(shù)據(jù)和快照數(shù)據(jù)的改寫后，會(huì)生成一張映射表，源卷上數(shù)據(jù)變化的邏輯地址和快照卷上的數(shù)據(jù)變化的邏輯地址會(huì)在該表的兩列分別記錄。在上層業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，實(shí)際上會(huì)發(fā)生兩次寫操作，一次是將源數(shù)據(jù)寫入快照卷，一次是上層業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)寫入源卷中。

2.2 維修構(gòu)型基線的內(nèi)容與更新

(1)維修構(gòu)型基線的內(nèi)容

由于維修構(gòu)型基線是具體時(shí)刻下的產(chǎn)品實(shí)例維修構(gòu)型，故維修構(gòu)型基線相對(duì)于產(chǎn)品實(shí)例維修構(gòu)型來(lái)說要多一個(gè)基線本身的信息管理。維修構(gòu)型基線的內(nèi)容，類似于實(shí)例維修構(gòu)型的內(nèi)容，可以從結(jié)構(gòu)要素和屬性要素兩個(gè)角度進(jìn)行考慮。從結(jié)構(gòu)要素角度，維修構(gòu)型基線的作用主要是記錄需要進(jìn)行全壽命周期管理的零部件(包括可維修件和周轉(zhuǎn)件)狀態(tài)(即構(gòu)型項(xiàng))，故對(duì)于維修構(gòu)型中的必?fù)Q件及不需要記錄全壽命周期信息的偶換件，維修構(gòu)型基線無(wú)需記錄；從屬性要素角度，維修構(gòu)型基線管理的構(gòu)型項(xiàng)特征類似于實(shí)例維修構(gòu)型管理的屬性特征，具體如表1所示。

表1 維修構(gòu)型基線及構(gòu)型項(xiàng)的管理內(nèi)容

(2)維修構(gòu)型基線的信息更新

通過對(duì)上次維修活動(dòng)的修后基線與產(chǎn)品現(xiàn)有數(shù)據(jù)狀態(tài)進(jìn)行核對(duì)，將上次維修的修后基線更新為產(chǎn)品目前的狀態(tài)，即形成了復(fù)雜產(chǎn)品的修前基線。需要更新的產(chǎn)品數(shù)據(jù)主要包括如下幾個(gè)方面：①產(chǎn)品運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)更新，包括運(yùn)營(yíng)里程或時(shí)間、積累運(yùn)營(yíng)里程或時(shí)間；②臨修過程中的數(shù)據(jù)變更更新，如零部件更換等維修活動(dòng)導(dǎo)致產(chǎn)品構(gòu)型的變化、維修歷史的變化等；③配屬信息更新，如果運(yùn)營(yíng)過程中發(fā)生了配屬變化，則需更新產(chǎn)品配屬信息。如果沒有上次維修活動(dòng)的修后基線，也可根據(jù)產(chǎn)品狀態(tài)臨時(shí)建立本次活動(dòng)的修前基線，作為維修需求、備件準(zhǔn)備和維修計(jì)劃等開展的基礎(chǔ)。修前基線建立時(shí)，需要產(chǎn)品運(yùn)營(yíng)商和產(chǎn)品維修商同時(shí)審批和發(fā)布，確保維修工作順利啟動(dòng)。

本次維修業(yè)務(wù)執(zhí)行完成后，需要根據(jù)已完成的維修工作對(duì)本次維修修前基線進(jìn)行信息更新，更新后的基線即可作為本次維修活動(dòng)的修后基線。修后基線形成過程中需要更新的產(chǎn)品數(shù)據(jù)主要包括：①本次產(chǎn)品維修相關(guān)數(shù)據(jù)，如入廠日期、維修商、維修地點(diǎn)、修完日期；②周轉(zhuǎn)件數(shù)據(jù)更新，如已安裝周轉(zhuǎn)件的信息更新和周轉(zhuǎn)記錄，已拆卸周轉(zhuǎn)件的歸屬關(guān)系變更及其數(shù)據(jù)庫(kù)記錄；③產(chǎn)品實(shí)例構(gòu)型零部件更新(等同于基線信息更新)，可根據(jù)通用構(gòu)型確定的本次維修需求及執(zhí)行結(jié)果進(jìn)行總體信息更新；④構(gòu)型項(xiàng)的維修歷史更新，包括維修時(shí)間、維修地點(diǎn)、維修人員和維修內(nèi)容等。修后基線形成后，也需要產(chǎn)品運(yùn)營(yíng)商和維修商雙方共同審批、發(fā)布和存檔，作為產(chǎn)品實(shí)例維修構(gòu)型的一個(gè)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)快照，也作為下次維修活動(dòng)之前的產(chǎn)品狀態(tài)參考依據(jù)。

3 基于過程分析的單次維修構(gòu)型變更控制

3.1 不同維度的維修變更內(nèi)容分析

在維修過程中，可發(fā)生變更的數(shù)據(jù)往往是動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，產(chǎn)品層面數(shù)據(jù)包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)(如零部件組成)、維修履歷、運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)、歸屬數(shù)據(jù)等；零部件層面數(shù)據(jù)包括零部件技術(shù)數(shù)據(jù)、壽命數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、維修事件記錄、故障數(shù)據(jù)等。不同零部件在維修過程中的不同維修方式導(dǎo)致不同的變更內(nèi)容，具體分析如下：

(1)不同的零部件類別和維修方式

根據(jù)可維修性[15]將零部件分為可維修件和不可維修件?？删S修件是指維修后可靠性能恢復(fù)到可用水平的零部件，一般是價(jià)值較高、壽命較長(zhǎng)的零部件。該類零部件根據(jù)維修和裝配方式又可分為混裝件、互換件和原位原裝件。混裝件是指同一產(chǎn)品中多個(gè)型號(hào)相同的零部件在維修過程中可以互換安裝位置的零部件;互換件是指可以在不同產(chǎn)品之間進(jìn)行互換安裝的零部件;原位原裝件是指由于不能確定混裝件的影響或客戶要求必須在維修后裝配在原產(chǎn)品上的零部件。對(duì)混裝件而言，原位原裝件在維修拆卸管理和庫(kù)存管理上更加嚴(yán)苛?；Q件中比較特殊的一類零部件是高價(jià)周轉(zhuǎn)件，由于零部件的價(jià)值較高，維修周期較長(zhǎng)，維修商會(huì)設(shè)置少量的周轉(zhuǎn)件庫(kù)存來(lái)支持產(chǎn)品快速維修。不可維修件包括實(shí)際故障不可恢復(fù)件和維修成本過高或維修后效果難以維持正常運(yùn)行的零部件。不可維修零部件又可以分為必?fù)Q件和偶換件，可以根據(jù)零部件磨損狀態(tài)及更換頻率來(lái)確定其具體類別。若更換周期小于或等于維修周期，為了維修管理方便，會(huì)將這些零部件在每次維修時(shí)都更換掉，該種零部件稱為維修必?fù)Q件。若更換周期大于維修周期，稱為維修偶換件，需要根據(jù)每次維修時(shí)的零部件狀態(tài)來(lái)決定是否更換新件。

在產(chǎn)品研制階段，會(huì)考慮產(chǎn)品維修需求，根據(jù)零部件特性和成本分析，制定不同零部件的維修方式。維修方式?jīng)Q定了維修過程中的管理決策，可以分為如下幾種[16]：①免維修,適用于零部件在產(chǎn)品壽命周期內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)影響產(chǎn)品功能的嚴(yán)重缺陷的零部件，一般情況下不對(duì)該類零部件進(jìn)行大修，僅在出現(xiàn)局部破損時(shí)，進(jìn)行必要的修復(fù)性維修。②棄件修,適用于有明確壽命規(guī)定或無(wú)法有效維修或維修成本過高/維修不經(jīng)濟(jì)的零部件，該類零部件在受損或有缺陷或壽命不足以支持產(chǎn)品運(yùn)行時(shí)，通過報(bào)廢舊件更換新件的方式進(jìn)行維修。③換件修,適用于臨時(shí)修或維修時(shí)間較長(zhǎng)的系統(tǒng)或部件，可以有效縮短維修時(shí)間。通過使用完好件或修復(fù)件替換故障部件的維修方式來(lái)快速恢復(fù)產(chǎn)品可靠性。④一般性維修(原件修理),適用于在一定時(shí)間范圍內(nèi)可快速修復(fù)的零部件，在維修過程中通過恢復(fù)零部件可用性，安裝到原來(lái)的產(chǎn)品上，直到零部件壽命到達(dá)極限后更換可用零部件。

由以上分析可知，必?fù)Q件和偶換件使用的是棄件修策略，可維修件可以使用免維修、換件修(互換件或周轉(zhuǎn)件)和一般的修理方式(原位原裝)?？删S修件在不同維修方式和安裝位置下產(chǎn)生的產(chǎn)品數(shù)據(jù)演化過程如圖3所示，圖中：a、b表示零部件，T表示產(chǎn)品。

(2)不同零部件類別和維修方式下的數(shù)據(jù)變更內(nèi)容

在維修過程中，免維修零部件構(gòu)型結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生變化，零部件不會(huì)被替換，僅需要對(duì)局部損傷進(jìn)行修復(fù)。零部件僅會(huì)出現(xiàn)維修記錄和維修歷史的更新，同時(shí)運(yùn)營(yíng)里程/時(shí)間及剩余壽命也需要與產(chǎn)品同步更新。從產(chǎn)品維修構(gòu)型上看，變更范圍包括維修記錄、維修歷史、運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)及產(chǎn)品自身壽命數(shù)據(jù)等特征數(shù)據(jù)。對(duì)棄件修的必?fù)Q件和偶換件，其在構(gòu)型中的變更方式是由新的同類零部件進(jìn)行替換。從維修構(gòu)型變更角度來(lái)看，該類變更操作需要先將原有的零部件信息刪除，再將新替換的零部件的所有信息更新到維修構(gòu)型中。但需要注意的是，該類零部件如果對(duì)產(chǎn)品正常運(yùn)營(yíng)有影響，需要記錄其供應(yīng)商信息及零部件更換日期，當(dāng)零部件更換供應(yīng)商時(shí)，若出現(xiàn)嚴(yán)重問題，可根據(jù)更換信息進(jìn)行質(zhì)量追溯和責(zé)任追溯。對(duì)換件修的零部件，需要記錄產(chǎn)品具體位置的維修更換信息、保存被替換的零部件信息、關(guān)聯(lián)新裝配零部件信息到產(chǎn)品、更新替換件的拆裝履歷、更新產(chǎn)品維修歷史、更新周轉(zhuǎn)件狀態(tài)及配屬記錄等。圖4描述了不同維修方式、零部件類別和變更維度之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，表2描述了不同變更維度的具體內(nèi)容。

表2 不同變更維度的具體內(nèi)容

(3)構(gòu)型變更內(nèi)容分析

以上變更主要是根據(jù)零部件類別進(jìn)行的變更內(nèi)容的分析，同樣地，可以從復(fù)雜產(chǎn)品構(gòu)型角度出發(fā)，探討復(fù)雜產(chǎn)品的變更方式。復(fù)雜產(chǎn)品構(gòu)型相當(dāng)于一種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，可以從構(gòu)型的結(jié)構(gòu)和屬性兩種角度來(lái)分析維修構(gòu)型的變更，主要包括如下4種情況：

1)零部件或部件結(jié)構(gòu)不變，屬性或文檔變更。此類變更發(fā)生在零部件剩余壽命周期可滿足下次檢修時(shí)間的壽命需求，零部件無(wú)明顯故障，僅進(jìn)行維護(hù)、清洗和性能試驗(yàn)，更新試驗(yàn)數(shù)據(jù)即可。記錄本次維修事件，如維修事件名稱、維修時(shí)間、維修地點(diǎn)和維修商等。

2)零件或部件替換，物料編碼或序列號(hào)變更。此類變更發(fā)生在換件修方式下或零部件已經(jīng)到達(dá)或即將到達(dá)壽命期限，即將報(bào)廢或回收利用的零部件。在換件修方式下，對(duì)產(chǎn)品來(lái)說，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)所安裝的零部件實(shí)體發(fā)生變更，該位置所關(guān)聯(lián)的所有零部件數(shù)據(jù)都會(huì)隨著零部件的更換而改變。更換的零部件可以是滿足可靠性和壽命要求的舊件，也可以是新件。

3)零部件序列號(hào)不變，結(jié)構(gòu)變更或軟件升級(jí)。該類變更往往是有構(gòu)型項(xiàng)加裝改造、零部件升級(jí)、零部件具體維修等需求時(shí)，對(duì)零部件結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。零部件結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，其技術(shù)數(shù)據(jù)(如裝配圖、維修說明等)、供應(yīng)數(shù)據(jù)(如供應(yīng)商等)、壽命數(shù)據(jù)(剩余可用壽命等)一系列構(gòu)型文件都要跟著改變。對(duì)軟件產(chǎn)品說來(lái)，軟件升級(jí)管理也在變更管理范圍內(nèi)，需要在維修項(xiàng)目中說明軟件升級(jí)版本號(hào)、功能描述等。

4)產(chǎn)品變更。以上所有變更都會(huì)引起產(chǎn)品的變更，當(dāng)零部件與產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)關(guān)系不變時(shí)，僅需對(duì)零部件變更進(jìn)行管理；當(dāng)零部件與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)關(guān)系改變時(shí)，需要分別管理零部件和產(chǎn)品，記錄歸屬關(guān)系的變更。例如周轉(zhuǎn)件，當(dāng)產(chǎn)品更換替代件后，產(chǎn)品履歷中需要記錄周轉(zhuǎn)件的更換，并將更換件信息與產(chǎn)品關(guān)聯(lián)。而被替換件則會(huì)入庫(kù)、維修、恢復(fù)可用性，下次安裝到待修產(chǎn)品中。

3.2 基于配置的產(chǎn)品維修構(gòu)型變更方向控制

不同零部件維修變更內(nèi)容僅表明了已確定的零部件類別和維修方式所決定的該零部件在維修業(yè)務(wù)中數(shù)據(jù)會(huì)如何發(fā)生變化以及哪些數(shù)據(jù)會(huì)發(fā)生變化，在替換件、多供應(yīng)商可選件和復(fù)雜的安裝約束情況下，維修配置管理決定著實(shí)例維修構(gòu)型的變更方向。該配置功能可根據(jù)客戶需求和維修規(guī)程，在產(chǎn)品位置約束、組裝約束和有效性約束下，決定維修產(chǎn)品需要更換具體供應(yīng)商零部件的最優(yōu)選擇。

之所以會(huì)存在復(fù)雜產(chǎn)品維修配置問題，是產(chǎn)品維修多樣化的需求，這些維修需求是產(chǎn)品維修變更的驅(qū)動(dòng)力，因此需要將這些維修需求與產(chǎn)品變更方式關(guān)聯(lián)起來(lái)，具體如表3所示。

表3 維修配置對(duì)構(gòu)型變更的影響

從表3可以看出，不同維修需求會(huì)對(duì)產(chǎn)品實(shí)例維修構(gòu)型產(chǎn)生可預(yù)計(jì)的變更影響。在配置過程中，除了一般性的更換和維修作業(yè)，還需要一些優(yōu)化技術(shù)的支持。優(yōu)化技術(shù)體現(xiàn)在兩方面：①在滿足已有約束的情況下選擇不同供應(yīng)商零部件時(shí)，通過成本優(yōu)化選擇較為合適的供應(yīng)商零部件;②換件修的周轉(zhuǎn)件選擇需要考慮零部件剩余壽命和產(chǎn)品本次維修到下次維修之間的運(yùn)營(yíng)時(shí)長(zhǎng)或里程，選擇合理的周轉(zhuǎn)件匹配，從而在滿足產(chǎn)品及零部件可靠性的前提下，降低維修成本，實(shí)現(xiàn)綠色維修。文獻(xiàn)[17]中提到軸箱軸承剩余壽命充分利用的實(shí)例：A零部件的使用壽命是270萬(wàn)公里，在五級(jí)修時(shí)運(yùn)營(yíng)里程達(dá)到230萬(wàn)公里，剩余的40萬(wàn)公里無(wú)法滿足下一個(gè)檢修周期60萬(wàn)公里的使用要求，如果直接報(bào)廢會(huì)造成零部件壽命浪費(fèi)。在車輛運(yùn)行過程中，當(dāng)同類型部件B發(fā)生故障，如果距離下一次檢修小于40萬(wàn)公里，可以更換上A部件，從而提高配件的利用率。同樣地，在多供應(yīng)商選件時(shí)，可考慮成本、質(zhì)量、時(shí)間等多目標(biāo)進(jìn)行備件選擇，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品備件配置的優(yōu)化。

3.3 基于IDEF0的維修構(gòu)型變更過程分析

維修配置確定了服務(wù)級(jí)別、維修項(xiàng)、維修備件和后續(xù)作業(yè)等，但實(shí)際產(chǎn)品維修構(gòu)型變更發(fā)生在維修業(yè)務(wù)執(zhí)行過程中，如零部件更換、可維修件的維修以及軟件的升級(jí)等。為了明確維修業(yè)務(wù)過程中的實(shí)際產(chǎn)品或維修構(gòu)型數(shù)據(jù)的變化，本節(jié)利用IDEF0方法對(duì)維修業(yè)務(wù)過程中的活動(dòng)和不同活動(dòng)之間的信息流進(jìn)行分析，進(jìn)而形象化描述維修構(gòu)型變更的過程、活動(dòng)及關(guān)聯(lián)。

IDEF0是一種結(jié)構(gòu)化的分析方法，通過一系列的圖形、語(yǔ)言和描述文字將復(fù)雜系統(tǒng)逐層分解成各個(gè)部分，使復(fù)雜系統(tǒng)更加容易被理解。IDEF0能同時(shí)表達(dá)系統(tǒng)的活動(dòng)(用盒子)和數(shù)據(jù)流(用數(shù)據(jù)流)以及它們之間的聯(lián)系，同時(shí)考慮了活動(dòng)、信息及接口條件。對(duì)新系統(tǒng)來(lái)說，IDEF0能描述新系統(tǒng)的功能和需求，進(jìn)而表達(dá)一個(gè)能符合需求及能完成功能實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)。對(duì)已有系統(tǒng)來(lái)說，IDEF0能分析應(yīng)用系統(tǒng)的工作目的，完成功能及記錄實(shí)現(xiàn)的機(jī)制[18]。IDEF0模型從系統(tǒng)的角度出發(fā)，客觀揭示了系統(tǒng)內(nèi)部的活動(dòng)、聯(lián)系、對(duì)象和各活動(dòng)之間的信息輸入輸出關(guān)系，便于理解和交互[19]。IDEF0主要包含以下信息：用盒子代表活動(dòng)，圍繞著每一個(gè)活動(dòng)，都會(huì)有輸入、輸出、控制和機(jī)制。輸入(inputs)和輸出(outputs)表達(dá)的是“是什么(what)”，控制(controls)表明了“為什么(why)”，機(jī)制(mechanisms)表明了“如何做(how)”。這些數(shù)據(jù)元素可以用ICOM進(jìn)行總體表示，ICOM與活動(dòng)關(guān)聯(lián)起來(lái)，共同描繪系統(tǒng)流程、功能和數(shù)據(jù)流。

基于IDEF0自上而下的系統(tǒng)分解功能，將IDEF0繪制分為3個(gè)層次，從頂端的總體業(yè)務(wù)流程開始，到維修過程詳細(xì)業(yè)務(wù)及各業(yè)務(wù)之間的關(guān)聯(lián)，再到最終的維修業(yè)務(wù)執(zhí)行部分，對(duì)復(fù)雜產(chǎn)品實(shí)際維修變更作詳細(xì)的說明，如表4和圖5所示。根據(jù)維修流程，可將復(fù)雜產(chǎn)品維修業(yè)務(wù)分解為5個(gè)子活動(dòng)，而產(chǎn)品或維修構(gòu)型變更主要發(fā)生在維修執(zhí)行部分，故單獨(dú)對(duì)維修執(zhí)行部分進(jìn)行具體業(yè)務(wù)活動(dòng)的分解。在維修過程中不同零部件的維修內(nèi)容是不同的，變更結(jié)果也不同，存在業(yè)務(wù)活動(dòng)并列的情況，具體如活動(dòng)組A43。同時(shí)，由于維修過程中存在返工返修的情況，故最底層的模型中存在活動(dòng)的循環(huán)。

表4 復(fù)雜產(chǎn)品維修業(yè)務(wù)分解表

維修活動(dòng)的分解和確定限定了IDEF0的主要范圍，由于本部分內(nèi)容主要針對(duì)產(chǎn)品維修構(gòu)型變更，故不對(duì)第二層模型中的其他活動(dòng)進(jìn)行深入分解。而第二層的IDEF0模型則體現(xiàn)了不同活動(dòng)的關(guān)聯(lián)，闡述了維修業(yè)務(wù)執(zhí)行過程中的輸入和輸出。根據(jù)復(fù)雜產(chǎn)品維修業(yè)務(wù)流程的調(diào)研及相關(guān)知識(shí)的了解，本文從IDEF0的頂層到底層，進(jìn)行活動(dòng)分解和每個(gè)活動(dòng)的ICOM要素分析。

復(fù)雜產(chǎn)品維修業(yè)務(wù)流程的輸入是待修產(chǎn)品、本次維修級(jí)別和本次維修特殊需求，所有維修活動(dòng)都需要遵循維修規(guī)程，符合政府和行業(yè)的法律法規(guī)，滿足維修合同。維修部門根據(jù)通用維修構(gòu)型和相關(guān)管理技術(shù)，執(zhí)行維修業(yè)務(wù)活動(dòng)，從而獲得滿足客戶需求的可靠產(chǎn)品、產(chǎn)品及關(guān)鍵部件的維修履歷和具體維修明細(xì)，如圖6所示。

復(fù)雜產(chǎn)品維修過程類似于生產(chǎn)管理過程，都需要進(jìn)行需求確定、計(jì)劃制定、資源準(zhǔn)備和生產(chǎn)執(zhí)行等業(yè)務(wù)活動(dòng)，各活動(dòng)之間的關(guān)聯(lián)是活動(dòng)順利進(jìn)行的關(guān)鍵。所有活動(dòng)都是為了使維修業(yè)務(wù)順利執(zhí)行，具體如圖7所示。

在具體維修業(yè)務(wù)執(zhí)行過程中，產(chǎn)品維修基本的活動(dòng)為“拆卸—維修/更換—組裝”，根據(jù)不同零部件的維修策略和維修方式會(huì)有不同的維修內(nèi)容，如圖8所示的A43系列活動(dòng)組，共同構(gòu)成了維修構(gòu)型變更的基本活動(dòng)，這些活動(dòng)會(huì)記錄在產(chǎn)品維修記錄中，形成本次維修的產(chǎn)品和關(guān)鍵零部件履歷。

3.4 作業(yè)驅(qū)動(dòng)的構(gòu)型變更模型

(1)維修作業(yè)分類及數(shù)據(jù)變更分析

由3.3節(jié)內(nèi)容可知，產(chǎn)品零部件在維修過程中會(huì)經(jīng)歷拆卸、檢測(cè)、維護(hù)、維修、入庫(kù)、升級(jí)或技術(shù)加改、更換、報(bào)廢和組裝9類維修作業(yè)。其中：檢測(cè)主要對(duì)復(fù)雜產(chǎn)品或零部件的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)或性能指標(biāo)的測(cè)量，也包括探傷作業(yè)等質(zhì)量檢測(cè)，為維護(hù)、維修作業(yè)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；入庫(kù)是指舊件入庫(kù)待修，主要針對(duì)換件修，提高產(chǎn)品整體維修效率。復(fù)雜產(chǎn)品零部件都會(huì)經(jīng)歷這些維修作業(yè)中的一個(gè)或幾個(gè)，這些維修作業(yè)則是維修構(gòu)型變更的源頭，維修作業(yè)過程對(duì)維修數(shù)據(jù)的變更影響如表5和圖9所示。

表5 維修作業(yè)對(duì)維修數(shù)據(jù)的影響分析

(2)維修變更數(shù)據(jù)模型

假設(shè)實(shí)例維修構(gòu)型用I表示，I包含了零部件節(jié)點(diǎn)集合P，物料編碼/序列號(hào)ID，位置描述O，零部件關(guān)系R和零部件屬性C，則維修前的構(gòu)型可以表示為：

I=〈P,ID,O,R,C〉。

(1)

維修后的實(shí)例維修構(gòu)型為I′，零部件、編碼、零部件位置、零部件結(jié)構(gòu)和零部件屬性等均有可能發(fā)生變化。

為記錄維修變更過程，需要引入一些操作變量來(lái)表示維修過程中的作業(yè)，如表5所示，本文用雙字母來(lái)表示維修作業(yè)變量。同時(shí)，為了區(qū)別修前和修后的產(chǎn)品組成及特征，本文用構(gòu)型基線內(nèi)容來(lái)表示維修過程的輸入與輸出，將重點(diǎn)集中在全生命周期管理零部件上。變更數(shù)據(jù)模型中的修前基線用BBM表示，修后基線用BAM表示，維修作業(yè)變更用Pr表示，維修作業(yè)集合用OP表示，針對(duì)單個(gè)零部件的維修作業(yè)或維修作業(yè)組合用Op表示，則有如下形式化表達(dá)：

Pr={Pr1,Pr2,Pr2,…,Pri}；

(2)

OP={Ds,Ms,Me,Re,Iv,Up,Ch,Sp,As}。

(3)

單個(gè)維修作業(yè)OP如表5中的“作業(yè)名稱”欄所示，組合作業(yè)情況如圖9的“作業(yè)組合”所示，這些作業(yè)共同組成了OP集合，作為維修作業(yè)的輸入。不同的操作對(duì)維修構(gòu)型的影響不同，數(shù)據(jù)變更也不同，定義Fp為維修作業(yè)下的零部件數(shù)據(jù)變更邏輯，F(xiàn)p的變更邏輯來(lái)源于表5所示的單項(xiàng)作業(yè)變更邏輯和圖9所示的組合作業(yè)變更邏輯，是連接輸入、操作和輸出的關(guān)鍵。數(shù)據(jù)變更主要體現(xiàn)在零部件或構(gòu)型結(jié)構(gòu)、編碼、位置、零部件關(guān)系及屬性等的變化上。針對(duì)每個(gè)操作，也需要對(duì)操作發(fā)生和終止的時(shí)間進(jìn)行記錄，代表著數(shù)據(jù)變更的開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間。對(duì)每種變更處理，都有相應(yīng)的輸入、操作和輸出，輸入和輸出依靠變更邏輯Fp來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的變更。

對(duì)于每種維修作業(yè)Op，都有相應(yīng)的作業(yè)代碼IDop、作業(yè)名稱Naop、工藝Pro、所需設(shè)備Ma、人力La、作業(yè)開始時(shí)間Ts和作業(yè)結(jié)束時(shí)間Te等信息，表示如下：

Op=〈IDop,Naop,Pro,Ma,La,Ts,Te〉。

(4)

維修作業(yè)變更過程Pr的表示如式(5)，其中，In表示維修作業(yè)前的產(chǎn)品或零部件構(gòu)型狀態(tài)，Out表示維修作業(yè)后的產(chǎn)品或零部件構(gòu)型狀態(tài)，從In到Out需要有作業(yè)輸入和變更邏輯的輸入，從而控制產(chǎn)品維修構(gòu)型的變更。

Pri=〈Ini,Opi,Fp,Outi〉；

(5)

Ini=〈pi,idi,oi,ri,ci〉；

(6)

(7)

綜上可知，Pri最終作為零部件pi的履歷記錄。對(duì)于多個(gè)零部件變更的修前基線和修后基線，可以表示為：

BBM=〈{In1,In2,In3,…，Inm},Cb〉；

(8)

BAM=〈{Out1,Out2,Out3,…，Outm},Cb〉。

(9)

其中：m表示本次維修對(duì)象數(shù)量;Cb表示基線屬性，包含基線名稱、基線建立時(shí)間等屬性。

當(dāng)獲得了修后基線BAM后，即可對(duì)比BAM中的零部件節(jié)點(diǎn)與實(shí)例維修構(gòu)型I中的對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行信息的更新，獲得最新的實(shí)例維修構(gòu)型I′。

4 以轉(zhuǎn)向架輪對(duì)組成為例的維修構(gòu)型變更管控案例

動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架是動(dòng)車組八大關(guān)鍵部件之一，是動(dòng)車組正常運(yùn)行和安全保證的核心部件。動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架維修是動(dòng)車組每次高級(jí)修的必修內(nèi)容，而且隨著維修級(jí)別的增加，轉(zhuǎn)向架的維修范圍和維修深度也逐級(jí)增加。如CRH380AL型號(hào)列車的轉(zhuǎn)向架三級(jí)修共有27項(xiàng)檢修內(nèi)容，四級(jí)修增加到了37項(xiàng)，在維修范圍上更加廣泛。由于轉(zhuǎn)向架較為復(fù)雜，涉及的數(shù)據(jù)量較大，本文以動(dòng)車車廂轉(zhuǎn)向架的關(guān)鍵部件“輪對(duì)組成”(下文用“輪對(duì)組成(M)”表示)為例，研究動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架維修過程中的產(chǎn)品構(gòu)型變更管理與控制。

輪對(duì)組成(M)結(jié)構(gòu)如圖10所示，其實(shí)例維修構(gòu)型信息如表6所示，選擇動(dòng)車車廂的“輪對(duì)組成(M)”作為研究對(duì)象的原因如下：①輪對(duì)組成(M)包含了提供動(dòng)力的齒輪箱此類關(guān)鍵部件，是高級(jí)維修中的重點(diǎn)；②齒輪箱所屬的供應(yīng)商部件，可能存在委外維修的情況；③輪對(duì)中的各零部件會(huì)存在多種維

修方式(如換件修理、車輪可修后混裝在不同位置)和多種維修作業(yè)類型(如拆卸、檢測(cè)、維護(hù)、維修、更新、報(bào)廢等作業(yè))，子件均需進(jìn)行全壽命周期管理和履歷記錄。該案例對(duì)象足以展示維修過程中動(dòng)車組的構(gòu)型變更和輪對(duì)中的關(guān)鍵件的全壽命周期履歷記錄的管控過程，具有典型性和代表性。

表6 輪對(duì)實(shí)例維修構(gòu)型基本信息

在動(dòng)車組高級(jí)修中，不同的維修級(jí)別(如三、四、五級(jí)修)代表維修范圍和零部件的維修深度。但是對(duì)于關(guān)鍵零部件來(lái)說，維修級(jí)別僅代表不同的里程或者時(shí)間對(duì)應(yīng)的維修點(diǎn)，僅需根據(jù)維修參數(shù)要求(如表7所示)，對(duì)比零部件狀態(tài)，進(jìn)行維修作業(yè)。

為了全面展示對(duì)裝備維修變更信息的管控，以動(dòng)車組從新車投入到經(jīng)歷完整的三、四、五級(jí)修為完整時(shí)間線，對(duì)動(dòng)車組及輪對(duì)組成(M)在多次維修中的構(gòu)型變更和單次維修作業(yè)中的關(guān)鍵零部件輪對(duì)履歷變更進(jìn)行描述，從而全面驗(yàn)證本文方法的可用性。

表7 輪對(duì)組成(M)各零部件維修要求

續(xù)表7

案例描述：動(dòng)車組A從2012年9月16日新造出廠投入運(yùn)營(yíng)開始到2016年11月18日完成五級(jí)修，表8說明了每次維修前的累計(jì)行駛里程、修前修后時(shí)間、對(duì)應(yīng)維修基線，以及修理完成后根據(jù)修后基線更改的產(chǎn)品實(shí)例維修構(gòu)型。為了降低數(shù)據(jù)量，對(duì)輪對(duì)組成(M)的每次維修范圍、修前狀態(tài)和維修作業(yè)，本文僅選取部分具有代表性的維修事項(xiàng)，闡明本文方法的應(yīng)用過程，具體描述如下。

表8 動(dòng)車組多次維修事件及對(duì)應(yīng)構(gòu)型和基線信息

輪對(duì)組成(M)三級(jí)修修前基線BBM1是根據(jù)本次維修范圍，從實(shí)例維修構(gòu)型I0中抽取出來(lái)的零部件狀態(tài)信息。由于三級(jí)修主要進(jìn)行狀態(tài)檢修，針對(duì)車軸表面的劃痕進(jìn)行手工打磨，故BBM1的對(duì)象為車軸，修前狀態(tài)In=車軸,0010+2234,無(wú),父節(jié)點(diǎn)為輪對(duì)組成(M),軸徑=D，維修作業(yè)Op=作業(yè)組合1+3,手工打磨,打磨工藝,無(wú),工人甲,t1,t2，維修完的車軸狀態(tài)Out=車軸,0010+2234,無(wú),父節(jié)點(diǎn)為輪對(duì)組成(M),軸徑=D′(注：下劃線代表存在數(shù)據(jù)變動(dòng)，下同)，此時(shí)的Fp主要為圖9中的“1+3”作業(yè)組合變更，主要變更內(nèi)容為軸徑參數(shù)變更，增加維修記錄。Pr展示車軸從修前狀態(tài)經(jīng)過打磨作業(yè)到修后狀態(tài)變更的全過程。BAM1相對(duì)于BBM1增加了車軸的參數(shù)變更和維修記錄，以及營(yíng)運(yùn)里程或運(yùn)營(yíng)時(shí)間等運(yùn)營(yíng)信息的更新，便于實(shí)時(shí)更新關(guān)鍵零部件的剩余壽命。維修基線變更記錄在車軸的履歷中，實(shí)例維修構(gòu)型I1相對(duì)于實(shí)例維修構(gòu)型I0僅存在車軸軸徑的參數(shù)變化和運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)的變化。對(duì)于關(guān)鍵零部件來(lái)說，都存在運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)的變化，下文不再?gòu)?qiáng)調(diào)，主要突出維修作業(yè)帶來(lái)的產(chǎn)品零部件數(shù)據(jù)的變更。

輪對(duì)組成(M)四級(jí)修維修任務(wù)包括：拆卸和組裝輪對(duì)組成、齒輪箱加裝溫度傳感器和輪對(duì)修形及報(bào)廢，則本次的修前基線主要包括輪對(duì)組成、齒輪箱和車輪3類零部件的狀態(tài)參數(shù)。用In1表示齒輪箱的修前狀態(tài)，In21表示車輪[一位側(cè)]的修前狀態(tài)，In22表示車輪[二位側(cè)]的修前狀態(tài)，則有In1=齒輪箱,0030+4234,無(wú),r,c，維修作業(yè)Op1=<作業(yè)組合0+1+5+8,加裝改造,加裝改造工藝,設(shè)備組1,工人組1,t1,t2>，Out1=齒輪箱,0030+4234,無(wú),r′,c，r′相對(duì)于r增加了子節(jié)點(diǎn)溫度傳感器及其屬性信息，F(xiàn)p為圖9中的“0+1+5+8”作業(yè)組合對(duì)應(yīng)的拆裝記錄和改造記錄。車輪修形主要涉及到輪徑參數(shù)，修前狀態(tài)In21=車輪,0020+3234,一位側(cè),r,輪徑=D，維修作業(yè)Op21=<作業(yè)組合1+3,鏇輪,鏇輪工藝,設(shè)備組2,工人組2,t3,t4>，Out21=車輪,0020+3234,一位側(cè),r,輪徑=D′，F(xiàn)p涉及到輪徑參數(shù)變更，增加維修記錄。對(duì)于報(bào)廢車輪，則需要記錄報(bào)廢原因(如輪徑達(dá)不到要求)，并更換新的車輪。該變更主要發(fā)生在輪對(duì)組成上，并記錄在輪對(duì)組成(M)履歷中。In22=車輪,0020+3235,二位側(cè),r,輪徑=D，維修作業(yè)Op22=作業(yè)1+7,報(bào)廢,報(bào)廢流程,測(cè)量設(shè)備,工人組1,t3,t4，Out22=車輪,0020+3236,二位側(cè),r,c，F(xiàn)p涉及到報(bào)廢記錄的增加，車輪替換記錄，將新車輪的屬性增加到輪對(duì)組成(M)中。對(duì)于輪對(duì)組成(M)，經(jīng)歷了拆卸、輪軸超聲波探傷、組裝、檢壓測(cè)試、動(dòng)平衡測(cè)試和標(biāo)記刻打等作業(yè)，同時(shí)子部件結(jié)構(gòu)的變更會(huì)影響到父件，故輪對(duì)組成(M)狀態(tài)變化較多。用In0表示輪對(duì)組成的修前狀態(tài)，In0=輪對(duì)組成,0000+1234,無(wú),r,c，維修作業(yè)Op0=作業(yè)組合0+1+3+5+6+8,輪對(duì)組裝維修,輪對(duì)組裝維修工藝,設(shè)備組3,工人組3,t0,t5，Out0=輪對(duì)組成,0000+1234,無(wú),r,c，F(xiàn)p涉及了拆解、維修、加裝改造、更換新件等作業(yè)，需要增加拆裝記錄、填寫零部件替換記錄、填寫加改記錄以及檢測(cè)記錄。每一個(gè)零部件的維修變更都存在一個(gè)對(duì)應(yīng)的Pr記錄，形成對(duì)應(yīng)零部件的維修履歷。本次四級(jí)修的修前基線BBM2={In1,In21,In22,In0},{2014-9-11,四級(jí)修前，維修廠A}，本次維修的修后基線為BAM2={Out1,Out21,Out22,Out0},{2014-10-18,四級(jí)修后，維修廠A}。實(shí)例維修構(gòu)型I1對(duì)比BAM2中的零部件進(jìn)行對(duì)應(yīng)信息的更新，形成實(shí)例維修構(gòu)型I2。

同樣的，五級(jí)修中也會(huì)存在輪對(duì)組裝的拆解、輪對(duì)修形、輪對(duì)更換、齒輪箱拆解等作業(yè)，這里假設(shè)更為復(fù)雜的情況，車輪修形后存在位置調(diào)整(混裝情況)，將轉(zhuǎn)向架車輪一位側(cè)安裝序列號(hào)為3236的車輪，二位側(cè)安裝序列號(hào)為3234的車輪。此時(shí)，相對(duì)于四級(jí)修案例，修前狀態(tài)In和修后狀態(tài)Out中的位置信息和輪徑數(shù)據(jù)需要同時(shí)變動(dòng)，在履歷記錄Pr中也會(huì)體現(xiàn)，這種位置變動(dòng)也會(huì)體現(xiàn)在實(shí)例維修構(gòu)型中。若存在不同列車之間共用的周轉(zhuǎn)件(委外維修需求或維修時(shí)間較長(zhǎng)，為了縮短總維修時(shí)長(zhǎng)而設(shè)置的零部件)，存在產(chǎn)品和零部件的關(guān)系r變更，類似于四級(jí)修案例中換新件的流程。

以上案例足以代表不同零部件維修過程中的變更過程和方法，無(wú)論多么復(fù)雜的維修過程，根據(jù)以上變更管控過程，均可實(shí)現(xiàn)維修履歷的記錄和實(shí)例維修構(gòu)型的更新，以及產(chǎn)品和零部件的全壽命周期管理。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文利用修前基線和修后基線來(lái)控制多次維修事件之間的數(shù)據(jù)變更，確保了長(zhǎng)周期離散時(shí)間點(diǎn)上維修構(gòu)型變更的連續(xù)性，同時(shí)修前基線為單次維修業(yè)務(wù)變更提供了維修數(shù)據(jù)變更的起點(diǎn)。根據(jù)不同維度的維修變更內(nèi)容分析和變更方向控制分析，利用IDEF0進(jìn)行維修過程分解，將維修變更具體到每一個(gè)維修作業(yè)，實(shí)現(xiàn)作業(yè)驅(qū)動(dòng)的維修構(gòu)型變更管理。提出的復(fù)雜產(chǎn)品維修構(gòu)型變更管控方法可支撐維修業(yè)務(wù)過程管理信息化，為產(chǎn)品履歷管理、備件管理、維修計(jì)劃管理等提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，可作為維修管理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊的基本技術(shù)。

本文雖然對(duì)維修數(shù)據(jù)變更做了細(xì)致的研究，但在維修構(gòu)型審核等內(nèi)容上只做了簡(jiǎn)單的說明，未來(lái)可進(jìn)一步研究維修構(gòu)型管理流程。同時(shí)，在數(shù)字化時(shí)代，區(qū)塊鏈技術(shù)和數(shù)字孿生技術(shù)等新一代信息技術(shù)均可應(yīng)用在復(fù)雜產(chǎn)品維修中，如HUANG等[20]將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用在數(shù)字雙生產(chǎn)品全生命周期管理中，從而實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的高效性和安全性；張旭輝等[21]將數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用在設(shè)備維修指導(dǎo)中，提升了設(shè)備維修的效率。因此，復(fù)雜產(chǎn)品維修構(gòu)型變更的未來(lái)研究也可結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)和數(shù)字孿生技術(shù)，實(shí)現(xiàn)更大范圍和更加高效的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管控。