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PLM变更管理在机车产品技术管理信息化中的应用
张俊华 张磊 彭旭 来源
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产品工程变更是制造企业生产经营活动中贯穿产品整个生命周期的一项重要活动，在市场瞬息万变的今天，制造型企业面临更多、更频繁和更复杂的变更，这些变更始于不同的原因。针对机车行业，由于其产品结构复杂，组成零部件多，产品开发和制造流程复杂，当客户需求更改、供应商发生变化、设计错误、产品开发流程和开发计划调整、产品出现质量问题、产品生产制造过程中发现问题和产品版本升级或新产品引入等情况发生时，都可能提出工程更改的需求。如何有效管理机车产品研制过程中的变更管理、追溯变更影响范围、高效地实现变更管理，是机车行业企业实施PLM系统的重点和难点。
一、同车PLM技术管理信息化实施情况介绍
在知识经济和市场竞争激烈的今天，同车公司非常重视企业信息化建设工作，早在国家信息化建设初期就重点规划了公司的信息化建设蓝图，坚持把信息化建设作为提高企业核心竞争力和整体实力的重要手段。同车公司按信息化规划蓝图先后推广应用了二维/三维CAD、CAE、CAM、PLM、ERP和MES等信息技术，在产品设计数字化、管理数字化和生产制造数字化等方面均取得了一定的成绩。首先，技术创新是同车公司产品竞争的核心技术，因此在技术管理信息化方面，同车公司引进了先进的产品数据全生命周期管理(PLM)系统，并以PLM系统为技术管理信息化的核心建设平台，在公司产品开发部、工艺开发部、制造车间和管理部门等诸多部门中实现了产品数据的全生命周期管理。其次，PLM系统和ERP系统的有效集成，也使得信息技术得以融入到设计、工艺、制造、采购、销售和管理部门等整个生产经营过程，涵盖了公司的主要业务工作，成为公司各类人员不可缺少的得力工具，为公司发展提供了重要的支撑作用。
二、同车工程变更管理业务分析
机车产品开发和制造过程中的更改是一个不断重复的过程，涉及到设计、工艺、采购、制造、工装和销售等多个部门。因此，工程变更管理是同车公司PLM技术管理信息化建设实施的重点工作。以往手工变更的管理方式很难有效控制数据的变更和变更追溯，因此经常导致信息不能及时发布，造成生产数据前后不一致，从而影响企业产品质量。具体来讲，实施PLM系统前的主要现状如下。
(1)更改流程复杂，更改时间较长。机车产品具有研制周期长、零部件数量多、产品结构复杂和批次生产数量少等特点，产品特点决定了产品更改流程的复杂程度，因此机车产品的更改过程复杂、审核过程严格，更改所经历的部门多。在传统的管理模式下，同车公司采取临时变更和正式变更的方法，临时变更主要针对正在生产的批次产品，正式变更主要针对产品由于设计错误或设计缺陷造成的永久性更改。由于缺乏信息技术的支持，无论是临时变更还是正式变更，当时都难以对变更过程和时间进度进行有效控制和管理。
(2)产品更改频繁。客户需求更改、供应商发生变化、设计错误、产品开发流程和开发计划调整、产品出现质量问题、产品生产制造过程中发现问题和产品版本升级或新产品的引入等，都有可能引发产品工程变更。
(3)缺乏分析更改影响范围的手段，造成产品信息的不一致。机车产品研制过程牵涉的部门和人员多，变更活动往往影响面很大，如在BOM的更改中，由于同一零件可能在同一产品BOM和不同产品BOM中使用多次，而零件与设计文件、工艺文件和制造文件之间也存在多种关联，如果缺乏分析和检验手段，更改将造成以上数据的不一致。以DICAM与制透业信息化·2009年第4期13
(4)工程变更流程缺乏监控和评审环节，缺少必要的评审环节来决定是否真的需要变更。很多时候由于缺乏相应机制，使得设计师可以在不经过评审环节的情况下，直接进行变更。因而有些变更是盲目的，缺乏计划和审核措施，造成更改频率高，甚至出现错误的变更。
(5)难以控制产品数据更改版本。由于机车产品结构复杂、零部件数量多，某一专业室所做的更改都会引起其他专业室设计的相应更改，因此产品对应数据的更改升版或变化都会造成零件的大范围变化，使得更改更加难以管理。
手工更改控制模式难以提高效率和对版本机制的控制，所以需要借助PLM更改管理，对更改机制和过程进行有效管理。
三、工程变更管理在同车公司的实施应用
1. PLM与机车产品更改管理的关系
PLM管理了与产品相关的所有数据和业务应用流程，工程变更是对处于预发布状态或发布状态产品数据的修改，变更流程属于产品研制流程中的一部分流程，因此工程更改管理所涉及的产品数据和变更流程只是PLM系统管理的产品数据和业务流程的一部分。PLM系统中的产品数据管理和业务过程管理为同车公司产品研制工程变更管理提供了平台基础，所以工程变更管理应以产品数据管理系统为基础，利用PLM系统底层服务，以及PLM系统对产品数据、流程和人员组织的管理机制，才能有效地管理更改中的人员、组织、产品数据和更改流程。
2.工程更改业务过程梳理
同车公司产品开发主要由五个专业室组成，在机车产品研制过程中，不同部门有着不同类型的更改。如一般性图样的修订更改、临时业务更改、外来引进技术更改、客户需求更改，以及制造部门反馈和为了适应生产需要的更改等，这些不同类型的更改在不同的设计专业室中进行管理。由于之前每个设计专业室都从自身设计利益出发进行更改，所以就造成更改类型和更改流程增加。因此，同车公司在实施PLM系统过程中，为了简化更改过程，对各设计专业室不同种类的更改业务进行了梳理和整合，制定了新的工程更改标准和更改流程，简化了产品数据管理：采用统一的更改单格式、统一文档和统一管理。其中，PLM系统中的产品数据管理功能为更改简化数据管理和统一标准提供了有利机制，大大简化了更改管理。
3.机车产品工程变更业务过程分析
同车公司对各设计专业室不同种类的更改业务进行了整合和简化，结合PLM管理思想，对手工变更方式进行了优化，对变更过程进行了定义和规范。优化后的变更过程主要由变更申请、变更评估、变更实施和变更发布四个关键过程组成，如图1所示。考虑变更难易程度的不同，把更改过程分为复杂变更过程和简单变更过程。

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图1 同车公司工程变更管理过程框架

复杂变更过程是一个完整的工程变更，需要根据变更的需要提交变更申请，变更评估组分析问题起因，提出问题解决方案和建议。变更实施组负责发布正式变更单、修改相关技术文件，并提交审核流程进行审核。变更发布组负责变更信息的及时发布和通知，接收单位接收到变更消息后及时反馈给变更人。
简单变更过程适用于紧急变更或简单问题的变更，该过程省略了变更评估的环节，因而大大提高了变更的速度。
4.基于表单驱动的变更管理流程定义
机车产品的设计更改主要还是改错型变更，这种变更占变更总数的40%-50%，甚至更多，导致这种现象的一个主要原因是缺乏规范的更改流程。要解决这种问题，首先需要按照设定的流程进行更改活动，然后逐渐改进更改流程，最终使改错型变更逐渐减少为零或接近于零，将有限的人力和物力资源投入到有价值活动中去。
为此同车公司结合产品设计、工艺和制造等业务对变更流程进行了优化，按照CMII规范建立了工程变更管理框架，在变更管理实施和运行过程中逐步优化、改进更改流程，使得变更流程更加顺畅。优化后的设计更改流程如图2所示，工艺更改流程如图3所示。

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图2 同车公司设计变更管理流程图

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图3 同车公司工艺变更管理流程图

表 工程变更对应的制品处理方案表

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变更流程的定义有以下几个关键点。
(1)分析变更影响范围和变更评估参与的组织及人员，定义变更流程框架，把组织、人员和变更操作的权限固化到流程中，任务执行人动态获取权限进行相关操作活动。
(2)确定变更流程机制和变更评审范围。变更发起人根据变更的重要度等级创建变更申请单，产品开发部门、工艺部门等对变更申请单进行变更影响范围的分析和审核。变更申请审核通过后，设计师开始正式变更，图样和设计文件更改完成后，PLM系统自动把更改的图样和文件发放给产品开发部和工艺开发部，产品开发部各设计室根据此设计更改，分析影响此变更是否对其所设计的部分有影响，如其设计部分也需要进行相关变更，专业室主任触发本室设计变更子流程。工艺开发部接到变更通知单后，需将设计更改转化为工艺更改，并需要采购部门、生产部门、售后部门和质量部门等诸多部门对更改内容进行会签，会签通过后，由工艺部门负责人进行批准。变更完成后，PLM系统自动触发变更通知子流程，对变更信息进行及时通知。
5.工程更改管理的控制和实施
PLM更改管理所提供的工程更改控制机制保证了在工程更改过程中，设计、工艺、制造、采购和库存及其他有关方面的工作能在时间、数量和质量上与设计更改、生产计划进程保持一致。首先，更改者在PLM中对变更原因进行分析和判断，根据变更原因对变更影响进行分析和评测，创建变更请求单。其二，变更请求评审通过后，需要创建正式的变更通知单，对变更影响范围和库存提出处理意见，针对不同原因发生的更改，对制品做出处理意见，如“工程更改对应的制品处理方案表”。其三，修改产品结构(新增零件、删除零件或调整结构)和对应的图样及技术文件，PLM版本管理对变更后的图样及技术文件进行控制管理，变更后的产品结构、图样和技术文件自动与变更通知单建立关联关系。最后，变更后的产品结构、图样和技术文件提交变更流程进行审批，审批通过后，由系统自动通知其他专业室，其他专业室根据变更的情况决定其负责部分是否需要变更，如需要变更，触发子变更流程进行变更。最终变更批准生效后，PLM系统根据变更单“发放单位”对变更信息进行自动通知，并向接收单位发放变更后的产品技术状态文件。
6.工程更改中的数据版本控制
在机车产品开发和制造过程中会形成多种不同种类的数据文件。在产品开发阶段，产品开发部门交付产品设计结构及相关的产品设计数据文件(图样和技术文件等)。在工艺设计和生产准备阶段，主要是在设计的基础上增加了物料项的工艺流程(制造和装配工艺)、工装资源、原材料和半成品等信息。因此，在设计更改管图3同车会司工艺变更管理流程图理中，产品设计数据的任何变更，都会产生新的版本，设计新版本数据还会造成工艺和制造方面数据的变更，因此完善的设计更改管理，必须考虑被更改对象的版本管理。
同车公司制定了工程更改管理数据版本机制，当单元PART发生更改时，其更改的结果可以有两种：一种是变号，一种是升版。单元的变号和版本的变化都会影响产品的构型状态，因此单元的变号和升版要充分体现简化构型的思想，针对机车产品建立相适应的变号和升版规则，以确保产品数据的完整性、一致性、有效性和可跟踪性。
更改数据版本控制机制可归纳为两种：如果经重新设计或者更改以后，零部件的外形、配合、功能和互换性等发生了改变，要对零件编号重新指定(变号规则)；如果以上这些内容不发生变化，零件的更改只是因为纠正设计的错误，则对零件和对应图样进行升版。
四、结束语
工程更改管理涉及企业技术和管理等较深层次的问题，PLM更改管理为企业技术管理信息化的实施和应用提供了技术手段和支撑平台。企业需结合产品特点、产品开发和制造业务流程制定合适的工程更改管理机制和更改流程，确保产品数据的完整性、一致性、有效性和可跟踪性。使得与产品研制有关的人员能够在并行的工作方式下及时获取最新的有效数据，减少工程更改次数，缩短更改周期，从而提高产品质量，减少产品研制成本。 8/12/2010

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