PLM系统中的设计变更管理实现

1、PLM系统中的设计变更管理实现产品生命周期管理(PLMProductLifeCycleManagement),它不仅是一套应用系统和具体的解决方案,而且是战略性的思想方法，应用于管理整个产品在虚拟企业范围内如何协同地工作的一套协调方法。PLM系统使产品生命周期的所有组成部分能够协调一致的工作,使企业能够很好的配置整个企业的技术、专家意见、知识和经验并将这些资源应用到产品生命周期的每一个主要的阶段,降低产品开发成本,缩短产品上市时间,增强企业的竞争力。在产品生命周期中,工程变更是一项必要的、经常性的活动,设计变更是在产品开发设计阶段的变更,是整个工程变更生命周期的一部分,所谓设计变更,可以理解为

2、当某个产品或相关文档已经处于发放状态时,对该产品或相关产品、文档进行的修改。通过PLM系统管理设计变更的数据,控制设计变更的过程，可以做到缩短设计变更周期,降低设计变更成本,减少变更错误,实现质量管理工程体系的“变更过程的可追溯”。产品数据在其整个生命周期中要经历三种状态的转变:设计状态、预发布状态和发布状态。设计状态是指正在设计中的产品数据的状态;预发布状态是指已完成设计但尚未归档的产品数据的状态;发布状态是指已归档产品数据的状态。设计变更针对的是预发布状态和发布状态的产品数据,OMG组织(ObjectManagement)从流程的角度来考察设计变更,它认为设计变更是一种流程,该流程由四个阶

3、段组成:设计变更问题的提出、设计变更申请、设计变更执行和设计变更影响的传播。由于变更预发布或发布状态的产品数据,不仅会影响生产准备和零部件库存等方面的工作,而且还有可能影响已生产或正在生产的产品,延长产品的开发周期,增加产品开发成本,这与快速响应市场的需求是相违背的。因此,设计变更管理的主要目的是通过研究设计变更的起因,理顺设计变更与产品开发、生产管理等方面的关系,通过有效管理和控制设计变更达到减少变更次数、缩小变更影响范围和降低变更成本的目的。由于设计变更过程本身具有生命周期，因此，可以通过PLM对设计变更进行整个过程的管理。设计变更的意义和目的1.1设计变更的主要原因产品在开发过程中存在着

4、各种不确定因素,如市场变化、产品定位和需求分析不准确、产品开发手段和支持工具不完善等，不可避免地都要变更产品数据。产品数据指的是与产品相关的所有数据，包括产品图、工艺文件、BOM(BillofMaterial)表和说明书等。产品开发过程中的设计变更是不可避免的,一般地,早期的变更影响面窄、代价小,后期的变更影响面宽、代价大。一般认为,产品开发过程中设计变更的主要原因如下:因功能方面的要求或制造方面的原因变更产品设计;产品设计中的错误;产品的部件结构发生变化(增、减、替换零部件);用户需求发生变化或错误地理解了用户需求;产品存在质量问题;开发过程中当初设定的条件,例如竞争商品的状况、可以利用的开

5、发资源等发生了变化;成本大幅度的提高,超过了预定值或从降低成本、提高市场竞争力方面提出了新的要求;希望设计出更有利于生产、检验、试验、使用和维护的产品;国家从健康、安全、环保等方面提出了新的要求;为了弥补开发工作的延误,对计划进行了变更等;产品开发流程不合理,需要进行变更。1.2设计变更管理的目的设计变更管理的主要目的是保证产品数据在变更前后,即变更过程中,使用部门能及时得到准确的产品数据,避免因使用老版本或变更中的数据而出差错。具体说来包括:1)变更产品的规格;2)改进设计中的缺陷;3)降低成本;4)缩短设计的开发、生产周期;5)不影响生产、不影响交货期;6)解决相关变更。因此，从产品数据的

6、版本管理入手研究设计变更是很有意义的，这方面比较典型的研究有Krishnamurthy和Law提出的产品设计文档的版本树模型。版本树的根节点是原始设计文档，以后每次变更后的版本都是变更前版本的子节点,同一版本经历不同变更形成不同版本,因此,文档的版本结构是树状结构,而不是线性结构。由于每个版本都记录了变更的理由,以及与上一个版本的差别等信息,这样就可以很容易地查到文档的版本状况、版本之间的差别等信息。这种方法的缺点是没有与相应的文档管理系统结合,是被动的、针对设计人员的系统,没有主动控制文档的变更,因而数据难以得到及时更新。设计变更方法的研究与具体企业的实际情况密切相关,随企业产品的复杂程度、

7、生产组织方式和开发周期等因素而变化，在一个企业行之有效的方法到另一个企业可能行不通，因此研究主要针对具体企业进行。TaiCohen和RobertE.Fulton提出用C2FAR方法(ChangeFAVorableRepresentationmethodology)来跟踪和评估设计变更。该方法建立在以EXPRESS建模语言，表达产品信息的基础上。EXPRESS模型已经表达了实体、实体属性和实体之间的联系，他们扩展了EXPRESS语言，表达实体的影响面和修改代价，以表达和传播变更，并定性地分析变更的影响。这种方法的缺点是必须用EXPRESS语言表达产品信息模型,而实际应用中很少有企业用EXPRES

8、S模型表达产品信息。KJBalcerak和BGDale提出了根据设计变更的影响分类和紧急程度分级，通过采用不同的流程和优先级从总体上缩短变更周期，并通过设计变更委员会加强对关键设计变更的管理。KJBalcerak和BGDale主要对设计变更进行定性研究，并给出了相应的分类和分级方法，但并没有提及具体实现和实施效果。设计变更的全生命周期控制产品变更过程是一个不断重复的业务过程，该过程覆盖了企业的多个部门。对一个零件的变更除了涉及产品设计部门以外,还与工艺装备设计、工艺过程规划、制造、成本核算、采购、销售以及用户都有关系,借助于PLM系统在一个自动的过程中进行变更。必要时，可以在任何时候，以同样的

9、质量重复这一过程。设计变更过程的生命周期管理要求对设计变更进行过程控制，容许进行合乎要求的变更，而禁止进行不必要的变更。在产品设计过程中进行变更的控制，本身就是控制时间和成本的好办法，因为每一次变更均要费时耗力，不只是会延误工期，更可能对设计带来新的附加的错误。所以原则上是除非设计已经不能满足设计要求，否则就别去变更设计。控制设计变更的一个理由，便是约束一下设计师的创造力，使设计保持在预算成本和时间要求之内。其实，设计人员在各个设计评审之前，都拥有对解决技术要求的充分的自由度，在这期间，对未完成的设计结果，除了按计划要求完成外，无必要进行设计变更控制。因为变更工作必须始终与企业质量管理的要求保

10、持一致，以便符合IS09001的要求，所以，基于PLM系统的变更工作流管理模块具备一个包括以下元素的规则库:1)变更建议;2)变更评审;3)变更申请;4)变更许可;5)变更任务单;6)变更说明;7)变更执行;8)变更发放;9)变更通知。图1表示了一个设计变更管理流程的例子。图ft*raft产*茂用的产4Br有Mpaft设计变更控制图L*的产品畫更理啊，电覺更杵可；吟第一个步骤通常是描述变更建议。变更过程的发起者可以是某个员工、某个小组或某个部门。首先,需要编制一份变更建议书,在变更建议书中,对建议的变更内容或变更原因进行了详细的说明。利用变更建议书和信息分配表,变更过程的发起者便可以启动产品变

11、更的过程。变更流程管理模块将变更建议书按照信息分配表发送给有关的PLM系统用户。这是一种完成特定任务的委员会的工作方式，变更过程的发起者是该委员会的召集人。委员会会议的结果是一些支持、修正或反对发起者建议的意见。如果该变更建议得到了委员会的肯定,变更过程的发起者就要提出一份正式的变更申请表（或称设计变更请求表,ECR,EngineeringChangeRequest）。此时，变更过程的发起者利用PLM系统填写一份电子表格,并将与该变更申请表有关的产品数据（业务对象和数据对象）填写在一张表中。通过变更流程管理模块,变更过程的发起者将变更申请表、产品数据表和变更建议书一并提交给下一个步骤,即变更许

12、可（仲裁）。在该步骤中,对变更申请表的格式进行检查,并将所提交的文档资料送交有关职能部门进行检查和批准。变更申请是变更管理的一个子过程。如果一个或几个职能部门反对由变更过程发起者所提出的产品变更建议,则仲裁者便将变更申请表和反对意见一起返回给变更过程的发起者。该变更流程至此结束。如果有关的各个职能部门都同意变更建议,则仲裁者同样也将变更申请表和同意的意见一起返回给变更过程的发起者。这样,就可以利用图1所示的变更任务单（或称设计变更单,ECO,EngineeringChangeOrder）继续执行下一个过程步骤。从原则上说,设计变更过程是一个独立的工作流,其第一个重要任务是编制变更说明。在这个过

13、程步骤中需要进行因果分析,即研究如果对产品数据表中的某些数据进行了修改以后,将会对其他的产品信息产生怎样的影响。接下来就可以执行具体的变更任务了。各个职能部门的有关人员通过电子邮件得到工作任务。他们能够找到所需变更的对象并对其进行修改。变更工作结束以后就需要执行检验和发放过程。发放过程包括设计发放和制造发放。在对产品检验以后,变更流程管理模块赋予被变更对象一个新的变更标记,重新将其存入档案库并打上标记“冻结”,同时分发变更通知书或发放通知书,至此,设计变更的生命周期结束。设计变更在PLM系统中的实现3.1PLM系统中涉及设计变更管理的模块及关系对预发布或发布状态产品数据的变更,变更又可能影响到

14、其它产品数据和使用这些数据的人员和组织,因此,设计变更管理任务主要是对变更流程、变更控制和产品数据及它们之间联系的控制和管理,其目的是提高设计变更效率、减少变更错误和降低变更成本。PLM系统中的工作流管理模块、文档管理模块、变更管理模块实现了设计变更的全过程。工你流管理变更辔珂。变更设计文档文档管理图1EIN系统中三个模块之间的关系宜义变塑述程由工作流定义模块定义变更流程,包括任务划分,指定角色,任务流转条件,输入输出文档。变更管理模块按照具体项目指定变更流程上任务的具体执行人员,确定任务时间计划。文档管理模块根据变更管理冻结变更文档,通知文档引用人员或部门,并在新版本的文档归档后向引用人员或

15、部门发放文档。3.2PLM系统中设计变更管理的全过程图3显示了PLM系统中设计变更管理的全过程。图3设计变更的全生命周期管理设计文档归档到归档信息库后,设计文档被发放到加工制造部门进行加工制造,在制造过程中发现设计问题，由相关人员写下问题报告，提出变更请求(ECR)，变更请求按照变更流程传送到变更委员会，变更委员会根据变更请求及问题报告进行变更成本评估,成本评估包括在制品的成本,变更对市场的影响等,这是设计变更的第一个里程碑,如果决定不进行变更,则变更流程就此停止,产生评估结果报告归档。如果变更评估结果决定进行变更,则变更流程将设计文档传送到文档创建者,由文档创建者对文档进行校对，确认设计问题

16、后，执行变更，创建者完成变更工作量的75%85%，创建者完成变更工作后，其他相关人员和部门根据变更结果进行商务决策,这是设计变更的第二个里程碑,变更后的文档和决策结果交由变更委员会根据变更量的多少决定变更后文档的版本,这是设计变更的第三个里程碑。新版本的文档和变更通知经过审核后归档并向相关人员和部门发布。整个变更过程所产生的数据由PLM系统进行管理，以后对变更数据可进行追溯。的物料编码和标准化问题在的运行过程中，由唯一的物料编码编制的是整个体系运行的基石。如果该基石不牢固的话，那么整个就是空中楼阁，无本之木，难免不失败，就算是勉强上线，也避免不了大规模的维护和调整，会举步维艰。所以从物料编码和

17、的编制规则、编码编制、参数定义、编码启用、编码维护等各个环节都要有一个统一的规划，才可以使物料编码和规范。具体的要求如下：物料编码和的编制规则、首先，物料编码和的编制要有一个规则，此规则应该符合企业、行业或者国家的产品技术标准或命名规则。、其次，中产品断阶要注意工艺路线和成本核算的结合。一般来说，企业的成本核算级次比工艺路线的层次要低。只要是成本核算（简单的说：需要进行收发管理的必须纳入管理）。对于不核算成本的工序，个人的建议是虚拟件管理，方便以后工艺调整的时候，进行维护。、物料编码和与物料的唯一性是基本原则，否则系统不能接受和处理、属4性的编制：这个问题涉及的范围比较广，也是企业在物料编码应

18、用时经常困惑的地方之一。经常看到的情况如下：、物料的部分属性在系统中是有表可以设置的，部分属性在系统中是没有表可以对应的。一般来说，能在系统中有表可以设置的则不要在编码中反映，比如：仓库、库位、供方等，而需要经常汇总和查询的属性建议反映到编码中（即使可以在系统的表中设置），比如物料类别。、另外反映属性和编码的长短是关联的，反映的属性越详细，则编码长度越长，记忆难度越大；这样就会产生矛盾。我记得陆炳辉先生曾经建议过：物料编码的含义不需要超过三个，我很赞同，企业需要在属性的详细程度和编码的长度之间找一个平衡点。、而且属性本身还是有变化的，需要留下拓展的空间；、编5码的长度要尽可能短，同类的物料编码

19、的长度最好要一致，尽量避免用英文字母、对6于虚拟、计划、可选、配置等方式的运用要理解，合理并慎重。从上面的叙述可以看出，对于不同的企业有不同的编码规则和方式，在编码之前一定要慎重规划。物料编码和的编码编制物料编码和的编制是一项技术标准化工作，要有专人负责。企业的管理者尤其是技术标准化的人员理解之后再编制，最好不是部门编制，除非以后的技术标准化在部门维护。而且绝对要注意的是：乙方不要越俎代庖，替甲方编制；就算是原来有成功的例子，也要推荐使用，物料编码和的参数定义物料参数的设置要完整。在很多软件中，对物料的赋值率是有要求的，很多软件要求是0物料参数不完整是导致大多数系统不能自动进行或的障碍。而物料

20、属性、计划属性、成本属性、负责人、库位等不是一个部门能总结的，需要公司全体部门的通力协作。这也是很多公司把部门作为实施部门，之后造成项目失败的主要原因：协调不力。物料参数的完整性比完美性更重要，其缺陷可以在后期进行调整和维护。我推荐的方式是制定一个物料编码的审批表格（用固定的电子表格或者在系统里直接完善也是可以的），上面规定好每个部门所负责的参数，比如：技术部门负责编码的号码，生产部门负责定义其制造提前期，采购部门填写采购提前期和批量规则，仓库负责规定库位等等，在所有的参数完成以后，再进行到下序：物料编码和的启用。物料编码和的编码启用物料编码和的启用和编制是两个性质不同的工作。编制是技术标准化

21、工作，需要脑力活动；而启用是简单的判断工作，检查参数是否完整。这个工作可以设置在任何相关的业务部门，但是启用要严格的限制权限，避免不合格的物料编码在系统内运行。因为调整的工作量要大的多。物料编码和的编码维护物料的维护比设置还要重要。我个人认为这是系统运行最关键的地方。对于物料编码和的增删、变更和参数的维护，是一项细致和长期的工作。在实际的运行中，我们常常看到：原有的物料编码和规则往往被淡化，物料的提前期保险系数过大，工艺路线变更维护不及时造成产品核算失真或投料错误。解决以上问题的最好方法就是加强权限控制，规范变更的审批流程。和计划的跟踪和维护比制定计划准确更重要其实是一个道理。我相信，通过以上

22、一系列的标准化操作，企业会建立起一套行之有效的编码系统，为的运行奠定良好的基础。还有一个比较重要的问题就是版本号，因为零部件明细表的图号和物料编码之间不是唯一对应的关系。零部件明细表是受控文件，变更的时候是通过工程变更通知单（）的书面方式来变更的，能保证零部件明细表的有效性和最新版本。但是对于同一个物料的实物来说，还需要大量的细致的后续处理工作，也就是工程变更通知单的深入处理。零部件明细表的变化，可能导致的变化，但是如何处理:变更物料或总成的编码还是通过版本来控制,还是要看情况的。举例说明：汽车的散热器总成采购和装配的时候是一个零件，技术部门为了节省成本，在满足质量要求的情况下，把散热器总成内

23、部的双速电子风扇改成了单速电子风扇，以上的变化对采购和装配没有任何的影响，而且在零部件明细表中，散热器总成的图号是没有变化的，变化的是版本号。但是售后服务的时候如果电子风扇需要更换的时候，需要的维修备件是不同的，需要采用新物料编码或者版本号来控制。至于散热器总成是继续使用原物料编码、采用新物料编码还是版本号来控制，那就看企业的操作了，说句夸张的话，看个人爱好了，只要能起到控制的作用就可以了。这样看来，所谓的狭义（也就是零部件明细表）不是物料清单，两者在结构、表达的方式和功能方面都有很大的区别。现实勘误在现实的管理中，所谓狭义的其实就是技术部门提供的零部件明细表。零部件明细表确实只有总成名称、总

24、成编号、物料名称、规格型号、图号、物料编码（不一定在表中编制）、装配级别、装配选项、定额等少数几个描述，和系统中的查询表很相似，比如总成就相当于父项（一般是虚拟件），物料相当于子项，从图号和装配级别上可以看出总成下各物料之间的父子或者并列关系。但是，零部件明细表不等于，除了我强调的必须包含完整的工艺和资源信息以外，还有以下几点原因：零部件明细表中的物料表达的是产品的构成，而该物料不一定是产品加工或者装配所需要的。大家知道，的最低阶只能是外购原材料或者零部件，但是出于对产品质量控制的要求，零部件明细表有可能对外购零部件的尺寸、材料、结构和功能做详细的规定。举例说明：汽车的后桥带制动器总成，在采购

25、和装配的时候是一个零件，但是在整车的零部件明细表中，对后桥带制动器总成还要进行细化，需要拆分成后桥桥壳及差速器总成、半轴组件、后轴衬套、后轮轴承、后轮轴承定位圈和制动器总成，有需要的话，还会继续拆分，以满足质量和售后服务的需要。确实存在同一个零部件明细表，可以拆分成不同的情况。还是以后桥带制动器总成为例子，主机厂也可以把零件拆分成：后桥总成和制动器总成两个零件，分别从不同的供方购买，自己进行装配。零部件明细表可以表示可选件，但是表现不出来特征件。举例说明：汽车的音响有卡带式、等多种选择，但是在一个汽车上只能选装一个，这就是可选件，在零部件明细表上是完全可以反映出来的；但是同一个汽车厂生产汽车的颜色有很多种，对应的保险杠的颜色也需要变化