某飞机制造企业构型管理方案.docx
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某飞机制造企业构型管理方案
XX飞机公司
构型管理方案
概述
面对具有挑战性的客户需求,XX飞机公司广泛采用了虚拟企业的理念,使其信息架构满足于企业内部多种类型产品数据交换的需求,并适应于公司和客户、集成产品开发团队(IPT)和供应商之间的供应链。
在为复杂产品开发部署完善的信息技术时,诸如XX产品的生产过程,确认与产品数据管理所有阶段相关的流程尤其重要。
本文档讨论了ABC公司的产品数据管理(PDM)系统如何成为虚拟企业的核心,及其维护构型管理的重要性。
PLM在企业范围内的部署常常面临重大的挑战。
然而,它为产生可观的经济效益带来了更多的机会,使企业在XX产品市场上拥有更强的竞争力。
PLM(ProductLifecycleManagement,产品生命周期管理)系统在的进一步实施是对其作为航空产品开发工具重要性的肯定。
ABC公司对目前的实施成果的创造性和有效性地应用,使的实施成本最小化、使建议方案在技术和许可证利用的弹性和容量方面最大化。
本建议书将集中这些目标进行描述。
虚拟企业和PDM
90年代,航空防御工业为了面对日渐萎缩的市场、提供竞争力,并作为一个A&D制造者继续生存下来,提出了一个新的理念,即“虚拟企业”。
一般而言,虚拟企业业务模型集中体现在:
保留公司具有战略意义的功能,外包公司具有战术意义的功能。
外包的战术功能也可能包括某些工程设计、开发活动,以及产品生命周期中的制造过程。
虚拟企业模型不局限于供应商,集成产品开发团队(IPT)和政府项目管理办公室也包括之内,共同完成协同产品的设计和开发。
另一方面,PDM系统不再局限于工程工作组,而是覆盖整个企业范围。
对于VirtualPrivateNetwork(VPN)主要承制商而言,他们也要控制到VPN内部的整个PDM系统,以确保构型管理的正常运行。
虚拟企业模型需要引入协同业务过程,促进客户和供应商之间日常事务的处理。
其基本要求是提供实时、准确和有效贯穿集成产品开发团队和供应网络(不管处于哪个位置,包括国际间)的产品数据。
此外,虚拟企业模型需要:
✓为团队成员之间的协同工作提供产品可视化
✓集成团队成员和PDM系统,提供对“配置产品”发放层面上(每个虚拟企业都不同)的企业构型管理
✓通过对PDM工作流程的集成,协调所有工程更改
✓管理贯穿企业的工作分解结构,汇总项目交付和项目费用
✓提供共享数据的安全模式
✓利用Internet作为主要的通信媒介
这些功能共同构成了企业所谓的虚拟产品数据管理(VirtualProductDataManagement,VPDM)或企业产品数据管理(EnterpriseProductDataManagement,EPDM)系统,并进而成为企业所有数据交互和传递的中心。
由此,企业能够选择最好的供应商来满足他们产品的需要;供应商也只需借助网络浏览器就能参与多个开发团队。
产品数据管理
用户认为,Windchill提供的信息管理功能:
基于Web、简单、易于在日常中使用。
借助一个商用Web浏览器,Windchill以Web页面的形式对Java™小应用程序、搜索引擎、URL、email集成、上载/下载服务、集成插件和帮助程序等进行访问,以及对贯穿供应商和合作伙伴系统的超链接和导航信息进行访问。
WindchillFoundation通过以下标准的Web机制对公共信息进行管理:
Web服务器、浏览器、Java和JavaBeans™、HTML、HTTP、XML1、Web安全模式和搜索引擎。
与Web本身类似,Windchill将分散的信息解决方案连接起来,在逻辑上对各种产品信息进行融合,将完整的产品视图通过简单的Web浏览器呈现出来。
通过WindchillInfo*Engine的无缝集成,保证员工、合作伙伴和客户对相同、准确信息的权限控制。
支持联邦代理的业务对象,提供共享和协调多个系统(Windchill和非Windchill系统)之间信息的能力。
例如,另一个Windchill、遗留或目前使用的PDM系统所管理的零件和文档,可以连接到同一个Windchill管理的产品结构中。
对于最终用户而言都是透明的,他们可能不知道当前操作的信息是由一组不同的信息系统共同开发和承担的。
这样就极大简化了用户的工作活动,并确保了其业务决策构建于最准确和最新的知识之上。
关于构型管理,我们需要考虑以下几点:
当管理跨多个PDM系统的构型时,应当考虑使用“gateways”来构建一个虚拟框架。
这使对数据复制的要求最小化。
需要对构型管理的执行进行仔细定义:
什么时候生成整个产品的基线;什么时候可以从某个独立的PDM系统中发布产品,以实现其他集成产品开发团队和客户的共享/查看。
在很多情况下,工作分解结构起到将一个产品结构链接到IPT的作用。
它在项目的规划阶段,详细构建上述协同/链接关联。
下图给出了一个组织结构的示例:
目前的PDM实施——CPC
下图阐述了XX飞机研制过程中各合作伙伴之间的关系和角色。
作为PDM总体解决方案的一个子部分——CPC项目——目前正在实施——涉及项目公司、N个研究所和M个飞机制造厂。
CPC平台覆盖了最新文档管理系统(通向管理构型的第一步)的主要需求。
由于每个研究所保留对其内部文档和流程的控制——最大程度地适应自身的工作环境——CPC平台提供了一个统一入口,实现各个合作伙伴对共享信息的访问。
由此,促进了协作的紧密程度、提高了意见和需求交流的有效性。
完成了文档和规范的分类、存储和控制。
通过工作分解包构建项目,并按正式的流程进行打包和分发。
项目管理工具实现了对工作活动状态的监控和跟踪。
实际上,超过3000份文档和4000份工程设计CAD模型,已经在XX飞机的开发定义阶段,在CPC平台上存储和管理。
航空制造业的构型管理特征
零件、选项、偏差、模块和技术出版物等按AirTransportAssociation(ATA)结构进行识别,通常与ATAspec100相一致。
ApprovedTypeDesign数据必须被维护并且在TypeCertificate(舰队的工作寿命)阶段可以被获取。
认证信息必须在选择,模型和零件层次上都可用。
一个典型的飞机 构型库包含了所有选项和模块的关系和定义。
该关系由以下部分组成。
✓选项到选项
✓选项到选项组合
✓选项到模块
✓模块到模块
这些关系控制和支配了客户的选项选择,以及那些选项如何与特定飞机构型合成一体。
飞机构型库只添加定义客户选用的构型的选项。
新的选项通过新的模块或一个完全重用的现有模块来定义。
一个现有模块的部分可以被重用,并且仅在被重新定义为新的模块时有效。
新的模块被包含在飞机的特定构型表中。
一个客户选择的构型通常由以下选项来定义。
✓主要模块(飞机型号,如737、747、A340、A380等)
✓次要模块(如737-300、737-400、A340-200、A340-500等。
指定者提出的特殊构型差异,如客运机、小型机和运输机,包含在次要模块中)
✓可用——标准选项
✓定制——新的选项
如果客户的选择影响了构型的以下方面,必须定义新的选项。
✓功能
✓可交换性
✓客户零件
✓重量保证
✓合格证
✓性能保证
✓检查需求
✓服务进度
每一个新的选项可能需要以下几项内容,他们必须可以追踪到选项。
✓新的模块
✓新的零件
✓新零件批准情况
✓新的流程
✓分析,测试和合格证需求
✓一致性需求
✓新的工具
每一架飞机都通过一个唯一的制造飞机识别号(AIN),或者Windchill术语的一个制造序列号(MSN)来标识。
飞机交付后的每一次改变都用AIN或MSN来识别。
分析和数据,包括供应商的数据,证实遵循设计需求的零件必须可追踪。
任何改变,包括影响零件外形、装备、功能或可交换性的供应商的更改,必须重新标识。
通过非一致性记录维修和重新标识的设备(卖方提供的,买方提供的或卖方购买的),必须反映在每个特定飞机的适当的As-Built记录中。
所有的替代件和材料应该可追踪到每个特定飞机的构型,并且应该反映在As-Built记录中。
从父装配树中非法获取并被安装在某架飞机上的零件的可追踪性,应该能够显示装配树上零件的缺失以及该零件被剥夺了。
一个构型管理解决方案必须能够显示特定时间,过去或现在装配的构型,以及高层次的、贯穿特定装配族和单个装配层的任何构型更新。
重要的一点,该解决方案必须有能力处理有效性规则和评估。
以上图示显示了产品信息的一级分解,标识了不同的飞机项目,分配表对每架单独的飞机进行了唯一标识,并与所有者、操作者、舰队等相关联。
从分配表看,通过更多的详细特征如引擎类型、ATA章节、部件等对飞机做进一步的标识。
此后,许多飞机分解结构的构型视图被用于业务流程的不同方面,直至到飞机开发的成熟期——从概念设计阶段、客户交付到支持和维护。
构型管理要素
构型管理要素中有四个关键的被业界广泛接受的国际标准,即 :
构型标识、构型控制、构型纪实和构型审核。
构型管理中虽然在操作程序范围方面有所差异,但是,这些构型管理要素总是都具备的。
构型标识是指标识和描述产品的进行过程–它的功能和物理特征–从需求规范到设计开发,制造,测试和交付。
这样,构型标识为产品或组件提供了唯一的标识。
为了便于进行构型管理,产品可被分解成可管理的组件,称作构型项。
这些构型项与相关业务视图相关联,并按结构层次组织。
这就是通常被认为的产品分解结构。
定义配置项的关键是选择哪些性能参数和性能特征可以被单独定义,测试和管理的零部件。
产品开发过程主要里程碑中,基线参考的分配是标识的另一个重要部分。
依照产品和行业的复杂程度,可以有很多不同类型的基线——功能基线、分配基线和产品基线。
构型控制是项目管理部门管理和批准构型控制项的发布和更新的过程。
对于一架XX产品来说,控制更改和更新是及其重要的,必须认真地管理。
这一要素包括标识更改的需求(应用在产品上的更改),评估所提议的更改会造成的影响,做出决定并批准更改相关的时间、费用和质量目标,并监控更改的实施。
构型纪实包括收集、处理、管理、检查和验证构型项相关的信息。
状态应该通过以上更改控制流程,来反映构型项的物理和功能的特征。
构型的状态信息包括构型文档和标识,提议的工程更改或超差,已批准更改的实施状态,和更改的可追踪。
构型审核验证产品的需求已经被满足,以及满足这些需求的设计已经被正确地记录,尤其在开发的每个里程碑。
验证通常采用功能审核和物理审核的形式。
这样,对产品状态记录的审核在整个产品生命周期中都得到了保证。
通过这个过程,发现原因和职责,以使一个特定产品的状态可以被跟踪和标识。
上图给出了产品信息集合的示例-CM实践的四个主要原则的相关构型信息。
它的目的是为CM流程的各个方面提供角色,职责和交付的远景。
构型管理子流程(客户特定的流程)
除了以上四个通用的主要CM要素以外,还有几个和XX产品行业相关的特定的其他子流程。
这些子流程能够用来进一步标识飞机生命周期各个阶段——设计、开发和支持阶段。
在构型标识和定义期间,顶层的产品结构和其构型项被改进、定义和冻结。
“不变的”产品结构通常与适航当局(例如ATA)的定义结合在一起。
飞机制造商也将为客户提供选项-客户可以从预定义的和经过测试的解决方案中选择所需的方案。
制造商也将建立正式的CM流程来管理客户的选择。
通过提供预定义的和经过测试的解决方案,制造商能够提供可供选择的最新反映客户需求的更改。
为了适应频繁的或最新的客户更改,必须要有一个强大完整的更改控制流程。
该更改流程要覆盖整个生命周期。
生命周期中的一个重要里程碑在设计结束制造之前的阶段。
基线技术被用来在提交制造之前冻结状态(规格、图纸、CAD模型、批准等)。
构想状态纪实是该过程中的一个重要部分。
一致性审核是指获得批准的过程。
建立构型管理委员会的原则
要注意到一个建立了的CM要素得到承认和理解是十分重要的,它的实施需要极大的努力,通过认真的计划、倡议和执行。
这通常需要采用特定组织结构的形式来管理CM执行过程中的各种流程。
构型管理委员会的机构将确保业务流程的每一个相关阶段中,构型管理的各种规范能够在实践中得以执行,因此能够实现整个公司的目标——在规定的时间、成本和质量范围内交付另客户满意的产品。
构型管理委员会必须对业务模型有一个明确的定义。
对大规模的XX产品制造来说,为管理客户需求而改进流程是很普通的事。
该流程被广泛地分成三个主要类别的——选择标准构型飞机流程、选择可选件流程的和定制客户独特的部件流程——每一项都依靠于定制和远离标准产品的程度。
标准分派意味着产品/部件可以直接进行制造,这些产品/部件已经得到了相关的适航认证、已授权批准,并且建立了相应的流程。
生产数量和进度取决于已确定的或期望的订单;使用同样的工具来驱动样机的构型,定义的标准驱动长交货期部件的供应和制造。
定制部件和标准部件是不同的,它涉及到制造和生产中的额外工作。
为充分建立构型管理的各点要素,应创建可选部件,并允许以后的重用。
可选部件是新的设计,它将不被作为将来客户的选项,这些可选项必须通过时间、成本和质量的评估。
这样,可以确定开发过程从定义客户合同开始,直到飞机交付时需要哪些可选件和用户自定义的部件。
由于业务模型允许定制,必须建立更改的冻结点并标识飞机的客户选项。
基于飞机分配表来确定和计算有效性规则,它由合同定义和更改时的构型控制信息组成。
该活动确定了每架飞机在定义冻结以后发生的更改,并且能够提供每架飞机的设计方案。
实施方法
一个合理的构型管理实施方法必须考虑三个重要方面——确定业务流程、产品组成和构型管理原则。
通过参考这三个相互作用的方面,与实际CM实施相关的问题将被清楚地定位、研究和分析。
这些问题可能与项目、流程、部件或解决方案相关联。
构型管理委员会包含了来自产品开发团体不同部门的代表,他们将领导项目的启动。
ABC公司准备集合本地的和国际的具有该行业经验的专家,组成一个团队来支持。
飞机开发的团体通常是分布式的——在地理、文化、实践和技术上——因此建立一个广泛认可的流程是十分重要和必须的,该流程将应用一个通用的构型管理工具集。
ABC公司的Windchill技术有能力来解决飞机构型管理方面的复杂需要。
该技术目前正为及其合作伙伴中使用。
最后,通过实施构型管理解决方案实现的ROI级别来衡量成功与否。
这样,为了确保签署和正式通过该解决方案,也必须采取需求和利益的内部促进,这可以通过一些较高层次的管理培训和对构型管理的程序、方法和工具的认识来实现。
更改管理流程
在虚拟企业的产品数据管理中,维护所有团队成员涉及的构型控制数据是十分重要的。
为了实现这个目标,必须建立一个正式的更改管理流程。
在这个环境中,大多数更改从“业务调研”开始。
这是根据政府机构或IPT成员的建议引起的,以对产品进行改善。
在这种情况下,必须执行更改审查,并通过投票决定它是否对项目有利。
如果批准了,那么一个正式的更改流程被启动。
下图是该流程的举例。
在该流程中,用户与Windchill和ProductView交互操作,来获得一些特定的数据。
当然,它必须和一些工作组级的PDM系统进行信息交流。
首选的信息交流方式是从通过工作流到工作流的方式进行,除非是一个非PDM系统,此时,将采用e-mail实现。
我们必须改变生命周期的状态以符合航空术语。
建议按照下图的标志来执行。
Windchill允许新的“As-XXX”功能与更改管理集成使用。
这使新的“产品实例”(指某一架的具体飞机)和更改管理紧紧地结合在一起。
产品数据的可视化
当今市场的竞争推动不断的降低材料消耗、提高质量,同时也需要提供客户相对低的运营费用。
这引发了对在线管理、实时交互、工作会议/审阅(协同工作)等工作方式的需要。
因此需要虚拟企业级PDM系统来访问和查看多样和分布式的CAD系统。
这样,能够与正式的工程更改请求、多成员参与的行业调研和或批准更改单的实际执行相关联。
今天的虚拟企业由多个公司组成,他们可能在这个项目当中合作,又在另一个项目中是竞争对手,虚拟企业中的主要参与公司所需要的是一个基于Web的、瘦客户端的系统,使得所有团队成员协同工作,而不需要购买各种工具软件。
ProductView信息可视化功能提供了通过对几乎所有产品和生命周期信息的基于Web的访问,赋予了企业协同的能力。
其核心功能包括:
对各种企业系统管理的数据的访问、对大量异构产品信息的查看、标注和分析能力。
这些核心功能加速了关键产品和流程信息在企业中流动。
ProductView允许用户查看企业内与产品信息相关的各种信息-从诸如Microsoft®Office文件格式的文档,到2D图纸、3D模型——都通过常用的基于Web的架构。
操作者不需要知道文件存储位置,就可以在一个单一、集成的环境中通过产品结构及其相关信息查看和浏览模型。
用户可以对各种类型的2D、3D标准和本地格式进行查看、访问、批注,来支持工程更改单的创建、处理和保存在线的审阅信息等。
数据存储
在虚拟企业中,关于谁或什么拥有什么数据一直是一个讨论的话题。
当您通过复杂的机制将各个集成的工作组级的软件系统进行合并以实现无缝集成后,问题尤为突出。
不是所有的人都经常使用同一个软件模块,因此造成了边界障碍。
为了进一步说明企业、IPT和合并系统所面临的两难境地,让我们先作某些假定。
企业层
在这一层,我们将谈论与用户、项目经理和政府项目领导等搜索和控制信息相关的问题。
这也意味着跨所有IPT实现对整个产品配构型的维护。
大部分情况下,需要在10到50年的生命周期范围内,对飞机的最终构型(尾号)进行跟踪。
企业PDM系统中包含了该机制。
从某种角度看,它包含了As-Designed(设计)、As-Planned(规划)、As-Built(制造)和As-Maintained(维护)等企业视图。
虽然某些设计内容存在于本地的IPTPDM系统(并连接到企业级PDM)中,As-Built(构建)视图在ERP系统中完成,但是,当最终提交给客户时,都需要通过企业PDM系统获取数据信息。
下面是企业PDM系统分解后的各个部分示例:
✓工作任务分解–WBS
✓接口控制文档-ICDs
✓所有产品(尾号)的构型项
✓构型项关联的文档
✓合同数据需求列表–CDRLs
✓更改管理流程
✓更改管理历史记录
IPT层
在这一层,每个团队不一定有一个PDM控制系统。
在今天的虚拟企业中,团队是拥有特殊能力的人员组成的。
这种特殊性也包括与CAD系统或特殊数据处理应用软件相关的数据管理系统,例如项目计划或结构分析系统,模样数据分析等。
也可以包括对某种产品设备进行控制的PDM系统,如航电设备、雷达等。
Boeing公司的各种团队分布全球,甚至目前美国军方项目承包人也拥有许多国外的团队合作伙伴和供应商。
同样,数据可以仅由IPT拥有,而不必对整个用户成员开放,例如:
雷达系统的详细数据。
雷达系统的父单元可能在企业层PDM中管理,但是其详细数据存储在本地、只供某个安全控制的用户组通过联邦制访问适配器(Adapterforfederatedview)进行访问。
因此,在这一层,我们将查看到:
✓CAD模型-CATIA、UG、CADDS5、PRO/E、AutoCAD
✓构型项的BOM详细信息–如,黑盒、雷达系统、电子报警系统
✓对产品功能进行控制的软件程序
✓特殊的程序分析系统
两个层级的结合
在这一层中,每个团队都拥有需要链接到企业级PDM的数据,以实现在企业级PDM系统对数据进行控制。
其中,更改管理是一个很好的例子。
企业级PDM必须对每个IPT的所有更改进行控制。
由项目管理办公室引起的每一个更改必须遵循企业层面的更改管理控制流程。
并将依次将更改通知传送给IPT团队成员来实施更改。
本地的IPT进而必须向企业更改管理系统通知更改实施完成的情况,以确保整个更改控制机制的完整性。
因此,更改单会在本地的IPT更改管理系统(通常在某个PDM系统中)保留一个副本。
共享配置产品信息(跨合作伙伴和供应商)
Windchill按自上而下的方式,通过连接多数据源(不依赖源数据关联的程序)实现应用的集成。
这种能力部分地得益于其符合工业标准的IT架构、网络协议、API和各种接口,如:
结构化查询语言(SQL)、开放数据库连接(ODBC)、Java数据库连接(JDBC)和轻型目录访问协议(LDAP)、HTML、XML等。
这种自上而下的实现方式允许从流程的角度对集成解决方案的开发进行业务分析。
Windchill由多个模块构成,提供了健壮的、“开放”、可扩展的平台,有助于创建一种集成的产品生命周期信息应用系统。
由此相关的业务解决方案在现存的技术、硬件和遗留系统的基础上,充分利用了企业已往的投资。
该技术在给定的安全机制控制下,创建了一个无边界的环境,赋予用户如下功能:
从分布的网络环境中定位、选择和获取信息资源。
最终用户不必了解这些信息资源的技术特性、后台的服务器和数据传输所采用的网络技术。
分析由企业资源组成的集成信息,使其融入到组织日常的业务流程中,并将业务流程重组概念真正转变为实际的应用。
从下面的两个图例中可知,Windchill可以扩展到对需要的数据库进行直接访问,以获得所需的信息。
通过工作任务分解结构和IPT对企业数据库的访问对航空制造厂商是至关重要的。
该提议的解决方案将允许项目管理团队实现以下功能:
✓从单一的Windchill主服务器复制内容到一个或更多分布的Windchill复制服务器。
✓如果该数据还没有被复制,保证来自于发送数据的Windchill主服务器中的数据最新。
✓使用加密的安全密钥来确保数据复制的安全性。
✓跨企业中多个Windchill服务器的全部产品信息共享。
✓端到端的发布和订阅范例
这将使得在项目的进展过程中,实现多个Windchill服务器中的数据同步。
优秀的构型管理中的关键角色
一个经过详细管理的、与多个As-Built产品结构和后续的多个As-Maintained结构关联的产品结构(As-Designed主产品结构)对飞机开发过程的支持至关重要,同时对下游的支援和维护需求提供了良好的支持。
在产品开发过程中,有效性规则和评估与反映客户选择和选项的产品结构是融为一体的。
最终的结果是针对每一个交付的飞机都确定唯一的配置,提供产品的明确定义,从而促进设计、制造、加工、适航和交付阶段的许多业务流程。
Windchill为精确定义有效性信息提供了特殊的设计模块,将满足流程的需要。
进一步讲,在飞机的整个生命周期中,得到较好构型管理的产品结构为产品支援和飞机维护提供了一个管理框架。
产品支援和飞机维护
下图给出了随产品的开发、制造、交付给客户的过程中产品结构的演变。
通过这种机制可以对特定“As-Maintained”的配置和下面“主模型”进行验证。
从制造厂到FAA当局提供包含模型的最新配置信息和任何与该航线相关维护信息的服务台(ServeiceBulletin),保证了工作人员在最新的版本下工作,更为重要的是所有的历史信息都可以追溯到最初的设计和开发阶段。
Windchill在需要执行检查、修理或维护时,将提供对后续工作预见的基础。
As-Built模块赋予我们基于本地ERP构建并存储As-Maintained构型的能力。
我们必须在Windchill中为每个零件存储称为MeanTimeBetweenFailure(MTBF)的属性。
这通常由工程决定,作为维护人员的指南。
在执行日常维护的领域,我们需要获取变更单的详细信息,例如从最近一次维护以来飞机已经飞行的天/小时。
我们可以基于实际百分比进行简单比较,可以创建满足ERP系统需要的维护更改单,也可以发送最新的零件给正确的修理厂并进行及时替换。
这个过程将使实施Windch
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