PDM的工程变更管理

摘要:变更活动在企业产品开发过程中不可避免,论文从工程变更的需求出发,分析了当前工程变更的瓶颈所在,提出了基于PDM的工程变更模型和变更流程,并结合PDM中已有的工作流

    摘要:变更活动在企业产品开发过程中不可避免,论文从工程变更的需求出发,分析了当前工程变更的瓶颈所在,提出了基于PDM的工程变更模型和变更流程,并结合PDM中已有的工作流管理技术和生命周期管理技术,阐述了如何保证变更流程自动化控制和变更数据;的正确传递与演变的关键问题,最后给出具体的实现步骤和实例。
 
概述
    工程变更是指在设计完成,各种图纸、文档即将发布或正式发布之后,再针对设计中的尺寸、形状、公差、功能、材料等方面出现的问题所作的一些修改。当多学科的工作牵扯到一起的时候,上游的一个变更往往会对处于下游的工作带来一系列的影响。




 
1变更管理需求分析
1.1变更产生的原因

    产品开发过程中导致发生变更的主要原因可以归结为下面几个方面:
    (1)用户的需求发生丁变化:产品投放市场以后,通过搜集用户对产品的使用情况的反馈,需要提升产品的性能或者开发具有新功能的同类产品,这样必须更改设计方案;

    (2)对可制造性以及可维护性的考虑有所欠缺:一般上游的设计很难完全保证下游的可制造性、可维护性、安全以及环保等73"面的所有问题,而当这方面的缺陷暴露出来时,必须返回到上游重新设计;

    (3)设计领域本身发生改变:比如当参照的标准发生改变后,就需要对已定型的设计图样、文档进行更改。
 
从上面的分析可以看出,产品开发过程中的设计变更是不可避免的,一般地,处于生命周期上游的变更,变更影响的范围还比较窄,代价也不是很大,而盘于生命周期下游的变更,变更影响的范围则就比较宽,所付出的代价相对来说也会很大。

 
1.2当前变更管理存在的主要问题
    由于更改的数据对象主要是已发布的数据,因世在变更活动中,设计、工艺、制造、质量、销售和服务等部门都会参与进来,这种跨部门、多人员共同参与的活动,就会存在众多不确定的因素,如果没有有效的管理手段,往往会导致变更话动遇到很多阻碍。目前整个制造行业在变更管理方面,主要存在以下几个方面的问题:
 
    (1)缺乏有效的信息管理平台企业信息化建设目前在国内的众多制造企业还只是处于一个积极推广阶段,很多企业的变更管理都还是采用那种传统的基于纸制文档的手工管理方式,这在很大程度上不能实现数据共享和信息沟通,通常更改数据往往大部分时间都是在各个部门、人员之间传递,导致更改过程耗时过长,效率低下,而且还容易出现数据错误等现象。
 
    (2)缺乏变更过程管理和监控虽然近些年来在CAD/CAM/CAPP技术应用方面发展很快,但是由这些软件系统各自所产生的异构的电子文档也使得各个部门、协作单位之间又面临着“信息孤岛”这个新的问题。比如当某个变更了的数据与多个文档或者零部件相关联时,由于没有及时通知到相关的人员和部门,导致在别的地方还在使用老版本的数据,就很难保证变更数据的完整性和一致性,对变更产生的影响范围也缺乏有效合理的评估,对变更数据的历史追溯更是无从谈起。
 
    基于PDM的变更管理正是为解决上述问题提供了有效途径。首先PDM能够提供给企业一个协同的公共平台,以实现信息的交流与共享,这就消除了企业中各个独立的应用系统所造成的“信息孤岛”现象,不但保证了变更数据高效地在各部门、人员之间的正确流动,而且还能保证数据在变更前后的完整性、一致性。其次,借助PDM中的过程管理、数据对象的生命周期管理等.可以动态地追踪数据的实时状态以及对数据历史状态的追溯,这为管理者实时监控变更活动、有目的地推动或调整变更流程提供了可靠的依据。




 
2变更模型与变更流程
2.1变更模型

    变更管理的研究,首先就是建立一套完备的信息模型,使得通过该模型能够完整地保存变更的原因、变更任务和相关的变更数据,并建立变更后产品数据之间的内部依赖关系,使得无论发生何种变更,都能够保证产品数据的完整性、一致性和有效性、变更过程的可跟踪性和变更历史的可追溯性。从而确保工程人员在实际工作中尽量减少错误出现,提高变更的效率和产品的质量。
 
    从面向对象的思想出发,我们将整个变更管理系统的业务对象抽象为以下五个:PR(Problem Report)问题报告、ECR(Engineering Change Request)工程变更请求、ECO(Engineering Change Order)工程变更单、ECE(Engineering Change Valuation)工程变更评审和ECN(Engineering Change Notice)工程变更通知。所有的对象类都继承PDM中的任务基类,如图1所示,这样在变更流程运行中,各个对象都会以任务的形式在各操作者之间传递相关的数据。
变更对象模型 
图1 变更对象模型
 
    PR:工程人员确定出症结所在的工程数据,标记出来,然后以问题报告单的形式,详细描述实际问题发生的原因,数据出现的错误所在,并提出期望的改进后的性能数据。发现问题并以问题报告的形式记录下来的好处就是:可以为产品开发中所有暴露出来的问题、性能改进提供永久的数据记录,同时为变更方案的最终制定收集大量的问题报告,以作参考。
 
    ECR:组织和管理与变更请求相关的各种信息,包括变更原因描述、变更的优先级、与变更相关的所有问题报告和与变更相关的各种描述文档。同时工程人员还需要分析与变更相关联的所有数据对象,如受影响的文档信息和零部件信息等,以确定变更造成的影响范围,确认和优化变更方案,这样相关受影响的分析比较容易被人接受,有助于加快实际工作过程中分析与决策的过程,为变更的最终正确执行提供有效的解决途径。
 
    ECO:变更单承载具体的变更活动,以任务的形式发送给变更活动的负责人,相关人员完成变更任务后,向系统提交变更结果。
 
    ECE:用于组织和管理变更流程中各种可能出现的变更分析评审活动信息,如问题报告的评估、变更请求的评估和变更单的执行结果的评审。
 
    ECN:变更活动经过评审委员会评审通过之后,将变更后的新版本数据与变更前的旧版本数据组织管理起来,设置变更的时间有效性。这样将变更的数据与具体的变更通知单关联起来后,使得工作任务能够清晰的被理解和沟通。

 
2.2变更流程
    ECM的核心内容是定义和控制变更任务,因此,一个典型的ECM系统通常是由一系列变更活动组成的变更过程。在分析上述变更信息模型的基础上,我们设计出如图2所示的变更流程:
工程变更流程 
图2 工程变更流程
 
    首先根据产品缺陷描述或者产品性能改进建议,创建问题报告,在问题报告中详细定位问题的起因,最终期望的结果和所要达到的性能指标。然后组织相关的专家和技术负责人对问题报告进行技术可行性分析,达成一致意见认为变更可行后,变更负责人创建变更请求,在变更请求中明确说明数据需要变更的具体原因,分析可能受变更影响的其它数据。
 
    从变更的数据以及受影响的数据间的关联关系,确定变更的优先级别,一般而言,处于生命周期上游的变更的优先级高于处于生命周期下游的变更的优先级,因为设计、制造过程中出现错误而导致的变更的优先级高于因为产品性能需要提升而导致的变更的优先级。最终确立变更方案,提交给变更评审委员会进行变更评估,变更委员会对变更请求进行技术风险评估,认为可行则通知变更负责人创建变更单,否则将变更请求驳回,变更负责人重新对变更请求进行修改。
 
    变更单的正式创建发出,即表明正式的变更括动正在各相关负责人手中进行处理,变更单任务的完成后,都要提交给变更评审委员会,委员会汇总多个变更执行结果后,参照预期的变更所要达到的性能指标,召集多方专家对变更执行结果进行评审,讨论确定最终变更数据的正确性。确认变更结果正确无误后,发布变更数据的最新版本,同时通知相关部门和人员,并将与此变更有关的问题报告、变更请求、变更单的状态均设置为已完成状态,最终结束整个变更流程。
 
    由于变更主要针对已发布和预发布的数据,变更活动涉及到的人员、部门、各种数据都非常复杂,因此实际工作中应尽量避免产生变更,而一旦运行变更流程,就必须要制定严密的审批流程,以确保变更数据的正确性和完整性,这也是变更流程当中必须要有多个审批节点的重要原因。




 
3基于PDM的变更管理关键技术
    前面的分析我们已经发现,ECM是一个异常复杂的过程,包括几十项,甚至上百项的工作任务,变更的数据就在这种过程巾诞生,同时又在这种过程中不断演变。工作流管理实现了过程活动的自动化,它负责的是数据在各个活动之间的正确传递,而数据按照什么规则演变,如何演变,则是生命周期管理的主要内容。因此,将底层工作流引擎控制的任务流与上层生命周期规刚控制的数据流紧密结合起来,是保证变更管理过程自动化和变更数据正确性的关键所在。
 
    通过以上的分析,结合企业实际的经营过程,我们将数据对象(文档或者零部件)视为沟通的载体,对业务活动和数据本身的演变分别进行管理的一种开放封集成方式,如图3所示。
生命周期与流程集成方式 
图3 生命周期与流程集成方式
 
    具体的更改任务来自更改流程中的一个活动室例,更改流程模板实例化后,就会生成一系列更改任务(活动实例)。用户在各自的个人工作列表中将会依次接到属于自己的更改任务,更改任务都会附带上相差的过程数据,这时任务所附带的数据不是一个平常意义上的静态数据,而是一个已经处于某个生命周期射态下的数据,比如设计状态或者是审批状态,并且对鸯的状态还可能由于其他用户的操作而发生改变。
 
    因此,我们可以把任务所附带的数据看成足一个“动态”的势据,而数据处于生命周期中的哪个阶段,对于正在使用数据的用户而言,却是相对静止的。当用户完成对数据的处理,提交任务及数据时,工作流引擎将激活下一个任务,同时传递过程数据,但工作流引擎传递的仅仅只是一个封装好的数据,而并不对数据进行处理。
 
    对数据的变更处理就是对数据各个状态上的属性进行变更,包括对象的访问权限、存储位置、所有权等:生命周期中的每个状态上都关联了一系列的规则,比如存储规则用于指定数据对象进入该状态后在系统中的存储位置;版本规则用于对数据版本的检人/检出发布等操作进行控制;权限规则用于指定操作者对于当前状态的数据对象所具有的操作权限等。
 
    同时,在各状态之间的关口中也定义好变迁的条件,这样,当数据的属性发生变更之后,在匹配状态变迁的条件前提下,数据就会由当前状态自动走到下一个状态。数据对象的生命周期对用户而言是黑箱的操作,是不透明的,用户只能看到“动态”的数据处于什么状态,而对“动态”的数据进行具体的操作时,除了受状态权限相关联的策略制约外,这与处理静态的数据并没有任何区别的。
 
    采用这种工作流和生命周期管理集成的方式,操作者就不必要都去精通整个变更过程中的各个环节,以及数据在各个环节中又是如何演变的,而只需要关心属于自己的变更任务,从而可以将更多的精力花费在数据变更本身,提高变更的实际工作效率。管理者也可以从变更流程图和数据的状态来监控整个变更的运行过程。




 
4系统实现
    基于上述的研究工作,本文在BITPDM的基础上,采用微软的.NET技术,开发了基于Web的工程变更管理系统。具体按照下列步骤来实现:
    ①分析企业中实际的EC实例,制定出完整的变更流程模板;

    ②定义数据对象的生命周期模板,包括状态、事件签署人、状态变迁、状态变迁的条件等;

    ③启动更改流程模板,生成更改流程实例;

    ④对生成的更改流程实例各活动节点委派相应的负责人,并将数据对象以附件的形式附带于活动节点上;

    ⑤相关人员收到活动节点任务后,打开附带的数据对象,对数据对象执行“修订”操作,并选择正确的生命周期模板;

    ⑥所有的活动节点任务和数据对象的生命周期历程全部完成后,更改流程完成。
 
    通过上述步骤,该ECM通过PDM统一提供的人员信息和文档零部件等信息,实现了基于任务模型驱动的变更数据流和变更工作流的自动化控制,同时保证所有的变更操作的历史数据可追溯。




 
5结论
    伴随着客户需求的快速多变,产品开发的过程中的不确定的因素也就越来越多,因此,变更管理的重要性在企业生产经营过程中就不可避免地凸现出来。高效的变更管理系统往往能给企业带来巨大的效益。本文从变更管理的需求出发,分析了当前变更管理存在的一些问题,提出了在PDM的基础之上,从工作流管理和生命周期管理两个层次上,来实现变更流程的自动化控制以及数据对象在各个操作者之间正确传递、演变。
 

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