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产品数字化定义中的技术状态标识

产品数字化定义中的技术状态标识 2011年12月03日 来源： 引言技术状态管理是指对技术状态项目(Configuradon Item，CI)进行技术状态标识、技术状态控制、技术状态记实和技术状态审核等技术的和管理的活动。技术状态管理应在武器装备系统或技术状态项目研制过程的不同阶段，分别编制出能全面反映其在某一特定时刻能够确定下来的技术状态的文件，建立功能基线、分配基线、产品基线。应控制对这些基线的更改，使全部更改都具有可追溯性。应确保武器装备系统或技术状态项目在其研制、生产的任何时刻都能使用正确的技术文件。技术状态标识作为一项重要技术状态管理活动，其主要内容是确定产品结构，选择技术状态项目，将技术状态项目的物理特性、功能特性、接口和更改形成文件，为技术状态项目及相应的文件分配标识特性或编码，发放技术文件，建立技术状态基线。随着航空产品研制的复杂化、多元化和系列化要求日益提高，数字化设计与制造技术已经普遍应用于航空产品的研制中。如何有效保证数字化设计与制造过程中产品数据的一致性、完整性和可追溯性，需要做好技术状态标识工作。通过国际合作民用直升机研制项目和国内型号的实践可知，直升机型号研制能否有效实施现代数字化技术状态管理，关键在于用什么样的技术状态标识方法来保障和促进产品数字化定义。下面简要介绍某直升机型号研制中基于产品数据管理(PDM)系统开展高效率的技术状态标识的方法。1 产品分层次进行管理，合理规划CI在产品数字化定义和生产过程中，针对CI和零组件的不同业务特征，采用不同的管理方式，并在PDM系统中分别定制CI规划环境和零组件设计环境，充分体现技术状态管理的层次性：通过对产品分层次进行管理，将产品的CI规划活动和零组件设计活动界定清晰，使开展活动的相应人员有明确的业务协调要求和责任分工。在Cl规划环境中，技术状态管理人员依据系统规范和研制方案规划CI结构树，定义CI有效性和配置条件，通过配置产生相应的CI结构树反映各类技术状态基线，并将结构树的叶节点CI传递至零组件设计环境；在零组件设计环境中，设计人员在传递的CI下开展相应设计活动，组织零组件数据及相关技术文档。产品数字化研制的其它科研活动，也可按照此规则进行，如构建数字样机、协调技术方案和保障性空间分析等。以CI为基本单元的技术状态管理，使产品结构树发生了变化，改变了传统数据结构树的单一性，结构关系难以灵活处理，不利于技术状态更改的控制。现在产品结构树分两个层次：项层是CI层，由CI项构成CI树，枝节点为ICI，是不可变配置项，是直升机产品的固有组成，叶节点为VCI，是可变配置项，是对应ICI的实例；下层(在VCI下)是数据层，由零组件装配等数字化定义结果组成，是针对每一工作单元的产品定义集，从VCI往下延伸出零组件装配等的结构树的分支。CI规划是将复杂而深层次的产品装配关系，演变为CI间的配置关系，即将传统产品结构划分为两个层次，具体为配置管理功能的CI结构，以及CI下属的零组件装配结构；其伴随着产品研制的进程不断地循环迭代，趋于完善合理；其确定和规划所要考虑的主要因素有：产品结构及工作分解结构；设计/制造分离面协调；通过合同确定，能够单独交付项目；互换性要求等等。CI规划是技术状态标识活动中极其重要的环节，技术状态管理人员是依据型号和各级系统规范，及技术方案与设计人员一起开展此项工作。在某型号的研制中，从方案阶段，技术状态管理人员就与设计人员一道确定和规划了CI，有效保证了详细设计的展开。2 配置CI有效性，面向客户确定技术状态基线在CI管理层，CI是技术状态管理中配置有效性的对象，体现了“面向研制活动”的思想，是产品研制中科研业务的逻辑组合。通过CI的有效性配置管理，准确高效组织产品研制各项活动中产生的数据，建立它们之间复杂的逻辑关系，如：总体及各系统方案、接口控制、技术验证项目、试验试飞项目、更改研制项目、生产制造过程偏离超差和技术返修等数据。具体而言，定义Cl有效性的方式一般有3种：选项(option)有效性、批架次(range)有效性和时间(time)有效性。这3种方式可按需求进行组合定义。其中选项有效性一般用在方案和初步设计阶段，批架次有效性一般用于产品的生产管理中，时间有效性一般用于具体业务项目。·选项有效性：指根据CI所对应的某些选项的有效性，来确定在具体产品结构中是否选择该CI。·批架次有效性：指根据CI在某批架次中的有效范围来确定在具体产品结构中是否选择该CI。·时间有效性：指根据CI版本的有效时间来确定在具体产品结构中是否选择该CI。随着型号系列化规划和改型研制，将所规划的CI树和选项目录形成产品研制和技术状态管理的知识库，为新型号研制提供有效的重用资源。一方面提高了研制方自身开发效率，解决了产品模块化、系列化和通用化设计问题，另一方面便捷了客户选型和客户化定制，解决了面向客户确定技术状态基线的问题。面向客户的技术状态是通过建立和提供客户选项目录，满足了客户的多样化需求，是一个典型高效的精简技术状态管理策略。通过CI与客户选项的关联，使CI成为客户选项与产品设计制造之间的联系纽带，客户选型中所确定选项与一个或几个CI相关联，客户化定制则作为新增CI和选项不断充实丰富知识库和客户选项目录。通过这种策略，既提高客户的满意度，又符合产品系列化设计要求，降低了成本、风险，缩短了研制周期，是精益企业的开端。3 以零件为中心组织产品设计数据，基于CI进行产品数据源管理在技术状态标识活动中，面临着在数字化环境下，如何实现高效组织产品设计数据和产品单一数据源的管理。在组织产品设计数据方面，将以图样为中心的管理，改变成以零件为中心的管理，避免了图样变化后零件更改不到位，或者零件更改后而图样状态描述不清的局面。根据PDM系统中产品数据组织和表达的高效性要求，采用以零件为中心的数据集组织方法，将传统图样管理中的明细表、零件三维模型和图样集成为一个数据集，直接以零件号标识这个数据集；零组件之间严格按照装配隶属建立关系，形成产品结构，准确表达物料清单(BOM)。通过这种方法有效地满足了数字样机构建、管理和应用要求，同时也保证工程物料清单向制造物料清单的演变。现代数字化技术状态管理要解决多方合作中产品研制的单一数据源问题。有效手段就是基于CI进行产品数据的发放和交换。具体而言，以CI为单元形成发放和交换的数据包，并以cI的状态和版本变化控制数据发放和交换的实施；在CI下则是被交换的产品设计数据，通过物料清单(BOM)反映设计结构，数据交换后，各方形成一致的BOM；在各方的产品数据管理系统中，CI的构造、转换、使用及管理应基于一致的功能Cl树，根据需求通过ICI配置形成不同CI视图(如制造CI树)。通过上述手段确保了各合作方产品数据的一致性、完整性、实时性、可靠性和无冗余。4 用基于知识库的编码体系，合理进行零件变更标识各类零组件和文档的编码是技术状态标识活动中的重要一环，也是体现数字化程度高低的标志。传统零组件和文档的编码主要由人来确定和规划，不仅不能发挥计算机管理的优势，而且也不能满足先进管理思想的运用。针对传统编码体系的缺点，数字化技术状态管理采用基于知识库的编码体系及相应自动编码模块。该编码体系能够表达产品全寿命周期、知识工程、更改追溯和技术状态变化等多种信息，具体是：纳入支持产品保障的编码(S1000D International specification for technical publications utilizing a common source database)；增加技术状态变化规则编码；指定编码位数进行字段信息赋予：使用计算机顺序编码，进行版本标识等。自动编码模块集成在PDM系统中，按照编码体系规则自动生成编码，使整个产品研制的各项数据编码规则相同，信息检索、统计高效准确，极大地提高设计员确定编码的效率，发挥了数字化技术状态管理高效能的特点。基于知识库的编码体系除了解决高效编码和信息表达等问题之外，还合理解决了更改标识活动中状态可追溯性问题。通过技术状态控制，就零组件进行更改，更改标识分为：升版与变号两种方式。为达到状态可追溯性和明晰技术状态的目的，严格界定和规范两种方式的使用原则。其中变号将影响产品的技术状态，并通过VCI产生来实现这一更改，而版本的变化遵守线型的最新版本有效的规则。在具体应用中，按照更改的重要程度，通常将更改分为：重要更改——即在经重新设计或更改后，零组件的形状、配合、功能和互换性(3FI)等发生了改变；次要更改——即在经重新设计或更改后，零组件的形状、配合、功能和互换性等未发生改变。当发生重要更改时，需要给VCI及零组件重新指定编号：当发生次要更改时，则只需对零组件版本进行升级。5 结束语现代数字化技术状态管理是伴随着产品数字化研制不断发展的一项综合性技术，是企业技术科研技术体系的重要组成部分。实施技术状态管理的目的，就是全面反映出产品当前的技术状态及其满足物理特性和功能特性要求的状况，并形成文件。同时也要求确保参与项目工作的所有人员，在项目寿命周期内的任何阶段，都能够保持并使用正确的文件。从而确保产品技术状态的确立和更改正确无误，以最优的质量、最短的周期和最经济的手段，研制并生产出顾客满意的产品。随着我国直升机市场的日益繁荣，直升机设计、试验、制造、管理数字化集成平台的逐步稳固，现代数字化技术状态管理技术显得极其重要。它是确保型号研制中各类数据的完整性、正确性、可追溯性，准确表达产品功能基线、分配基线和产品基线的重要手段。本文提出基于CI的现代数字化技术状态标识方法，是在吸取和借鉴欧美直升机公司的先进理念与方法的基础上，结合我国直升机研制的现状摸索出的，突破了传统的技术状态管理思维，促进了数字化技术在直升机研制中的应用与发展，为直升机研制技术的进步起到了重要作用。(end)

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