基於Teamcenter Engineering的技術狀態管理

前言技術狀態管理（Configuration Management）是一個有關產品基線定義、產品標識和更改管理的規範化和文檔化的綜合系統，它適用於某一產品或系統從研製到生產、直到生產後產品保障的整個生命周期。作為系統工程管理的關鍵組成部分，技術狀態管理對大型複雜產品或系統的研製起到重要的管控作用，確保在研製、生產的任何時刻，都能使用正確的技術文件。作為世界上使用最廣泛的PLM產品，UGS公司的Teamcenter Engineering系統為技術狀態管理提供了基礎平台。本文針對技術狀態管理的基本要求，介紹了在Teamcenter Engineering系統中的關鍵技術。1. 技術狀態管理的基本要求技術狀態管理包括如下圖所示的四項相互關聯的活動。

技術狀態管理四項活動的基本要求如下：技術狀態標識對技術狀態進行標識，為技術狀態狀態控制、技術狀態記實和技術狀態審核建立並保持一個確定的文件依據。1) 選擇技術狀態項目，確保技術狀態項目對工作分解結構單元的可追溯性；2) 根據技術狀態項目在工作分解結構中所處的位置，確定每一個技術狀態項目所需的技術狀態文件；3) 制定用以標識技術狀態項目、技術狀態文件、工程更改建議以及偏離與超差申請等的標識號編號制度，發布每一技術狀態文件標識號；4) 正式確認有關技術狀態文件，建立技術狀態基線，建立正式技術狀態控制的起點；5) 發放經正式確認的技術狀態文件。技術狀態控制貫穿技術狀態項目的全生命周期，對技術狀態文件的更改實施控制，記載更改造成的所有影響，並將已批准的技術狀態更改納入技術狀態項目及其相關的技術狀態文件。1) 有效地控制對所有技術狀態項目及其技術狀態文件的更改；2) 制定有效控制工程更改、偏離和超差的程序與方法；3) 確保已批准的更改得到實施。技術狀態記實對已確定的技術狀態文件、提出的更改狀況和已批准更改的執行情況所作的正式記錄和報告，並保證可追溯性。1) 記錄各技術狀態項目的已批准的現行技術狀態文件和標識號；2) 記錄並報告工程更改建議提出與審批過程的情況；3) 記錄並報告技術狀態審核的結果，包括不符合的狀況和最終處理情況；4) 記錄並報告技術狀態項目的所有關鍵的、重要的偏離和超差的狀況；5) 記錄並報告已批准更改的實施狀況；6) 提供每一技術狀態項目的所有更改對初始確定的基線的可追溯性。技術狀態審核確定產品或系統的技術狀態是否符合合同、設計任務書、技術文件的要求而進行驗證和檢查。包括功能技術狀態審核和物理技術狀態審核。1) 功能技術狀態審核：為證實技術狀態項目是否達到了功能技術狀態文件和分配技術狀態文件中規定的功能特性而進行的正式檢查。2) 物理技術狀態審核：為證實已制出的技術狀態項目的技術狀態是否符合產品技術狀態文件要求而進行的正式檢查。3) 技術狀態審核可與定型（或鑒定）結合進行。2. 基於Teamcenter Engineering的技術狀態管理的關鍵實現技術技術狀態管理作為一個複雜的綜合系統，在不同的行業、不同的企業會有不同的更為細化的要求，需要結合各行業、各企業的具體業務實際進行系統的實施。由於篇幅限制，以下僅就幾個關鍵技術點，來介紹在Teamcenter Engineering系統中的技術實現。2.1 結構化的圖文檔管理Teamcenter Engineering對產品數據的管理採用面向對象的技術，將產品、零部件抽象為不同類型的Item對象。Item對象間的結構關係是對實際產品結構的映射，由此構成了不同視圖的BOM。對於每一個Item對象，採用版本對其技術狀態的變更進行標識，以保留對技術狀態歷史的可追溯性。對於每一個特定版本的Item對象，由一組數量不定的圖文檔數據進行描述。這裡的圖文檔數據包括數模、圖樣文件、技術文件、可視化數據等所有以該Item對象為中心的數據，同時每一類Item對象由一組特定的屬性對其技術特性和管理特性進行統一描述。如下圖所示，作者將所有這些圖文檔數據稱之為該Item對象的「BOD」，意即Bill of Data/Document。Teamcenter Engineering採用「BOM+BOD」的方式對圖文檔數據進行結構化的組織和管理，由此克服了產品結構數據與圖文檔數據隔離、數據一致性難以保證等企業通常所面臨的共性問題。

對於用戶而言，如下圖所示，Teamcenter Engineering的Rich Client，即Portal客戶端是這種「BOM+BOD」方式的結構化圖文檔管理的最佳操作界面。

2.2 產品結構管理產品結構體現了零部件之間的轉配關係，用於描述各種零部件如何組成產品的結構。在Teamcenter Engineering中，根據技術狀態管理的需要，對零部件(Item)進行分類，如機加件、鈑金件、非金屬件、管路件、焊接件、成件、標準件、PCB、元器件、電子控制單元、軟體等，並對不同類別的Item進行屬性規劃。為滿足技術狀態管理的要求，根據產品或系統的功能特性和物理特性，進行產品結構的層次規劃，建立包括標準件、耗材、對稱右件等在內的完整產品結構。從產品結構的創建環境和數據類型的角度來看，如下圖所示，一個複雜產品或系統的產品結構包括由機械CAD、電子CAD、軟體開發工具等創建的所有結構化的數據。

Teamcenter Engineering是集數據創建、數據審批和技術狀態控制於一體的系統。通過系統提供的產品結構編輯器（PSE）功能，用戶可以進行產品結構的建立和修改，設定產品結構所特有的屬性信息，設定替代件、優選件、選配信息、有效性信息等。通過與MCAD/ECAD工具的集成，用戶可以直接將設計工具中的裝配模型納入到系統中生成相應的產品結構。基於產品結構的完整數據，Teamcenter Engineering系統提供了多種手段用於生成用戶所需的各種統計匯總報表。報表設計器：生成諸如關重件清單、有效圖樣清單、材料清冊等報表文件。Where Used/Where Referenced統計：如下圖所示，圖示化地統計零件被裝配件使用的情況/數據引用情況，並可生成統計報表。

產品結構的比較：如下圖所示，對不同的產品結構進行單層、多層和葉節點的比較，並可生成差異報告。

2.3 數據的標識Teamcenter Engineering系統提供了如下幾種方式用於實現對複雜技術狀態數據的標識。ID號：Teamcenter Engineering支持諸如流水碼、結構碼、分類碼和組合碼等編碼方式。當零部件發生更改時，若更改前後的零部件不滿足互換性，通常採用新的ID號進行標識。當然，不同行業、不同企業對互換性的定義和界定會有不同的考量。版本：版本用以標識技術狀態數據的演變過程。如前所述，Teamcenter Engieenring採用「BOM+BOD」的結構化圖文檔管理方式，以零部件版本作為主要的版本標識手段。當零部件發生更改時，若更改前後的零部件滿足互換性，通常採用新的版本號進行標識。狀態：Teamcenter Engineering系統通過工作中/修改中、審批中、已發布、已作廢等狀態標識數據的生命周期。對於複雜產品或系統的技術狀態管理而言，需要根據不同的研製階段對發布的數據進行不同的狀態標識。數據的狀態由工作流程式控制制，審批流程自動賦予數據相應的狀態。基線：如下圖所示，基線是在技術狀態項目研製過程中的某一特定時刻，被正式確認、並被作為今後研製、生產活動基準的技術狀態文件。在Teamcenter Engineering系統中，通過基線的建立、數據的投放/移除、數據的更新、凍結等手段，實現對技術狀態基線的管理。

2.4 更改管理Teamcenter Engineering系統以CMII行業標準為模版，集成閉環的工程更改的五大步驟，實現如下圖所示的對複雜產品或系統的更改管控。● 確認問題：Identify/Confirm Problem(PR)；● 定義/批准更改申請：Define/Approve Change Request(ECR)；● 定義/批准更改通知：Define/Approve Change Notice(ECN)；● 執行更改指令：Execute Change(Task)；● 確認更改/自動通知：Close Change(Confirm)。

根據企業業務需求，在Teamcenter Engineering系統中可以定義不同的更改管理對象。下圖所示為系統中預設的更改管理對象。更改管理對象（如問題報告、更改建議、更改通知等）作為整個更改信息的載體，集中管理了在其生命周期中的所有與之相關的過程和信息，包括每個更改對象自身的屬性、各更改對象間的關聯關係（如更改通知與更改建議的關係）、更改之前的數據、更改之後的數據、更改前後的產品結構比對、更改所造成影響的評估、更改的審批流程、更改的生效性（生效日期或批次）等，從而維護更改的完整性。從而通過將更改對象與相關的文檔、BOM等資料相關聯，來記錄每一次變更的歷史，以便查詢全部更改的過程。而一旦更改發生，都將自動通知受影響的部門，確保更改後的產品對象和文檔可以得到最快的應用。

在Teamcenter Engineering系統中，如下圖所示，針對頂層零組件（End Item）進行有效性（包括建議的有效性和批准的有效性）的標識。這裡的頂層零組件是指能滿足最終使用功能，而被指定作為單個實體進行技術狀態管理的硬體、軟體或其集合體，是一個典型的技術狀態項目（Configuration Item）。根據企業的業務需要，有效性可以以時間、批次、台架次等為單位進行標識。

2.5 有效性配置一個產品的裝配關係上並不是在所有的時間、所有的生產批次下都保持完全相同，Teamcenter Engineering採用有效性配置技術來管理技術狀態數據的有效性限制，從而控制產品結構各種可能的技術狀態。Teamcenter Engineering系統提供以下兩種有效性的控制手段：● 結構有效性：控制某個零部件的選擇和使用。● 版本有效性：控制零部件某個版本的選擇和使用。結構有效性配置（Effectivity Configuration）通過結構有效性的配置，產品將不允許使用不在有效期、有效批次內的零部件；使用者可以指定之前某個日期或某個批次的特定的產品結構，如維護工程師可以查閱過去某個時間的精確的產品結構。下圖所示為某一產品兩個不同批次的結構比對。

版本有效性配置（Revision Configuration）技術狀態數據通過審批流程發布後(Released)，各零部件版本將被標識不同的狀態標籤(Status)。對於產品在其生命周期內歷經的不同研製階段(如F預發展、C初步設計、S詳細設計、D設計定型、P批產等)，Teamcenter Engineering系統設置相應的電子數據發布狀態進行標識。使用者利用版本有效性配置功能，能夠隨時查閱各研製階段的技術狀態數據，以便設計概念的保存，及舊資料的調用。Teamcenter Engineering系統提供了兩種版本配置方式，動態的版本配置和靜態的版本配置。如下圖所示，動態的版本配置可以根據使用者設定的版本規則自動過濾數據的有效版本；而靜態的版本配置則保持產品結構的固定的版本關係，所以常用於對動態配置的結果進行凍結。

Teamcenter Engineering系統中，上述的結構有效性配置和版本有效性配置不是互斥的，而是互補的關係，從而可以滿足複雜的技術狀態有效性配置的要求。2.6 模塊化和選配管理為了支持變型設計，提高「三化」水平，需要採用面向客戶、面向製造的設計技術，達到產品數據最大限度的重用。而「模塊」正是產品中所需的、可重用的零部件及相關元素的邏輯結合。對於一個產品或產品系列而言，模塊可分為基本的和穩定的模塊、可重用的模塊、以及客戶特定的模塊。從數量上講，產品中大部分的零部件屬於基本的和穩定的模塊，可重用的模塊相對較少，而客戶特定的模塊更少，應限制在更小的範圍之內。在模塊化管理模式的基礎上，Teamcenter Engineering系統通過選配管理技術來實現快速的技術狀態定義和精簡的業務流程管理。如下圖所示，在通用產品結構（GPS: General Product Structure）定義的基礎上，根據客戶特定的選配要求（CSOS: Customer Specific Option Selection），生成滿足客戶需要的特定產品結構（SPS: Specific Product Structure）。

如下圖所示，選配管理的關鍵在於針對客戶的各種需求，進行綜合和提煉，得到選配變數（Variants），並設置選配變數的取值範圍（Option Values）。按照不同的選配變數值，設計符合該變數值的模塊，並存放於Teamcenter Engineering系統的選配資料庫中，形成一個產品的通用結構。

3. 基於Teamcenter Engineering實現技術狀態管理的技術特色基於Teamcenter Engineering系統，結合各企業的具體業務需求實現的技術狀態管理，具有如下的技術特色：1) 如下圖所示，Teamcenter Engineering是集數據管理和技術狀態控制於一體的系統。通過與機械CAD、電子CAD、軟體配置管理、技術文檔工具、專業分析工具以及其它工具的集成，Teamcenter Engineering系統為產品的開發提供了統一的數據管理平台，構建了單一的技術狀態數據源。在此基礎上，通過技術狀態的標識、更改管理、有效性配置和選配管理等技術，實現對產品技術狀態的管控。

2) 在技術狀態管理的技術實現手段上，Teamcenter Engineering 採用業務建模的方式。如下圖所示，系統提供了無需編程的企業業務建模器，通過系統設置的方式能夠實現大部分的技術狀態管理的業務需求。

3) 如下圖所示，Teamcenter Engineering 在體系架構上採用開放的、基於 SOA 的四層技術架構，具有高開放性、高擴充性、高穩定性的特點；在功能上，作為 Teamcenter 整體解決方案的有機組成部分，可以隨著企業業務需求的增加無縫地擴充到產品全生命周期管理（PLM）。

4) Teamcenter Engineering 提供了多站點協同技術，如下圖所示，可以實現與遍布全球的其它業務實體、合作夥伴、供應商等實現虛擬企業級的技術狀態管理和協同。

結論由於文章篇幅和作者知識的限制，本文僅就技術狀態管理的幾個關鍵技術點，介紹了在 Teamcenter Engineering 系統中的技術實現及其特色。需要說明的是，在技術狀態管理的實際應用過程中，應當結合企業的具體業務需求，進行進一步的細化和深化，從而形成完備的技術狀態管理能力。(end)
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