PLM(Product Lifecycle Management)，即產品生命周期管理，貫穿產品從研發設計到退出市場的各個環節，對于企業的管理有著重要的意義。在PLM中，工程變更是其中一項經常而且必要的活動。工程變更是指企業在產品從規劃一直到退出市場并停止一切支持活動的全部過程中更改有關產品和技術文件活動的總稱。工程變更管理，即基于PLM系統，通過建立嚴格的變更業務流程，在手工或計算機工具支持下，控制整個變更活動，并記錄更改涉及的所有對象的變化，保證產品信息的一致性和完整性。
能否有效地實施變更，關系到企業能否快速響應市場需求，加快推出用戶滿意的產品，改進產品的薄弱環節，提高產品質量，提高企業在產品研發方面的實力，從而提高企業的核心競爭力。而通過PLM系統管理工程變更的數據和流程，可以加快實施變更的環節，減少變更錯誤，降低變更成本，從而提高產品開發全過程的敏捷性和經濟性。
1 工程變更問題的描述
1.1 工程變更原因分類
工程變更涉及企業的設計、制造、工藝、生產、銷售、質量、配件及采購等眾多部門。從市場需求、產品開發及生產管理等方面可將具體的變更原因分為如下幾類：
1)用戶需求；
2)改善產品性能；
3)提高可靠性；
4)增加功能；
5)改善外觀；
6)設計差錯；
7)提高產品的可制造性；
8)采購原因；
9)滿足相關法律法規；
10)其他。
1.2 制造業工程變更管理實施存在的問題
工程變更管理的實施方法與企業的具體情況密切相關，多數的變更會影響其他多個產品的變更，有的變更甚至會引起產品主要性能的變化，導致產品安全性或可靠性下降，造成工藝及工裝模具發生重大變化，大幅增加成本。所以工程變更管理在制造型企業的生產經營活動中十分重要。
目前我國制造業的工程變更管理存在的問題主要有：
1)缺乏具體的基于信息化系統的變更管理流程，導致缺乏相應的固定機制，如發現問題、評估問題、審批問題等各個階段隨意性比較大，不能形成對問題的統一管理；
2)變更流程難監控，很多時候難以進行變更問題的回溯、追蹤和返回，如通知相關變更責任人，查看產品問題進展及問題來源等；
3)難以實現對變更數據集中存儲和實時共享機制，并建立變更對象與新舊數據的關聯機制，如一個單位發生的問題難以與變更相關各單位分享，或難以通過一種數據的相關性查看到其他數據。
1.3 工程變更管理的需求分析
基于以上的原因和現狀，企業需要一個合適的工程變更管理流程，該流程要能夠在企業PLM系統中運行。具體的需求包括：詳細記錄變更申請的責任人，變更原因和變更處理的意見；健全的評審機制和流程控制，包括修改、通過和駁回變更申請，以及禁止未授權的文檔更改；確保相關人員獲得最新的設計變更信息；確保所有文檔關系可以回溯、追蹤和審計；制定最佳流程，縮短變更實施時間，對更改活動實施監控。
2 基于PLM系統的工程變更管理建模
2.1 工程變更管理的整體模型
本文基于PLM系統，將工程變更管理細分為問題報告(PR)、變更請求(ECR)和變更通告（含實施計劃）(ECN)3個子流程，如圖1所示。
圖1 工程變更管理的宏觀流程
圖1中，問題報告(PR，Problem Reports)是指在產品生命周期各階段各單位發現的問題或提出的改善建議的記錄；變更請求(ECR，EntERPrise Change Requests)是工程變更管理所必需的環節，旨在分析問題原因，制訂變更方案并做出變更與否的決策，變更請求獲得批準之后，更改責任人即可創建變更通告及實施計劃；變更通告(ECN，EntERPrise Change Notices)是組織和執行相關變更的授權和依據，通過變更通告中的實施方案，可將多個相關的變更任務組織在一起。變更通告發放之后，相關部門可在PLM系統內查看變更，根據變更通告上標明的變更實施計劃，指定由何人在何時之前執行何任務并由何人審閱。變更任務可以是修改具體數據，此時可以將變更前后的數據與變更任務相關聯。
2.2 基于PLM系統的工程變更管理流程分析
工程變更管理是PLM中的一個重要組成部分，而PLM系統則是工程變更有效的管理平臺，能夠對工程變更各個子流程中相關數據及工程變更活動進行跟蹤、記錄和控制。
2.2.1 問題報告流程
產品設計數據發布之后，如果相關部門要提交更改建議，應指派人員在PLM系統創建問題報告，并將問題報告提交審核，通過后再批準實施。
在此過程中如果問題屬實，但還需要問題反饋人補充更多信息時可選擇“澄清”路由，此時問題報告責任人必須在問題報告備注中說明具體原因或要求。具體的流程如圖2所示。
圖2 PLM系統中的問題報告流程
2.2.2 變更請求流程
當確認出現問題且需要變更時，相關人員可發起變更請求，即在PLM系統中“創建變更請求任務”，并進入變更請求階段。
在企業中，由于需要變更的零部件往往涉及到多個機型，關系到多個部門，所以在變更請求時，必須選中所有需要更改的零部件，并在PLM系統中自動生成零件反查表即零件被使用的關系表，如圖3所示。
圖3 PLM系統零件反查表導出形式
確認變更是否影響上級部件和整機產品的應用情況，需要慎重處理。此時，如果反查出借用該零部件的還有其他部門，則需要在發起變更請求時將變更方案、變更評審意見和會議紀要作為變更請求附件一起提交該部門的相關人員進行會簽。會簽參與者的選擇需要遵循企業的相關標準，保證變更得到相關人員的確認認可。具體流程如圖4所示。
圖4 PLM系統中的變更請求流程
2.2.3 變更通告流程
變更請求獲得批準后，變更責任人就可以在PLM系統中創建變更通告，開始實施變更計劃：填寫變更通知單、更改零部件、更改圖紙等，并將新產生的數據附加到變更活動上，包括變更通知單、零部件及圖文檔．然后提交變更通告及實施計劃，之后進行設計、工藝和標準審核。審核通過后，工藝人員、采購人員及質量人員會分別接受到“工藝會簽”、“采購會簽”和“質量會簽”任務，這3個任務全部完成后，變更通告主流程結束。
另外，變更通告也將由PLM系統自動發放各相關部門的指定電子收文人。相關人員則根據變更通告內容找到所需變更的對象，并對其進行修改，進而實施具體變更，具體流程如圖5所示。
圖5 PLM系統中的變更通告流程
2.3 ECN數據結構化的實現
ECN是企業實施具體變更的依據和授權，對于實施具體的變更有著清晰的指示作用。
企業利用PLM系統實施工程變更管理需要實現ECN閉環管理，然而ECN長期通過Word文檔進行信息傳遞，難以實現數據級的管理。因此需要對企業PLM系統進行客制化的開發，利用最新信息技術以B/S架構實現：
1)系統自動生成ECN更改內容，包括零部件、明細表升級及變更的大部分信息，加快ECN的編制效率，減少信息錯誤；
2)實現ECN模板統一，解決通知單格式不統一的問題；
3)實現ECN更改內容的數據化管理：方便變更內容與其他系統集成或導出各種報表；
4)實現變更圖紙的數據化管理，與PLM系統的CAD保持一致。
在PLM系統中，每個具體的變更通告是以對象模型存在的，即可以根據具體對象查詢到相關信息，如基本的屬性信息、受影響對象、產生的對象，以及更改前后部件的明細表等。基于這些信息，可建立數據表，如圖6所示。
圖6 實現ECN結構化的數據表設計
部件補充信息表中的子件信息字符串表示部件下一級子件的信息組合，如編號、版本、行號、數量、規格及材料等。
通過對PLM系統的客制化開發，使得系統能夠在變更責任人針對具體的變更請求新建變更通告時，自動獲取變更對象的相關信息，此外，還可以根據部件的編號和版本信息獲取到PLM系統中的CAD圖紙，并將這些信息插入相關數據表，展示在ECN中，如圖7所示。
圖7 ECN更改前后部件信息
變更責任人通過網頁上對應入口，編輯ECN變更內容，如技術要求、圖片說明等，保存后展示在ECN中。
通過將上述信息以數據的形式存入數據庫，實現以數據庫模式管理工程變更數據和圖形的方法，保證了ECN與產品零部件及圖形數據的一致性。
3 PLM系統變更管理中的數據管理
工程變更所涉及到的產品數據關系往往比較復雜，所以必須確保數據修改與版本升級保持一致，以便在任何時候都可獲得完整一致的描述產品維護狀態的數據。同時，記錄數據的版本演化關系，保證數據的可跟蹤性也十分重要。
對此可以根據企業具體的變更業務，針對零部件具體的變更情況，在PLM系統中建立相應的管理模型，如圖8所示。
圖8 PLM系統中的數據變更管理
在PLM系統中，數據發放后，不能隨意對已發放數據進行修改；如果需要修改，必須通過變更過程記錄修改原因和改前改后關系，同時記錄版本升遷數據的變更(000→001→002...)。
4 實現工程變更管理的實例
本文通過建立工程變更管理實施流程，建立了能夠集中存儲與變更相關的所有信息的功能和實時共享機制，規范了工程變更管理流程，克服了變更的隨意性，實現了基于PLM系統的工程變更管理的實施。在問題報告確認、變更請求決策、變更通告執行的關鍵節點，以系統任務分派和電子郵件兩種方式通知相關人員當前的進展情況，其他人員還可以通過預訂感興趣的事件來及時獲得通知；并且能夠通過變更的進展自動維護其環節關系，即只有變更通告執行完畢，變更請求才解決，只有變更請求解決后，問題報告才解決。建立了變更對象與新舊產品數據的關聯機制，通過其中一種產品數據的相關性可以馬上查看其他的產品數據，這將非常有利于了解產品數據的變化進展情況，并且能夠有效地對變更內容信息進行查詢、統計和生成報表。
本文建立的工程變更管理流程及數據管理方法，在廣西某大型制造業企業得到了較好的實施。該公司采用了PTC公司Windchill PLM軟件，這一軟件充分利用了最新信息技術，完全以B/S架構實現，流程管理功能強大，且具有良好的開放性能。該公司在此基礎上進行了工程變更管理流程的客制化開發，參與流程的相關人員可以通過瀏覽器訪問工程變更管理器，并根據自身的權限訪問變更對象，相關信息通過樹形結構表示，參與者可以查看對象的屬性，追溯變更的來源，并且可以通過BOM表檢查其更改前后的準確性，為PLM提供了保障。
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本文標題：基于制造業PLM系統的工程變更管理研究
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