本文选自《起重运输机械》杂志，如需转载，请注明出处作者：黄茂民 季 俊 沈军武 夏文俊摘 要：基于CMII 理论基础，提出了基于工程机械产品的一体化变更流程。首先，分析了工程机械企业工程变更存在的问题：产品更改的问题报告数据缺乏结构化管理，上下游更改数据缺少一体化管理，以及变更的流程无法闭环。其次，结合产品成熟度、问题影响度及问题紧急度等维度，对一体化工程变更流程进行了分析。最后，对产品的变更场景进行了确定。研究结果表明：一体化工程变更流程，将实现工程变更上下游数据的一体化管理和变更流程闭环控制。该流程将提高产品的改进、升级换代的效率，进而提高企业的核心竞争力。关键词：工程变更；PLM；工程机械；一体化Abstract: According to CMII theory, an integrated change process based on construction machinery products is proposed. Firstly,the problems of engineering change in construction machinery enterprises are analyzed: the problem report data of product change lacks structured management, the upstream and downstream change data lacks integrated management, and the change process cannot be closed-loop. Secondly, the integrated engineering change process is analyzed based on product maturity, problem impact and problem urgency. Finally, the change scenario of the product is determined. The results show that the integrated engineering change process will realize the integrated management of upstream and downstream data of engineering change and the closedloop control of change process. This process will level up the efficiency of product improvement and upgrading, so does the core competitiveness of enterprises.Keywords: engineering change; PLM; construction machinery; integration0 引言工程机械产品（如汽车起重机、泵车等）的生命周期包括了产品定义、方案设计、详细设计、试制及批量、退市等诸多环节。在产品的全生命周期过程中，产品的工程变更是不可避免甚至是不可或缺的。近年来，众多学者对产品的工程变更管理进行了多方面、不同层次的研究。概括起来，主要类型为基于不同软件，分析、定义工程变更的业务流程及数据模型。刘东升等[1] 用形式化方法论证了工程更改过程中，如何保证产品数据的完整性、一致性和可跟踪性。朱海平等[2]在PDM 系统集成的基础上，讨论了变更对象的生命周期概念和工作流，分析了生命周期过程中对象之间的协作与同步，并建立了同步模型。王忠浩等[3] 分析了工程更改管理中普遍存在的问题，建立了一种工程更改管理(ECM) 模型。杨煜俊等[4] 以产品结构为基础组织变更过程，采用面向对象的思想分析了工程变更对象模型及对象之间的约束关系。林建军等[5] 从工程变更的需求出发，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。唐桂军等[6] 针对企业信息化工程变更管理过程中存在的主要问题，并结合实例提出了工程变更管理的优化过程和基于Windchill 的PDM 系统工程变更管理模型。王宁等[7] 论述了设计变更管理与产品全生命周期管理系统（PLM）系统的关系，阐述了设计变更管理的详细过程，提出了以PLM 系统为基础，以变更过程为主线的设计变更管理策略。FANG Yong-ze 等[8] 提出了基于PLM 的工程更改（EC）管理。同时，提出了一种动态的、并行工程更改评估的方法。工程更改实施将进一步保证工程更改数据的完整性、一致性。王丽[9]对PLM 系统中的工程变更管理需求出现的原因和存在的问题进行分析，深入探讨了PLM 系统中的工程变更管理流程。吕盛坪等[10] 建立了对工程变更信息进行描述和存储的统一信息模型，建立了基于流程推送与服务请求推拉结合的变更流程控制模式。孙清超等[11] 按照CMII 的要求建立了闭环的变更流程，并且采用国际工作流管理组织定义的7 种活动状态表示变更项的完成情况；建立了数据组织模型，讨论了数据的完整性控制；最后讨论了变更管理在PLM 系统中的应用。以上学者基于PDM 或PLM 对工程变更的流程、模型进行了深入的探讨与研究，但尚缺乏对工程变更的“一体化”控制。基于CMII 的闭环工程变更，将工程变更的“端到端”路径打通。从工程变更的问题报告的提出，到工程变更的任务执行、反馈，实现闭环控制。产品设计数据的变更将对下游的工艺数据（PBOM、工艺路线等）、服务资料数据（产品的手册、图册等）均产生相应的影响。只有将产品的工程变更形成一体化的闭环控制，才能对产品的上下游（研发设计、工艺、服务资料等）数据的完整性、一致性进行控制，同时实现变更的可追溯。本文以工程机械产品为流程载体，基于CMII 理论规范，运用PLM 系统对工程机械产品的工程变更进行一体化闭环管理，实现对产品的上下游（研发、工艺、服务资料等）更改数据的完整性、一致性的整体控制，同时实现变更流程的闭环、可追溯。1 基本理论1.1 CMII 的基本概念CMII（Configuration Management II）是国际技术形态管理协会(ICM) 定义的关于配置管理的规范[11]，提供产品定义以及在整个产品开发生命周期内工程更改管理的规范。CMII 还规定了不同权限的变更管理职能设置，根据变更的影响度，选择变更的快速路径或完全路径。CMII 对企业变更管理的要求主要体现在以下几个方面：面向整个产品生命周期的数据对象；不断改进的变更过程；文档数据等更加清晰、简明、有效；采用闭环交流过程；有效的衡量监督。1.2 PLM 与产品变更的关系产品生命周期管理[7] 不仅是一套应用系统和具体的解决方案，而且是战略性的思想方法，用于管理整个产品在虚拟企业范围内协同地工作。PLM 作为整个企业的协同公共平台[12，13]，能集成产品生命周期内的全部图、文、数据等多媒体信息，将产品设计、分析、制造、工艺规划和质量管理等方面的信息集成在一起，进而实现对整个产品生命周期内数据的统一管理，因此，它能为工程变更管理提供一个良好的集成环境。另外，借助PLM 系统提供的文档管理、工作流管理、人员组织等管理模块，使工程变更管理更加灵活方便。2 一体化工程变更流程的建立2.1 当前工程变更管理存在的问题在目前一些工程机械企业内部，产品的工程变更存在如下问题：1）变更的来源缺乏管控，无法追溯。由于粗放的企业技术管理，问题的收集、提出多数通过邮件等线下方式，变更来源的数据无法结构化。2）产品的工程变更未能实现闭环控制。研发设计端的数据变更在PDM 线上进行，而下游的工艺、服务资料数据不在同一平台进行管理。同时，变更任务的执行情况也未能反馈到研发设计端。2.2 一体化工程变更流程的总体框架为了解决以上问题，构建了一体化工程变更流程框架，如图1 所示。一体化工程变更的主要目标：从变更问题来源的数据，到变更实施、执行、反馈，实现全方位的可控。图1 一体化工程变更流程总体框架一体化工程变更流程的总体框架主要包括5 个阶段，各阶段主要工作职能如下：1）问题报告（PR，Problem Report）。产品在试制、交付给客户等阶段，针对产品质量或性能问题，公司研发部门以外的其他人员均可通过PLM 系统提交关于产品的问题报告。该流程可将产品的问题数据结构化，做到可追溯，有据可查。彻底改变以往反馈产品问题的平台不一致问题。2）更改请求（ECR，Engineering Change Request）。对上游的问题报告流程与下游的更改通告流程起着承上启下的作用。该流程负责对产品的问题、改进方案、涉及的受影响机型产品进行评审。用以评估是否需要发起更改通告流程。3）更改通告（ECN，Engineering Change Notice）。该流程是整个工程变更活动中最重要的环节。经过评审委员会评审通过后，主要负责管理产品改进的图纸更改，受影响的机型产品，更改通知单的管理（产品更改的具体实施时间、更改前后的变化描述、物料的处置方式等等）。包含了对更改任务（ECA）的详细定义。4）更改任务（ECA，Engineering Change Activity）。更改通告中具体的任务活动。5）更改任务执行（ECO，Engineering Change Order）。主要是更改任务下发后，下游部门对更改通告的响应与执行。在工程机械企业内部，产品数据的流向通常是从研发到工艺再到服务资料等下游环节，如图2 所示。图2 产品数据流向研发设计工程师设计完成产品图纸，发布产品的EBOM；工艺工程师基于EBOM、图纸进行PBOM、工艺路线、作业标准等工艺数据的设计、发布；服务资料工程师基于EBOM、PBOM 等数据生成初始的SBOM。待主机产品经过厂内制作、调试等环节后，达到入库待交付机器状态时，服务资料工程师发布完成最终的OSBOM 数据。同时，制作完成产品的手册、图册等资料。2.3 一体化工程变更流程具体分析将产品的数据流向与一体化工程变更流程的总体框架进行融合，形成详细的一体化工程变更业务流程，如图3 所示。图3 中，DECN 表示设计端发起的更改通告（Design-ECN）；MECN 表示工艺端发起的更改通告（Manufacture-ECN）；SECN 表示服务资料端发起的更改通告（Service-ECN）。右侧数据类型：实线框为必选项，虚线框为非必选项。图3 详细的一体化工程变更业务流程2.3.1 产品成熟度与问题影响程度等定义产品成熟度主要用于对产品在研制过程中所达到的成熟程度进行定性的描述，随着产品信息的不断增加和完善而提高，贯穿于产品的全生命周期[12]。工程机械产品的全生命周期过程中，经历了：产品定义、设计、试制、小批、批量、退市等不同环节。产品的成熟度主要体现在试制及小批、批量环节。产品的工程变更活动主要发生在产品的试制、小批、批量环节。不同生产环节进行的产品变更所需的时间、消耗的成本以及涉及的产品数量也各不相同。通常，在产品样机试制阶段进行的产品工程变更所需的时间、成本是最小的。所以，问题解决的越早，那么后续节省的成本越多。产品出现的各类质量问题，对产品产生的影响程度是不相同的。如图4 所示，通常，可以将影响程度定义为S 类、Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类。重大影响程度的主要是指S 类、Ⅰ类。1） S 类 导致人身事故或违反法律法规的重大变更、需要上升到事业部层面评审的重大变更。2）Ⅰ类 设备停机或出现等同于停机的故障，更换关重件、改变受力结构、影响主要性能等，需要试验验证和销售后跟踪的变更。3）Ⅱ类 出现导致增加较大运行成本的故障，引起工装变更的零部件变化、更换多个非关重件等，需要小批验证的变更。4）Ⅲ类 简单明显的单个零部件的变化，如出现轻微渗油或轻微异响等故障、单个非关重件替换等，仅需试制样机，无需小批验证的变更。图4 产品成熟度与问题影响程度关系5）Ⅳ类 对生产无影响的改错，如未添加英文名、一般标准化问题、文档错误、E-PBOM 不一致、结构树不一致、属性变更等，无需样机试制等后续验证的变更。在产品的工程变更活动中，不同成熟度及问题影响度的产品，其改进问题具有一定的紧急程度，可以分为紧急与非紧急。紧急变更通常是产品指已投放市场、研发部门认为需要尽快执行的变更（通常在变更任务完成后1 ～ 2 天执行）。非紧急变更通常是指按计划部正常排产计划执行的变更。2.3.2 基于成熟度与影响程度的一体化变更流程分析在一体化工程变更业务流程中，业务数据产生的环节主要分为研发以外的部门、研发设计、工艺、服务资料。制造商务部门主要负责对变更数据的执行、实施。从工程机械产品的成熟度来考虑，产品的变更活动通常发生在试制、小批、量产三个阶段；产品问题的影响程度通常概括为五类。基于成熟度与影响程度的变更流程具体包括：1）对于研发以外的部门人员，如制造部工程师、质保部质量工程师等，如果需要提出产品的改进问题，必须通过PLM 系统的问题报告（PR）流程来提出，由所在部门的PR 专干，搜集整理产品的问题点，通过PLM 系统进行提交。所在部门的主管进行判断是否需要处理，如果不需要处理，则关闭问题报告（PR）流程；如果需要处理，则判断处理的业务部门是研发设计、工艺还是服务资料等，进而触发更改请求（ECR）、更改通告（DECN/MECN/SECN）的发起。2）研发设计工程师负责更改请求（ECR）及更改通告（DECN）的发起。对于问题报告（PR）提交的产品问题，如涉及量产定型产品，经过评审，问题的影响度属于重大类型时，则必须启动更改请求（ECR）流程，不可直接触发创建更改通告（DECN）流程；对于问题报告（PR）提交的产品问题，非量产定型产品，经过评审，可直接触发创建更改通告（DECN）流程；对于部分产品问题，当成熟度处于试制和小批阶段时，可直接创建更改通告（DECN）流程。3）工艺工程师负责工艺端更改通告（MECN）的发起。当研发设计端创建更改通告（DECN）后，作为数据下游环节，工艺工程师根据DECN 的内容，进行MECN 的创建，对相应的PBOM、工艺路线等数据进行更改维护。4） 服务资料工程师负责服务资料端更改通告（SECN）的发起。当研发以外部门提交的问题报告（PR），经过评审确认，相关问题变更需要服务资料工程师负责完成；当研发设计工程师创建更改通告（DECN），作为下游数据环节，服务资料工程师需要对产品的手册、图册数据进行更改时，创建SECN 进行更改。5）以上所有变更活动，经历了非研发部门、研发设计、工艺、服务资料，均在同一数据平台PLM 完成。变更数据下发至下游环节的制造商务部门，进行变更活动的执行、实施，即ECO 的执行。ECO 执行完成后，执行完成情况会反馈至PLM 平台各环节部门，形成工程变更活动的闭环管理。2.3.3 产品变更场景确定不同的业务场景下的变更活动，其执行的路径是不一样的。根据上文定义的产品成熟度、问题影响程度及紧急度等，将工程机械产品的变更场景进行定义，见表1。表1 产品设计变更场景定义注：☆表示必选，○表示可选；对于快速通道、完全通道二者必选其一。将产品的成熟度、问题的影响度以及紧急度融入到产品的变更场景中，从而对变更活动进行有效区分，形成不同的变更路径，强化了变更效率的提升。尤其需要注意：1）当产品成熟度处于批量阶段且产品问题的影响度为重大时，工程变更活动必须发起更改请求（ECR），进而触发更改通告（DECN）。2）当产品成熟度处于批量阶段时，无论问题影响度是一般还是重大、是否紧急，研发设计端的更改通告（DECN）必须选择完全通道。3 一体化工程变更流程的应用三一集团作为工程机械行业的大企业，随着行业竞争的逐年加剧，以及客户需求的不断提升，企业内部数字化升级需求迫在眉睫。在该企业PLM 升级项目中，将一体化变更作为项目的重点功能进行了研究。基于企业业务的全面调研、流程的存在问题分析，本文提出的一体化工程变更流程与该企业业务流程相结合，借助PTC 公司的PLM 信息化平台，形成适配该企业的一体化变更流程。图5 所示是企业典型的一体化工程变更业务，主要包含了问题报告（PR）、更改请求（ECR）、更改通告（ECN）的逻辑关系。在更改通告环节，更改通知单可以自动创建。与该企业过去的工程变更流程相比，增加了问题报告、更改请求环节，对问题的改进进行数据的结构化管理，做到了问题可追溯；对研发设计更改活动的下游各个环节（工艺、服务资料等）的更改数据进行一体化管理，实现闭环控制。4 结论分析了工程机械行业当前工程变更存在的问题：仅依赖PDM 系统进行研发设计端的更改通告及更改任务的管理，忽略了对产品问题的报告、更改请求的数据管控；同时，研发设计下游的工艺、服务资料的数据更改也缺少统一的管理。引用CMII 的理论，以工程机械产品为流程载体，依托PTC 公司的PLM 系统，提出了一体化的工程变更管理流程。该流程对产品问题报告进行根源性控制，同时，对产品更改活动中，研发、工艺、服务资料的更改数据流进行一体化管理，且PLM 系统下游更改任务的执行情况也可以进行反馈控制。因此，整个工程变更活动保证了数据的一致性、完全可追溯，实现了闭环管理。不仅提高了工程变更活动的效率，更提升了企业的核心竞争力。参考文献[1] 刘东升,王建民,孙家广.工程更改管理的设计与实现[J].计算机集成制造系统, 2001(7):41-46.[2] 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