產(chǎn)品生命周期管理( PLM—Product Life Cycle Management) ，它不僅是一套應(yīng)用系統(tǒng)和具體的解決方案，而且是戰(zhàn)略性的思想方法，應(yīng)用于管理整個產(chǎn)品在虛擬企業(yè)范圍內(nèi)如何協(xié)同地工作的一套協(xié)調(diào)方法。PLM系統(tǒng)使產(chǎn)品生命周期的所有組成部分能夠協(xié)調(diào)一致的工作，使企業(yè)能夠很好的配置整個企業(yè)的技術(shù)、專家意見、知識和經(jīng)驗并將這些資源應(yīng)用到產(chǎn)品生命周期的每一個主要的階段，降低產(chǎn)品開發(fā)成本，縮短產(chǎn)品上市時間，增強(qiáng)企業(yè)的競爭力 。在產(chǎn)品生命周期中，工程變更是一項必要的、經(jīng)常性的活動，設(shè)計變更是在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計階段的變更，是整個工程變更生命周期的一部分，所謂設(shè)計變更，可以理解為當(dāng)某個產(chǎn)品或相關(guān)文檔已經(jīng)處于發(fā)放狀態(tài)時，對該產(chǎn)品或相關(guān)產(chǎn)品、文檔進(jìn)行的修改。通過PLM系統(tǒng)管理設(shè)計變更的數(shù)據(jù)，控制設(shè)計變更的過程，可以做到縮短設(shè)計變更周期，降低設(shè)計變更成本，減少變更錯誤，實現(xiàn)質(zhì)量管理工程體系的“變更過程的可追溯”。

　　產(chǎn)品數(shù)據(jù)在其整個生命周期中要經(jīng)歷三種狀態(tài)的轉(zhuǎn)變:設(shè)計狀態(tài)、預(yù)發(fā)布狀態(tài)和發(fā)布狀態(tài)。設(shè)計狀態(tài)是指正在設(shè)計中的產(chǎn)品數(shù)據(jù)的狀態(tài);預(yù)發(fā)布狀態(tài)是指已完成設(shè)計但尚未歸檔的產(chǎn)品數(shù)據(jù)的狀態(tài);發(fā)布狀態(tài)是指已歸檔產(chǎn)品數(shù)據(jù)的狀態(tài)。設(shè)計變更針對的是預(yù)發(fā)布狀態(tài)和發(fā)布狀態(tài)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，OMG 組織(Object Management) 從流程的角度來考察設(shè)計變更，它認(rèn)為設(shè)計變更是一種流程，該流程由四個階段組成:設(shè)計變更問題的提出、設(shè)計變更申請、設(shè)計變更執(zhí)行和設(shè)計變更影響的傳播。由于變更預(yù)發(fā)布或發(fā)布狀態(tài)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，不僅會影響生產(chǎn)準(zhǔn)備和零部件庫存等方面的工作，而且還有可能影響已生產(chǎn)或正在生產(chǎn)的產(chǎn)品，延長產(chǎn)品的開發(fā)周期，增加產(chǎn)品開發(fā)成本，這與快速響應(yīng)市場的需求是相違背的。因此，設(shè)計變更管理的主要目的是通過研究設(shè)計變更的起因，理順設(shè)計變更與產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)管理等方面的關(guān)系，通過有效管理和控制設(shè)計變更達(dá)到減少變更次數(shù)、縮小變更影響范圍和降低變更成本的目的。由于設(shè)計變更過程本身具有生命周期，因此，可以通過PLM 對設(shè)計變更進(jìn)行整個過程的管理。

　　1 設(shè)計變更的意義和目的

　　1.1 設(shè)計變更的主要原因

　　產(chǎn)品在開發(fā)過程中存在著各種不確定因素，如市場變化、產(chǎn)品定位和需求分析不準(zhǔn)確、產(chǎn)品開發(fā)手段和支持工具不完善等，不可避免地都要變更產(chǎn)品數(shù)據(jù)。產(chǎn)品數(shù)據(jù)指的是與產(chǎn)品相關(guān)的所有數(shù)據(jù)，包括產(chǎn)品圖、工藝文件、BOM (Bill of Material) 表和說明書等。產(chǎn)品開發(fā)過程中的設(shè)計變更是不可避免的，一般地，早期的變更影響面窄、代價小，后期的變更影響面寬、代價大。

　　一般認(rèn)為，產(chǎn)品開發(fā)過程中設(shè)計變更的主要原因如下:

　　1) 因功能方面的要求或制造方面的原因變更產(chǎn)品設(shè)計;

　　2) 產(chǎn)品設(shè)計中的錯誤;

　　3) 產(chǎn)品的部件結(jié)構(gòu)發(fā)生變化(增、減、替換零部件);

　　4) 用戶需求發(fā)生變化或錯誤地理解了用戶需求;

　　5) 產(chǎn)品存在質(zhì)量問題;

　　6) 開發(fā)過程中當(dāng)初設(shè)定的條件，例如競爭商品的狀況、可以利用的開發(fā)資源等發(fā)生了變化;

　　7) 成本大幅度的提高，超過了預(yù)定值或從降低成本、提高市場競爭力方面提出了新的要求;

　　8) 希望設(shè)計出更有利于生產(chǎn)、檢驗、試驗、使用和維護(hù)的產(chǎn)品;

　　9) 國家從健康、安全、環(huán)保等方面提出了新的要求;

　　10) 為了彌補(bǔ)開發(fā)工作的延誤，對計劃進(jìn)行了變更等;

　　11) 產(chǎn)品開發(fā)流程不合理，需要進(jìn)行變更。

　　1.2 設(shè)計變更管理的目的

　　設(shè)計變更管理的主要目的是保證產(chǎn)品數(shù)據(jù)在變更前后，即變更過程中，使用部門能及時得到準(zhǔn)確的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，避免因使用老版本或變更中的數(shù)據(jù)而出差錯。具體說來包括:

　　1) 變更產(chǎn)品的規(guī)格;2) 改進(jìn)設(shè)計中的缺陷;3) 降低成本;4) 縮短設(shè)計的開發(fā)、生產(chǎn)周期;5) 不影響生產(chǎn)、不影響交貨期;6) 解決相關(guān)變更。

　　因此，從產(chǎn)品數(shù)據(jù)的版本管理入手研究設(shè)計變更是很有意義的， 這方面比較典型的研究有Krishnamurthy 和Law提出的產(chǎn)品設(shè)計文檔的版本樹模型。版本樹的根節(jié)點是原始設(shè)計文檔，以后每次變更后的版本都是變更前版本的子節(jié)點，同一版本經(jīng)歷不同變更形成不同版本，因此，文檔的版本結(jié)構(gòu)是樹狀結(jié)構(gòu)，而不是線性結(jié)構(gòu)。由于每個版本都記錄了變更的理由，以及與上一個版本的差別等信息，這樣就可以很容易地查到文檔的版本狀況、版本之間的差別等信息。這種方法的缺點是沒有與相應(yīng)的文檔管理系統(tǒng)結(jié)合，是被動的、針對設(shè)計人員的系統(tǒng)，沒有主動控制文檔的變更，因而數(shù)據(jù)難以得到及時更新。

　　設(shè)計變更方法的研究與具體企業(yè)的實際情況密切相關(guān)，隨企業(yè)產(chǎn)品的復(fù)雜程度、生產(chǎn)組織方式和開發(fā)周期等因素而變化，在一個企業(yè)行之有效的方法到另一個企業(yè)可能行不通，因此研究主要針對具體企業(yè)進(jìn)行。Tal Cohen 和Robert 提出用C2FAR 方法(Change FAVorable Representation methodology)來跟蹤和評估設(shè)計變更。該方法建立在以EXPRESS 建模語言，表達(dá)產(chǎn)品信息的基礎(chǔ)上。EXPRESS 模型已經(jīng)表達(dá)了實體、實體屬性和實體之間的聯(lián)系， 他們擴(kuò)展了EXPRESS語言，表達(dá)實體的影響面和修改代價，以表達(dá)和傳播變更，并定性地分析變更的影響。這種方法的缺點是必須用EXPRESS 語言表達(dá)產(chǎn)品信息模型，而實際應(yīng)用中很少有企業(yè)用EXPRESS 模型表達(dá)產(chǎn)品信息。KJ Balcerak 和B G Dale 提出了根據(jù)設(shè)計變更的影響分類和緊急程度分級，通過采用不同的流程和優(yōu)先級從總體上縮短變更周期，并通過設(shè)計變更委員會加強(qiáng)對關(guān)鍵設(shè)計變更的管理。KJ Balcerak 和B G Dale 主要對設(shè)計變更進(jìn)行定性研究，并給出了相應(yīng)的分類和分級方法，但并沒有提及具體實現(xiàn)和實施效果。

　　2 設(shè)計變更的全生命周期控制

　　產(chǎn)品變更過程是一個不斷重復(fù)的業(yè)務(wù)過程，該過程覆蓋了企業(yè)的多個部門。對一個零件的變更除了涉及產(chǎn)品設(shè)計部門以外，還與工藝裝備設(shè)計、工藝過程規(guī)劃、制造、成本核算、采購、銷售以及用戶都有關(guān)系，借助于PLM系統(tǒng)在一個自動的過程中進(jìn)行變更。必要時，可以在任何時候，以同樣的質(zhì)量重復(fù)這一過程。

　　設(shè)計變更過程的生命周期管理要求對設(shè)計變更進(jìn)行過程控制，容許進(jìn)行合乎要求的變更，而禁止進(jìn)行不必要的變更。在產(chǎn)品設(shè)計過程中進(jìn)行變更的控制，本身就是控制時間和成本的好辦法，因為每一次變更均要費時耗力，不只是會延誤工期，更可能對設(shè)計帶來新的附加的錯誤。所以原則上是除非設(shè)計已經(jīng)不能滿足設(shè)計要求，否則就別去變更設(shè)計?？刂圃O(shè)計變更的一個理由，便是約束一下設(shè)計師的創(chuàng)造力，使設(shè)計保持在預(yù)算成本和時間要求之內(nèi)。其實，設(shè)計人員在各個設(shè)計評審之前，都擁有對解決技術(shù)要求的充分的自由度，在這期間，對未完成的設(shè)計結(jié)果，除了按計劃要求完成外，無必要進(jìn)行設(shè)計變更控制。

　　因為變更工作必須始終與企業(yè)質(zhì)量管理的要求保持一致，以便符合ISO9001 的要求，所以，基于PLM 系統(tǒng)的變更工作流管理模塊具備一個包括以下元素的規(guī)則庫:

　　1) 變更建議;2) 變更評審;3) 變更申請;4) 變更許可;5) 變更任務(wù)單;6) 變更說明;7) 變更執(zhí)行;8) 變更發(fā)放;9) 變更通知。

　　圖1 表示了一個設(shè)計變更管理流程的例子。

　　第一個步驟通常是描述變更建議。變更過程的發(fā)起者可以是某個員工、某個小組或某個部門。首先，需要編制一份變更建議書，在變更建議書中，對建議的變更內(nèi)容或變更原因進(jìn)行了詳細(xì)的說明。利用變更建議書和信息分配表，變更過程的發(fā)起者便可以啟動產(chǎn)品變更的過程。變更流程管理模塊將變更建議書按照信息分配表發(fā)送給有關(guān)的PLM 系統(tǒng)用戶。這是一種完成特定任務(wù)的委員會的工作方式，變更過程的發(fā)起者是該委員會的召集人。委員會會議的結(jié)果是一些支持、修正或反對發(fā)起者建議的意見。如果該變更建議得到了委員會的肯定，變更過程的發(fā)起者就要提出一份正式的變更申請表(或稱設(shè)計變更請求表， ECR ，Engineering Change Request) 。此時，變更過程的發(fā)起者利用PLM系統(tǒng)填寫一份電子表格，并將與該變更申請表有關(guān)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)(業(yè)務(wù)對象和數(shù)據(jù)對象) 填寫在一張表中。通過變更流程管理模塊，變更過程的發(fā)起者將變更申請表、產(chǎn)品數(shù)據(jù)表和變更建議書一并提交給下一個步驟，即變更許可(仲裁) 。在該步驟中，對變更申請表的格式進(jìn)行檢查，并將所提交的文檔資料送交有關(guān)職能部門進(jìn)行檢查和批準(zhǔn)。變更申請是變更管理的一個子過程。

　　如果一個或幾個職能部門反對由變更過程發(fā)起者所提出的產(chǎn)品變更建議，則仲裁者便將變更申請表和反對意見一起返回給變更過程的發(fā)起者。該變更流程至此結(jié)束。如果有關(guān)的各個職能部門都同意變更建議，則仲裁者同樣也將變更申請表和同意的意見一起返回給變更過程的發(fā)起者。這樣，就可以利用圖1 所示的變更任務(wù)單(或稱設(shè)計變更單， ECO ， Engineering Change Order) 繼續(xù)執(zhí)行下一個過程步驟。從原則上說，設(shè)計變更過程是一個獨立的工作流，其第一個重要任務(wù)是編制變更說明。在這個過程步驟中需要進(jìn)行因果分析，即研究如果對產(chǎn)品數(shù)據(jù)表中的某些數(shù)據(jù)進(jìn)行了修改以后，將會對其他的產(chǎn)品信息產(chǎn)生怎樣的影響。接下來就可以執(zhí)行具體的變更任務(wù)了。

　　各個職能部門的有關(guān)人員通過電子郵件得到工作任務(wù)。他們能夠找到所需變更的對象并對其進(jìn)行修改。變更工作結(jié)束以后就需要執(zhí)行檢驗和發(fā)放過程。發(fā)放過程包括設(shè)計發(fā)放和制造發(fā)放。在對產(chǎn)品檢驗以后，變更流程管理模塊賦予被變更對象一個新的變更標(biāo)記，重新將其存入檔案庫并打上標(biāo)記“凍結(jié)”，同時分發(fā)變更通知書或發(fā)放通知書，至此，設(shè)計變更的生命周期結(jié)束。

　　3 設(shè)計變更在PLM系統(tǒng)中的實現(xiàn)

　　3.1 PLM系統(tǒng)中涉及設(shè)計變更管理的模塊及關(guān)系

　　對預(yù)發(fā)布或發(fā)布狀態(tài)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的變更，變更又可能影響到其它產(chǎn)品數(shù)據(jù)和使用這些數(shù)據(jù)的人員和組織，因此，設(shè)計變更管理任務(wù)主要是對變更流程、變更控制和產(chǎn)品數(shù)據(jù)及它們之間聯(lián)系的控制和管理，其目的是提高設(shè)計變更效率、減少變更錯誤和降低變更成本。

　　PLM系統(tǒng)中的工作流管理模塊、文檔管理模塊、變更管理模塊實現(xiàn)了設(shè)計變更的全過程。

　　由工作流定義模塊定義變更流程，包括任務(wù)劃分，指定角色，任務(wù)流轉(zhuǎn)條件，輸入輸出文檔。變更管理模塊按照具體項目指定變更流程上任務(wù)的具體執(zhí)行人員，確定任務(wù)時間計劃。文檔管理模塊根據(jù)變更管理凍結(jié)變更文檔，通知文檔引用人員或部門，并在新版本的文檔歸檔后向引用人員或部門發(fā)放文檔。

　　3.2 PLM系統(tǒng)中設(shè)計變更管理的全過程

　　設(shè)計文檔歸檔到歸檔信息庫后，設(shè)計文檔被發(fā)放到加工制造部門進(jìn)行加工制造，在制造過程中發(fā)現(xiàn)設(shè)計問題， 由相關(guān)人員寫下問題報告， 提出變更請求(ECR) ，變更請求按照變更流程傳送到變更委員會，變更委員會根據(jù)變更請求及問題報告進(jìn)行變更成本評估，成本評估包括在制品的成本，變更對市場的影響等，這是設(shè)計變更的第一個里程碑，如果決定不進(jìn)行變更，則變更流程就此停止，產(chǎn)生評估結(jié)果報告歸檔。

　　如果變更評估結(jié)果決定進(jìn)行變更，則變更流程將設(shè)計文檔傳送到文檔創(chuàng)建者，由文檔創(chuàng)建者對文檔進(jìn)行校對，確認(rèn)設(shè)計問題后，執(zhí)行變更，創(chuàng)建者完成變更工作量的75 %～85 % ，創(chuàng)建者完成變更工作后，其他相關(guān)人員和部門根據(jù)變更結(jié)果進(jìn)行商務(wù)決策，這是設(shè)計變更的第二個里程碑，變更后的文檔和決策結(jié)果交由變更委員會根據(jù)變更量的多少決定變更后文檔的版本，這是設(shè)計變更的第三個里程碑。新版本的文檔和變更通知經(jīng)過審核后歸檔并向相關(guān)人員和部門發(fā)布。

　　整個變更過程所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)由PLM 系統(tǒng)進(jìn)行管理，以后對變更數(shù)據(jù)可進(jìn)行追溯。

（轉(zhuǎn)載）