1、基于 Teamcenter Engineering 的技术状态管理毛军波技术状态管理（Configuration Management）是一个有关产品基线定义、产品标识和更改管理的规范化和文档化的综合系统，它适用于某一产品或系统从研制到生产、直到生产后产品保障的整个生命周期。作为系统工程管理的关键组成部分，技术状态管理对大型复杂产品或系统的研制起到重要的管控作用，确保在研制、生产的任何时刻，都能使用正确的技术文件。作为世界上使用最广泛的 PLM 产品，UGS 公司的 Teamcenter Engineering 系统为技术状态管理提供了基础平台。本文针对技术状态管理的基本要求，介绍了在 Tea
2、mcenter Engineering 系统中的关键技术。 1. 技术状态管理的基本要求技术状态管理包括如下图所示的四项相互关联的活动。技术状态管理四项活动的基本要求如下：技术状态标识对技术状态进行标识，为技术状态状态控制、技术状态记实和技术状态审核建立并保持一个确定的文件依据。1) 选择技术状态项目，确保技术状态项目对工作分解结构单元的可追溯性；2) 根据技术状态项目在工作分解结构中所处的位置，确定每一个技术状态项目所需的技术状态文件；3) 制定用以标识技术状态项目、技术状态文件、工程更改建议以及偏离与超差申请等的标识号编号制度，发布每一技术状态文件标识号；4) 正式确认有关技术状态文件，建
3、立技术状态基线，建立正式技术状态控制的起点；5) 发放经正式确认的技术状态文件。技术状态控制贯穿技术状态项目的全生命周期，对技术状态文件的更改实施控制，记载更改造成的所有影响，并将已批准的技术状态更改纳入技术状态项目及其相关的技术状态文件。1) 有效地控制对所有技术状态项目及其技术状态文件的更改；2) 制定有效控制工程更改、偏离和超差的程序与方法；3) 确保已批准的更改得到实施。技术状态记实对已确定的技术状态文件、提出的更改状况和已批准更改的执行情况所作的正式记录和报告，并保证可追溯性。1) 记录各技术状态项目的已批准的现行技术状态文件和标识号；2) 记录并报告工程更改建议提出与审批过程的情况
4、；3) 记录并报告技术状态审核的结果，包括不符合的状况和最终处理情况；4) 记录并报告技术状态项目的所有关键的、重要的偏离和超差的状况；5) 记录并报告已批准更改的实施状况；6) 提供每一技术状态项目的所有更改对初始确定的基线的可追溯性。技术状态审核确定产品或系统的技术状态是否符合合同、设计任务书、技术文件的要求而进行验证和检查。包括功能技术状态审核和物理技术状态审核。1) 功能技术状态审核：为证实技术状态项目是否达到了功能技术状态文件和分配技术状态文件中规定的功能特性而进行的正式检查。2) 物理技术状态审核：为证实已制出的技术状态项目的技术状态是否符合产品技术状态文件要求而进行的正式检查。3
5、) 技术状态审核可与定型（或鉴定）结合进行。2. 基于 Teamcenter Engineering 的技术状态管理的关键实现技术技术状态管理作为一个复杂的综合系统，在不同的行业、不同的企业会有不同的更为细化的要求，需要结合各行业、各企业的具体业务实际进行系统的实施。由于篇幅限制，以下仅就几个关键技术点，来介绍在 Teamcenter Engineering 系统中的技术实现。2.1 结构化的图文档管理Teamcenter Engineering 对产品数据的管理采用面向对象的技术，将产品、零部件抽象为不同类型的 Item 对象。Item 对象间的结构关系是对实际产品结构的映射，由此构成了不同
6、视图的 BOM。对于每一个 Item 对象，采用版本对其技术状态的变更进行标识，以保留对技术状态历史的可追溯性。对于每一个特定版本的 Item 对象，由一组数量不定的图文档数据进行描述。这里的图文档数据包括数模、图样文件、技术文件、可视化数据等所有以该 Item 对象为中心的数据，同时每一类 Item 对象由一组特定的属性对其技术特性和管理特性进行统一描述。如下图所示，作者将所有这些图文档数据称之为该 Item 对象的“BOD”，意即 Bill of Data/Document。Teamcenter Engineering 采用“BOM+BOD”的方式对图文档数据进行结构化的组织和管理，由此克
7、服了产品结构数据与图文档数据隔离、数据一致性难以保证等企业通常所面临的共性问题。对于用户而言，如下图所示，Teamcenter Engineering 的 Rich Client，即 Portal 客户端是这种“BOM+BOD”方式的结构化图文档管理的最佳操作界面。2.2 产品结构管理产品结构体现了零部件之间的转配关系，用于描述各种零部件如何组成产品的结构。在 Teamcenter Engineering 中，根据技术状态管理的需要，对零部件（Item）进行分类，如机加件、钣金件、非金属件、管路件、焊接件、成件、标准件、PCB、元器件、电子控制单元、软件等，并对不同类别的 Item 进行属性规
8、划。为满足技术状态管理的要求，根据产品或系统的功能特性和物理特性，进行产品结构的层次规划，建立包括标准件、耗材、对称右件等在内的完整产品结构。从产品结构的创建环境和数据类型的角度来看，如下图所示，一个复杂产品或系统的产品结构包括由机械CAD、电子 CAD、软件开发工具等创建的所有结构化的数据。Teamcenter Engineering 是集数据创建、数据审批和技术状态控制于一体的系统。通过系统提供的产品结构编辑器（PSE）功能，用户可以进行产品结构的建立和修改，设定产品结构所特有的属性信息，设定替代件、优选件、选配信息、有效性信息等。通过与MCAD/ECAD 工具的集成，用户可以直接将设计工
9、具中的装配模型纳入到系统中生成相应的产品结构。基于产品结构的完整数据，Teamcenter Engineering 系统提供了多种手段用于生成用户所需的各种统计汇总报表。报表设计器：生成诸如关重件清单、有效图样清单、材料清册等报表文件。Where Used/Where Referenced 统计：如下图所示，图示化地统计零件被装配件使用的情况/数据引用情况，并可生成统计报表。产品结构的比较：如下图所示，对不同的产品结构进行单层、多层和叶节点的比较，并可生成差异报告。2.3 数据的标识Teamcenter Engineering 系统提供了如下几种方式用于实现对复杂技术状态数据的标识。ID 号：
10、Teamcenter Engineering 支持诸如流水码、结构码、分类码和组合码等编码方式。当零部件发生更改时，若更改前后的零部件不满足互换性，通常采用新的 ID 号进行标识。当然，不同行业、不同企业对互换性的定义和界定会有不同的考量。版本：版本用以标识技术状态数据的演变过程。如前所述，Teamcenter Engieenring采用“BOM+BOD”的结构化图文档管理方式，以零部件版本作为主要的版本标识手段。当零部件发生更改时，若更改前后的零部件满足互换性，通常采用新的版本号进行标识。状态：Teamcenter Engineering 系统通过工作中/修改中、审批中、已发布、已作废等状态
11、标识数据的生命周期。对于复杂产品或系统的技术状态管理而言，需要根据不同的研制阶段对发布的数据进行不同的状态标识。数据的状态由工作流程控制，审批流程自动赋予数据相应的状态。基线：如下图所示，基线是在技术状态项目研制过程中的某一特定时刻，被正式确认、并被作为今后研制、生产活动基准的技术状态文件。在 Teamcenter Engineering 系统中，通过基线的建立、数据的投放/移除、数据的更新、冻结等手段，实现对技术状态基线的管理。2.4 更改管理Teamcenter Engineering 系统以 CMII 行业标准为模版，集成闭环的工程更改的五大步骤，实现如下图所示的对复杂产品或系统的更改管
12、控。确认问题：Identify/Confirm Problem(PR)；定义/批准更改申请：Define/Approve Change Request(ECR)；定义/批准更改通知：Define/Approve Change Notice(ECN)；执行更改指令：Execute Change(Task)；确认更改/自动通知：Close Change(Confirm)。根据企业业务需求，在 Teamcenter Engineering 系统中可以定义不同的更改管理对象。下图所示为系统中缺省的更改管理对象。更改管理对象（如问题报告、更改建议、更改通知等）作为整个更改信息的载体，集中管理了在其生命周
13、期中的所有与之相关的过程和信息，包括每个更改对象自身的属性、各更改对象间的关联关系（如更改通知与更改建议的关系）、更改之前的数据、更改之后的数据、更改前后的产品结构比对、更改所造成影响的评估、更改的审批流程、更改的生效性（生效日期或批次）等，从而维护更改的完整性。从而通过将更改对象与相关的文档、BOM 等资料相关联，来记录每一次变更的历史，以便查询全部更改的过程。而一旦更改发生，都将自动通知受影响的部门，确保更改后的产品对象和文档可以得到最快的应用。在 Teamcenter Engineering 系统中，如下图所示，针对顶层零组件（End Item）进行有效性（包括建议的有效性和批准的有效性
14、）的标识。这里的顶层零组件是指能满足最终使用功能，而被指定作为单个实体进行技术状态管理的硬件、软件或其集合体，是一个典型的技术状态项目（Configuration Item）。根据企业的业务需要，有效性可以以时间、批次、台架次等为单位进行标识。2.5 有效性配置一个产品的装配关系上并不是在所有的时间、所有的生产批次下都保持完全相同，Teamcenter Engineering 采用有效性配置技术来管理技术状态数据的有效性限制，从而控制产品结构各种可能的技术状态。Teamcenter Engineering 系统提供以下两种有效性的控制手段：结构有效性：控制某个零部件的选择和使用。版本有效性：控
15、制零部件某个版本的选择和使用。 结构有效性配置（Effectivity Configuration）通过结构有效性的配置，产品将不允许使用不在有效期、有效批次内的零部件；使用者可以指定之前某个日期或某个批次的特定的产品结构，如维护工程师可以查阅过去某个时间的精确的产品结构。下图所示为某一产品两个不同批次的结构比对。版本有效性配置（Revision Configuration）技术状态数据通过审批流程发布后(Released)，各零部件版本将被标识不同的状态标签(Status)。对于产品在其生命周期内历经的不同研制阶段(如 F 预发展、C 初步设计、S详细设计、D 设计定型、P 批产等)，Tea
16、mcenter Engineering 系统设置相应的电子数据发布状态进行标识。使用者利用版本有效性配置功能，能够随时查阅各研制阶段的技术状态数据，以便设计概念的保存，及旧资料的调用。Teamcenter Engineering 系统提供了两种版本配置方式，动态的版本配置和静态的版本配置。如下图所示，动态的版本配置可以根据使用者设定的版本规则自动过滤数据的有效版本；而静态的版本配置则保持产品结构的固定的版本关系，所以常用于对动态配置的结果进行冻结。Teamcenter Engineering 系统中，上述的结构有效性配置和版本有效性配置不是互斥的，而是互补的关系，从而可以满足复杂的技术状态有效
17、性配置的要求。2.6 模块化和选配管理为了支持变型设计，提高“三化”水平，需要采用面向客户、面向制造的设计技术，达到产品数据最大限度的重用。而“模块”正是产品中所需的、可重用的零部件及相关元素的逻辑结合。对于一个产品或产品系列而言，模块可分为基本的和稳定的模块、可重用的模块、以及客户特定的模块。从数量上讲，产品中大部分的零部件属于基本的和稳定的模块，可重用的模块相对较少，而客户特定的模块更少，应限制在更小的范围之内。在模块化管理模式的基础上，Teamcenter Engineering 系统通过选配管理技术来实现快速的技术状态定义和精简的业务流程管理。如下图所示，在通用产品结构（GPS: General Product Structure）定义的基础上，根据客户特定的选配要求（CSOS: Customer Specific Option Selection），生成满足客户需要的特定产品结构（SPS: Specific Product Structure）。如下图所示，选配管理的关键在于针对客户的各种需求，进行综合和提炼，得到选配变量（Variants），并设置选配变量的取值范围（Option Values）。按照不同的选配变量值，设计符合该变量值的模块，并存放于 Teamcenter Engineering 系统的选配数据库中，形成一个产品的通用结构。
