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飞机构型管理在产品数据管理中的应用

2020/3/27    来源:e-works    作者:李建军  韩庆      
关键字:产品数据管理  飞机构型管理  
在飞机的项目管理PLM系统中的应用,我们可以从三个维度构建项目管理,产品视图、组织视图、任务视图。
       【英文条目】Configuration Management
 
       【中文条目】构型管理,大规模定制和产品数据管理大大推动了构型管理的研究和应用。一方面需要从客户的角度出发进行产品的配置设计,针对客户的个性化需求进行设计,采用模块化的设计理念,充分利用已有的设计资源,对已有的资源进行局部修改,通过配置管理实现快速产品开发,支持产品创新和多样化的产品需求;另一方面,是从构型管理过程的角度出发,对产品研制的全生命周期的产品数据、生产制造和变更过程进行控制,从而保证产品数据的一致性和可跟踪控制,保证最终的产品能够满足客户需求。
 
       构型管理的相关资料文章已有多篇文章论及,读者可参考一系列文章,如于勇、范玉青的《飞机构型管理研究与应用》,范玉青的《大型飞机数字化制造工程》,林雪萍的《构型(技术状态)管理-数据好管家|智能制造新概念》等,此处不再赘述。
 
       后面我们将着重通过十个主题开展构型管理在PLM系统中的应用探讨。
 
飞机构型管理技术篇:项目进度管理
 
       【英文条目】Project Management
 
       【中文条目】“系统”和“项目”虽然是两个不同的词,却极具相关性。系统不一定是项目,但任何系统的开发都可以看做项目。因此,项目进度管理是飞机构型管理的重要组成部分,飞机型号设计过程具有独特性、周期性。项目进度管理方法一直是国内外政府、科研机构、工业部门在航空、航天领域对产品研发过程所采用的管理方法。
 
       从项目管理的演变过程中可以看出,在早期,项目管理是探索系统论思想在大型复杂项目中的应用。如何将抽象的系统理论与工程学思想相结合,形成对“项目”的管理具有普遍适用性的系统管理方法,通过人们对系统管理在项目实践中所取得的丰硕成果,逐步形成了一套科学的项目管控方法,初步形成了包括项目论证与评估、范围管理、时间管理、成本管理质量管理、项目资源管理、沟通管理、风险管理等的项目知识体系管理。
 
       我国飞机研制项目具有复杂系统开发的特点,如技术起点高,四代机转向五代机;关键技术多,飞机设计分系统多,技术复杂,涉及机、电、光、热、声、磁、材料、信息等多个学科;系统复杂、协调面广,涉及多个厂所共同研制;研制周期长,通常一个型号飞机的研制长达十几年;研制队伍新等。迫切需要研制过程进度有效的管控。

航空、航天研制过程遵循AS9100及特点

图1 航空、航天研制过程遵循AS9100及特点
 
       按照AS9100,产品研发过程分成五个阶段,概念、计划、开发、验证、批产,项目管理表现由粗到细,概念和计划阶段主要进行WBS的分解,确定各个阶段的项目交付目标,开发、验证、批产主要对研制过程进行监控和交付物的管理。

AS9100项目研制阶段划分及主要任务

图2 AS9100项目研制阶段划分及主要任务
 
       概念阶段的主要任务:
 
       1)完成型号的可行性论证报告和经济可行性论证报告,并通过评审;
 
       2)任命项目领导,成立项目办公室,组织方案论证和项目队伍;
 
       3)进行项目范围分析,编制刚要级WBS工作分解结构,确定项目里程碑;
 
       4)识别技术风险,确定关键攻关技术;
 
       5)进行研制整体策划,确定研制程序,编制飞机研制技术流程;
 
       6)估算计划进度,编制飞机研制的初步计划流程;
 
       7)提出研制分工和定点单位;
 
       8)提出研制资源需求和技术改造要求;
 
       9)进行费用估算,进行费用可行性论证。
 
       计划阶段的主要任务:
 
       1)总体方案设计和可靠性设计并通过评审,关键技术攻关完成,项目管理计划通过评审;
 
       2)建立各层次(分)项目管理组织,明确(分)项目和子项目管理负责人和技术负责人;明确研制分工和协作单位,签订分包合同;
 
       3)编制飞机各层次研制技术流程和计划流程;
 
       4)完成工作、组织、成本等分解结构的编制;
 
       5)提出进口件采购质量等级要求和进口件物资清单;
 
       6)编制包括集成、范围、技术状态、成本、进度、质量、风险、采购、信息等各要素的项目管理计划。
 
       开发阶段的主要任务:
 
       1)完成详细设计,包括所有的图纸及技术状态文件,通过相关设计评审;
 
       2)建立质量标准和管理规定,进行安全性要求、沟通要求及风险分析,建立例会制度和规范的沟通,对项目进度进行有效监控;
 
       3)组织开发阶段的实验验证和物理样机;
 
       4)物资管理:组织进行采购订货;
 
       5)进一步识别和分析风险,进行风险控制。
 
       验证和批产阶段的主要任务:
 
       1)更新项目计划;
 
       2)生产首批验证,进行产品、工艺、制造的验证;
 
       3)适航认证;
 
       4)组织批产;
 
       5)项目收尾工作,包括技术总结、管理总结和项目评价,确定型号在技术和管理上需要改进的项目和改进要求。
 
       飞机型号研制的项目管理的总目标是通过项目管理的研究和实践,完成飞机研制的进度、质量、范围、经费等各项指标,建立符合国情的飞机研制管理体系,并为建立科学化、规范化、集约化的的飞机研制新模式提供经验。在飞机的项目管理PLM系统中的应用,如图3所示我们可以从三个维度构建项目管理,产品视图、组织视图、任务视图。

项目管理的三个维度

图3 项目管理的三个维度
 
       1.产品视图维度
 
       如图4所示,在PLM中对产品信息进行了完整的定义,Requirement-需要一个什么产品,对应飞机研制总要求,包括市场的、产品的、功能的、适航的等要求,并按照结构树的方式管理;Function-需要什么功能去实现,按照功能树进行分解,对应系统方案及分系统研制要求;Logical-系统是如何工作的,对应系统逻辑图和分系统逻辑图;Physical Design-系统如何实施的,对应设计模型及图纸等;Part-告诉生产部门,哪些零件需要制造、哪些需要采购;Process-制造工艺过程是什么,如何制造;Plant-工厂信息,需要什么样的设备;Physical-物理实现,对架次飞机来说,具体的系列件的序号是什么?对应飞机管理上的架次履历表。通过PLM的As-Built BOM进行管理。

PLM中产品数据的单一数据源定义

图4 PLM中产品数据的单一数据源定义
 
       构型基线既是构型管理的要素,同时也是项目管理的要素。飞机项目管理的基线,包括:功能基线、分配基线、设计基线、制造基线、产品基线等。
 
       需求基准线相当于军标(MIL-HDBK-61A)中的功能基线或民用标准(EIA-649A)中的需求基线。需求管理包括:创建与规范相匹配的需求结构,创建新的需求,对需求进行管理和维护,以及输出WORD格式的需求报告。相当于管理好Requirement结构树+相关技术状态文件。
 
       需求基准线确定之后,就开始编制工程项目的定义文件,它的标志是《系统和分系统设计报告》文件,这就是分配基准。相当于管理Function结构树+Logical逻辑实现+相关技术状态文件。
 
       设计基线相当于管理设计BOM结构+模型+相关技术状态文件。
 
       制造基线相当于管理好工艺结构BOP+相关技术状态文件。
 
       产品基线相当于管理好As-Built BOM的数据+相关技术状态文件。
 
       计划基线的建立标志着产品构型的确认和制造技术状态的完全确定。
 
       所有基线都在项目的管理计划中有评审节点,实现各个节点的项目的交付物的管理,需求结构、功能结构、产品结构、工艺结构、实做结构都会按照版本的有效性记录某一个时刻的结构数据状态。
 
       2.组织视图维度
 
       为了快速响应市场和客户的要求,越来越多企业的研发项目组织形式由职能主导向项目主导转变,越是市场化充分的行业越偏向于选择项目主导的组织形式。例如,丰田和华为都在项目研发中采用了强矩阵项目组织结构。
 
       民机制造是市场化程度极高的产业,国外民机制造商通过长期实践也最终选择了强矩阵的项目组织形式。其中,波音737的IPT和空客A380的跨职能团队是较成功的案例。这些先进的民机项目组织形式随着国际民机转包项目传入中国。上世纪90年代后期,我国民机制造商凭借在国际民机转包项目中获得的经验,从中吸取精华,开启了中国民机项目组织形式的变革之路。
 
       IPT是民机领域最典型的强矩阵项目组织形式。上世纪90年代末,我国民机制造商借鉴波音实施IPT的成功经验,通过吸收、消化、再创新,开始在民机新机型部件研制中局部采用IPT项目组织形式。在积累了十多年的经验后,我国民机制造商深化民机项目组织形式的变革,全面向以IPT为主导的强项目矩阵组织形式进化。
 
       3.型号进度管理
 
       飞机项目型号的进度管理的主要工作包括:
 
       (1)界定和确认项目活动的具体内容,即分析确定为达到特定项目目标所必须进行的各项作业活动;
 
       (2)项目活动排序,即分析确定工作之间的相互关联关系;
 
       (3)估算工期,对项目活动所需时间做出估算;
 
       (4)制定项目进度计划,进行项目进度的管理和控制。具体参见图5。

飞机型号的项目管理过程

图5 飞机型号的项目管理过程
 
       在PLM系统中可以按照研发项目类型管理项目及项目生命周期,对项目启动、计划制定、任务执行、技术评审、项目进度监控及项目过程中的交付件进行有效管理。按照产品模型PBS分解项目管理模型WBS,按照任务驱动的方式,驱动IPT小组的成员完成项目交付物,更新项目计划和状态。将成本融入到WBS当中,形成对项目成本的分析。最终实现按照项目任务驱动下的研发过程管理,具体参见图6。

PLM中的项目管理

图6 PLM中的项目管理
 
       项目进度管理是飞机系统的龙头管理要素,对飞机的项目任务完成和构型数据管理起着关键的作用。PLM中的项目管理功能为飞机研发的过程管控,从产品视图(研制基线控制)、组织视图(IPT)、任务视图进行全方位的管理,为项目的全面化管理,计划状态的及时更新,任务的驱动和交付物的有效管控提供了有效的保障手段。
责任编辑:程玥
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