張成武，郝朝杰

（中國(guó)航發(fā)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限責(zé)任公司，上海200241）

0 引言

航空發(fā)動(dòng)機(jī)是制造業(yè)中典型的研制周期長(zhǎng)、技術(shù)難度高、投入成本高的復(fù)雜系統(tǒng)，在研制過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的不同層級(jí)、不同種類的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，并且在跨階段、大范圍協(xié)同的研制過(guò)程中還會(huì)經(jīng)歷頻繁的設(shè)計(jì)更改。因此，如何制定合理的數(shù)據(jù)管理方案，是航空發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)型管理工作的首要問(wèn)題。而以工程圖樣為主的工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)作為關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)、取證/定型的核心紐帶，則更是重中之重。

工程圖樣一般分為零件圖和組件圖（也稱裝配圖），用于定義產(chǎn)品結(jié)構(gòu)各層級(jí)零/組件的構(gòu)型及其在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上的層級(jí)關(guān)系。按照國(guó)內(nèi)航空發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)的傳統(tǒng)模式，組件圖上一般直接標(biāo)注下一層級(jí)零/組件號(hào)，并且標(biāo)注的件號(hào)具有惟一性；在零/組件圖的標(biāo)題欄，也會(huì)定義上層組件的件號(hào)作為裝配處信息。對(duì)于單一方案而言，這種模式上下追溯關(guān)系清楚且惟一。然而，當(dāng)圖紙發(fā)生更改而且需要新增件號(hào)時(shí)，由于上層組件只能惟一對(duì)應(yīng)更改前的件號(hào)，因而只能新增上層組件號(hào)來(lái)對(duì)應(yīng)更改后的件號(hào)，繼而再新增上上層組件號(hào)，直至發(fā)動(dòng)機(jī)最頂層。由此可見，在當(dāng)前傳統(tǒng)模式下，一旦某個(gè)零件換號(hào)，該更改將一直傳遞至發(fā)動(dòng)機(jī)頂層，帶來(lái)大量的組件圖、裝配工藝的關(guān)聯(lián)更改。為了避免上述“株連九族”式的關(guān)聯(lián)更改，行業(yè)內(nèi)采用了多種規(guī)避機(jī)制，然而這些機(jī)制都只局限于臨時(shí)解決問(wèn)題，反而造成工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的混亂，給產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理帶來(lái)更多問(wèn)題。

本文對(duì)行業(yè)內(nèi)更改規(guī)避機(jī)制存在的諸多弊端進(jìn)行分析，論述了問(wèn)題產(chǎn)生的根源，參考國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)和其他行業(yè)的管理模式，結(jié)合航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制特點(diǎn)，提出基于模塊化設(shè)計(jì)的工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理方案，為解決行業(yè)內(nèi)長(zhǎng)期存在的隱患提出完整的解決方案與實(shí)施建議。

1 傳統(tǒng)模式下的更改封閉機(jī)制

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)單位通常采用以下3種方法處理圖紙的更改:

（1）無(wú)論更改前的方案是否有效，均選擇升版圖紙，通過(guò)圖紙的不同版本對(duì)應(yīng)不同設(shè)計(jì)方案，即“多版本有效”；

（2）設(shè)計(jì)通過(guò)發(fā)布臨時(shí)偏離（通常稱為“技術(shù)通知單”）的方式處理設(shè)計(jì)更改；

（3）發(fā)生更改的零件新增件號(hào)，針對(duì)上層組件發(fā)布臨時(shí)偏離，代替新增上層組件號(hào)。

然而，這3種辦法都將帶來(lái)新的問(wèn)題:

（1）升版。在“多版本有效”模式下，必須通過(guò)“件號(hào)+版本”的方式才能確定構(gòu)型，即意味著所有出現(xiàn)件號(hào)的地方均要附帶版本號(hào)才可以，而事實(shí)上當(dāng)前組件圖和目錄上標(biāo)識(shí)的件號(hào)以及實(shí)物標(biāo)印上均不體現(xiàn)版次信息，將導(dǎo)致構(gòu)型管理的極大混亂。如果要求所有標(biāo)識(shí)件號(hào)的地方均附帶版本號(hào)，那么版本號(hào)將成為件號(hào)的一部分，其更改同樣會(huì)引起自下而上的關(guān)聯(lián)更改。

（2）發(fā)臨時(shí)偏離。首先，技術(shù)通知單僅用于處理“臨時(shí)偏離”，不用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)，一旦技術(shù)通知單定義的構(gòu)型用于產(chǎn)品取證，仍然要新發(fā)圖紙代替技術(shù)通知單，依舊面臨自上而下的關(guān)聯(lián)更改，而且更改前后與相關(guān)驗(yàn)證信息的關(guān)聯(lián)也將成為問(wèn)題；其次，裝配圖、目錄均不包含技術(shù)通知單，仍然需要再針對(duì)組件補(bǔ)充定義裝配要求，過(guò)程中需要大量的人工統(tǒng)計(jì)與辨識(shí)，單據(jù)遺漏的風(fēng)險(xiǎn)極大。

（3）上層組件發(fā)臨時(shí)偏離。問(wèn)題與零件發(fā)臨時(shí)偏離所帶來(lái)的問(wèn)題相同，只是將問(wèn)題的范圍縮小了，但并未杜絕。

綜上所述，當(dāng)前的更改封閉機(jī)制盡管解決了眼前的更改向上傳遞問(wèn)題，但是違背了國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)和最佳實(shí)踐[1-3]所推薦的“單一件號(hào)對(duì)應(yīng)單一構(gòu)型”這一基本原則，無(wú)論如何補(bǔ)救都無(wú)法在裝配圖、設(shè)計(jì)目錄、零件圖、實(shí)物標(biāo)印四者之間建立直接追溯關(guān)系，不得不在設(shè)計(jì)、裝配等各環(huán)節(jié)增加更多的臨時(shí)單據(jù)或臨時(shí)文件，后續(xù)環(huán)節(jié)需要大量的人工統(tǒng)計(jì)與辨識(shí)，風(fēng)險(xiǎn)極大。究其根本，還是因?yàn)楫?dāng)前傳統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理模式只適合產(chǎn)品結(jié)構(gòu)層級(jí)少、設(shè)計(jì)方案單一且極少變更的產(chǎn)品，無(wú)法適應(yīng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)這種復(fù)雜系統(tǒng)的研制。

在國(guó)內(nèi)商用飛機(jī)型號(hào)研制中也遇到過(guò)類似問(wèn)題[4]，曾一度使其適航取證工作受到很大影響，最終不得不臨時(shí)更換工程數(shù)據(jù)管理模式，付出了時(shí)間和成本上的巨大代價(jià)。然而，國(guó)內(nèi)航空發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)長(zhǎng)期專注于軍用型號(hào)研制，沒有外在的適航取證壓力，未能貫徹國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)要求，使得這一問(wèn)題長(zhǎng)期存在于型號(hào)研制過(guò)程中，既沒有引起足夠重視，也沒有得到系統(tǒng)地解決，成為航空發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)型管理工作的一大隱患。

2 模塊化設(shè)計(jì)理念

2.1 基本原理

模塊化設(shè)計(jì)是1種將復(fù)雜系統(tǒng)向下分解為若干子系統(tǒng)/零部件的設(shè)計(jì)方法。在模塊化設(shè)計(jì)下，組成系統(tǒng)的零部件被定義為若干個(gè)模塊，這些模塊不再完全依附于該系統(tǒng)，而是可以單獨(dú)進(jìn)行開發(fā)?？紤]到所有系統(tǒng)通常都是由零部件組成的，而且極少數(shù)系統(tǒng)的零部件完全無(wú)法分解和重新組裝。因此，在某種程度上，幾乎所有系統(tǒng)都可以采用模塊化設(shè)計(jì)[5]。模塊化設(shè)計(jì)使得零組件上下層級(jí)關(guān)系變得更為靈活，在滿足上層組件對(duì)于功能、性能、接口等要求的前提下，下一層零/組件的不同構(gòu)型可以根據(jù)實(shí)際需要靈活選配。

2.2 更改傳遞規(guī)則

若將模塊化設(shè)計(jì)理念應(yīng)用于工程圖樣管理，那么定義組件圖時(shí)，將不再直接明確下一層級(jí)的裝配件，而是可以通過(guò)其他方式對(duì)下一層級(jí)裝配件進(jìn)行靈活選擇，從而打破了組件上下層級(jí)的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)某一層級(jí)件號(hào)發(fā)生更改時(shí)，其上層組件首先判斷更改前后是否具有可互換性，即:若該組件更改前后的功能特性和物理特性在性能、可靠性、維修性方面是等效的，互換時(shí)不影響接口與性能，也不需要其他相配合的構(gòu)型進(jìn)行選擇或調(diào)整，則認(rèn)為該組件更改前后具有互換性[6]，組件號(hào)不再新增；若不可互換，上層組件需新增件號(hào)，并繼續(xù)向上判斷可互換性，直至到達(dá)可互換的層級(jí)或最高層級(jí)為止[1-2]。

2.3 應(yīng)用現(xiàn)狀

模塊化設(shè)計(jì)是1種現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念，可以極大地提高產(chǎn)品數(shù)據(jù)的重用性，目前已廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、汽車等制造業(yè)[7]。在航空領(lǐng)域，以空中客車、歐洲直升機(jī)為代表的飛機(jī)制造商采用模塊化設(shè)計(jì)理念，通過(guò)定義可變項(xiàng)、不可變項(xiàng)的方式在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上建立模塊層，并實(shí)施模塊間的邊界保護(hù)，將更改封閉在可變項(xiàng)內(nèi)部，在模塊層實(shí)現(xiàn)多方案的自由選配[8-9]。然而，航空發(fā)動(dòng)機(jī)零組件之間的耦合性更強(qiáng)，難以效仿飛機(jī)行業(yè)在某一層級(jí)實(shí)施明確的邊界保護(hù)[10]，必須制定更加復(fù)雜、細(xì)致的管理方案，以適應(yīng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制特點(diǎn)。

3 基于模塊的產(chǎn)品架構(gòu)標(biāo)識(shí)

3.1 產(chǎn)品架構(gòu)定義

在基于模塊可選配的管理模式下，組件下的某一位置可以對(duì)應(yīng)不同的零/組件，同一零/組件也可以隸屬于不同的上層組件。為確保這種通用性，組件圖中的裝配位置上只能定義代表其功能的模塊，而不是具體的零/組件號(hào)。各層級(jí)的模塊組合起來(lái)，即構(gòu)成完整的產(chǎn)品架構(gòu)。根據(jù)系統(tǒng)工程理論，產(chǎn)品研制過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)先建立產(chǎn)品架構(gòu)，再進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)[11]。因此，需要1套獨(dú)立于零組件號(hào)的編碼系統(tǒng)，用于標(biāo)識(shí)各層級(jí)模塊，并以模塊為節(jié)點(diǎn)建立產(chǎn)品架構(gòu)，組件圖中的裝配位置相應(yīng)地標(biāo)識(shí)模塊編碼。

盡管航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制過(guò)程中設(shè)計(jì)更改頻繁，甚至?xí)霈F(xiàn)多方案并行設(shè)計(jì)，導(dǎo)致產(chǎn)品結(jié)構(gòu)在研制過(guò)程中一直處于不斷變化之中，但是產(chǎn)品架構(gòu)通常相對(duì)穩(wěn)定。獨(dú)立標(biāo)識(shí)的產(chǎn)品架構(gòu)可以為不同設(shè)計(jì)方案的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)提供通用基礎(chǔ)，而且可以體現(xiàn)不同設(shè)計(jì)方案之間的關(guān)聯(lián)和差異。

3.2 模塊化層級(jí)定義

采用模塊化設(shè)計(jì)并不意味著所有層級(jí)的零/組件都要被定義為模塊。通常應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的自身特點(diǎn)，在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹上選擇特定的零/組件作為最小模塊（如圖1所示），這些最小模塊的上層組件均為模塊，下層級(jí)（若有）均不再被定義為模塊。作為最小模塊的組件，其下層級(jí)的所有零/組件均惟一確定，若更改導(dǎo)致這些零/組件需新增件號(hào)，則上一層級(jí)組件號(hào)需要相應(yīng)新增，直至最小模塊層的組件也隨之新增件號(hào)后，才能通過(guò)互換性判斷更改是否可以終止。未被定義成模塊的零/組件不會(huì)直接體現(xiàn)在產(chǎn)品架構(gòu)上，而是作為其所在最小模塊組件的一部分，通過(guò)該最小模塊與產(chǎn)品架構(gòu)建立關(guān)聯(lián)。

圖1 基于模塊的產(chǎn)品架構(gòu)

最小模塊層級(jí)的選擇，關(guān)系到產(chǎn)品架構(gòu)的管理成本和更改成本。層級(jí)過(guò)高，將導(dǎo)致非模塊的組件層級(jí)過(guò)多，使得最小模塊層以下的零/組件更改成本過(guò)高，甚至重蹈當(dāng)前國(guó)內(nèi)航空發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)的覆轍；層級(jí)過(guò)低，更改很少具有互換性，甚至導(dǎo)致產(chǎn)品架構(gòu)變更頻繁，不僅沒有降低更改成本，反而增加了大量的產(chǎn)品架構(gòu)管理成本。盡管最小模塊層的選擇因產(chǎn)品而異，但是依然有一些通用的原則可以遵循，幫助產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理工程師做出適合產(chǎn)品研制特點(diǎn)的選擇。

3.3 最小模塊的最低選擇層級(jí)

根據(jù)組件的維修策略不同，可以將組件分為可分解組件與不可分解組件2大類。在使用維護(hù)過(guò)程中，其下層零組件不可以單獨(dú)進(jìn)行拆裝更換，必須要將組件進(jìn)行整體更換的，一般稱為不可分解組件（如焊接組件）；相應(yīng)地，無(wú)須進(jìn)行整體更換的，稱為可分解組件。因此，通常將可獨(dú)立安裝的零件和不可分解組件作為實(shí)物管理的最小單元，實(shí)物上所標(biāo)印的件號(hào)和序列號(hào)可惟一代表該實(shí)物構(gòu)型。而可分解組件在使用過(guò)程中會(huì)經(jīng)歷頻繁地拆裝換件，實(shí)物所標(biāo)印的件號(hào)和序列號(hào)無(wú)法惟一確定該組件的實(shí)物構(gòu)型，必須輔以裝機(jī)目錄（也稱為配套表）記錄每次裝配的下層級(jí)零/組件實(shí)物的件號(hào)和序列號(hào)。

如果將最小模塊層定義至不可分解組件以下的零/組件上，那么理論上這些零/組件的更改可以通過(guò)互換性準(zhǔn)則封閉在不可分解組件的內(nèi)部，使得該不可分解組件的件號(hào)維持不變，導(dǎo)致相同的不可分解組件的件號(hào)可以對(duì)應(yīng)不同的構(gòu)型。然而，不可分解組件實(shí)物并沒有輔以裝機(jī)目錄，無(wú)法區(qū)分相同組件號(hào)的不同構(gòu)型，將帶來(lái)實(shí)物構(gòu)型管理上的混亂。因此，最小模塊層的定義不能低于不可分解組件。

3.4 最小模塊的最高選擇層級(jí)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)通常劃分為若干個(gè)部件（如壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪、噴管等），部件之間通過(guò)接口定義以確?？梢约桑煌瑯?，部件內(nèi)部也可以繼續(xù)向下劃分成若干個(gè)零/組件并定義接口。為了盡可能減小設(shè)計(jì)更改的影響范圍，有的企業(yè)會(huì)將某一層級(jí)部件或零/組件之間的接口凍結(jié)，強(qiáng)制要求各設(shè)計(jì)方在設(shè)計(jì)發(fā)生更改時(shí)不得更改接口，或者采取措施盡量減少。這種對(duì)設(shè)計(jì)邊界進(jìn)行保護(hù)的控制策略盡管犧牲了部分設(shè)計(jì)最優(yōu)方案，但是卻最大程度上確保了接口相關(guān)的零/組件設(shè)計(jì)更改的互換性，從而縮小了更改范圍。因此，如果對(duì)某一層級(jí)接口設(shè)置了邊界保護(hù)，那么最小模塊層的設(shè)置應(yīng)不高于該層級(jí)，否則設(shè)計(jì)邊界所在層級(jí)將無(wú)法采用互換性準(zhǔn)則阻隔更改傳遞。

3.5 模塊層級(jí)選擇建議

模塊化層級(jí)的選擇需要企業(yè)根據(jù)具體的型號(hào)研制策略和管理策略，在產(chǎn)品架構(gòu)管理的復(fù)雜性和更改成本之間做進(jìn)一步的權(quán)衡?？紤]到國(guó)內(nèi)航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制經(jīng)驗(yàn)不足，技術(shù)成熟度低，型號(hào)研制過(guò)程中降低更改成本的需求更加迫切，因此更加適合將最小模塊層劃分到最低層級(jí)，即可獨(dú)立拆裝的零件和不可分解組件。模塊層級(jí)過(guò)多所帶來(lái)的管理復(fù)雜性可以通過(guò)信息化系統(tǒng)功能開發(fā)予以應(yīng)對(duì)。

4 基于模塊可選配的管理方案

4.1 互換性管理

盡管基于模塊可選配的管理方案可以通過(guò)互換性判斷準(zhǔn)則阻隔更改向上傳遞，但并不是所有的更改都會(huì)具有互換性。因此，對(duì)于下一層級(jí)零/組件的更換，上一層級(jí)組件是否具有互換性，應(yīng)進(jìn)行明確的定義。鑒于物料清單（Bill of Material，BOM），也可稱為零組件目錄或明細(xì)表）通常承載著零組件之間的上下層級(jí)關(guān)系，因而可在BOM上標(biāo)識(shí)互換性。

在基于模塊化設(shè)計(jì)的管理模式下，BOM的架構(gòu)應(yīng)首先通過(guò)產(chǎn)品架構(gòu)標(biāo)識(shí)建立起來(lái)，在同一裝配位置下的零/組件應(yīng)當(dāng)對(duì)應(yīng)相同的產(chǎn)品架構(gòu)標(biāo)識(shí)號(hào)，見表1。若組件某一裝配位置對(duì)應(yīng)的2個(gè)零件相互替換使用不影響該組件的互換性，那么在BOM中，其中1個(gè)零/組件可以添加1個(gè)可替換使用的標(biāo)記，如“可替換件”、“ALT”、“SUBST”等[12]。若設(shè)計(jì)更改前后 2 個(gè)零/組件不具備互換性，則需要新增上層組件號(hào)，新增的下層零件號(hào)不再標(biāo)識(shí)可替換使用。

表1 燃燒室組件BOM示例

4.2 有效性管理

在基于模塊可選配的管理模式下，各模塊層級(jí)的零/組件均可能存在多個(gè)構(gòu)型，但是對(duì)于1套完整的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)方案，構(gòu)型卻是惟一的。盡管各可選配構(gòu)型對(duì)于上層組件而言可以相互替換，但是每個(gè)構(gòu)型都有其適配的設(shè)計(jì)方案和特殊用途，必須通過(guò)額外的標(biāo)識(shí)進(jìn)行區(qū)分，即通常所說(shuō)的有效性。有效性定義的是零/組件的使用屬性，不屬于零/組件本身構(gòu)型，應(yīng)單獨(dú)進(jìn)行定義和標(biāo)識(shí)。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)在研制階段需要開展大量試驗(yàn)，以證明其相對(duì)于需求的符合性。因此，在研制階段產(chǎn)生的所有工程圖樣最終都會(huì)直接或間接（部分需進(jìn)行改裝）地用于各臺(tái)份的試驗(yàn)件（包括整機(jī)、核心機(jī)、部件及關(guān)鍵零組件）中。而單一臺(tái)份的試驗(yàn)件所貫徹的設(shè)計(jì)方案相對(duì)惟一，可以很好地區(qū)分零/組件構(gòu)型的使用范圍，因而可以采用臺(tái)份編號(hào)作為零/組件的有效性標(biāo)識(shí)。單個(gè)零/組件的有效性可以定義為多臺(tái)份編號(hào)，代表該零/組件用于多臺(tái)試驗(yàn)件設(shè)計(jì)。盡管航空發(fā)動(dòng)機(jī)在研制過(guò)程中產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案在持續(xù)不斷地更新，但是在任何時(shí)間點(diǎn)上均存在1套基礎(chǔ)構(gòu)型擬用于產(chǎn)品取證，作為后續(xù)試驗(yàn)件設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)。因此，還應(yīng)當(dāng)增加1個(gè)特殊的編號(hào)，用于定義某些零/組件屬于產(chǎn)品基礎(chǔ)構(gòu)型。而且，隨著產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案不斷更改，代表基礎(chǔ)構(gòu)型的有效性編號(hào)也應(yīng)當(dāng)相應(yīng)地調(diào)整到新的零/組件號(hào)上。

4.3 EBOM管理

模塊化設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)最大的不同在于，組件圖只定義本身的裝配要求及下一層級(jí)的產(chǎn)品架構(gòu)，下一層零/組件的構(gòu)型由BOM定義，從而由傳統(tǒng)的以圖紙為核心轉(zhuǎn)變?yōu)橐訠OM為核心的管理模式[13]。在基于模塊可選配的管理模式下，BOM不僅要承載零組件的層級(jí)關(guān)系，還要定義互換性和有效性，其管理的復(fù)雜度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)模式下的BOM。因此，有必要借助信息化系統(tǒng)構(gòu)建基于統(tǒng)一產(chǎn)品架構(gòu)的EBOM，提高工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的管理效率。

基于統(tǒng)一產(chǎn)品架構(gòu)的EBOM包含4類要素及其相互關(guān)系，如圖2所示。其中要素包括:位置節(jié)點(diǎn):以模塊編碼為標(biāo)識(shí)，每個(gè)位置節(jié)點(diǎn)代表1個(gè)模塊；數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn):以件號(hào)為標(biāo)識(shí)，用于定義設(shè)計(jì)方案，產(chǎn)品架構(gòu)的某個(gè)位置節(jié)點(diǎn)掛接的不同數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，表示在同一模塊功能下采用不同的設(shè)計(jì)方案；有效性:以臺(tái)份編號(hào)為標(biāo)識(shí)，定義每個(gè)件號(hào)的使用范圍；數(shù)據(jù)文件:包括工程圖樣及隨圖文件，以數(shù)據(jù)包的形式掛接至數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)。要素之間的關(guān)系則包括:位置節(jié)點(diǎn)之間的層級(jí)關(guān)系；數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)與位置節(jié)點(diǎn)的掛接關(guān)系；數(shù)據(jù)文件與數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)之間的掛接關(guān)系；各模塊對(duì)應(yīng)的零/組件在其上一層模塊對(duì)應(yīng)的組件下的可替換關(guān)系。

圖2 基于統(tǒng)一產(chǎn)品架構(gòu)的EBOM示例

在如圖2所示的工程設(shè)計(jì)物料清單（Engineering Bill of Material，EBOM）下，可以快速獲得以下幾方面關(guān)鍵信息:

（1）通過(guò)有效性編號(hào)篩選出某單臺(tái)份試驗(yàn)件構(gòu)型或當(dāng)前的產(chǎn)品基礎(chǔ)構(gòu)型；

（2）通過(guò)零組件號(hào)所關(guān)聯(lián)的有效性，可以獲得該件的使用范圍；

（3）通過(guò)相同的位置節(jié)點(diǎn)，可以對(duì)比某一位置節(jié)點(diǎn)上不同臺(tái)份之間的方案差異性。

5 管理模式轉(zhuǎn)變的影響評(píng)估

當(dāng)前行業(yè)內(nèi)的傳統(tǒng)管理模式轉(zhuǎn)變?yōu)榛谀K可選配的管理模式，需在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理、工藝數(shù)據(jù)管理、組件裝配、BOM管理上進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)整。

5.1 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理

對(duì)于最小模塊及以上層級(jí)的組件，工程圖樣僅定義組件的裝配、檢測(cè)等要求以及下一層級(jí)零/組件的裝配位置，不再定義下一層級(jí)零/組件的具體件號(hào)。在零/組件更改時(shí)，需通過(guò)互換性判斷是否向上傳遞。對(duì)于2維圖紙而言，組件與其下一層級(jí)裝配件相互獨(dú)立，在裝配圖上直接修改標(biāo)識(shí)號(hào)即可適應(yīng)；而對(duì)于基于模型的3維設(shè)計(jì)（Model Based Design，MBD），組件與其下一層級(jí)裝配件模型之間在系統(tǒng)上存在直接、惟一的引用關(guān)系，因而必須對(duì)3維設(shè)計(jì)軟件及產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（Product Data Management，PDM）/產(chǎn)品生命周期管理（Product Life-cycle Management，PLM）系統(tǒng)功能進(jìn)行二次開發(fā)，使得模型上下層引用關(guān)系可以通過(guò)BOM進(jìn)行配置管理，通過(guò)有效性篩選可以過(guò)濾出所需要的組件模型[14]。

對(duì)于最小模塊層以下的組件和所有零件，無(wú)需任何調(diào)整。

5.2 工藝數(shù)據(jù)管理

對(duì)于最小模塊及以上層級(jí)的組件，由于裝配工藝以組件號(hào)為惟一追溯性標(biāo)識(shí)，而組件下允許可選配，若下一層級(jí)零/組件號(hào)的更換不引起組件號(hào)和組件圖的更換，那么裝配工藝也不應(yīng)當(dāng)發(fā)生更改。因此，裝配工藝文件也應(yīng)當(dāng)與組件圖一樣采用可選配的標(biāo)識(shí)方法，不再直接確定下一層級(jí)零/組件號(hào)，而是與BOM共同確定最終的組件裝配構(gòu)型。

對(duì)于最小模塊層以下的組件和所有零件，無(wú)需任何調(diào)整。

5.3 BOM管理

在傳統(tǒng)模式下，組件圖/工藝文件均惟一確定了組件構(gòu)型，無(wú)論是傳統(tǒng)的BOM文件還是PLM/ERP系統(tǒng)的EBOM/MBOM[15]，都僅作為組件圖/工藝文件的附屬統(tǒng)計(jì)信息，ERP為企業(yè)資源規(guī)劃（Enterprise Resource Planning），MBOM 為制造物料清單（Manufacturing Bill of Material）。發(fā)生更改時(shí)，必須首先確保圖紙和工藝文件貫徹到位，而BOM一般無(wú)需立即貫徹更改。在基于模塊可選配的管理模式下，BOM將取代組件圖和工藝文件成為數(shù)據(jù)管理的核心，通過(guò)BOM索引到組件圖和工藝文件完整地確定產(chǎn)品構(gòu)型。從設(shè)計(jì)方案定義、裝配要求下發(fā)到物料流轉(zhuǎn)、裝配執(zhí)行，都必須以BOM作為惟一數(shù)據(jù)源。因此，發(fā)生更改時(shí)必須首先確保BOM的貫徹到位。

6 結(jié)論

（1）當(dāng)前傳統(tǒng)的工程數(shù)據(jù)管理模式無(wú)法避免多方案產(chǎn)生的自下而上的關(guān)聯(lián)更改，任何規(guī)避措施都無(wú)法完整地解決問(wèn)題。

（2）基于模塊化設(shè)計(jì)理念，在產(chǎn)品架構(gòu)、互換性、有效性以及BOM管理上制定更加詳細(xì)、普適的規(guī)則，可以實(shí)現(xiàn)多層級(jí)模塊可選配的管理模式，完整地解決多方案產(chǎn)生的關(guān)聯(lián)更改問(wèn)題。

（3）企業(yè)在實(shí)施基于模塊可選配的管理模式時(shí)，需在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理、工藝管理、BOM管理同步進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整，完成管理模式的整體轉(zhuǎn)變。

本文論證了當(dāng)前工程數(shù)據(jù)管理向基于模塊可選配的管理模式轉(zhuǎn)變的必要性與可行性，并完成了具體的管理方案研究，可以指導(dǎo)企業(yè)完整、規(guī)范地建立適合于航空發(fā)動(dòng)機(jī)多方案設(shè)計(jì)的工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理體系，解決行業(yè)內(nèi)長(zhǎng)期存在的工程數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)不清、更改難以封閉的問(wèn)題。