张学林,陈俊辉,吴兴杰

(1.沈阳飞机设计研究所 总体气动部,沈阳 110035； 2.沈阳航空航天大学 航空制造工艺数字化国防重点学科实验室,沈阳 110136)

基于协同研制平台的构型管理技术

张学林1,陈俊辉2,吴兴杰2

(1.沈阳飞机设计研究所 总体气动部,沈阳 110035； 2.沈阳航空航天大学 航空制造工艺数字化国防重点学科实验室,沈阳 110136)

利用当前航空企业的信息化环境，建立Windchill与CATIA之间的构型管理协同研制平台。在此平台上，把设计生成的产品EBOM通过LCA交互到Windchill环境下，实施产品构型管理的各个业务流程。通过对产品结构进行构型标识，构型信息的完善和构型项的划分，生成以构型项为主的构型结构树(CIBOM)。通过协同研制平台启动实施构型的更改管理和控制，并对构型的原始状态和构型的更改状态进行详细的记录和跟踪，以生产实践中产品的生产和装配来验证构型信息的一致性和规范性，在此环境下实现构型管理的各个业务流程的循环，最终实现无纸化构型管理。

Windchill；构型管理；构型标识；构型控制；构型状态纪实；构型验证与审核

航空产品的特殊性，决定了飞机研制过程中产品的技术状态是一个动态的不断变化的过程，这也造成了当前航空企业实施产品构型管理的难度，如何充分利用企业所拥有的资源，顺利的实施好构型管理是当前航空企业构型管理所面临的一个问题。我国航空业虽然陆续制定了一批国家标准和行业标准，企业内部也制定了飞机型号构型管理实施的相关标准和指导性技术文件，但与国外先进的飞机公司已经实现无纸化的构型管理体系相比，还有相当大的差距[1-2]。如何充分利用企业所拥有的资源，开展基于PDM平台的构型管理，建立完善的成体系的航空企业的构型管理系统，缩小和国外先进水平之间的差距是当前构型管理的一个关键问题。

1 协同研制平台下的构型管理

构型管理是一种技术和行政手段相结合面向产品全生命周期,以产品结构为组织方式,将各阶段产品数据关联起来并对其进行管理和控制,进而保证产品数据一致性、有效性和可追溯性的管理技术。构型管理主要由构型标识、构型控制、构型状态纪实以及构型验证与审核几个部分构成。利用目前多数航空企业所拥有的PDM平台Windchill[7]，然后与CAD设计软件CATIA建立协同研制平台，实施构型管理，以最大限度的利用现有的企业资源，降低企业实施构型管理所带来的成本，提高构型管理水平。协同研制平台的产品设计工作主要发生在CATIA软件，经过CATIA环境下的各个阶段产品设计工作最终完成产品的设计定型，当设计进行到详细设计阶段引入Windchill实施构型管理。设计定型的产品数据在LCA环境下映射生成产品结构树EBOM，通过LCA与Windchill的交互机制，完成Windchill环境下构型管理管理的全部业务流程，协同研制平台下的构型管理业务流程如图1所示。

2 协同研制平台下的构型标识

2.1 构型标识

一旦项目经过评审，根据工作分解结构和项目管理的细化程度，建立对应的产品结构。然后进行产品结构分解，把产品设计划分给各专业团队，在CATIA里面完成产品设计工作，并映射生成LCA环境下的产品EBOM。按照编写的构型管理计划以及零部件的相互独立的特性对产品的EBOM进行构型项的划分工作。通过总结研究所多年开展构型管理工作的编码体系，借鉴ATA规范，对产品结构树上的划分出的每一个构型项进行唯一的构型标识工作，最终生成构型结构树CIBOM，如图2所示。

图1 协同研制平台下构型管理业务流程

ICI是产品的顶层产品结构，对于具体指定的飞机型号来说是相对不变层。

CI为构型控制项，是产品实施构型管理和控制的节点。

构型配置方案CIS是CI控制下不同解决方案的多规格配置管理的集合。

设计模块VCI是CIS满足具体配置要求下的设计解决方案，其中包括设计方案的完整信息(零件、模型、技术文档等)。

2.2 构型信息

产品的构型信息对应产品的每一个构型所包含的基本信息。这些信息包括产品定义信息和产品使用信息。其中产品定义信息包括产品的物理或功能的边界和接口以及实现产品物理或功能属性所必需的设计信息。产品使用信息则是使用产品所必需的信息、维护信息和处理信息。产品的使用信息从产品的使用和维护部门通过建立的协同研制平台返回到产品设计部门，然后由设计人员对应每一个节点的构型项，完善构型信息，在零件的设计信息之外再加上产品的使用信息。这样生成的CIBOM通过JDBC方式存储到Oracle数据库，作为实施构型管理的单一产品数据源贯穿整个产品的生命周期。单一的BOM也即单一的产品数据源，可以按照下游不同的用户的需求，进行分类、分列和输出，得到协调一致的各种视图，供不同的部门和供应商使用。

图2 协同研制平台生成的构型结构树

3 协同研制平台下的构型控制

构型控制主要是对飞机构型的更改管理，构型更改是指对产品及其构型信息的变更。

3.1 更改的分类

在构型管理的通用标准中，通常按照更改影响的大小将更改分为两大类，即主要更改(Ⅰ类更改)和次要更改(Ⅱ类更改)。Ⅰ类更改，即3F更改。是指影响到飞机模块、构型基线、形状(Form)、配合(Fit)、功能(Function)、互换性、成本、计划、安全等的工程更改；Ⅱ类更改，是指除Ⅰ类工程更改以外的其他工程更改。原则上：Ⅰ类更改需要变号，Ⅱ类更改需要变版。

更改发生时，产品零部件可能的状态有四种，即未投产、已投产、已装机和已交付。如发生变号，对于已投产的或已装机的，如果可以让步，则从下一架次实施更改，本架次不做更改，本架次采用并行替代版次(新编号A→新编号A1)纪实；如果不能让步，则返修或重新制造，采用新编号依次变号。

3.2 构型更改过程的管理

通过协同研制平台的建立，借助windchill强大的电子流程管理功能，实现构型更改过程的电子化审签流程以替代过去的纸质技术审签单，打通设计所和制造工厂因为不同软件环境所造成的电子审签障碍，顺利实现对构型更改的跨厂所审签和更改，缩短构型更改审签和更改实施的时间和周期。当设计部门需要对产品构型信息进行完善或生产部门对零件的物理或功能特性提出一些更改需求的时候，就需要启动构型更改管理业务流程。产品设计定型的数据首次发放后，设计部门在协同研制平台提出的更改可以简单的归结为设计更改，与此对应由生产部门提出的更改称之为工艺更改。不论任何角色只要拥有权限，那么更改发起人就可以利用Windchill的更改管理器提出工程更改请求(ECR)，提交问题描述和解决措施，然后由更改评审委员会对ECR进行影响和风险评估，如果通过评估，则在Windchill里面提出工程更改建议(ECP)，提出更改的具体规划和描述，由更改评审委员会对ECP进行评审。通过评审，则把ECP提交到构型控制委员会进行风险和影响评估，如果通过评审，由构型控制委员会发出工程更改指令ECO给设计部门，设计部门根据ECO在LCA中对涉及的CI项进行更改设计，设计完成后依据ECO为基本单元生成构型更改发放包，里面包括改前改后结构的对比、版本和版次的变换，协同研制构型管理平台构型更改实施流程如图3所示。

图3 构型更改业务流程

4 协同研制平台下的构型纪实

构型纪实就是对整个生命周期过程中产品的构型标识和构型控制中所有活动的实施进展情况所做的正式记录和报告，包括构型基线的记录，更改过程的记录和构型偏离、超差等。基于协同研制平台的构型纪实过程可以使得我们完成和将要完成，以及更改和未更改的构型数据都可以方便的通过Windchill产品结构信息页面进行详细的查询和追溯，同时快速精准的检索和定位所需信息的位置，保证了产品构型数据的一致性和完整性。

在设计部门完成产品的设计定型后，在LCA中进行构型项的划分和构型标识活动，然后把数据发送到Windchill，再把生成的产品原始构型状态数据进行存储和记录，以利于产品原始构型状态的可追溯性。在设计部门和生成部门发起构型更改活动后，对构型更改过程进行详细的记录和追踪，再把更改过程中产生的更改单和更改数据通过Windchill存储和记录，通过对产品原始构型状态和更改后的构型状态的存储和记录，以保证产品的构型可追溯性，保证所有产品数据处于构型管理的可控状态,构型纪实流程如图4。

图4 构型更改纪实流程

5 协同研制平台下的构型审核与验证

构型验证是一个持续不断的过程。有效发布，基线和构型或更改验证的成果是交付一个已知的构型，它的文档和满足其性能要求是一致的。这些正是需要的属性，以满足航标设计验证、设计确认系列和构型审核要求。构型验证的功能方面包含了所有的测试和演示执行，以满足适用性能规范的质量保证部分。通过协同研制平台对产品的构型构型进行审核与验证可以方便的在整个产品的周期阶段连续不断的进行，便于在设计、制造、客户、维修等部门间的信息传递，打破以往不同部门间因为使用不同软件系统所造成的技术壁垒，保证了产品构型管理的顺利实施。

产品CIBOM生成后，发往制造单位，通过MES系统在生产车间进行生产与装配，在此过程中验证与审核前期设计定型后对产品结构的构型划分与标识信息的准确性，一致性和规范性，如果验证通过则产品的构型确定下来，反之，需要对产品的构型进行构型重构，继续构型更改控制流程，协同研制平台构型验证与审核如图5。

图5 构型验证审核

6 结论

通过对我国当前航空设计院所以及制造单位和后勤支援部门实施构型管理的调查研究分析，目前航空也实施的构型管理普遍存在着纸质化构型管理，构型管理与PDM管理等同于一体以及设计与制造单位之间使用不同的软件管理系统，这就造成了产品构型管理在不同的业务部门实施起来的困难性。为此在当前航空企业普遍存在的软件平台基础上建立协同研制平台，基于此平台，对产品实施构型管理的全部业务流程。完成了对产品结构的构型项划分和构型标识工作；通过Windchill的流程管理，对产品的构型更改过程进行控制，保证了构型更改过程的可控状态和构型状态的一致性；详细的记录和存储构型的原始状态和构型的更改状态，通过协同研制平台的查询功能可以对产品的构型进行分析；以生产实践检验构型的划分是否合理，是否按照构型管理的规范，验证和审核产品的构型。

[1]王庆林,余国华,王睿.构型管理[M].上海：上海科学技术出版社，2010：93-98.

[2]王庆林.飞机构型管理[M].上海：上海科学技术出版社，2012：89-104.

[3]范玉青,梅中义,陶剑.大型飞机数字化制造工程[M].北京:航空工业出版社，2011：348-368.

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(责任编辑：刘划 英文审校：刘敬钰)

Basedoncollaborativeresearchplatformoftheconfigurationmanagementtechnology

ZHANG Xue-lin1,CHEN Jun-hui2,WU Xing-jie2

(1.General Aerodynamic Department,Shenyang Aircraft Design & Research Institute,Shenyang 110035,China;2.Key Laboratory of Fundamental Science for National Defence of Aeronautical Digital Manufacturing Process,Shenyang Aerospace University,Shenyang 110136,China)

The collaborative research platform of configuration management between Windchill and CATIA is connected under the information environment of current Aviation corporations.On the basis of the platform,the products EBOM designed are interaction of Windchill in order to implement the various business processes of configuration management.Through configuration identification,configuration information to improve and the division of configuration items for the product structure,there generate configuration structure tree(CIBOM)based on configuration item,then CIBOM.To perfect the configuration information in the platform,we need to start the implementation of configuration change management and control,and record and track the configuration of the original state and configuration change state,during the produce practical production and assembly to verify the consistency and normative configuration information，ultimately each business process of the configuration management cycle achieves in this environment，in order to realize paperless configuration mangement requirement.

windchill；configuration management；configuration identification；configuration control；configuration status accounting；configuration verification and audit

2014-05-30

总装某预研项目(项目编号：×××)； 中航工业产学研专项(项目编号：CXY2012SH19)

张学林(1969-)，男，山东莱州人，高级工程师，主要研究方向：飞机构型管理及产品数据管理的顶层规划，E-mail:zxl107@163.com。

2095-1248(2014)05-0067-05

V206.5

A

10.3969/j.issn.2095-1248.2014.05.013