構型管理

構型管理的概念最早起源於美國的軍事工業，尤其在美國航空航天局、歐空局等管理飛機、艦艇、火箭等大型武器裝備的研製過程中，隨著產品複雜度的增加，研製過程可能要經歷幾年，不可能由一個人或一組人來控制設計和生產，同時這些產品的研製涉及到不同專業、不同學科之間的人員進行協同設計，在這過程中產品信息在持續發生演變、轉化、傳遞、使用、存儲、複製等活動，其中很可能丟失了一些相關的信息，產品的技術狀態也就隨之處於不可控之中，最終生產出的產品有可能與前期需求的目標不一致。這樣美國軍方就提出並總結出產品構型管理的雛形概念。而我國對於飛機構型的概念在過去一直沒有明確提出，直到在民機轉包生產中才將這個概念引入飛機項目，其目的是為了控制複雜飛機產品的開發與維護，使得飛機製造商和開發商能夠靈活地應對各種需求變化。

因此，在飛機等複雜并行化裝備產品的研製過程中推廣應用構型管理技術，不僅是現代化管理的需要，也是研製具有國際先進水平裝備產品的需要。

在國外的一些比較知名的、先進的軍工企業，構型管理已經非常成熟，他們大都已經形成了完整的管理體系，在國外的企業內部，有關構型管理的相關企業標準規範數以千份，非常嚴格，每個流程需要哪些環節，每個環節需要哪些人來參與，需要什麼樣的支撐條件，都定義得非常詳細。因為他們發現，只有做好構型管理，才能夠確保產品持續滿足預定的計劃、目標與需求，並且隨著激烈的市場競爭和信息化的發展，國外航空國防企業紛紛在構型管理中引入了信息化技術，極大地提高了產品研製的構型管理水平，使航空產品研製和生產方式也產生了深刻的變革，可以說這是國外企業成功的一筆巨大財富。波音777研製過程中採用了全三維設計技術，取得了巨大的成功，也發現了兩個問題，重要的問題就是採用了800個互不關聯的軟體，構型控制不住。

於是，1994年正式啟動了DCAC/MRM（飛機構型定義和控制/製造資源管理，實質上就是PDM/ERP的深入應用）的大型工程項目，計劃五年完成，但是沒有想到那麼困難，前後用了十年時間做了兩期，總投資超過十億美元才完成。這一大型項目是繼波音工程設計領域全面推行DPD（數字化產品定義）、DPA（數字化產品預裝配）技術、并行工程技術以後的又一大技術改造項目，是波音實現其經營目標的戰略組成部分。該項目的目的在於縮短交付周期、降低成本、提高產品質量、增強客戶滿意度。空中客車工業公司為了順應世界航空市場的瞬息變化，滿足客戶不同的需求，對抗波音公司的強大競爭，該公司在飛機製造中採用了大量的先進技術，同時也形成了一套先進的構型控制體系。空客公司經過了30多年的探索和不斷的改進，構型管理技術也已發展得相當成熟，構型控制與更改程序嚴謹縝密而不繁瑣，使飛機生產商和開發商能夠處理各種變化，且在各個環節都實現了計算機化和網路化，這使得空客公司能對市場需求做出最快速的反應。

在空客 A380 構型管理系統的實施過程中，專門針對新的 IT 應用形式下新模式的構型管理和數字化應用相關標準體系開展研究，獨創性地提出以產品結構為核心的簡化構型管理新思路，包括產品結構層次劃分、構型項 CI、設計方案及簡化有效性管理等新理念，僅制定的相關標準和業務流程規範文件就多達上千份，為空客公司的產品型號研製工作的順利開展起到了不可替代的作用。

隨著國內與國際合作項目的不斷增多，并行工程、現代構型管理理念的逐漸強化、深入，數字化研製體系的逐步建立，數字化成功經驗的獲得與積累，同時，也是響應工程技術和科學技術發展以及實際工作的需要，使得國內航空產品的自主研製都在探索和實踐數字化構型管理。在 ARJ21 項目、大型客機 C919項目、大型運輸機等項目的牽引下，應用國外數字化構型管理理念相繼開展了企業內型號構型管理數字化工作，促進了航空工業在構型管理理念和實施手段上與國際接軌。但與國外航空企業相比，雖然國內航空企業基本形成了完整的構型管理體系，但是從管理水平、實施效果等方面仍然存在一定的差異，還有待提高。另外從信息技術的應用深度和廣度來看：國內航空企業雖然紛紛採用了 PDM 等軟體實現技術狀態管理一些方面的能力，但由於缺乏先進的管理理念和全面標準規範的支撐，往往側重對技術狀態的結果數據進行了管理，忽視了對技術狀態全過程嚴格和閉環的控制，容易造成狀態失控，此外信息系統的實施還較少考慮外部協作企業、下游的製造、客戶服務、運營與維護等業務環節對技術狀態管理方面的需要。

構型管理的生命歷程中，發展了很多的標準與指南，還有很多的標準與之關聯與相屬。我們日常工作中，專用的與常用的標準與指南，有MIL-STD-480系列、MIL-973、EIA649B、ISO10007、GJB3206A、QJ3118、MIL-HDBK-61B、EIA-828、EIA-836 STD等等。

1、構型文件，就是描述產品“屬性”的各種技術文檔，我們知道，產品的所有的屬性，最終表達都是文件，它們包括產品的需求、功能定義、介面定義、設計方案、圖紙/數模/細目表、驗證和確認方法、使用和維護手冊等等。它們都必須關聯與指向到產品的實體“構型項”，也就是說我們管理構型，就是在正確的管理構型文件，實現以構型文件管理映射到實物管理；

2、構型管理應該包括構型標識、構型控制、構型記實與構型審核四個主要活動，缺一不可。也還可以加入構型管理策劃（Configuration Management Planning）這個主要活動。鑒於這五個活動的詳細解釋在網路與各種資料內均可以查詢到，在這裡就不再詳細描述；

3、構型管理的核心是做好基線管理和更改管控。基線的概念，在各個標準里也有大量的概念解釋，我簡單理解為：基線是產品在生命周期中某個特定的時間點的已批准發布的、帶層級的、帶關聯關係、帶邏輯關係的構型文件的聚集。它是實現項目里程碑管理的最佳工具；

通俗點說，裝備研製就是複雜系統的并行迭代研發過程，就如一條奔騰 不息的大河，飛花四濺。突然，在某個時間點，這條河停頓下來，那麼，在這停頓下來的一刻，河水裡的各種有用與有效的技術文件的集合，我們可以稱之為“基線”。右圖是基線的一種可視化示意圖；最上面白色方框為功能基線，中間灰色方框為分配基線，下面綠色方框為產品基線。

構型管理，是針對項目的，不能說是針對某個企業的。對於一個項目來說，例如一個飛機研製項目，我們要涉及到很多的頂層管理領域，如：項目管理、質量管理、工程管理、構型管理、度量管理，風險管理、數據管理等等。核心的領域是項目管理、質量管理、工程管理，而構型管理是這幾個核心管理領域的數據基礎，缺少完整有效的構型管理，做好它們的可能性無從談起。

我們目大多數企業都是使用PDM系統來進行構型管理，國外也有不少軍工項目採用專業的軟體平台如CMstat來作為支撐工具。

很多企業的管理人員把構型管理簡單理解為研發過程中工程圖的變更管理，對構型文件的標識與範圍理解不夠，以至於定型審核、產品發生故障、改型與改裝時，需要追溯設計與生產的變更的各種構型文件時，需求得到合同管理系統里去找，工程圖與數模變更到PDM系統里去找，軟體構型到軟體工程管理系統里去找，里程碑需要交付的文檔到檔案管理系統里去找，工藝與製造的變更得到CAPP與MES里去找，材料的變更得去ERP系統里去找，運維與指南得到綜保系統里去找，維修記錄得到維修系統里去找，等等。沒法形成真正的單一數據源與統一的構型資料庫，給企業的構型管理人員帶來無窮的繁瑣工作與巨大的煩惱，這是構型管理的不足。

1、制訂完整的CMP（Configuration Management Plan，構型管理計劃），建立合適的構型管理體系；

2、規劃好組織機構、部門與專職人員，定義好其職責、任務與目標；

3、定義標準的構型管理CMII工作流程，真實有效的實現II類以上的變更ECP（注意：是構型變更，不止是工程圖變更）與CCB活動網上流轉流程；

4、進行正確與完整的構型文件標識：一種新方法是採用系統工程方法論，把需求分解為功能、性能以及物理結構，從而得到其性質表達的文件關聯矩陣如下圖，以便於構型管理人員能夠較為容易的、完整的標識所有構型文件；

5、形成單一構型數據源與完整有效的構型記實中心資料庫，持續保持產 品研製過程、生產過程與持續保障過程中（全生命周期）的產品構型滿足合同需求；

6、形成標識化的、有效的、動態化的、顯性化的功能基線、分配基線與產品基線。基線有啟動、變更、凍結與再發展的管理階段。每一個批准發布的構型變更都自動關聯到相應的基線。標識的基線，如同一根帶標號的西瓜藤，下面掛著很多條枝蔓（構型樹）與很多的瓜（構型文件）。我們通過基線標識號（帶日期、型號、系統、任務等信息），可以很輕鬆的提取基線下的所有的構型文件，以便於追溯研製過程；

7、通過As-Configured管理手段，顯性標識每一個臨時基線，記實構型的每一步批准發布的變更，可以方便得到每一個發布時間點的基線的所有構型文件，形成可視化的構型基線圖，方便生成各臨時基線之間的變更對比文件；

可以說，項目管理、質量管理與工程管理的核心數據支撐手段是構型管理，而構型管理的核心在於基線管理，基線管理的精髓又在於As-Configured。下文所述的基線動態化管理，主記錄索引以及變更的可視化管理，都來源於這個As-Configured功能。

As-Configured是一個通假詞，可以按需變通為As-Planned、As-Designed、 As-Built、As-Delivered、As-Maintained等。我們可以理解為“已打好的基線的某個狀態”，也可以理解為一個打了標識的臨時基線。如右圖所示：每個As-Configured基線，都需要標識與記實，以便能得到每一個批准的變更點的所有構型文件。

8、生成主記錄索引（清單的清單），它鏈接了很多清單，每個清單鏈接了很多構型文件。以便構型管理人員順藤摸瓜，結合頂層構型項，瞬間得到單架次裝備的所有構型文件，方便其交付用戶裝備同時，隨同交付與頂層構型項匹配的所有的、正確的構型文件；

通過以上描述，我們可以看到，構型管理的核心是做好顯性化的基線管理，基線管理的精髓又是As-Configured管理。

抓住了As-Configured，讓設計變更自動關聯到每一條被記錄的基線，我們不但可以容易的記錄最新的、批准發布的構型數據，保持單一構型數據源，保證了型號項目全生命周期的構型數據的透明性與一致性，同時也能保存變更歷史、製造工藝偏離與維修記錄，以便於追溯。所以說，它也是解決智能製造、定製化生產、記錄單架次飛機構型的王道。

我們知道，構型管理重點在於構型管理體系化建設，切實提高企業構型管理水平，保證產品在全生命周期內的構型管理到位，實現產品全生命周期的質量良好管控，保證項目管理的進度與交付物，記錄每一架次交付物的生產製造工藝偏離、保證持續保障活動的良好運行。