0 引言
隨著制造企業(yè)各個業(yè)務處理信息系統(tǒng)（如計算機輔助工藝設計、企業(yè)資源計劃、制造執(zhí)行系統(tǒng)及質量管理系統(tǒng)等）的深入應用和作業(yè)數(shù)據量的增加，許多制造企業(yè)信息化工作開展面臨著如何處理數(shù)據問題的挑戰(zhàn)，如信息系統(tǒng)業(yè)務數(shù)據不準、不全，系統(tǒng)之間數(shù)據集成間隙大，以及缺少企業(yè)全局性決策支撐數(shù)據等，這些數(shù)據處理問題已使企業(yè)信息化建設的效能大打折扣且積極性受挫，使企業(yè)面臨著巨大的投資風險壓力。因此，解決信息化過程中出現(xiàn)的這些問題是企業(yè)提升IT價值、應對市場變化和實現(xiàn)企業(yè)戰(zhàn)略目標的重要保證。
絕大多數(shù)企業(yè)沒有從宏觀的角度對信息資源的開發(fā)和管理進行規(guī)劃，少數(shù)大企業(yè)雖然意識到了整體規(guī)劃的重要性，但卻缺少有效的方法和實用的工具。本文結合某航空發(fā)動機制造企業(yè)（以下簡稱企業(yè)）的信息化實踐和需求，研究在信息化新環(huán)境下企業(yè)如何做好數(shù)據管理規(guī)劃以減少或避免信息系統(tǒng)建設中的數(shù)據處理問題，提出基于產品生命周期管理(Product Lifecycle Management，PLM)的航空發(fā)動機制造工程數(shù)據規(guī)劃方法和數(shù)據管理模型，引導企業(yè)數(shù)據管理的實施，為行業(yè)信息化管理的有效應用提供借鑒。
1 數(shù)據問題與數(shù)據規(guī)劃的迫切性
1.1 數(shù)據問題
近些年來，隨著企業(yè)對信息化建設的投入不斷加大，企業(yè)信息化工作逐步發(fā)展，同時推動了企業(yè)技術與管理創(chuàng)新的進步。在企業(yè)信息化工作取得較大成績的同時，也存在某些不足。目前，企業(yè)信息化面臨的最核心問題是數(shù)據問題，其主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1）基礎數(shù)據：基礎數(shù)據不準甚至缺失，使信息化工作開展和推進困難。2）數(shù)據應用：系統(tǒng)、手工和系統(tǒng)外電子化的業(yè)務數(shù)據存在交叉或重疊，使業(yè)務數(shù)據的維護和使用困難，信息系統(tǒng)難以發(fā)揮作用。3）數(shù)據集成：各業(yè)務處理系統(tǒng)之間產品數(shù)據表達差異性較大，使系統(tǒng)集成間隙較大，系統(tǒng)之間數(shù)據共享困難。4）全局數(shù)據：各系統(tǒng)之間既有數(shù)據冗余，又有數(shù)據全局性的“短板”，使企業(yè)全局性有效數(shù)據管理困難。5）數(shù)據規(guī)范：制造工程數(shù)據規(guī)范性不強，如存在追溯信息定義不唯一、數(shù)據元素不規(guī)范和數(shù)據集（如表單）分類編碼不統(tǒng)一等問題。6）數(shù)據需求：業(yè)務數(shù)據管理范疇與粒度需求明晰性不夠，沒有形成明確的企業(yè)頂層數(shù)據管理需求，如企業(yè)管理決策支持數(shù)據的使用與分析需求。上述數(shù)據問題嚴重滯后了企業(yè)信息化發(fā)展進程，其已成為企業(yè)信息化研究的主題和關鍵。造成數(shù)據問題的根本原因是信息化管理思想和系統(tǒng)工程方法的欠缺，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。
1)傳統(tǒng)基于紙質的業(yè)務數(shù)據集（如表單）傳遞、閱讀、保管和聚合應用等的管理方式已不適合現(xiàn)代基于計算機化的企業(yè)數(shù)據管理要求。計算機是一個“聰明的大傻瓜”，它有很強的運算能力，但卻對數(shù)據的準確性分辨能力較差。數(shù)據規(guī)范化與管理是消除系統(tǒng)“信息孤島”和保證系統(tǒng)信息有效應用的重要基礎。
2)以需求為驅動的信息化建設雖然大大加快了信息化建設和實施的速度，但也不可避免地帶來系統(tǒng)兼容性、可擴展性和數(shù)據共享等方面的問題。“重實施、輕管理，重技術、輕數(shù)據”的信息化建設方式缺少清晰的以數(shù)據為核心的應用主線，是企業(yè)信息化成效低的主因，給企業(yè)信息化建設投資帶來很大風險。
3)企業(yè)頂層信息化規(guī)劃滯后于企業(yè)各業(yè)務處理信息系統(tǒng)的建設，業(yè)務信息系統(tǒng)的建設先于企業(yè)統(tǒng)一的總體設計和數(shù)據規(guī)范化。業(yè)務信息系統(tǒng)不同程度上的“自由發(fā)展”也是產生大型企業(yè)信息化數(shù)據問題的根本原因。
1.2 數(shù)據規(guī)劃的迫切性
航空發(fā)動機產品具有技術含量高、結構性復雜、零件數(shù)量多、加工難度大和生產管理流程長等特點。航空發(fā)動機產品制造工程包含工程設計、工藝設計、采購、加工、裝配、檢測、試車和售后服務等各個環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)都有產品相關制造工程數(shù)據的產生和傳遞，此處數(shù)據為廣義形式上的數(shù)據，其包括數(shù)據元素、文檔、圖表和BOM等形式。航空發(fā)動機制造工程數(shù)據能否得到有效的管理和共享是企業(yè)面臨的一個重大挑戰(zhàn)。
近年來，企業(yè)依托信息技術不斷提升對制造工程數(shù)據的管理水平。采用PDM系統(tǒng)實現(xiàn)對工程數(shù)據（工程BOM、數(shù)字模型、二維圖樣等）進行管理；采用MPM系統(tǒng)實現(xiàn)對工藝數(shù)據（工藝BOM、工藝路線、工藝規(guī)程等）進行管理；采用ERP系統(tǒng)對制造資源和運營數(shù)據等進行管理；采用MES系統(tǒng)對現(xiàn)場制造作業(yè)和質量數(shù)據等進行管理。PDM、MPM、ERP和MES等系統(tǒng)的應用提高了各業(yè)務或部門的工作效率，但從企業(yè)全局角度，由于系統(tǒng)之間數(shù)據交流不暢和頂層數(shù)據管理需求不清晰而出現(xiàn)的數(shù)據管理規(guī)劃問題，使企業(yè)信息化整體效益難以顯現(xiàn)，使企業(yè)信息化深入開展舉步維艱，使企業(yè)信息化投入具有更大風險。所以，現(xiàn)階段企業(yè)信息化面臨的最大問題是如何對航空發(fā)動機全壽命周期制造工程數(shù)據實現(xiàn)全局、統(tǒng)一和協(xié)同管理，做好數(shù)據管理規(guī)劃（數(shù)據的分類、分析、結構化、規(guī)范、模型、集成和維護等）成為企業(yè)信息化工作的當務之急。
2 基于企業(yè)架構的數(shù)據規(guī)劃
2.1 企業(yè)架構與數(shù)據規(guī)劃
信息化須以企業(yè)戰(zhàn)略為核心，其規(guī)劃的方向、建設的要求和應用的效果是以實現(xiàn)企業(yè)的戰(zhàn)略為目標，因此，實現(xiàn)信息化與工業(yè)化的高層次深度融合（兩化融合）是企業(yè)信息技術應用的目標。
企業(yè)架構(EntERPrise Architecture，EA)是“兩化融合”的總體視圖，是企業(yè)內業(yè)務、信息和管理人員對企業(yè)愿景、業(yè)務需求和IT實現(xiàn)的一個整體理解，是業(yè)務和IT對齊的戰(zhàn)略執(zhí)行工具。同時，企業(yè)架構也是IT實施的總體藍圖，企業(yè)架構可以指導企業(yè)實現(xiàn)IT效益最大化，避免重復投資與信息孤島。
企業(yè)架構分為業(yè)務架構和IT架構兩大部分。業(yè)務架構包括業(yè)務的運營模式、流程體系、組織結構和地域分布等內容；IT架構包括數(shù)據（信息）架構、應用架構和技術架構三個部分。
數(shù)據規(guī)劃是基于企業(yè)架構下、面向業(yè)務數(shù)據對象的企業(yè)信息管理規(guī)劃。
2.2 數(shù)據規(guī)劃總體內容和思路
20世紀70～80年代，美國等西方發(fā)達國家出現(xiàn)了各種數(shù)據處理系統(tǒng)不能實現(xiàn)數(shù)據集成與共享的數(shù)據處理危機問題。美國著名學者詹姆斯·馬丁對此進行了深入研究，先后發(fā)表了《信息工程》、《總體數(shù)據規(guī)劃方法論》等專著，提出了信息工程的概念，闡述總體數(shù)據規(guī)劃的具體方法。詹姆斯·馬丁發(fā)現(xiàn)了企業(yè)數(shù)據處理中的一個基本原理：“數(shù)據類和數(shù)據之間的內在聯(lián)系是相對穩(wěn)定的，而對數(shù)據的處理過程和步驟則是經常變化的”，即企業(yè)業(yè)務處理的數(shù)據實體及其屬性是可以與信息系統(tǒng)相互獨立地加以定義。企業(yè)基于總體數(shù)據規(guī)劃的數(shù)據模型可以保持穩(wěn)定和基本不變，不隨信息技術發(fā)展和企業(yè)業(yè)務管理的變化而變化。詹姆斯·馬丁總體數(shù)據規(guī)劃“十六步法”主要分為兩個階段：第一階段做需求分析，第二階段做數(shù)據建模。
美國著名數(shù)據管理專家威廉·德雷爾在專著《數(shù)據管理》中總結了信息資源管理的基礎——數(shù)據管理標準化方面的經驗。他的名言是：沒有卓有成效的數(shù)據管理，就沒有成功高效的數(shù)據處理，更無法建立整個企業(yè)的計算機信息系統(tǒng)。根據威廉·德雷爾的數(shù)據管理理論、詹姆斯·馬丁的信息工程理論和自身的實踐，高復先等人把數(shù)據管理標準的研究著眼在實體分析和數(shù)據庫相關標準上，并將數(shù)據管理標準劃分為相互關聯(lián)的五大類：數(shù)據元素標準、信息分類編碼標準、用戶視圖標準、概念數(shù)據庫標準和邏輯數(shù)據庫標準。
結合國內外數(shù)據規(guī)劃研究理論和企業(yè)信息化發(fā)展需求，企業(yè)制定了基于PLM的航空發(fā)動機制造工程數(shù)據管理規(guī)劃工作內容和要求�？傮w思路是：根據企業(yè)各大業(yè)務（工程、工藝、制造、質量、檢驗、試驗和服務等）信息管理需求，形成企業(yè)面向業(yè)務主題（如技術管理、質量追溯和質量分析等）的制造工程數(shù)據管理大綱、目錄和內容等，明確企業(yè)頂層的制造工程數(shù)據管理總體需求和定義，構建業(yè)務數(shù)據的規(guī)范、標準、可控、穩(wěn)定和統(tǒng)一的數(shù)據管理體系，滿足數(shù)據處理和分析應用的結構化數(shù)據要求，指導企業(yè)信息化建設的應用與數(shù)據管理。
3 企業(yè)制造工程數(shù)據規(guī)劃實施內容與過程
3.1 企業(yè)制造工程數(shù)據規(guī)劃實施內容
企業(yè)制造工程數(shù)據規(guī)劃總體內容為：1)數(shù)據管理業(yè)務主題、管理范圍與粒度大綱的確定。2)用戶視圖（如表單類數(shù)據）的應用分析與定義。3)基于管理與使用有效性的用戶視圖的數(shù)據分類定義。4)全局數(shù)據價值性、正確性、完整性和一致性的審定。5)數(shù)據元素、信息分類編碼和數(shù)據模型的規(guī)范化定義。6)數(shù)據定義、生成、存儲、應用和維護方法與制度的建立。
3.2 企業(yè)制造工程數(shù)據規(guī)劃實施過程
企業(yè)制造工程數(shù)據規(guī)劃涉及多個業(yè)務領域和部門，是一個具有挑戰(zhàn)性的較大的數(shù)據整理與規(guī)劃工程，需要企業(yè)層高度關注并配備有精明強干的實施團隊和系統(tǒng)化的實施方法。數(shù)據規(guī)劃工作要由企業(yè)不同業(yè)務（系統(tǒng)）人員協(xié)同完成，其工作流程見圖1。
圖1 數(shù)據規(guī)劃工作流程
4 企業(yè)制造工程數(shù)據規(guī)劃實施關鍵與示例
根據企業(yè)航空發(fā)動機產品全壽命周期制造工程數(shù)據管理內容的多面性和復雜性，其數(shù)據規(guī)劃實施關鍵是面向業(yè)務主題的數(shù)據管理需求定義、發(fā)動機產品數(shù)據模型和數(shù)據規(guī)劃管理架構的定義。
4.1 面向業(yè)務主題的數(shù)據管理需求定義
用戶視圖(User View)是一些數(shù)據的集合，它反應了最終用戶對數(shù)據實體的看法。用戶視圖及構成的數(shù)據元素是數(shù)據規(guī)劃的最基本數(shù)據對象。為了做好企業(yè)面向業(yè)務主題的制造工程數(shù)據管理需求定義（數(shù)據分類、關聯(lián)分析等），采用基于用戶視圖的中間表形式來統(tǒng)計數(shù)據管理需求定義內容。數(shù)據規(guī)劃內容定義的中間表主要有制造工程數(shù)據用戶視圖分類表、面向業(yè)務主題的用戶視圖統(tǒng)計列表、數(shù)據元素業(yè)務定義列表和數(shù)據對象關聯(lián)表等。
4.2 發(fā)動機產品數(shù)據模型定義
數(shù)據模型是一個抽象模型，用于描述數(shù)據如何表示和訪問，定義了數(shù)據元素及其數(shù)據元素之間的關系。數(shù)據模型是業(yè)務人員和IT人員的溝通工具，用一套符號和文本來精確描述真實的信息，以改善企業(yè)內部的溝通，從而建立靈活穩(wěn)定的應用環(huán)境。
1)企業(yè)制造工程數(shù)據模型規(guī)劃設計時應遵循以下原則。
(1)支持發(fā)動機產品制造實物數(shù)據與產品定義虛擬數(shù)據的關聯(lián)管理。
(2)支持發(fā)動機制造過程多層次數(shù)據（原始數(shù)據、結論數(shù)據、追溯數(shù)據和輔助數(shù)據等）管理。
(3)支持統(tǒng)一數(shù)據模型下的多類型（數(shù)據元素、文檔、圖表和BOM等）和多形式（手工填表、直接采集以及歷史數(shù)據導入等）數(shù)據的管理，適應企業(yè)信息化不同階段管理需求。
2)基于BOM的制造工程數(shù)據管理模型建立方法與模型。
(1)產品全壽命周期制造工程BOM經過了設計BOM、工藝BOM、中性BOM、實物BOM和維修服務BOM等過程演變，基于BOM的發(fā)動機全壽命周期制造工程數(shù)據管理模型見圖2。通過基于BOM的制造實物數(shù)據與產品定義虛擬數(shù)據的關聯(lián)管理，實現(xiàn)各階段發(fā)動機產品制造工程數(shù)據之間的橫向關聯(lián)與管理，其模型見圖3。
圖2 基于BOM的發(fā)動機全壽命周期制造工程數(shù)據管理模型
圖3 基于BOM的制造實物數(shù)據與產品定義虛擬數(shù)據的橫向關聯(lián)管理模型
(2)BOM是發(fā)動機產品數(shù)據管理的組織核心。
通過BOM將企業(yè)產品結構相關的子對象以關聯(lián)關系進行有機組合，實現(xiàn)對發(fā)動機產品制造工程不同類型和層次數(shù)據的縱向關聯(lián)與管理，其模型見圖4。
圖4 基于實做BOM的產品數(shù)據子對象縱向關聯(lián)模型
(3)基于數(shù)據管理規(guī)劃的需求定義和管理方式的分析，定義全局數(shù)據模型的數(shù)據對象類及關系，其模型見圖5。
圖5 發(fā)動機產品全局數(shù)據對象關系模型
(4)基于單一數(shù)據源和分布式管理技術，定義企業(yè)全局的不同系統(tǒng)數(shù)據之間產品數(shù)據關聯(lián)和一致性約束。通過系統(tǒng)協(xié)同和數(shù)據傳輸機制對全局發(fā)動機產品不同層次的關聯(lián)數(shù)據實現(xiàn)分布式管理，其中包括分布于企業(yè)各業(yè)務系統(tǒng)的制造結論數(shù)據、試驗數(shù)據和輔助生產數(shù)據等的關聯(lián)管理，產品制造關聯(lián)數(shù)據層次模型如圖6所示，實現(xiàn)企業(yè)邏輯統(tǒng)一的制造工程數(shù)據源管理的模型如圖7所示。
圖6 產品制造關聯(lián)數(shù)據層次模型
圖7 企業(yè)邏輯統(tǒng)一的制造工程數(shù)據源管理模型
4.3 數(shù)據規(guī)劃管理架構
基于數(shù)據規(guī)劃內容，企業(yè)定義了制造工程數(shù)據管理中心架構，如圖8所示。制造工程數(shù)據管理中心在企業(yè)統(tǒng)一數(shù)據模型管理模式的基礎上實現(xiàn)了對所有制造工程相關數(shù)據的集中管理能力，形成了企業(yè)“大卷宗”信息平臺，為未來企業(yè)數(shù)據（智力）資產管理（數(shù)據分析和知識挖掘）打下管理與建設基礎。
圖8 制造工程數(shù)據管理中心架構
5 結語
“三分技術、七分管理、十二分數(shù)據”是信息化實施的箴言。對于航空發(fā)動機制造大型企業(yè)來講，信息化工作是一個信息系統(tǒng)工程。在信息系統(tǒng)工程方法論與企業(yè)信息環(huán)境相結合的基礎上，數(shù)據規(guī)劃的實施是解決企業(yè)信息化數(shù)據處理問題的必經之路。本文基于企業(yè)航空發(fā)動機產品制造工程數(shù)據管理信息化的數(shù)據處理問題和數(shù)據規(guī)劃的迫切需求，闡述了企業(yè)數(shù)據規(guī)劃內容、方法和實施關鍵內容。
企業(yè)數(shù)據規(guī)劃與實施的成功性取決于企業(yè)頂層關注度、文化變更接受力、計算機基礎條件、業(yè)務流程優(yōu)化、數(shù)據標準化、IT技術能力和實施團隊執(zhí)行力等多種因素。企業(yè)數(shù)據規(guī)劃與實施還有許多挑戰(zhàn)和探索，隨著研究的不斷深入，必將推進我國航空發(fā)動機制造業(yè)信息化的發(fā)展。
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