0 引言
隨著制造企業各個業務處理信息系統（如計算機輔助工藝設計、企業資源計劃、制造執行系統及質量管理系統等）的深入應用和作業數據量的增加，許多制造企業信息化工作開展面臨著如何處理數據問題的挑戰，如信息系統業務數據不準、不全，系統之間數據集成間隙大，以及缺少企業全局性決策支撐數據等，這些數據處理問題已使企業信息化建設的效能大打折扣且積極性受挫，使企業面臨著巨大的投資風險壓力。因此，解決信息化過程中出現的這些問題是企業提升IT價值、應對市場變化和實現企業戰略目標的重要保證。
絕大多數企業沒有從宏觀的角度對信息資源的開發和管理進行規劃，少數大企業雖然意識到了整體規劃的重要性，但卻缺少有效的方法和實用的工具。本文結合某航空發動機制造企業（以下簡稱企業）的信息化實踐和需求，研究在信息化新環境下企業如何做好數據管理規劃以減少或避免信息系統建設中的數據處理問題，提出基于產品生命周期管理(Product Lifecycle Management，PLM)的航空發動機制造工程數據規劃方法和數據管理模型，引導企業數據管理的實施，為行業信息化管理的有效應用提供借鑒。
1 數據問題與數據規劃的迫切性
1.1 數據問題
近些年來，隨著企業對信息化建設的投入不斷加大，企業信息化工作逐步發展，同時推動了企業技術與管理創新的進步。在企業信息化工作取得較大成績的同時，也存在某些不足。目前，企業信息化面臨的最核心問題是數據問題，其主要體現在以下幾個方面：1）基礎數據：基礎數據不準甚至缺失，使信息化工作開展和推進困難。2）數據應用：系統、手工和系統外電子化的業務數據存在交叉或重疊，使業務數據的維護和使用困難，信息系統難以發揮作用。3）數據集成：各業務處理系統之間產品數據表達差異性較大，使系統集成間隙較大，系統之間數據共享困難。4）全局數據：各系統之間既有數據冗余，又有數據全局性的“短板”，使企業全局性有效數據管理困難。5）數據規范：制造工程數據規范性不強，如存在追溯信息定義不唯一、數據元素不規范和數據集（如表單）分類編碼不統一等問題。6）數據需求：業務數據管理范疇與粒度需求明晰性不夠，沒有形成明確的企業頂層數據管理需求，如企業管理決策支持數據的使用與分析需求。上述數據問題嚴重滯后了企業信息化發展進程，其已成為企業信息化研究的主題和關鍵。造成數據問題的根本原因是信息化管理思想和系統工程方法的欠缺，主要體現在以下幾個方面。
1)傳統基于紙質的業務數據集（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代基于計算機化的企業數據管理要求。計算機是一個“聰明的大傻瓜”，它有很強的運算能力，但卻對數據的準確性分辨能力較差。數據規范化與管理是消除系統“信息孤島”和保證系統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兼容性、可擴展性和數據共享等方面的問題。“重實施、輕管理，重技術、輕數據”的信息化建設方式缺少清晰的以數據為核心的應用主線，是企業信息化成效低的主因，給企業信息化建設投資帶來很大風險。
3)企業頂層信息化規劃滯后于企業各業務處理信息系統的建設，業務信息系統的建設先于企業統一的總體設計和數據規范化。業務信息系統不同程度上的“自由發展”也是產生大型企業信息化數據問題的根本原因。
1.2 數據規劃的迫切性
航空發動機產品具有技術含量高、結構性復雜、零件數量多、加工難度大和生產管理流程長等特點。航空發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節，每個環節都有產品相關制造工程數據的產生和傳遞，此處數據為廣義形式上的數據，其包括數據元素、文檔、圖表和BOM等形式。航空發動機制造工程數據能否得到有效的管理和共享是企業面臨的一個重大挑戰。
近年來，企業依托信息技術不斷提升對制造工程數據的管理水平。采用PDM系統實現對工程數據（工程BOM、數字模型、二維圖樣等）進行管理；采用MPM系統實現對工藝數據（工藝BOM、工藝路線、工藝規程等）進行管理；采用ERP系統對制造資源和運營數據等進行管理；采用MES系統對現場制造作業和質量數據等進行管理。PDM、MPM、ERP和MES等系統的應用提高了各業務或部門的工作效率，但從企業全局角度，由于系統之間數據交流不暢和頂層數據管理需求不清晰而出現的數據管理規劃問題，使企業信息化整體效益難以顯現，使企業信息化深入開展舉步維艱，使企業信息化投入具有更大風險。所以，現階段企業信息化面臨的最大問題是如何對航空發動機全壽命周期制造工程數據實現全局、統一和協同管理，做好數據管理規劃（數據的分類、分析、結構化、規范、模型、集成和維護等）成為企業信息化工作的當務之急。
2 基于企業架構的數據規劃
2.1 企業架構與數據規劃
信息化須以企業戰略為核心，其規劃的方向、建設的要求和應用的效果是以實現企業的戰略為目標，因此，實現信息化與工業化的高層次深度融合（兩化融合）是企業信息技術應用的目標。
企業架構(EntERPrise Architecture，EA)是“兩化融合”的總體視圖，是企業內業務、信息和管理人員對企業愿景、業務需求和IT實現的一個整體理解，是業務和IT對齊的戰略執行工具。同時，企業架構也是IT實施的總體藍圖，企業架構可以指導企業實現IT效益最大化，避免重復投資與信息孤島。
企業架構分為業務架構和IT架構兩大部分。業務架構包括業務的運營模式、流程體系、組織結構和地域分布等內容；IT架構包括數據（信息）架構、應用架構和技術架構三個部分。
數據規劃是基于企業架構下、面向業務數據對象的企業信息管理規劃。
2.2 數據規劃總體內容和思路
20世紀70～80年代，美國等西方發達國家出現了各種數據處理系統不能實現數據集成與共享的數據處理危機問題。美國著名學者詹姆斯·馬丁對此進行了深入研究，先后發表了《信息工程》、《總體數據規劃方法論》等專著，提出了信息工程的概念，闡述總體數據規劃的具體方法。詹姆斯·馬丁發現了企業數據處理中的一個基本原理：“數據類和數據之間的內在聯系是相對穩定的，而對數據的處理過程和步驟則是經常變化的”，即企業業務處理的數據實體及其屬性是可以與信息系統相互獨立地加以定義。企業基于總體數據規劃的數據模型可以保持穩定和基本不變，不隨信息技術發展和企業業務管理的變化而變化。詹姆斯·馬丁總體數據規劃“十六步法”主要分為兩個階段：第一階段做需求分析，第二階段做數據建模。
美國著名數據管理專家威廉·德雷爾在專著《數據管理》中總結了信息資源管理的基礎——數據管理標準化方面的經驗。他的名言是：沒有卓有成效的數據管理，就沒有成功高效的數據處理，更無法建立整個企業的計算機信息系統。根據威廉·德雷爾的數據管理理論、詹姆斯·馬丁的信息工程理論和自身的實踐，高復先等人把數據管理標準的研究著眼在實體分析和數據庫相關標準上，并將數據管理標準劃分為相互關聯的五大類：數據元素標準、信息分類編碼標準、用戶視圖標準、概念數據庫標準和邏輯數據庫標準。
結合國內外數據規劃研究理論和企業信息化發展需求，企業制定了基于PLM的航空發動機制造工程數據管理規劃工作內容和要求。總體思路是：根據企業各大業務（工程、工藝、制造、質量、檢驗、試驗和服務等）信息管理需求，形成企業面向業務主題（如技術管理、質量追溯和質量分析等）的制造工程數據管理大綱、目錄和內容等，明確企業頂層的制造工程數據管理總體需求和定義，構建業務數據的規范、標準、可控、穩定和統一的數據管理體系，滿足數據處理和分析應用的結構化數據要求，指導企業信息化建設的應用與數據管理。
3 企業制造工程數據規劃實施內容與過程
3.1 企業制造工程數據規劃實施內容
企業制造工程數據規劃總體內容為：1)數據管理業務主題、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據分類定義。4)全局數據價值性、正確性、完整性和一致性的審定。5)數據元素、信息分類編碼和數據模型的規范化定義。6)數據定義、生成、存儲、應用和維護方法與制度的建立。
3.2 企業制造工程數據規劃實施過程
企業制造工程數據規劃涉及多個業務領域和部門，是一個具有挑戰性的較大的數據整理與規劃工程，需要企業層高度關注并配備有精明強干的實施團隊和系統化的實施方法。數據規劃工作要由企業不同業務（系統）人員協同完成，其工作流程見圖1。
圖1 數據規劃工作流程
4 企業制造工程數據規劃實施關鍵與示例
根據企業航空發動機產品全壽命周期制造工程數據管理內容的多面性和復雜性，其數據規劃實施關鍵是面向業務主題的數據管理需求定義、發動機產品數據模型和數據規劃管理架構的定義。
4.1 面向業務主題的數據管理需求定義
用戶視圖(User View)是一些數據的集合，它反應了最終用戶對數據實體的看法。用戶視圖及構成的數據元素是數據規劃的最基本數據對象。為了做好企業面向業務主題的制造工程數據管理需求定義（數據分類、關聯分析等），采用基于用戶視圖的中間表形式來統計數據管理需求定義內容。數據規劃內容定義的中間表主要有制造工程數據用戶視圖分類表、面向業務主題的用戶視圖統計列表、數據元素業務定義列表和數據對象關聯表等。
4.2 發動機產品數據模型定義
數據模型是一個抽象模型，用于描述數據如何表示和訪問，定義了數據元素及其數據元素之間的關系。數據模型是業務人員和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，以改善企業內部的溝通，從而建立靈活穩定的應用環境。
1)企業制造工程數據模型規劃設計時應遵循以下原則。
(1)支持發動機產品制造實物數據與產品定義虛擬數據的關聯管理。
(2)支持發動機制造過程多層次數據（原始數據、結論數據、追溯數據和輔助數據等）管理。
(3)支持統一數據模型下的多類型（數據元素、文檔、圖表和BOM等）和多形式（手工填表、直接采集以及歷史數據導入等）數據的管理，適應企業信息化不同階段管理需求。
2)基于BOM的制造工程數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的發動機全壽命周期制造工程數據管理模型見圖2。通過基于BOM的制造實物數據與產品定義虛擬數據的關聯管理，實現各階段發動機產品制造工程數據之間的橫向關聯與管理，其模型見圖3。
圖2 基于BOM的發動機全壽命周期制造工程數據管理模型
圖3 基于BOM的制造實物數據與產品定義虛擬數據的橫向關聯管理模型
(2)BOM是發動機產品數據管理的組織核心。
通過BOM將企業產品結構相關的子對象以關聯關系進行有機組合，實現對發動機產品制造工程不同類型和層次數據的縱向關聯與管理，其模型見圖4。
圖4 基于實做BOM的產品數據子對象縱向關聯模型
(3)基于數據管理規劃的需求定義和管理方式的分析，定義全局數據模型的數據對象類及關系，其模型見圖5。
圖5 發動機產品全局數據對象關系模型
(4)基于單一數據源和分布式管理技術，定義企業全局的不同系統數據之間產品數據關聯和一致性約束。通過系統協同和數據傳輸機制對全局發動機產品不同層次的關聯數據實現分布式管理，其中包括分布于企業各業務系統的制造結論數據、試驗數據和輔助生產數據等的關聯管理，產品制造關聯數據層次模型如圖6所示，實現企業邏輯統一的制造工程數據源管理的模型如圖7所示。
圖6 產品制造關聯數據層次模型
圖7 企業邏輯統一的制造工程數據源管理模型
4.3 數據規劃管理架構
基于數據規劃內容，企業定義了制造工程數據管理中心架構，如圖8所示。制造工程數據管理中心在企業統一數據模型管理模式的基礎上實現了對所有制造工程相關數據的集中管理能力，形成了企業“大卷宗”信息平臺，為未來企業數據（智力）資產管理（數據分析和知識挖掘）打下管理與建設基礎。
圖8 制造工程數據管理中心架構
5 結語
“三分技術、七分管理、十二分數據”是信息化實施的箴言。對于航空發動機制造大型企業來講，信息化工作是一個信息系統工程。在信息系統工程方法論與企業信息環境相結合的基礎上，數據規劃的實施是解決企業信息化數據處理問題的必經之路。本文基于企業航空發動機產品制造工程數據管理信息化的數據處理問題和數據規劃的迫切需求，闡述了企業數據規劃內容、方法和實施關鍵內容。
企業數據規劃與實施的成功性取決于企業頂層關注度、文化變更接受力、計算機基礎條件、業務流程優化、數據標準化、IT技術能力和實施團隊執行力等多種因素。企業數據規劃與實施還有許多挑戰和探索，隨著研究的不斷深入，必將推進我國航空發動機制造業信息化的發展。
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