1 前言
輪船、大型機械和兵器等大型復雜產品很難一次設計成功，通常要經歷模樣、初樣、試樣和定型等多個研制階段，才能達到交付顧客的狀態。研制人員會根據每個研制階段的目標編制相應的圖紙文件，指導試制工廠生產用于試驗的樣機，按照顧客的要求進行各種試驗。設計師根據收集、分析的試驗結果修改圖紙文件，重新指導工廠生產新的樣機。如此循環迭代，逐步趨近顧客的要求。這種傳統的研制模式中，各研制階段是嚴格串行的，互不重疊(圖1)。只有在前一個研制階段結束后，才會開始后一個研制階段的工作。因此任何時刻在生產、試驗現場只會有一個研制階段的產品。與之對應的技術文件也只會有一個有效版本，即最新版本。所有參與研制工作的人員對生產、試驗現場產品的技術狀態不會有歧義。在進行質量監管、調試和檢驗等工作時，勿需設計師的幫助，只要根據產品代號和階段就能準確找到需要的技術文件，如技術要求、驗收大綱等。
圖1 原來研制情況
2 技術狀態的重疊和并存
上述傳統的模式在近年來有所改變。為了縮短研制周期、節省研制經費，研制階段不再保持嚴格的串行順序，而是出現了階段重疊的現象。即前一個階段還沒有徹底完成之前，為了搶進度，后一個研制階段就啟動了(圖2)，這就是技術狀態的重疊。
圖2 技術狀態重疊
這種情況下，在某一時刻（如圖2中的A時刻）生產、試驗現場可能有多個階段技術狀態的產品同時存在。按照文實一致的原則，同一時刻同一份技術文件也就有了多個有效版本。究竟哪個版本對應哪個狀態是非常容易混淆的。這種情況還帶來一個原有技術文件管理機制(底圖、藍圖)解決不了的問題。就是這兩個狀態都在同一時間進行各自的研制活動，都有發生更改的可能。但根據底圖\藍圖規定，底圖只有一個最新狀態，且更改必須從底圖開始。這樣的規定顯然無法支持有兩個有效狀態同時更改的情況。因為次新狀態是沒有底圖的，也就無法更改。實際工作中采取了一個湊合的處理方式，即最新狀態采用更改方式，次新狀態采用《技術通知單》的方式。但《技術通知單是》用說明的方式來描述變動，并不改動原有圖紙，也不在圖紙上留下任何痕跡。未來某個時刻我們需要查詢歷史的技術狀態時，不會知道《技術通知單》存在，就必然發生錯誤。因此現有技術規定對《技術通知單》的使用進行了嚴格限制，規定了“在一定范圍，一定時間內，和某些情況下才能使用”。而我們在這里的是使用無條件的，因為次新狀態沒有底圖，除了使用《技術通知單》別無它法。這就是所謂的《技術通知單》濫用，必然導致歷史狀態的不可知。
除了上面描述的技術狀態重疊會造成的技術文件識別困難外，還有另外一個現象也會造成技術文件辨識困難，那就是技術狀態并存。下面以某產品從C階段演化到S階段來說明（圖3）：
圖3 技術狀態并存
產品由一個組件（1）和兩個部件（2、3）組成。圖紙也是由一個總圖冊和兩個分圖冊組成。設計師期望產品從C階段技術狀態演化到S階段技術狀態，但是近年來迫于成本和進度的壓力，這種演變不再是一次達到的，而是逐步遞進的。其演化大致一經過下列幾步：
第一步是部件3成熟,進入S階段(藍色)。為搶進度，進行了一次試驗。此時組件1和部件2仍是C階段(黃色)，這就是著名的“初樣產品，試樣狀態”。
第二步是部件2也成熟了,進入S階段(藍色)。這時候又需要進行另一次試驗。但S狀態的部件2和C狀態的組件1接口不一致，需要一個臨時的零件4來完成過渡。
第三步組件（1）和兩個部件（2、3）才全部成熟，徹底進入S狀態。
文實一致是我們基本準則。但在第一步和第二步試驗狀態時，是沒有系統成套的文件與之對應的。它實際執行的文件在原來的技術文件管理體系中是看不到的，是一個C狀態和S狀態的混合體。可想而知，面對這么一個C和S階段技術狀態的混合體，計劃、采購、質量、調試、檢驗和維護等部門的人員是非常容易搞錯文件的。因為過去的慣例是按照產品代號和階段這兩個線索來確定文件的。而前面第一步和第二步時產品是由不同的階段技術狀態的組件組成的，這就是技術狀態并存。
上面的描述情況已經夠復雜了，但實際的演化情況比上面描述的還要復雜很多,通常是同時出現技術狀態的重疊和并存兩種現象。產品從C狀態演化到S狀態的過程并不總是象圖3描述的那樣，在一套產品上實現的。實際研制中，為搶進度，經常是同時投產多套產品，同時并行推進的（圖4）。情況會復雜得多。圖4中的A時刻同時就存在三種技術狀態的產品，而每種技術狀態又分別是C階段技術狀態和S階段技術狀態的不同組合。
圖4 技術狀態的重疊和并存
因而現場的產品既不能和C研制階段的技術文件完全對應，也不能和S研制階段的技術文件完全對應，而是兩個研制階段技術狀態的組合體。如圖4中的A時刻。這時生產試驗現場產品和技術文件的對應關系非常復雜。對應關系見表1
表1 A時刻產品技術狀態的組成
3 我們面對的挑戰
當技術狀態重疊和并存同時出現時，計劃、采購、質量、調試、檢驗和維護等部門的人員在進行工作時，要想找到準確的技術文件就不是那么容易了。必然給研制工作帶來巨大風險，每一次文件的錯用都可能導致事故的發生。為了保證不出錯，計劃、采購、質量、調試和檢驗等部門的人員在工作時都想方設法地拉上設計師。這樣就出現設計師滿天飛的現象。在合同談判、元器件采購、質量報表填寫、生產調試和外協驗收等場合都會看到設計師的身影，甚至是由設計師唱主角的情況。四處應付、疲于奔命的設計師哪里還有時間認真思考產品的技術問題。
筆者研究了幾份技術狀態紀實報告，就非常吃驚地就發現了“實物與試樣圖紙狀態靠近（但試樣圖紙某些功能在實物上沒有實現）”的描述語句；發現了一套裝備所屬的零部件竟然同時使用了具有C、S、S(D)三個技術狀態標識的技術文件。這樣原來通過文件、圖紙就能查清的產品技術狀態已經變得模糊不清。唯有設計師才能說清楚了，所以業務部門干什么都要拉上設計師。但一位設計師也只能說清楚他負責的那一部分的技術狀態，其他部分的狀態也不了解。所以經常看到業務管理部門經理拉上一幫設計師參加各種會議的場景。總師為了掌握產品的技術狀態，在大型試驗前不得不要求設計師出具產品《技術狀態紀實報告》。這種《技術狀態紀實報告》是總師臨場決斷的依據之一，具有非常重要的作用。但筆者在調研過程中，從未發現編制于90年代的《技術狀態紀實報告》。這從另一個側面證明了技術狀態重疊和并存現象是最近幾年才出現的。面對“實物靠近試樣狀態”這樣的措詞；面對在一套產品中同時存在C、S(D)和S三個狀態的復雜情況，設計師以外的人員如何能夠準確地找到技術文件？ 這說明了當前的研制過程已經高度復雜，原有的底圖藍圖技術文件管理機制已經落后，不能有效管理技術狀態的重疊和并存，不能保證所有的技術人員準確及時地掌握產品的技術狀態了，必須加以創新。
4 運用PDM系統的配置功能
現在這種創新的使命就落到信息化的頭上，落到PDM系統上。我們來看一下PDM系統是如何運用產品配置功能來解決這個問題的。北京機械設備研究所在PDM系統中分別建立了設計數據中心和制造數據中心。設計數據中心由windchill的設計視圖構成，制造數據中心由windchill的制造視圖和產品配置功能組成（圖5）。
圖5 北京機械設備研究所PDM系統
設計數據中心中以產品結構為線索把所有的技術文件都組織起來。所有文件、圖紙的全部版本都掛在產品結構的下面。其中的“已發放”版本對應產品的不同技術狀態。它完整地記錄了產品的進化過程。研制過程中經歷的所有產品技術狀態都能在其中找到對應地依據文件。設計師使用起來非常方便。但是，對于計劃、采購、質量、調試、檢驗和維護等部門的人員，通常在某一時刻只圍繞對某一個產品技術狀態來工作，對技術狀態的演化歷史并不關心。如果讓他們也從設計數據中心的產品結構樹上去查找相應的文件，將是非常困難的。為此，我們設計了制造數據中心，在其中為對應的投產批次建立生產配置，建成一棵僅和該生產批次對應的產品結構樹。把和該生產批次的有關的技術文件的版本都掛對應的產品節點下。這樣計劃、采購、質量、調試、檢驗和維護等部門的人員只要掌握產品的投產批次，就可以找的相應的產品配置，進而取得準確的技術文件，不再需要拉住設計師一起干活了，因為掛在產品配置的產品結構樹上技術文件只有一個版本，沒有搞錯的可能。
如果設計師更改了設計數據中心的文件，則系統會啟動一個流程產生一個新版本的產品配置，而這個新版本產品配置的產品結構樹上掛接的就是更改后的新版本文件了。
仔細觀察設計數據中心，和制造數據中心的配置，可以發現下面幾點：
1.制造數據中心的生產配置上的文件的編號和版本絕大部分都來都能在設計數據中心找到，根據PDM的原理，編號和版本一致就是同一個數據對象，這就保證了設計師在設計數據中心看到的文件和其他人員在制造數據中心看到的文件是同一份。
2.設計數據中心的產品節點和制造數據中心對應產品節點編號一樣，但版本序列方式不一樣，說明它們不是同一個數據對象。PDM系統規定不同的數據對象是不能有相同編號的。這時PDM系統啟動了一個視圖機制，分別設立了設計視圖和制造視圖。分別放在這兩個視圖空間的數據對象就可以有相同的編號了，只是版本的序列方式不能一樣，保證不會出現相同編號、相同版本的數據對象。這說明設計師在設計數據中心看到的產品節點和其他人員在制造數據中心看到的產品節點不是同一個數據對象。以此來表達設計和制造時關于產品組成的主觀差異性，即設計BOM和制造BOM等。
3.技術通知單在設計數據中心是找不到的。原因是該技術通知單僅和產品的某一次投產有關。為避免混亂該文件只和制造數據中的產品節點關聯。
5 實施中的特別注意
產品配置是PDM系統中一個非常重要的功能。主流的PDM系統都有這個模塊，功能大同小異。但是這個功能最初并不是為管理復雜產品技術狀態的重疊和并存而設計的，而是為解決普通產品的客戶化定制需求而設計的。這也是當前生產配置功能運用較多一種情況。所謂客戶化定制指的是工廠為客戶事先準備了多種可選的產品選項，如顏色、款式等。供客戶在訂購產品時按照自己喜好來選擇，即在事先列好的選擇菜單中選定想要的顏色和款式等。工廠按客戶的要求進行生產組裝，最大限度的滿足客戶愿望。這種模式在汽車行業和計算機行業比較普及，如汽車的選裝件和計算機中不同的板卡等。
普通產品的客戶化定制和復雜產品的技術狀態重疊和并存都是使用PDM系統的產品配置功能來管理的。軟件功能基本是一樣的，但其中含義差別很大，為幫助大家加深理解,正確實施。總結對比如下（表2）。
表2 配置功能的對比
從表中可以看到，最大的區別在于復雜產品生產配置是一個過程，貫穿生產始終，可能會更改，因而有版本，有更改流程。普通產品生產配置代表的是客戶的訂單，不會更改（既便客戶變卦，處理的方式也是作廢舊訂單，重建新訂單，不會采用更改方式），因而沒有版本。
6 結語
由于進度和成本的雙重擠壓，現在復雜產品的研制過程中采取了一些非常規的做法，導致階段技術狀態將不再是嚴格的串行排列。出現了技術狀態重疊和技術狀態并存兩種現象。技術狀態重疊直接導致技術通知單的濫用，間接導致歷史狀態的不可知。技術狀態并存直接導致技術文件辨識困難，間接導致人力資源緊張。面對這樣的情況，原來的底圖藍圖管理機制已經不能滿足管理的需求。而PDM系統的產品配置功能為解決這個問題提供了創新的管理方案。
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