1 引言
MRO(Maintenance，Repair and Overhaul/Operation)是產(chǎn)品在使用和維護(hù)階段所進(jìn)行的各種維修、維護(hù)、大修和操作等制造服務(wù)活動(dòng)的總稱，是產(chǎn)品全生命周期的重要組成部分。MRO支持技術(shù)是制造服務(wù)業(yè)的核心支撐技術(shù)。它將現(xiàn)代MRO理論、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)和企業(yè)管理方法相結(jié)合，利用產(chǎn)品知識(shí)對(duì)MRO數(shù)據(jù)和過程進(jìn)行有效管理，支持產(chǎn)品制造商、用戶和維修服務(wù)商在整個(gè)產(chǎn)品生命周期中共享產(chǎn)品相關(guān)信息的關(guān)鍵使能技術(shù)，開發(fā)和應(yīng)用大型裝備MRO支持系統(tǒng)是延伸制造業(yè)價(jià)值鏈、提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力和可持續(xù)發(fā)展的重要支撐。為此，863計(jì)劃專門設(shè)立了“大型裝備維護(hù)、維修與大修(MRO)支持系統(tǒng)”重點(diǎn)項(xiàng)目，本文內(nèi)容是該項(xiàng)目研究成果的一部分。
MRO業(yè)務(wù)主要涉及六個(gè)方面：裝備運(yùn)行信息管理、維修資料和知識(shí)管理、維修需求及計(jì)劃管理、維修物料管理、維修監(jiān)控與確認(rèn)、維修執(zhí)行管理。需要實(shí)現(xiàn)與產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、銷售、使用與維護(hù)、報(bào)廢與回收等生命周期階段之間的信息交互與反饋，其中涉及與PLM(Product Lifecycle Management)、CRM(Customer Relationship Management)、ERP(EntERPrise Resource Planning)、MES(Manufacturing Execution System)、SCM(Supply Chain Management)等各種應(yīng)用系統(tǒng)和決策支持工具之間的信息交互。裝備在使用和維護(hù)階段的核心業(yè)務(wù)如圖1所示。
圖1 產(chǎn)品維修核心業(yè)務(wù)示意圖
當(dāng)前關(guān)于產(chǎn)品維修方面的研究很多，但大都局限于個(gè)別MRO業(yè)務(wù)模塊如維修資料管理、維修計(jì)劃管理或MRO環(huán)節(jié)的零散研究，未能面向當(dāng)前MRO中日益增加的精益管理需求提供系統(tǒng)化的解決方案，難以滿足綜合維修中可靠性、經(jīng)濟(jì)性和資源優(yōu)化配置等多目標(biāo)優(yōu)化的需要。
維修計(jì)劃是產(chǎn)品MRO業(yè)務(wù)管理的核心。本文首先將探討如何設(shè)計(jì)維修BOM結(jié)構(gòu)以有效組織海量MRO數(shù)據(jù)，提出由中性結(jié)構(gòu)和實(shí)例結(jié)構(gòu)組成的復(fù)合式維修BOM結(jié)構(gòu)，接著通過分析維修需求和計(jì)劃管理的主要業(yè)務(wù)對(duì)象，重點(diǎn)討論如何實(shí)現(xiàn)維修BOM驅(qū)動(dòng)的維修需求及計(jì)劃管理。最后通過一個(gè)實(shí)例來說明如何利用維修BOM來實(shí)現(xiàn)維修需求及計(jì)劃管理。
2 維修BOM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
諸如飛機(jī)、艦船、發(fā)電設(shè)備、工程機(jī)械等大型復(fù)雜裝備的各種維修技術(shù)支持與服務(wù)涉及到設(shè)計(jì)、制造、使用、維修等多個(gè)階段的技術(shù)資料、維修知識(shí)、維修歷史等海量數(shù)據(jù)信息資源。與設(shè)計(jì)制造階段利用設(shè)計(jì)BOM、制造BOM的做法相同，MRO支持系統(tǒng)也要利用BOM來組織和管理裝備數(shù)據(jù)信息。維修BOM不但用來描述裝備的物料組成及物料之間的關(guān)系，更重要的是要用于組織和管理使用維護(hù)階段的海量的裝備信息資源。對(duì)于同型號(hào)或同批次批量裝備，盡管初始的維修BOM完全相同，但在使用過程中裝備結(jié)構(gòu)會(huì)因?yàn)殛P(guān)鍵零部件的更換而發(fā)生變化，維修BOM所關(guān)聯(lián)的運(yùn)行信息、維修歷史信息等會(huì)不斷增加，因此必須管理到單件具體裝備的維修BOM，也就是說，必須對(duì)每件裝備都要建立一個(gè)維修BOM。這點(diǎn)與設(shè)計(jì)BOM和制造BOM等對(duì)應(yīng)的是同型號(hào)或同批次批量裝備的數(shù)據(jù)管理不同。如果采用和設(shè)計(jì)BOM和制造BOM相同的單樹式BOM結(jié)構(gòu)，同型號(hào)或同批次的批量裝備所對(duì)應(yīng)的大量結(jié)構(gòu)高度相似的維修BOM會(huì)存在大量的數(shù)據(jù)冗余，維修BOM數(shù)據(jù)的一致性也難以保征。
為提高裝備MRO源數(shù)據(jù)的信息組織和管理效率，設(shè)計(jì)了一種復(fù)合式的維修BOM結(jié)構(gòu)，如圖2所示。與采用單樹式BOM相比，這種維修BOM結(jié)構(gòu)能更好地組織和管理海量的產(chǎn)品維修信息資源，降低維修信息資源組織的數(shù)據(jù)冗余度。
圖2 復(fù)合式維修BOM結(jié)構(gòu)圖
大型裝備MRO信息資源總的管理粒度四單件具體裝備，每一件裝備都要對(duì)應(yīng)一個(gè)維修BOM。維修BOM由中性結(jié)構(gòu)和實(shí)例結(jié)構(gòu)兩個(gè)相互關(guān)聯(lián)的單樹式BOM來表示。兩種結(jié)構(gòu)定義如下：
定義1(中性結(jié)構(gòu))是維修BOM的核心結(jié)構(gòu)，是虛擬的單樹式BOM結(jié)構(gòu)，其數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)的都是具有共性的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)或維修資料和知識(shí)數(shù)據(jù)，用于組織共性的維修資料和維修知識(shí)。
中性結(jié)構(gòu)反映的是多件裝備的共性結(jié)構(gòu)，同型號(hào)或同批次的多件裝備的中性結(jié)構(gòu)是完全相同的，因此盡管每一件裝備都要對(duì)應(yīng)一個(gè)維修BOM，但同型號(hào)或同批次的多件裝備可以共用一個(gè)中性結(jié)構(gòu)。
定義2(實(shí)例結(jié)構(gòu))是中性結(jié)構(gòu)在客觀世界的真實(shí)反映，是用來描述某件具體的物理裝備在某個(gè)時(shí)間真實(shí)配置數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)的單樹式BOM結(jié)構(gòu)，其元數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)部是個(gè)性元數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，用于組織單件具體裝備的MRO業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。
實(shí)例結(jié)構(gòu)是中性結(jié)構(gòu)在客觀世界的實(shí)例化，每件裝備都對(duì)應(yīng)一個(gè)實(shí)例結(jié)構(gòu)。對(duì)于共用中性結(jié)構(gòu)的多件裝備而言，實(shí)例結(jié)構(gòu)和中性結(jié)構(gòu)是多對(duì)一的關(guān)聯(lián)關(guān)系，一個(gè)中性結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)多個(gè)實(shí)例結(jié)構(gòu)。
通過復(fù)合式維修BOM可以將維修資料和知識(shí)、MRO業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等海量信息資源有效地組織起來，某型飛機(jī)有前、左、右三個(gè)起落架，其中左起落架和右起落架為主起落架，其結(jié)構(gòu)相同。但前起落架的結(jié)構(gòu)與主起落架不同。以該型飛機(jī)為例，維修BOM的組織圖如圖3。
圖3 飛機(jī)起落架維修BOM
對(duì)應(yīng)于中性結(jié)構(gòu)和實(shí)例結(jié)構(gòu)，物料也分為中性物料和實(shí)例物料，中性結(jié)構(gòu)中的物料只能是中性物料，實(shí)例結(jié)構(gòu)中的物料也只能是實(shí)例物料。分別定義如下：
定義3(中性物料)用于標(biāo)識(shí)同型號(hào)或同批次的同一種裝備，中性物料是對(duì)同種類型的不同實(shí)際物料的統(tǒng)一描述。中性物料之間存在從屬關(guān)系，利用這個(gè)關(guān)系形成中性結(jié)構(gòu)。使用唯一性的物料代碼來唯一標(biāo)識(shí)。
定義4(實(shí)例物料)實(shí)例物料是中性物料批次化或序列化產(chǎn)生的具體物料。通過實(shí)例物料和實(shí)例物料關(guān)聯(lián)可以建立起描述一個(gè)現(xiàn)實(shí)的實(shí)例結(jié)構(gòu)。
中性物科和實(shí)際物料之間是抽象和具體的關(guān)系，如：東風(fēng)內(nèi)燃4B型機(jī)車和第12臺(tái)東風(fēng)內(nèi)燃4B型機(jī)車，輪軸和第18號(hào)輪軸。
3 主要業(yè)務(wù)對(duì)象和流程管理分析
維修需求管理模塊的主要類和類之間的關(guān)系如圖4所示，上半部分表示維修需求階段的主要類型，包括：中性物料、維修需求、工藝卡、工序等。下半部分表示維修計(jì)劃和執(zhí)行過程中的主要類型包括：實(shí)例物料、維修活動(dòng)、工單、作業(yè)卡、作業(yè)任務(wù)、實(shí)例BOM變更報(bào)告和不一致報(bào)告。下面對(duì)各個(gè)類進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖4 基于BOM的維修業(yè)務(wù)對(duì)象組織
3.1 維修需求階段業(yè)務(wù)對(duì)象分析
維護(hù)需求相關(guān)信息一般來自于共享的維修文檔和知識(shí)，維修需求管理主要業(yè)務(wù)對(duì)象設(shè)計(jì)如下。
(1)維修需求：維修需求上關(guān)聯(lián)一個(gè)或多個(gè)中性物料對(duì)象，用以指明該維修需求需要觸發(fā)哪些子件中性物料的何種維修需求或維修項(xiàng)目。
(2)維修項(xiàng)目：維修項(xiàng)目是對(duì)一項(xiàng)維修工作的描述，包括維修項(xiàng)轉(zhuǎn)換成維修活動(dòng)的條件、需要完成的工作、完成任務(wù)需要的人力資源，維修項(xiàng)目通過計(jì)算維修活動(dòng)能產(chǎn)生真正的維修活動(dòng)對(duì)象。
(3)工藝卡：是對(duì)維修項(xiàng)目過程中需要完成各項(xiàng)工作的描述。工藝卡中包含需要完成的工序、完成過程中需要人員具備什么技能以及執(zhí)行過程中需要用到的中性物料。工藝卡代表需要完成的任務(wù)集合，在一次維修中可能涉及到幾方面的工作，因此可以用多個(gè)工藝卡表示一個(gè)需要執(zhí)行的維修項(xiàng)目。
(4)工序：對(duì)將要執(zhí)行的工藝卡中某個(gè)具體步驟的描述，包括需要的技能和物料的需求，工序中可以包含子任務(wù)，子任務(wù)是對(duì)工序的更詳細(xì)描述。在MRO系統(tǒng)計(jì)算維修活動(dòng)時(shí)工序?qū)⑥D(zhuǎn)換成作業(yè)任務(wù)。
(5)維修需求判定標(biāo)準(zhǔn)：描述在什么情況下維修項(xiàng)目可以轉(zhuǎn)化成維修活動(dòng)。在進(jìn)行維修活動(dòng)計(jì)算時(shí)，系統(tǒng)將根據(jù)實(shí)例物料生命特征參數(shù)的取值判斷該判定標(biāo)準(zhǔn)是否滿足，如果滿足則將維修項(xiàng)目轉(zhuǎn)化成維修活動(dòng)。例如：飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)定期保養(yǎng)的維修需求上指定的維修需求判定標(biāo)準(zhǔn)為：飛行小時(shí)達(dá)到200小時(shí)后保養(yǎng)一次，假設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命為5000飛行小時(shí)，那么按照該需求判定標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的得到的維修活動(dòng)為25次。
3.2 維修計(jì)劃階段業(yè)務(wù)對(duì)象分析
維護(hù)計(jì)劃數(shù)據(jù)主要是當(dāng)前和歷史維修業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，維修計(jì)劃管理的主要業(yè)務(wù)對(duì)象列舉如下。
(1)維修活動(dòng)：表示一次實(shí)際執(zhí)行的維修工作，MRO系統(tǒng)在進(jìn)行維修活動(dòng)計(jì)算時(shí)將維修需求轉(zhuǎn)化成維修活動(dòng)。維修活動(dòng)中包含一個(gè)或多個(gè)作業(yè)卡，作業(yè)卡來自于維修需求關(guān)聯(lián)的工藝卡。
(2)工單：是一系列作業(yè)卡的集合，用戶可以調(diào)整工單包含的作業(yè)卡，如：添加作業(yè)卡、復(fù)制作業(yè)卡等。工單和維修活動(dòng)之間存在關(guān)聯(lián)關(guān)系，工單最初包含的作業(yè)卡來源于維修活動(dòng)。在執(zhí)行維修工作時(shí)以工單為單位下達(dá)維修計(jì)劃，如果需要，工單可以包含子工單。
(3)作業(yè)卡：表示維修需要執(zhí)行的一項(xiàng)工作，在維修活動(dòng)計(jì)算時(shí)工藝卡將實(shí)例化成作業(yè)卡，作業(yè)卡中包含具體的作業(yè)任務(wù)和負(fù)責(zé)工藝卡執(zhí)行的監(jiān)控人員，該監(jiān)控人員將負(fù)責(zé)各個(gè)作業(yè)任務(wù)的人員分配。
(4)作業(yè)任務(wù)：代表維修活動(dòng)中需要執(zhí)行的一項(xiàng)具體任務(wù)，作業(yè)任務(wù)是工序的具體實(shí)例，在作業(yè)任務(wù)中包含實(shí)際的人員分配和實(shí)際的物料分配。由于工序包含子工序且作業(yè)任務(wù)是工序的實(shí)例化，因此作業(yè)任務(wù)也包含子作業(yè)任務(wù)。
BOM驅(qū)動(dòng)的維修需求和計(jì)劃業(yè)務(wù)對(duì)象管理框架（二）
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