规范、软件需求及设计文件、工艺/生产文件等）相关联，从而形成的一个产品结构体系。产品分解结构覆盖了产品设计、制造、配置、维护直到报废的整个完整的产品生命周期。文章从分析民机产品结构分解方案出发，研究了国际主流飞机制造商经验，提出了两种产品结构管理方式，从理论结合实践提出了民用飞机产品结构分解方式的优缺点以及应考虑的因素和条件。
关键词：产品分解结构；模块；构型项
引言
产品分解结构是一个组织和存储产品数据和相关技术信息的集合，将一个产品按层次结构划分为一系列的元素，是指在数据库中展现产品信息的产品层次分解。产品分解结构提高了数据的一致性，并且更加有利于数据的交换，为核心业务提供准确的数据。
对于民用飞机项目来说，由于规模庞大、系统复杂、设计要求高等因素，零组件数据集包含有二维图纸、三维模型、临时更改单、技术文件等大量文档且更改较频繁，产品数据管理异常复杂和困难，采用合理的产品结构分解方式，是构型标识的基础，飞机产品的二维图样、三维图样、EBOM、PL、属性信息等因素的结构组成和管理方法，是构型管理方法的重要输入和管理对象。
目前民用飞机产品结构分解方式主要有两种：（1）以某单一因素（如装配层级或功能分解）为主要依据的分解方式（如麦道），通过树状结构体现产品的各类部件；（2）以模块为基本单元，结合产品通用化、系列化、模块化的多视图管理方式（如欧直、A350、B737等）。
1 缩略语说明
为了便于表述，文章中使用了如下缩略语：
PBS Product Breakdown Structure 产品分解结构
CI Configuration Item 构型项
EBOM Engineering Bill of Material 工程物料清单
PL Part List 零组件细目表
PDM Product Data Management 产品数据管理
2 以单一因素为主要依据的分解方式
产品结构中的零件都会关联相关技术文件，例如图纸。产品结构为不同业务组织（销售/设计/制造/支援/维修...） 提供其相关的有效的产品信息。根据飞机的产品特点，按照飞机的结构和系统分解制定PBS文件，科学、完整表述C919 飞机各级产品构成的主要特征。产品分解结构构建的思路是运用系统工程的思想，将高度复杂集成的产品逐步分解为功能单一、结构独立的便于实现的简单产品。在产品不断分解的过程中，还要考虑系统设计、产品实现、客户服务、技术管理等的编制合理性。产品结构在很多方面是很有用的，如，表现关联、决定提供构型管理的级别和评估建议的更改对产品的影响。
波音、空客、庞巴迪等各主要飞机制造商在二十世纪八十年代以前都是使用这种传统的基于图样结构树的产品结构管理方案，这种树状结构分解方式是以某单一因素进行层层分解。比较典型的是以生产、装配和安装顺序为依据的分解，也称之为面向工序的结构，从最底层的零件、标准件一直装配到完整的飞机，如图1所示。
这种分解方式，可在设计之初规划好顶级装配图（没有下一级装配的，其下一级就是飞机），并以顶级装配图为单元进行架次有效性分配和更改控制。顶级装配件下及其下属的每一层都有具体的设计数据（二维图纸、三维数模，工程指令和EBOM表等），从飞机结构关系上能清晰表达装配顺序以及层级关系，便于指导制造单位进行材料准备和生产安排；更改影响上受影响范围也比较清楚，一旦发生工程更改，可以通过产品结构树状关系层层追溯。
由于在飞机研制阶段工程更改频繁，且民机客户选项的多样性，在研制过程中也不断体现出这种产品分解结构的问题，主要体现为：产品结构树层次过深，更改影响范围大。大部分顶级装配图的层次都在6级或6级以上，在不同的层级上都有构型项，每一个装配件会说明其下安装的零件或组件，而其下的每个零件或组件也要说明安装在那个装配件上，这种层层嵌套的循环引用，造成产品分解结构上各个节点之间的关系十分紧密，也就是构型项数目多，层次深，考虑更改的追溯问题以及为了说明装配关系，一旦一个零件的更改极端情况下会导致整个顶层装配件的更改。
飞机进入批生产后，这种产品分解下，数据分解的颗粒度较大，飞机型号中与客户无关的不变部分，和与客户有关的可变部分，糅合在一起，投产数据控制困难，重用性不高。并且引入过多的构型项也影响了产品的可视性，妨碍管理工作，又增加成本。
为了减少更改工作量，保证研制阶段的进度，在更改管理上并没有严格执行构型不同，更改构型号的要求，而是采用换版+某些其他方式（系列工程指令、先行更改、故障拒收等等）说明，这样造成了构型状态不清晰，必须依靠人工统计，滞后、耗时且数据准确性难以保证。
3 以模块为基本单元的分解方式
波音、空客、庞巴迪等各主要飞机制造商在二十世纪八十年代开始使用基于模块的产品结构管理方案，通过多构型配置、小批量生产的模式，结合产品通用化、系列化、模块化的多视图管理方式，延伸出各种子型号的飞机，从而丰富产品的类型并满足不同用户及更改的要求。降低产品复杂性、减少研发成本和提高管理效率，也将极大的方便产品的配置和维护工作。
以空客某飞机型号为例，使用了三层产品结构分解方式，产品结构的顶层主要用来管理同型号飞机中共性、基本不变的部分。根据管理的需要，可将顶层进一步分解。比如，可将顶层先按空间再按专业划分层次：机型、系列、主部段、部段等，如图2所示。
构型层是产品结构用于构型管理的核心层次，通过对构型层进行合理配置，便能实现多项管理目标，如模块化管理、多构型管理、单架次管理等。构型项是一个管理容器，它是对某一具体功能的抽象，并不代表真实的零件或组件；与此对应，设计模块才是真实的零组件。一个设计模块代表一种实现方式，有多个设计模块就表示有多种实现方式。每个设计模块与构型项之间通过关联对象进行关联，两者之间的关联关系（架次有效性）记录在关联对象上。
底层产品结构是对构型层设计模块的细化与分解，由各种具体设计数据组成。该层次的产品结构直接面向各专业的设计员。
为了满足不同的用户和业务需求，同一个产品需要多个不同信息组织方式，可以采用“视图”的方式。不同视图表达了不同业务组（如设计，制造，客服，销售）的需求。空客飞机项目根据业务需求建立不同的视图，如设计视图、制造视图、试验视图、合同视图等等，如图3所示，设计视图如图4所示。通过各种视图把项目管理、构型管理和工程过程管理统一起来，并描述了它们之间的联系，也就构成了企业产品信息集成的框架。
很多高层管理者认为采用这类产品结构分解方式，飞机产品的结构层次化不够，对于制造组织生产，尤其分包给不同机体供应商时，按部段划分的概念，各部段作为交付产品，其产品信息的结构化不清晰。
4 欧直产品结构分解方式
以欧直某型号飞机为例，其型号众多、系列产品发展较成熟，产品之间重用性较高，性能配置上需综合考虑客户需求进行选装选配。
在满足型号发展规划的需求同时，又兼顾产品通用化、系列化、模块化设计以及构型项配置管理等要求。欧直从产品分类管理、主产品配置管理等主要因素进行了产品分解，能够体现系列及多构型配置特点（如图5所示）。
其将飞机划分为顶层和下层两个部分，其中顶层是CI层，是由构型管理人员进行规划和控制的节点，包括可变配置项和不可变配置项两种。下层是设计管控层，由零件、组件及装配等数据组成。其CI与零组件之间的联接是通过有效性进行定义的，其有效性包括选项有效性、批架次有效性、时间有效性，这三种方式可按需进行组合定义，通过有效性来配置各状态及生产架次的产品结构。
按照产品的系列化特点，将其分解为基本不变部分、客户选项部分以及特殊更改部分，是一种典型的以模块组织零部件、并以模块为基础配置分级的典型产品结构组织方式，其优势在于可以迅速的建立客户选配与产品结构之间的对应关系；可以通过模块间的重组快速的配置出一架飞机，以满足客户多样性的要求；可以有效的实行不同机型间模块的重用，降低成本，缩短研制周期；同时，其在更改控制方面，也减少了更改范围的无限扩散。
5 分析和结论
随着管理方法的进步、研制模式的改进，在具体的飞机型号的实践和应用也对不同的产品结构模型进行了探索和尝试。对于新研制的型号，可以根据型号的特定情况，参考借鉴和加以剪裁地制定适合型号发展的产品结构分解方式。而根据产品结构分解方式制定构型更改控制方法，是飞机产品数据管理的核心部分。
文章所述两种方案的有效实施还有赖于全三维设计规范的跟进、PDM管理系统的实现，也是未来数字化产品数据管理的一种发展方向和趋势，希望可以为我国民用飞机或其他大型复杂产品的研发提供一定的技术参考作用。
参考文献
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