工程变更技术及模型分析 李之勇李树刚 （上海交通大学机械与动力工程学院，上海２００２４０） 摘要：工程变更纵向贯穿从供应商到客户的整个供应链，横向涉及全部与产品实现过程直接相关的部门，涉及技术 与物料，本身是一项复杂的系统工程，根据阶段不同可以划分为变更的发行和变更的执行。文章结合具体的产品背 景，在对工程变更的整体描述后，讨论２ｒ－程变更的执行过程并运用Ｐｅｔｒｉ网对其进行建模，根据Ｐｅｔｒｉ网的分析方法 验证模型的正确性，以期能够有效的执行工程变更，完善工程变更的管理。 关键词：工程变更；Ｐｅｔｒｉ网；工程变更执行；可执行日期 中图分类号：ＴＰ３９１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９－２３７４（２０１１）１３一｛ｌｆ）４９…０４ 立即导入Ｃｕｔ～ｉｎ，通常为某些有关键影响的因素造 产品在进入制造阶段后，从原材料供应，产品生产 直至使用的整个产品实现过程中，由于内外部各种因素 的不可预期的作用，产品经常伴随着各种变数，尤其对 于发展极其迅速的电子产品，经常会发生供料，质量， 成的变更，比如影响到功能，品质等。而根据造成此类 变更的因素的严重程度，又需要进行以下划分： １．在变更正式生效后，对于新投入生产的产品必 须立即导入此变更。 功能等方面的问题，这些问题的解决有时会涉及对产 品的变更，而对产品的变更进行分析、审核、规划、协 ２．在变更正式生效后，不论新投的产品还是在制 品，全部需要导入此变更。 调、实施、控制等活动就构成了产品的工程变更管理。 工程变更在某种程度上讲是必然存在的，又因为其 影响到整个供应链及企业内部与产品相关的各个部门， 凶此是否建立有效的工程变更管理模式是运营体系的一 种重要指标。 一３．在变更正式生效后，从新投产开始到库存成品全 部需要导入此变更，此时会涉及产品的返工甚至召回。 代用料，为增加材料供应的活性，在原主料基础上增 加的可替换材料。单纯的增减代用料并不会对实际的产品 或制程管理产生大的影响，也并没有执行日期的概念。 、工程变更的介绍 工程变更管理的研究很早就已经被人们所关注，但 工程变更管理从组织上跨越研发和制造两个部分， 从其内容和目的上可以划分为两个阶段，第一阶段为 大多集中在技术的采用和决策流程的合理，即变更前期 处理的有效性以保证变更的发行质量。这部分固然重 要，但对于完整的工程变更来讲，其后期的执行也一定 是不能忽略的环节。以下以电子产品为背景，探讨工程 方案的验证与审核阶段，最终形成变更的指令文件ＥＣＯ （Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｈａｎｇｅ Ｏｒｄｅｒ），第二阶段为方案的执 行阶段，即将发行的变更指令在产品上的实现过程。 工程变更管理从问题发生开始ＮＥＣ０文件的正式发 行过程可如下图所示： 、筒 、＼触 、理置方、 簟 ｃ尺８ 、￡ 腻 变更的执行。 工程变更是指对产品及其组件的形态、装配、材 料、尺寸和功能等所作的修改，可以是简单的文档的修 正，也可以是复杂的对产品设计的重新设计。 工程变更的来源可能是与产品相关的法令法规颁 布，设计改进，软件升级，工艺改进，材料供应，文件 修改等几个方面，当以上问题发生后，如果问题的解决 会引起对应产品的硬件，软件，产品文件变更时，将启 动工程变更程序。 因变更原因的不同，各种原因影响程度的不同，工 程变更在执行时的导入方式也不同，具体有以下三类： 逐步导入，非关键因素引起的变更，工程变更的导 入日期可以或者说需要根据材料状况，变更准备状况调 整或计算。 ／描述／ｆ，／方案 审自 ∥验证／ 审 ，件发彳ｊ／ 图１工程变更流程图 工程变更时～种反应式流程，当有问题发生后流程 将被触发，问题的解决方案需要一系列的审核和验证， 如果最终通过，变更将正式牛效，变更进入执行阶段。 二、工程变更执行的规则及内容 （一）变更的预估导入时间ＰＩＤ（Ｐｌａｎｎｅｄ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ ｄａｔｅ） 预估导入时间对于工程变更的执行是一项非常关键 的参数，控制新旧材料切换，各项准备工作的节点和整个 执行计划。预估导入时间是在工程变更正式牛效后，根据 ２（Ｉｉ ｊ ０５ ｏ中阖高新技术企业４９ 变更的执行方式结合实际的状况综合确定。具体如下： １．对于替代料ＥＣＯ，因代用料在本质上对此产品是 一并发，变更发生后，工艺人员在修改流程的同时，测 试人员修改测试程序，两个任务之间不存在相互影响。 致的，设为ＥＣＯ的生效日期。 ２．Ｃｕｔ—ｉｎ ＥＣＯ， Ｃｕｔ—ｉｎ ＥＣＯ一般针对特殊或重大 问题，导入日期为立即执行。 冲突，当有一个以上的变更需要处理时，系统须作 出决策，需要优先处理哪个变更。 工程变更执行的上述特点表明了一种复杂多变的流 ３．逐步导入ＥＣＯ，此类ＥＣＯ的执行由材料状况及实际 准备状况综合确定，此时材料人员根据真实的料况计算 程，其处理和实施的难度，使用人工的列举或动态演示 往往是难以胜任或不完整的。需要合适的工具根据变更 旧料消耗进度，将旧料用完的日期作为预估导入时间。 进入预估导入时间后，各种必要条件必须完成，一 旦有产品的生产，变更会实际执行。实际导入时间就代 表变更已在产品上实现。实际导入时间还作为变更的导 入信息反馈至ＥＣＯ以结案及后续追溯。 （二）工程变更的影响因素分析 工程变更一旦生效，将必然导致一系列相关因素的 变化。在执行工程变更时，首先要保证这些因素能有效 的根据变更要求及自身的特点实现升级，这些因素包含 以下几类： 材料，如果有材料变化，如新旧料切换，在正式导 入变更之前必须保证新料可以满足需求，且旧料已经被 有效处理。 流程，包含生产和测试等，这类因素的改变一般需 要前期的文件改版，制造或测试程序升级和工具修改， 当对应各项任务完成后才能满足变更执行的条件。 ＭＲＰ系统，在有材料发生变更后，产品的ＢＯＭ随之改 变，而ＢＯＭ的改变就会影响ＭＲＰ的运算。如果变更涉及 ＢＯＭ，其可执行日期的计算原则上要求ＢＯＭ已经完成切 换，ＭＲＰ才能计算新旧料的消耗和补充进度，从而获得 预估的可执行时间。如下图所示： 生产什幺？ 匿１ ．需要ｆｆ’幺？ ｝有什幺？ 圈 ．．．．［ 壹］…ｔ １—Ｉｎｖｏｎ—ｔｏｍｙ［ 压 ｌ 臣煎』 （三）工程变更执行的特点 工程变更执行作为一种特殊的工作流具有以下特 点： 事件驱动，工程变更管理是一种系统性工程，系统 的行为由离散的状态空间组成，当有变更需求时，整个 系统才会被触发。只有工程变更发生后，才可能有后续 的执行。 异步，系统中的某些程序是异步发生的，变更正式 发行的时间和变更的实际执行时间可能存在时间差。 顺序关系，一些事件必须顺序发生，只有在完成文 件更改后，才能进行后续的实际作业。 ５０ ｏ中瞳高新技术铀ｋ ２０｛１ ０５ 执行的要求建模并验证模型的正确。 Ｐｅｔｒｉ网是用于描述分布式系统地一种模型工具， 适合于描述异步，并发，顺序及冲突等系统关系。 Ｐｅｔｒｉ网可以描述系统的结构，因此通过Ｐｅｔｒｉ网可以建 立所要研究系统的模型，Ｐｅｔｒｉ网还可以模拟系统的运 行，并可以利用Ｐｅｔｒｉ网性质对模型分析验证，揭示出 被模拟的系统在结构和动态方面的信息，这些信息可以 用来评估并提出改进方案。 运用Ｐｅｔｒｉ网对工程变更执行系统模型分析分为两 个阶段：Ｐｅｔｒｉ网建模和网络模型的分析。 三、变更执行的Ｐｅｔｒｉ网模型和分析 （一）Ｐｅｔｒｉ网介绍 Ｐｅｔｒｉ网描述系统结构部分称为网（ｎｅｔ），其图形 由两类节点：库所和变迁，及有向弧组成，弓ｆ述文献的 定义： 满足以下条件的三元组Ｎ＝（Ｓ，Ｔ； Ｆ）称作网。 ＳｎＴ＝Ｏ ｓＵＴ≠ Ｆ Ｓ＊ＴＵＴ＊Ｓ Ｄｏｍ（Ｆ）Ｕ ｃｏｄ（Ｆ）＝ｓＵＴ， 其中 Ｄｏｍ（Ｆ）＝｛ｘ／｜Ｙ：（Ｘ，Ｙ）∈Ｆ） Ｃｏｄ（Ｆ）＝（ｙ／ｊ ｘ：（ｘ，Ｙ）∈Ｆ｝ 分别为Ｆ的定义域和值域。 其中ｓ和Ｔ分别称为Ｎ的库所集，表示为圆形节点， 和变迁集，表示为方形节点，Ｆ为流关系，表示为库所 和变迁之间的有向弧。Ｐｅｔｒｉ网中除库所集，变迁集和 流关系外，还包含另一类元素令牌，令牌是库所中的动 态对象，可以从一个库所移动到另一个库所。 如果一个变迁的每个输入库所都拥有令牌，该变迁 即为被允许，变迁将发生，输入库所的令牌被消耗，同 时输出库所产生令牌。 （二）工程变更执行的Ｐｅｔｒｉ网建模 工程变更的执行的目的是按照ＥＣＯ的要求有计划的 实现变更内容，首先根据执行过程所涉及的内容定义库 所和变迁： 库所集（条件） Ｐ。：正式发行的工程变更指令ＥＣＯ。 Ｐ ：ＥＣＯ向ＭＲＰ系统发出的ＢＯＭ变更指令。ＭＲＰ中的 ＢＯＭ需要根据ＥＣＯ中的ＢＯＭ变更内容执行相应的切换。 Ｐ ２： 工程变更负责人员召开Ｃ Ｉ Ｂ（Ｃ ｈ ａ １３ ｇ ｅ ＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉＯｎ Ｂｏａｒｄ）会议，协调变更执行计划，发 出执行指令。 Ｐ ：材料状况追踪指令。 Ｐ ：旧料库存消耗状况。 Ｐ ：新料采购状况。 Ｐ ：旧料库存消耗完毕。 Ｐ ：新料的供应可以满足需求。 Ｐ ：生产工具，文件和程序修改指令。 Ｐ。：测试工具和程序修改指令。 Ｐ ：代表生产工具，文件和程序的状态，拥有令牌则 表示可以修改，否则处于锁定状态。锁定有可能是正在被 其它变更修改，直至修改完成，才能重新获得令牌。 Ｐ 代表测试工具和程序的状态， 样用令牌控制 状态。 Ｐ 修改工具，工艺文件和程序。 Ｐ ：工具，工艺文件和程序修改完成。 Ｐ 工具，工艺文件和程序切换完毕。 Ｐ， ：修改测试工具程序。 Ｐ ：测试工具和程序修改完成。 Ｐ ：测试１二具和程序切换完毕。 Ｐ ：工艺切换指令。变更进入可执行阶段，表示旧 料消耗完毕，新料也已经就位。 Ｐ 。：测试切换指令。 Ｐ， ：新料发出。 Ｐ ，：变更负责人员准备审核变更的执行。 Ｐ ：：产线进入生产状态，ＥＣＯ开始导入。 Ｐ， ：变更在产线执行完毕。 Ｐ ：变更负责人员发出的稽核指令。 Ｐ， ：稽核通过后的ＥＣＯ，在系统中关闭。 Ｐ 。：变更后的ＢＯＭ。 变迁集 Ｔ ：变更生效通知发出． Ｔ ：ＢＯＭ执行ＥＣＯ中的材料变更． Ｔ，：ＣＩＢ发出各项变更执行准备指令。 Ｔ ：材料管理员开始管控变更的材料。 Ｔ ：旧料库存消耗完毕信号发出。 Ｔ ：新料可以满足需求信号发出。 Ｔ ：材料状况满足指令发出，即此时１日料库存已经 消耗完毕，新料可以满足需要。 Ｔ ：工具，工艺文件和程序等待修改指令。 Ｔ ：测试工具和程序等待修改指令。 Ｔ。：工艺人员修改ｌＴ具，工艺文件和程序。 Ｔ ：工艺切换指令发出。 Ｔｌｆ＝测试人员修改测试工具和程序。 Ｔ。。：测试切换指令发出。 Ｔ，。：材料，工艺和测试切换完成信号。 专 一 … 一 嚣 ＿ ＿ 薯 簿籀警 其巾初始标识表示为Ｓ。， Ｓｏ＝｛１，０，０，０，０，０，０，０，０，０，１，１，０， ０，０，０，０，０，０，０，０，０，０，０，０，０，０｝ ２０ ０５．盈’中圜高新箍松业５１ 对应于｛Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８，Ｐ９， Ｐｌ０，Ｐ¨，Ｐ１２，Ｐｌ３，Ｐ１４，Ｐ１５，Ｐ１６，Ｐｌ７，Ｐｌ８，Ｐｌ９，Ｐｚｏ， 根据关联矩阵对死锁和陷阱的判定规则：如果矩阵 的任意列子矩阵中，每个非全零行至少包含一个“一１” （或“１”）元素， 则对应的Ｐｅｔｒｉ网存在死锁（或陷 阱）。 Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３，Ｐ２４，Ｐ２５，Ｐ２６｝ 结束标识集为￥７８， Ｓ７６＝｛０，０，０，０，０，０，０，０，０，０，１，１，０， ０，０，０，０，０，０，０，０，０，０，０，０，ｌ，０｝ 显然关联矩阵Ａ中不存在非全零行都包含至少一个 “－１”（或“１”）的列子矩阵，所以整个Ｐｅｔｒｉ网不存 通过以上分析，证明所建立的Ｐｅｔｒｉ网具有以下性 通过可达树图及开始和结束的标识集，如初始状态 在死锁或陷阱。 满足，代表结束状态的库所Ｐ２５获得令牌，证明模型具 有可达性。 ２．有界性和安全性 质：有界的、安全、不存在死锁和陷阱，能够达到最终 状态。对应于现实的模型，如果有ＥＣＯ正式发行，即可 设∑＝（Ｓ，Ｔ：Ｆ，Ｍ）为一个Ｐｅｔｒｉ网，ｓ∈Ｓ。若存在 正整数Ｂ，使得ＶＭ∈Ｒ（ＭＯ）：Ｍ（ｓ）≤Ｂ，则称库所ｓ 为有界，满足此条件的最小正整数Ｂ为库所ｓ的界，记为Ｂ （ｓ）。当Ｂ（ｓ）＝１时，称库所ｓ为安全的。如果每个ｓ∈Ｓ 都是有界的，称∑为有界的Ｐｅｔｒｉ网。 Ｂ（Ｅ）＝ｍａｘ｛Ｂ（ｓ）／ｓ∈Ｓ） 为∑的界。当Ｂ（∑）＝ｌ，∑是安全的。 对于所构建的工程变更执行的模型，观察Ｐｅｔｒｉ 网的运行及可达树图，对于任意的库所ｓ，库所的界Ｂ （ｓ）＝ｌ，所以整个Ｐｅｔｒｉ网是有界的而且也是安全的。 ３．死锁和陷阱 设Ｎ＝（Ｓ，Ｔ；Ｆ）为一个网，Ｓ Ｓ。如果・ｓ Ｓ ・，则称Ｓ。为网Ｎ的一个死锁；如果Ｓ ・ ・Ｓ。，则称 Ｓ。为网Ｙ的一个陷阱。 （・Ｓ ，Ｓ。・分别称为Ｓ的前集和 后集） Ｐｅｔｒｉ网的结构可以用矩阵的形式来表示并分析模 型中是否存在死锁和陷阱。 Ｐｅｔｒｉ网的关联矩阵： Ｐｅｔｒｉ阿的结构（Ｓ，Ｔ；Ｆ）可以用一个ｎ行ｍ列矩阵 Ａ＝［ａｉｊ］ ｉ∈｛１，２，…，ｎ），ｊ∈｛１，２，…，ｍ｝（下同） 表示，其中 ｛｛ ÷ 一 ａ ａ ｉｊ—ａ ｉｊ’ １， 若（ｔ；， ｓ ）∈Ｆ ａ ｉｊ ０， 其它 １， 若（ｓｔ，ｔ ）∈Ｆ ａ ｉＪ ０， 其它 称Ａ为∑的关联矩阵（Ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ ｍａｔｒｉｘ）。 根据以上定义，对工程变更的关联矩阵构造如下： Ｐｏ Ｐ＇Ｐ２ ０ Ｐ＾ｐ５ ｐ・Ｐ，Ｐ５ Ｐ●Ｐ Ｐ１＇Ｐ１２ Ｐ ｐ１．ｐｌ５ Ｐ１ｅ Ｐ Ｐ１６ Ｐ＇・Ｐ∞％Ｐ∞Ｐ Ｐ ＰＩ Ｐ １… Ｄ……Ｄ ｅ Ｄ Ｏ Ｏ ｎ口ｎ ｂ…Ｏ ｌＴ口 ０…０ Ｄ ０ Ｂ ０ ０ ０ ０ ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０Ⅱ０ ０ ●｝Ｔｌ ０ Ｏ １＇０ ０ ｂ Ｏ＇１ Ｏ Ｏ ０ ０ ０ Ｏ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ Ｏ ０ ０ ０ Ｉ ０ ０ Ｏ＿ｆ１＇０ Ｏ ０ Ｄ Ｏ Ｄ ０ Ｏ ０ ０ ０ ０ １ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０－Ｉ｝ ０ Ｄ…ｔ ０ １ ０口０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ Ｏ ０ ０ Ｏ ０ ０ ０ ｌｌ＾ ０ Ｏ ０…＇Ｏ＇Ｏ Ｏ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ Ｏ△Ｏ ０ ｆ Ｔ５ ｅ ０ Ｏ ０ Ｏ ０－＇－Ｉ口Ｄ口０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ １ １ １ ０ ０ Ｏ ０ ０ ｆｈ Ｏ Ｏ Ｏ ０ ０ ０ Ｄ ０… Ｏ １ ０ ０ ０ ０ Ｏ ０ ０ Ｏ ０ Ｏ Ｏ ０ ０ ｉｈ ０ ０ ０ ０ ０ ０… Ｄ ０●０ ０ ０ ０ ０ ０ Ｄ Ｄ ０ ０ ０ ｊ Ｔ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０＿１１ ０ Ｏ ０ Ｏ ０ Ｏ ０ ０ ０ ０口０ ０｝ｂ ０ ０ ０ ０ ０ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ ０ Ｏ Ｏ ｃ＿１１ ０ ０ Ｏ ０ Ｏ ０ ０ Ｄ ０ Ｏ ０｝Ｔ” ６ Ｏ ０ ０ ０ ０…Ｄ ０ Ｄ ０ Ｏ ０ １ Ｏ ０ Ｏ ０ ０ Ｏ Ｏ Ｏ ０ ０ ＩＴ＂ ０ ０ ０ ０ ０…０…０ ０ Ｏ ０ １ １ ０ １ Ｏ ０ Ｏ Ｏ Ｏ ０ ｝Ｔ …０ Ｄ Ｏ Ｏ…Ｏ Ｏ ０ ０ １ ０ Ｏ Ｏ ０…＇０ ０ ０ ０｝Ｔ Ｏ ０ ０ Ｏ ０ ０ ０ ０ ０ Ｏ ０ Ｏ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ Ｏ ０…０ ０ ０｛Ｔ１． ０ Ｏ ０ Ｏ ０ ０ ０ ０ ０ Ｏ Ｏ Ｏ ０ ０ ０ ０ ０ Ｄ ０ Ｄ……０ ０｛Ｔ ０ ０ Ｏ ０ ０ ０ ０ ０ ０ Ｏ １＇０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ Ｏ Ｏ…１ ０ Ｊ Ｔ＊ ５２ ｏ中圈高新技术金姥２０１１ ｏ５ 以按照既定的流程执行至结案。 四、实现和结论 根据所建立的Ｐｅｔｒｉ网图，转化为如下工作流图， 以指导变更的执行。 离ｌ ＜毫＞ ｝早 印 ｝ 匝 匝曲【 匿 匿杰 …｝ …ｏ Ｉ—； 一、 图５工程变更执行流程图 以上幂Ｉ上用Ｐｅｔｒｉ网的建模和分析方法，根据产品及 企业背景和变更管理要求，建立了工程变更执行模型并 得到验证。从而保证了ＥＣＯ发行后的有效执行及变更流 程的完整性，使企业建立了可靠的工程变更执行体系， 避免工程变更对企业运营的负面影响。 参考文献 ［１１］ ＧＱ Ｈｕａｎｇ，ｗＹ Ｙｅｅ，Ｋ．Ｌ．Ｍａｋ，Ｒ．ｅ—ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ｅｎｇｉ— ｎｅｅｒｉｎｇ ｃｈａｎｇｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ，ＣＥ２０００．ＬＹＯＮ，Ｆｒａｎｃｅ， ２０００． ［２］朱站备，韩孝君，刘军．产品生命周期管理——ＰＬＭ的理论 与实务ｆＭ】．电子工业出版社，２００４． ｆ３１吴哲辉．Ｐｅｔｒｉ网导论［Ｍ１．机械工业出版社，２００６． ［４】袁崇义．Ｐｅｔｒｉ网原理与应用【ｊ ．电子工业出版社，２０ｏ５． 作者简介：李之勇（１９７８一），男，吉林松原人，供职于西门子 （上海）有限公司，上海交通大学机械与动力工程学院在职研究生， 研究方向：物流工程；李树刚（１９７３一），男，黑龙江齐齐哈尔人，上 海交通大学机械与动力工程学院副教授，博士，研究方向：制造系 统中的生产计划与调度、智能计算方法。 （责任编辑：耿春芳）
