0 引言
随着制造企业各个业务处理信息系统（如计算机辅助工艺设计、企业资源计划、制造执行系统及质量管理系统等）的深入应用和作业数据量的增加，许多制造企业信息化工作开展面临着如何处理数据问题的挑战，如信息系统业务数据不准、不全，系统之间数据集成间隙大，以及缺少企业全局性决策支撑数据等，这些数据处理问题已使企业信息化建设的效能大打折扣且积极性受挫，使企业面临着巨大的投资风险压力。因此，解决信息化过程中出现的这些问题是企业提升IT价值、应对市场变化和实现企业战略目标的重要保证。
绝大多数企业没有从宏观的角度对信息资源的开发和管理进行规划，少数大企业虽然意识到了整体规划的重要性，但却缺少有效的方法和实用的工具。本文结合某航空发动机制造企业（以下简称企业）的信息化实践和需求，研究在信息化新环境下企业如何做好数据管理规划以减少或避免信息系统建设中的数据处理问题，提出基于产品生命周期管理(Product Lifecycle Management，PLM)的航空发动机制造工程数据规划方法和数据管理模型，引导企业数据管理的实施，为行业信息化管理的有效应用提供借鉴。
1 数据问题与数据规划的迫切性
1.1 数据问题
近些年来，随着企业对信息化建设的投入不断加大，企业信息化工作逐步发展，同时推动了企业技术与管理创新的进步。在企业信息化工作取得较大成绩的同时，也存在某些不足。目前，企业信息化面临的最核心问题是数据问题，其主要体现在以下几个方面：1）基础数据：基础数据不准甚至缺失，使信息化工作开展和推进困难。2）数据应用：系统、手工和系统外电子化的业务数据存在交叉或重叠，使业务数据的维护和使用困难，信息系统难以发挥作用。3）数据集成：各业务处理系统之间产品数据表达差异性较大，使系统集成间隙较大，系统之间数据共享困难。4）全局数据：各系统之间既有数据冗余，又有数据全局性的“短板”，使企业全局性有效数据管理困难。5）数据规范：制造工程数据规范性不强，如存在追溯信息定义不唯一、数据元素不规范和数据集（如表单）分类编码不统一等问题。6）数据需求：业务数据管理范畴与粒度需求明晰性不够，没有形成明确的企业顶层数据管理需求，如企业管理决策支持数据的使用与分析需求。上述数据问题严重滞后了企业信息化发展进程，其已成为企业信息化研究的主题和关键。造成数据问题的根本原因是信息化管理思想和系统工程方法的欠缺，主要体现在以下几个方面。
1)传统基于纸质的业务数据集（如表单）传递、阅读、保管和聚合应用等的管理方式已不适合现代基于计算机化的企业数据管理要求。计算机是一个“聪明的大傻瓜”，它有很强的运算能力，但却对数据的准确性分辨能力较差。数据规范化与管理是消除系统“信息孤岛”和保证系统信息有效应用的重要基础。
2)以需求为驱动的信息化建设虽然大大加快了信息化建设和实施的速度，但也不可避免地带来系统兼容性、可扩展性和数据共享等方面的问题。“重实施、轻管理，重技术、轻数据”的信息化建设方式缺少清晰的以数据为核心的应用主线，是企业信息化成效低的主因，给企业信息化建设投资带来很大风险。
3)企业顶层信息化规划滞后于企业各业务处理信息系统的建设，业务信息系统的建设先于企业统一的总体设计和数据规范化。业务信息系统不同程度上的“自由发展”也是产生大型企业信息化数据问题的根本原因。
1.2 数据规划的迫切性
航空发动机产品具有技术含量高、结构性复杂、零件数量多、加工难度大和生产管理流程长等特点。航空发动机产品制造工程包含工程设计、工艺设计、采购、加工、装配、检测、试车和售后服务等各个环节，每个环节都有产品相关制造工程数据的产生和传递，此处数据为广义形式上的数据，其包括数据元素、文档、图表和BOM等形式。航空发动机制造工程数据能否得到有效的管理和共享是企业面临的一个重大挑战。
近年来，企业依托信息技术不断提升对制造工程数据的管理水平。采用PDM系统实现对工程数据（工程BOM、数字模型、二维图样等）进行管理；采用MPM系统实现对工艺数据（工艺BOM、工艺路线、工艺规程等）进行管理；采用ERP系统对制造资源和运营数据等进行管理；采用MES系统对现场制造作业和质量数据等进行管理。PDM、MPM、ERP和MES等系统的应用提高了各业务或部门的工作效率，但从企业全局角度，由于系统之间数据交流不畅和顶层数据管理需求不清晰而出现的数据管理规划问题，使企业信息化整体效益难以显现，使企业信息化深入开展举步维艰，使企业信息化投入具有更大风险。所以，现阶段企业信息化面临的最大问题是如何对航空发动机全寿命周期制造工程数据实现全局、统一和协同管理，做好数据管理规划（数据的分类、分析、结构化、规范、模型、集成和维护等）成为企业信息化工作的当务之急。
2 基于企业架构的数据规划
2.1 企业架构与数据规划
信息化须以企业战略为核心，其规划的方向、建设的要求和应用的效果是以实现企业的战略为目标，因此，实现信息化与工业化的高层次深度融合（两化融合）是企业信息技术应用的目标。
企业架构(EntERPrise Architecture，EA)是“两化融合”的总体视图，是企业内业务、信息和管理人员对企业愿景、业务需求和IT实现的一个整体理解，是业务和IT对齐的战略执行工具。同时，企业架构也是IT实施的总体蓝图，企业架构可以指导企业实现IT效益最大化，避免重复投资与信息孤岛。
企业架构分为业务架构和IT架构两大部分。业务架构包括业务的运营模式、流程体系、组织结构和地域分布等内容；IT架构包括数据（信息）架构、应用架构和技术架构三个部分。
数据规划是基于企业架构下、面向业务数据对象的企业信息管理规划。
2.2 数据规划总体内容和思路
20世纪70～80年代，美国等西方发达国家出现了各种数据处理系统不能实现数据集成与共享的数据处理危机问题。美国著名学者詹姆斯·马丁对此进行了深入研究，先后发表了《信息工程》、《总体数据规划方法论》等专著，提出了信息工程的概念，阐述总体数据规划的具体方法。詹姆斯·马丁发现了企业数据处理中的一个基本原理：“数据类和数据之间的内在联系是相对稳定的，而对数据的处理过程和步骤则是经常变化的”，即企业业务处理的数据实体及其属性是可以与信息系统相互独立地加以定义。企业基于总体数据规划的数据模型可以保持稳定和基本不变，不随信息技术发展和企业业务管理的变化而变化。詹姆斯·马丁总体数据规划“十六步法”主要分为两个阶段：第一阶段做需求分析，第二阶段做数据建模。
美国著名数据管理专家威廉·德雷尔在专著《数据管理》中总结了信息资源管理的基础——数据管理标准化方面的经验。他的名言是：没有卓有成效的数据管理，就没有成功高效的数据处理，更无法建立整个企业的计算机信息系统。根据威廉·德雷尔的数据管理理论、詹姆斯·马丁的信息工程理论和自身的实践，高复先等人把数据管理标准的研究着眼在实体分析和数据库相关标准上，并将数据管理标准划分为相互关联的五大类：数据元素标准、信息分类编码标准、用户视图标准、概念数据库标准和逻辑数据库标准。
结合国内外数据规划研究理论和企业信息化发展需求，企业制定了基于PLM的航空发动机制造工程数据管理规划工作内容和要求。总体思路是：根据企业各大业务（工程、工艺、制造、质量、检验、试验和服务等）信息管理需求，形成企业面向业务主题（如技术管理、质量追溯和质量分析等）的制造工程数据管理大纲、目录和内容等，明确企业顶层的制造工程数据管理总体需求和定义，构建业务数据的规范、标准、可控、稳定和统一的数据管理体系，满足数据处理和分析应用的结构化数据要求，指导企业信息化建设的应用与数据管理。
3 企业制造工程数据规划实施内容与过程
3.1 企业制造工程数据规划实施内容
企业制造工程数据规划总体内容为：1)数据管理业务主题、管理范围与粒度大纲的确定。2)用户视图（如表单类数据）的应用分析与定义。3)基于管理与使用有效性的用户视图的数据分类定义。4)全局数据价值性、正确性、完整性和一致性的审定。5)数据元素、信息分类编码和数据模型的规范化定义。6)数据定义、生成、存储、应用和维护方法与制度的建立。
3.2 企业制造工程数据规划实施过程
企业制造工程数据规划涉及多个业务领域和部门，是一个具有挑战性的较大的数据整理与规划工程，需要企业层高度关注并配备有精明强干的实施团队和系统化的实施方法。数据规划工作要由企业不同业务（系统）人员协同完成，其工作流程见图1。
图1 数据规划工作流程
4 企业制造工程数据规划实施关键与示例
根据企业航空发动机产品全寿命周期制造工程数据管理内容的多面性和复杂性，其数据规划实施关键是面向业务主题的数据管理需求定义、发动机产品数据模型和数据规划管理架构的定义。
4.1 面向业务主题的数据管理需求定义
用户视图(User View)是一些数据的集合，它反应了最终用户对数据实体的看法。用户视图及构成的数据元素是数据规划的最基本数据对象。为了做好企业面向业务主题的制造工程数据管理需求定义（数据分类、关联分析等），采用基于用户视图的中间表形式来统计数据管理需求定义内容。数据规划内容定义的中间表主要有制造工程数据用户视图分类表、面向业务主题的用户视图统计列表、数据元素业务定义列表和数据对象关联表等。
4.2 发动机产品数据模型定义
数据模型是一个抽象模型，用于描述数据如何表示和访问，定义了数据元素及其数据元素之间的关系。数据模型是业务人员和IT人员的沟通工具，用一套符号和文本来精确描述真实的信息，以改善企业内部的沟通，从而建立灵活稳定的应用环境。
1)企业制造工程数据模型规划设计时应遵循以下原则。
(1)支持发动机产品制造实物数据与产品定义虚拟数据的关联管理。
(2)支持发动机制造过程多层次数据（原始数据、结论数据、追溯数据和辅助数据等）管理。
(3)支持统一数据模型下的多类型（数据元素、文档、图表和BOM等）和多形式（手工填表、直接采集以及历史数据导入等）数据的管理，适应企业信息化不同阶段管理需求。
2)基于BOM的制造工程数据管理模型建立方法与模型。
(1)产品全寿命周期制造工程BOM经过了设计BOM、工艺BOM、中性BOM、实物BOM和维修服务BOM等过程演变，基于BOM的发动机全寿命周期制造工程数据管理模型见图2。通过基于BOM的制造实物数据与产品定义虚拟数据的关联管理，实现各阶段发动机产品制造工程数据之间的横向关联与管理，其模型见图3。
图2 基于BOM的发动机全寿命周期制造工程数据管理模型
图3 基于BOM的制造实物数据与产品定义虚拟数据的横向关联管理模型
(2)BOM是发动机产品数据管理的组织核心。
通过BOM将企业产品结构相关的子对象以关联关系进行有机组合，实现对发动机产品制造工程不同类型和层次数据的纵向关联与管理，其模型见图4。
图4 基于实做BOM的产品数据子对象纵向关联模型
(3)基于数据管理规划的需求定义和管理方式的分析，定义全局数据模型的数据对象类及关系，其模型见图5。
图5 发动机产品全局数据对象关系模型
(4)基于单一数据源和分布式管理技术，定义企业全局的不同系统数据之间产品数据关联和一致性约束。通过系统协同和数据传输机制对全局发动机产品不同层次的关联数据实现分布式管理，其中包括分布于企业各业务系统的制造结论数据、试验数据和辅助生产数据等的关联管理，产品制造关联数据层次模型如图6所示，实现企业逻辑统一的制造工程数据源管理的模型如图7所示。
图6 产品制造关联数据层次模型
图7 企业逻辑统一的制造工程数据源管理模型
4.3 数据规划管理架构
基于数据规划内容，企业定义了制造工程数据管理中心架构，如图8所示。制造工程数据管理中心在企业统一数据模型管理模式的基础上实现了对所有制造工程相关数据的集中管理能力，形成了企业“大卷宗”信息平台，为未来企业数据（智力）资产管理（数据分析和知识挖掘）打下管理与建设基础。
图8 制造工程数据管理中心架构
5 结语
“三分技术、七分管理、十二分数据”是信息化实施的箴言。对于航空发动机制造大型企业来讲，信息化工作是一个信息系统工程。在信息系统工程方法论与企业信息环境相结合的基础上，数据规划的实施是解决企业信息化数据处理问题的必经之路。本文基于企业航空发动机产品制造工程数据管理信息化的数据处理问题和数据规划的迫切需求，阐述了企业数据规划内容、方法和实施关键内容。
企业数据规划与实施的成功性取决于企业顶层关注度、文化变更接受力、计算机基础条件、业务流程优化、数据标准化、IT技术能力和实施团队执行力等多种因素。企业数据规划与实施还有许多挑战和探索，随着研究的不断深入，必将推进我国航空发动机制造业信息化的发展。
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