■ 李昌紅 張德志 談夢妮 王常亮 / 中國航發(fā)動力所

航空發(fā)動機研制是一項復雜的系統(tǒng)工程，合理地開展系統(tǒng)工程策劃來統(tǒng)籌技術及技術管理方法應用，有助于厘清研制工作主線，提前識別并規(guī)避風險。通過在研制初期投入的系統(tǒng)工程相關工作，可降低后期研制故障的數(shù)量。成本超支和進度延期與型號開發(fā)活動中應用的系統(tǒng)工程工作量呈逆相關。

航空發(fā)動機研制具有先進性、引領性、高難度和高風險的特點，為此要積極開展系統(tǒng)工程工作策劃，促進型號研制工作順利開展。系統(tǒng)工程策劃是動態(tài)變化的文件，反映出型號當前和進展中的系統(tǒng)工程策略以及整個技術管理工作的關系。早在型號研制的方案階段（即技術驗證機階段）就開始系統(tǒng)工程策劃并持續(xù)地更新，根據(jù)項目研制進展不斷地改進計劃的精確性和強調(diào)的重點，因此，系統(tǒng)工程策劃是一個完善、綜合的技術計劃，反映項目在可接受的風險范圍內(nèi)達到其目標的策略。本文研究了航空發(fā)動機系統(tǒng)工程策劃應涵蓋的內(nèi)容、順序流、工作項等，為發(fā)動機后續(xù)型號順利研制奠定基礎。

系統(tǒng)工程工作內(nèi)容及順序流

按照GJB 8113《 武器裝備研制系統(tǒng)工程通用要求》，項目研制系統(tǒng)工程過程分為技術過程和技術管理過程，二者有機結合，按照科學的邏輯順序開展工作，保證項目研制順利進行。

技術過程

發(fā)動機研發(fā)過程是根據(jù)產(chǎn)品分解結構從整機到部件/系統(tǒng)再到零組件的自上而下的需求分解及設計實現(xiàn)過程，以及由零組件到部件/系統(tǒng)再到整機的自下而上的集成驗證過程，如圖1所示。技術過程的實現(xiàn)是靠研制能力保證的，技術過程的研制活動按照技術流程開展。

圖1 航空發(fā)動機研制技術過程

技術管理過程

根據(jù)GJB 8113《 武器裝備研制系統(tǒng)工程通用要求》規(guī)定，技術管理工作包括研制策劃、需求管理、技術狀態(tài)管理、接口管理、技術數(shù)據(jù)管理、技術風險管理、研制成效評估（技術評審）和決策分析過程。其中，研制策劃是明確系統(tǒng)工程過程的具體活動和工作分解；需求管理是記錄需求分析、分解分配和變更，進行表單管控；技術狀態(tài)管理是識別技術狀態(tài)項，按照國軍標要求管理基線文件，開展系統(tǒng)規(guī)范、研制規(guī)范和產(chǎn)品規(guī)范的編制工作；接口管理明確各組成單元之間的接口定義，與需求管理一同進行；技術數(shù)據(jù)管理可使用產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）系統(tǒng)進行管理；技術風險管理開展技術風險評估、應對和監(jiān)控工作；研制成效評估是在研制過程中開展技術評審；決策分析主要是進行針對技術的決策分析，在設計過程中進行權衡優(yōu)化，使之融入技術過程。

工作重點分析

通過對GJB 2993《武器裝備研制項目管理》的工作項和系統(tǒng)工程過程的分析，結合航空發(fā)動機研制特點，在明確產(chǎn)品分解結構（PBS）后，確定所處研制階段的工作分解結構（WBS），其中應包含設計、制造、裝配、驗證等各類工作。由于WBS與技術過程是契合的，因此其包含了應開展的技術活動項。由于型號研制初期存在需求不明確且多變等問題，首先需要進行深度的需求分析，并持續(xù)開展需求管理。為便于對項目的基線狀態(tài)進行管控，應結合研制階段特點開展系統(tǒng)規(guī)范/研制規(guī)范/產(chǎn)品規(guī)范的編制工作。由于型號的先進性和引領性，有一些關鍵技術需要突破，為此需開展關鍵技術識別及成熟度評價。由于新研型號具有高難度、高風險的特點，為了保證發(fā)動機產(chǎn)品研制質(zhì)量和周期，需要對過程的風險進行識別和控制；同時應通過技術評審監(jiān)控技術研發(fā)質(zhì)量、嚴格把控風險，從而保證最終交付高質(zhì)量的產(chǎn)品。

工作順序流

發(fā)動機技術及技術管理工作按照一定的邏輯順序開展，互相之間具有支撐及輸入輸出關系，如圖2所示，詳細說明見表1。

圖2 航空發(fā)動機技術及技術管理工作流圖

表1 航空發(fā)動機技術及技術管理工作流說明

系統(tǒng)工程工作策劃

系統(tǒng)工程工作項主要包含技術過程及技術管理過程。技術過程靠研制單位的技術流程及研制能力保證；技術管理過程主要基于研制策劃、需求管理、系統(tǒng)規(guī)范/研制規(guī)范/產(chǎn)品規(guī)范、技術成熟度評價、技術風險管理、技術評審等工作。

技術過程

技術過程一般分為整機層、部件層、零組件層的設計過程。而設計過程一般包括可行性分析、方案設計、技術設計、詳細設計、生產(chǎn)裝配、試驗驗證過程。各過程的具體研制活動由研制單位的技術儲備、正向設計能力保證，與技術管理過程結合、有序進行。

研制策劃

針對項目各階段研制任務特點，研制策劃的重點工作是根據(jù)研制需求和目標，編制不同階段項目WBS，通過WBS的制定為科研計劃、資源統(tǒng)籌、風險評估、接口協(xié)調(diào)、經(jīng)費評估提供基礎。根據(jù)各階段的研制需求和目標，制定發(fā)動機的WBS。依據(jù)發(fā)動機PBS、標準WBS，結合型號需求識別、分析結果，考慮新增及存在風險的需求項牽引出的工作編制WBS，應包含設計、制造、裝配、驗證等類型。根據(jù)以上工作內(nèi)容，梳理出研制策劃的工作項清單，基于PBS的WBS構建流程如圖3所示。

需求管理

根據(jù)發(fā)動機PBS劃分情況，確定需求分析對象及層級，自頂向下、逐層開展需求分析工作，應重點考慮的需求包括：立項論證報告中的技術要求、飛發(fā)協(xié)調(diào)過程中產(chǎn)生的新需求、前一階段驗證過程中出現(xiàn)的需求不符合項、方案設計迭代產(chǎn)生的需求、GJB 241A《航空渦輪噴氣和渦輪風扇發(fā)動機通用規(guī)范》中相關要求、適航規(guī)定中相關要求、制造/裝配/使用保障等過程中產(chǎn)生的需求。

圖3 基于PBS的WBS構建流程圖

圖4 航空發(fā)動機需求管理層級

基于需求管理軟件平臺，搭建需求管理架構層級如圖4所示，可實現(xiàn)整機、部件、零組件的需求管理工作，基于軟件平臺實現(xiàn)需求的版本及變更控制，可以完成需求分析報告的定制輸出，減少設計人員的工作量。

項目研制在需求捕獲、分析后，經(jīng)評審確定需求，在軟件平臺里進行維護，更新需求的驗證及符合情況信息，在決策點或轉階段評審點形成不同的基線版本，支撐項目順利通過評審。

系統(tǒng)規(guī)范、研制規(guī)范、產(chǎn)品規(guī)范編制

系統(tǒng)規(guī)范為型號產(chǎn)品層需求分析的結果。研制規(guī)范為部件/系統(tǒng)層需求分析的結果，只包含確定下來的需求及其驗證方式、方法，不包含確定需求的過程信息。產(chǎn)品規(guī)范通常規(guī)定了功能特性、物理特性、驗證要求和/或主要的制造要求，可用作產(chǎn)品研制、生產(chǎn)及檢驗的技術依據(jù)，是保證產(chǎn)品質(zhì)量、指導交付驗收的依據(jù)性文件。型號專用規(guī)范是技術狀態(tài)文件，其內(nèi)容選擇及排序均與需求分析結果保持一致。

型號專用規(guī)范中技術要求內(nèi)容與該對象的需求分析報告中輸出的技術要求基本一致。在軟件平臺的需求分析結果上，增加系統(tǒng)規(guī)范、研制規(guī)范、產(chǎn)品規(guī)范編制功能，整合利用相同屬性資源，減少設計人員技術要求填寫的工作量，自動繼承相同屬性列，只需在特有屬性上進行補充。定制開發(fā)專用規(guī)范輸出模板，實現(xiàn)文本數(shù)據(jù)的輸出，技術人員只需要在后期進行局部修改即可，減少設計人員文本編輯的工作量。

關鍵技術成熟度等級評價

技術成熟度評價方法是一種基于技術發(fā)展成熟規(guī)律、采用標準化測量等級對技術成熟程度進行測評的系統(tǒng)化過程和程序，能有效量化項目所采用技術的成熟程度，尤其是針對“目標明確、研發(fā)周期長、資金投入大”的復雜產(chǎn)品研制，是促進技術成熟、確保裝備研制質(zhì)量、支持里程碑決策的重要工具之一。

航空發(fā)動機研制系統(tǒng)工程工作需開展關鍵技術識別、技術成熟度等級確定、關鍵技術成熟度評價、技術成熟度評價結果處理等工作。基于航空發(fā)動機技術樹，按關鍵技術篩選原則，識別發(fā)動機的關鍵技術，形成關鍵技術清單；根據(jù)航空發(fā)動機各階段研制任務特點，以及項目驗收要求，確定發(fā)動機各階段技術成熟度等級要求；依據(jù)技術成熟度等級標準及評價過程，完成關鍵技術的成熟度等級評價。

依照航空發(fā)動機所處階段的技術成熟度等級要求，對照各關鍵技術的技術成熟度評價結果，篩選出不滿足要求的關鍵技術，作為項目所處階段存在的技術風險的主要內(nèi)容。為管控技術風險，對這些不滿足技術成熟度等級要求的關鍵技術，需采取以下措施中的一種：采用另一種符合技術成熟度等級要求的成熟技術；或是帶入下一階段，但同時提交一份技術成熟度提升計劃，并將計劃內(nèi)容落實到項目風險管理計劃或科研計劃中。

風險管理

航空發(fā)動機研制過程中的風險主要包括技術風險、經(jīng)費風險和進度風險。風險管理的主要過程為風險規(guī)劃—風險評估—風險應對—風險監(jiān)控。其中，風險評估、應對和監(jiān)控3個過程要在型號全生命周期中不斷循環(huán)迭代。

根據(jù)航空發(fā)動機所處的階段和研制特點，制訂風險管理工作規(guī)劃，明確風險管理流程、職責分工、要求、風險評估準則，包括風險發(fā)生的可能性等級準則、風險后果嚴重性等級準則、風險接受準則、風險排序準則，給出風險登記冊、風險分析報告、風險應對報告等報告模板。

風險評估包括風險識別、風險分析和風險評價。風險評估是風險管理工作的關鍵環(huán)節(jié)，隨著型號進展，動態(tài)的風險評估工作應持續(xù)開展、不斷深入，整機需求分析、整機方案設計、部件方案設計以及生產(chǎn)、驗證過程均可能產(chǎn)生不同的風險，因此風險評估工作需貫穿整個型號研制過程。當型號重大里程碑節(jié)點之前、型號技術狀態(tài)發(fā)生重大更改后、型號年度計劃有較大調(diào)整時，應由項目團隊組織開展系統(tǒng)全面的風險評估，更新風險登記冊。

風險識別針對需求實現(xiàn)、設計驗證活動和試驗驗證活動等牽引出的技術、經(jīng)費、研保條件等風險，以及依據(jù)技術樹以技術成熟度評價結果為判據(jù)識別風險。對識別出的風險，從風險發(fā)生可能性和后果嚴重性兩個方面進行風險分析。結合航空發(fā)動機特點，在國軍標基礎上制定適用于發(fā)動機的風險發(fā)生可能性準則和后果嚴重性準則，在發(fā)動機上開展應用。依據(jù)風險管理工作規(guī)劃中的風險評估準則,根據(jù)風險發(fā)生可能性等級和后果嚴重性等級，計算得出風險指數(shù)，確定風險等級和風險區(qū)域。根據(jù)風險接受準則，制定相應的風險應對措施。其中，處在不可接受區(qū)域的風險，包括主要風險和嚴重風險，要由風險責任部門編制詳細的風險應對方案，明確風險應對責任人、應對措施、完成日期等，由責任人組織風險應對工作；處在中間區(qū)域的風險，包括中等風險，不需制訂詳細的風險應對方案，但也要有具體的應對措施、責任人和應對計劃，并記錄在風險登記冊上，由責任人組織風險應對工作；處在風險可接受區(qū)域的風險，包括一般風險和較低風險，可不采取專門的風險應對活動，在風險登記冊上記錄并持續(xù)關注風險狀況變化即可。

圖5 航空發(fā)動機評審點設置

在風險管理過程中，型號的技術團隊和管理團隊按照風險應對措施的時間節(jié)點，對風險應對措施的實施情況進行跟蹤和評價，如果未達到預期目的，則需再次進行風險評估，重新制定并實施新的風險應對措施。

項目管理團隊要對風險應對措施的執(zhí)行情況進行密切跟蹤，及時、準確地反饋相關信息，適時重新組織專家進行評估，對風險應對措施的實施情況進行評價，并將相關問題及時上報型號總師決策。

技術評審

技術評審（TR）是針對航空發(fā)動機研發(fā)過程實施監(jiān)督的一種有效手段，客觀、系統(tǒng)地開展技術評審工作，能夠更好地識別潛在的技術問題和技術風險。結合航空發(fā)動機研制進展及階段特點，依據(jù)技術評審點裁剪策略設置具體型號的評審點，一般包括階段控制評審點和研發(fā)過程技術評審點，評審的層級與發(fā)動機所包含的物理架構層級一致，評審點設置示意如圖5所示。

結束語

系統(tǒng)工程工作策劃主要包含技術過程及技術管理過程。技術過程靠研制單位的技術流程及研制能力保證；技術管理過程主要基于研制策劃、需求管理、系統(tǒng)規(guī)范/研制規(guī)范/產(chǎn)品規(guī)范、技術成熟度評價、技術風險管理、技術評審等工作。聚焦研發(fā)實踐，提出發(fā)動機相關工作策劃，綜合考慮發(fā)動機的研制現(xiàn)狀及后續(xù)工作規(guī)劃，對型號研制順利開展起到積極作用。