■ 劉曉松 韓秋冰 田文正 陳艷麗/ 中國航發(fā)動力所

航空發(fā)動機(jī)研制能力的提升，不僅僅在于單項技術(shù)，更重要的是建立健全航空發(fā)動機(jī)研發(fā)體系，掌握正向研制方法，積累研制經(jīng)驗，破解航空發(fā)動機(jī)的發(fā)展難題，而研發(fā)流程則是航空發(fā)動機(jī)研發(fā)體系的關(guān)鍵組成要素之一。

航空發(fā)動機(jī)研發(fā)能力是衡量一個國家綜合科技水平、科技工業(yè)基礎(chǔ)實力和綜合國力的重要標(biāo)準(zhǔn)[1]，需要有完整的研發(fā)體系支撐。研發(fā)流程是航空發(fā)動機(jī)研發(fā)體系的關(guān)鍵組成要素，反映了發(fā)動機(jī)研制規(guī)律，是產(chǎn)品研究、制造及裝配、試驗、使用維護(hù)等技術(shù)環(huán)節(jié)安排的各項技術(shù)活動的程序，包括各階段技術(shù)活動的程序以及各項技術(shù)活動中所需遵循的規(guī)范，能夠有效指導(dǎo)產(chǎn)品研發(fā)過程。以GE、羅羅、普惠等公司為代表的國際航空發(fā)動機(jī)企業(yè)經(jīng)過一個多世紀(jì)的發(fā)展，建立了較為成熟的研發(fā)流程架構(gòu)，形成一系列全面又實用的航空發(fā)動機(jī)研發(fā)流程。在國內(nèi)航空發(fā)動機(jī)研發(fā)領(lǐng)域，自提出構(gòu)建航空發(fā)動機(jī)研發(fā)體系以來，中國航發(fā)持續(xù)地開展流程的建設(shè)，取得了長足的進(jìn)步。本文系統(tǒng)地分析了先進(jìn)航空發(fā)動機(jī)研發(fā)流程的特點，結(jié)合我國航空發(fā)動機(jī)研發(fā)流程建設(shè)歷程及問題，提出了基于系統(tǒng)工程的流程建設(shè)方法。

國際航空發(fā)動機(jī)研發(fā)流程分析

國際先進(jìn)航空發(fā)動機(jī)企業(yè)將研發(fā)流程一般定義為所有用于航空發(fā)動機(jī)設(shè)計、制造和驗證的工作計劃的集成，將不同層面上的集成產(chǎn)品團(tuán)隊的工作在時間和邏輯關(guān)系上進(jìn)行了有序的安排，其中明確定義誰在什么時間節(jié)點上要交付什么結(jié)果，以及為了在一定時間節(jié)點上能夠執(zhí)行某項任務(wù)，必須具備哪些信息，由誰來提供這些信息。這些研發(fā)流程提供了標(biāo)準(zhǔn)的工作方式方法，從而為不同的航空發(fā)動機(jī)型號研發(fā)項目提供一個統(tǒng)一的工作模式。

以羅羅公司為例，基于航空發(fā)動機(jī)的整體架構(gòu)建立流程架構(gòu)，將流程大體劃分為整機(jī)流程，發(fā)動機(jī)子系統(tǒng)流程和發(fā)動機(jī)零件流程。各層級流程均按“需求—概念—設(shè)計—制造—集成—試驗—驗證”過程建設(shè)。其中，整機(jī)流程牽引子系統(tǒng)流程運(yùn)行，子系統(tǒng)流程牽引零件流程的運(yùn)行。

分析國外不同企業(yè)研發(fā)流程，雖然每個航空發(fā)動機(jī)公司的研發(fā)流程在形式上有所區(qū)別，甚至于流程的架構(gòu)、構(gòu)建模式都有所不同，但這些流程的實質(zhì)是相同的，均符合基于系統(tǒng)工程V模型。而分析國外發(fā)動機(jī)型號研制歷程，研制的成功很大程度上在于其具備嚴(yán)密完整且穩(wěn)定高效運(yùn)行的研發(fā)流程；相反，一些不十分成功的航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)品，一定程度上也是因為其研發(fā)流程存在問題。

國內(nèi)航空發(fā)動機(jī)研發(fā)流程分析

國內(nèi)航空發(fā)動機(jī)研制行業(yè)自20世紀(jì)初就關(guān)注對產(chǎn)品研發(fā)過程的歸納總結(jié)，在型號研制和預(yù)研項目研究過程中，獲得了大量的試驗數(shù)據(jù)，積累了寶貴的設(shè)計經(jīng)驗，并在此基礎(chǔ)上形成了一系列反映發(fā)動機(jī)研發(fā)過程的規(guī)范類文件。

“十二五”之始，隨著航空發(fā)動機(jī)研發(fā)體系建設(shè)逐步深入，國內(nèi)航空發(fā)動機(jī)領(lǐng)域也認(rèn)識到流程對研發(fā)體系的重要作用，并在全行業(yè)范圍內(nèi)系統(tǒng)開展了航空發(fā)動機(jī)研發(fā)流程的建設(shè)，針對設(shè)計、試驗、制造工藝和材料等領(lǐng)域，以各領(lǐng)域內(nèi)專業(yè)為對象構(gòu)建了一系列專業(yè)技術(shù)流程[2]。

這一時期主要為面向?qū)I(yè)構(gòu)建流程的模式，與行業(yè)內(nèi)科研院所的機(jī)構(gòu)設(shè)置相匹配，能夠較高效地組織流程建設(shè)工作，能夠較完整地梳理出各專業(yè)的業(yè)務(wù)過程；但由于這種流程構(gòu)建模式未從產(chǎn)品整體角度考慮流程建設(shè)，對各專業(yè)流程集合起來是否能反映整個產(chǎn)品的研發(fā)過程缺乏有效的評判；流程建設(shè)缺乏有效的方法論，流程主要是基于研發(fā)人員經(jīng)驗建設(shè)，對流程的完整性、合理性缺乏有效的評判。此外，流程的作用一方面能夠規(guī)范指導(dǎo)研發(fā)過程，另一方面還需能夠支撐研發(fā)過程的管控，而這一時期流程建設(shè)主要側(cè)重于技術(shù)層面，對技術(shù)管理和項目管理方面考慮較少。

基于系統(tǒng)工程的研發(fā)流程建設(shè)要求

基于系統(tǒng)工程的特點，結(jié)合國內(nèi)外航空發(fā)動機(jī)研發(fā)流程建設(shè)的經(jīng)驗，本文提出了基于系統(tǒng)工程的研發(fā)流程建設(shè)要求，以供參考。

系統(tǒng)工程特點分析

系統(tǒng)工程是國內(nèi)外在產(chǎn)品研發(fā)過程中不斷總結(jié)提煉出的方法論，是一種對所有“系統(tǒng)”都具有普遍意義的跨學(xué)科的科學(xué)方法[3]，具備以下特點：注重系統(tǒng)的整體，綜合考慮系統(tǒng)內(nèi)多個學(xué)科和專業(yè)，并關(guān)注與其他系統(tǒng)和環(huán)境的相互特點；注重定義用戶需求，建立一個從概念、生產(chǎn)到運(yùn)行的結(jié)構(gòu)化過程，提供滿足用戶需求的產(chǎn)品；與管理緊密相連，技術(shù)與管理并重，充分考慮產(chǎn)品研發(fā)管控[4]。

國內(nèi)軍工行業(yè)也逐步認(rèn)識到系統(tǒng)工程的上述特點對軍工產(chǎn)品研發(fā)的重要作用。2013年，中國人民解放軍總裝備部發(fā)布了國軍標(biāo)（GJB）8113—2013《武器裝備研制系統(tǒng)工程通用要求》，依據(jù)系統(tǒng)工程理論，提出了武器裝備研制系統(tǒng)工程的技術(shù)過程（見圖1）和技術(shù)管理過程，其實質(zhì)就是產(chǎn)品研發(fā)的頂層流程[5]。

圖1 系統(tǒng)工程技術(shù)過程示意

對比前期流程建設(shè)中存在的問題，以系統(tǒng)工程作為方法論指導(dǎo)流程建設(shè)，能夠有效解決前期流程建設(shè)中的問題，同時也是落實GJB 8113—2013的有效途徑。

流程建設(shè)原則

借鑒標(biāo)桿企業(yè)流程架構(gòu)，以系統(tǒng)工程方法為指導(dǎo)，以需求為牽引，面向產(chǎn)品各層級研發(fā)對象，構(gòu)建跨領(lǐng)域、跨專業(yè)協(xié)同研發(fā)流程，具體建設(shè)原則包括以下幾個方面。

一是基于產(chǎn)品分解結(jié)構(gòu)，構(gòu)建流程的架構(gòu)V模型，保障流程覆蓋產(chǎn)品全層級。由面向?qū)I(yè)構(gòu)建技術(shù)流程轉(zhuǎn)為面向研發(fā)對象構(gòu)建研發(fā)流程，以產(chǎn)品分解結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，綜合考慮各類預(yù)研項目、型號產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點，構(gòu)建完整的研發(fā)對象清單，形成流程的架構(gòu)V模型，如圖2所示。

圖2 流程的架構(gòu)V模型

二是以系統(tǒng)工程為指導(dǎo)，定義研發(fā)對象的實體V模型，保障流程覆蓋產(chǎn)品研發(fā)全過程。結(jié)合系統(tǒng)工程對產(chǎn)品研發(fā)技術(shù)過程的定義，發(fā)動機(jī)各層級研發(fā)對象研制均遵循“需求—設(shè)計—制造—驗證”的通用V模型。結(jié)合航空發(fā)動機(jī)的研制特點，基于系統(tǒng)工程的通用V模型，構(gòu)建發(fā)動機(jī)各層級研發(fā)對象的實體V模型，將各層級研發(fā)對象的研發(fā)過程抽象為“需求分析—技術(shù)要求分析—結(jié)構(gòu)設(shè)計—制造—裝配集成—驗證—確認(rèn)”，如圖3所示。各層級研發(fā)對象的研發(fā)流程需符合實體V模型，保障流程覆蓋產(chǎn)品研發(fā)過程的完整性。

圖3 流程的實體V模型

三是研發(fā)流程須覆蓋產(chǎn)品研發(fā)所涉及的全領(lǐng)域，以及領(lǐng)域內(nèi)全專業(yè)，保障流程覆蓋領(lǐng)域和專業(yè)的完整性。航空發(fā)動機(jī)研制涉及設(shè)計、制造、試驗、服務(wù)保障、財經(jīng)、采購、項目管理等領(lǐng)域，各領(lǐng)域內(nèi)又包含若干專業(yè)，在各研發(fā)對象流程開發(fā)中須全面考慮上述各領(lǐng)域及專業(yè)。此外，設(shè)計在產(chǎn)品研發(fā)中自然地起牽頭納總的作用，是一切研發(fā)活動的源頭，在設(shè)計過程中要考慮各領(lǐng)域/專業(yè)相關(guān)要求，即流程中須包含面向產(chǎn)品全生命周期的設(shè)計（DFX）工作。

四是以需求為牽引的各層級研發(fā)對象流程的構(gòu)建，保證流程中技術(shù)活動的完整性。系統(tǒng)工程重視對需求的分析與管理，產(chǎn)品研發(fā)的最終目的就是要實現(xiàn)各層級的需求，研發(fā)流程中的各項活動邏輯上是能夠映射到需求條目上的。因此，在流程開發(fā)過程中，以各層級研發(fā)對象的通用需求條款為牽引，系統(tǒng)梳理各項需求對應(yīng)的設(shè)計、設(shè)計驗證和實物驗證活動，并融入流程，能夠有效避免技術(shù)活動（尤其是多專業(yè)共同承接的需求所涉及的活動）的缺失，提升流程中技術(shù)活動的完整性，如圖4所示。

圖4 基于需求的流程活動梳理示意

五是技術(shù)管理、項目管理活動融入研發(fā)流程，提升過程管控能力。系統(tǒng)工程提出技術(shù)過程和技術(shù)管理過程并重。技術(shù)過程通過實體V模型落實，而技術(shù)管理過程主要包括研制策劃、需求管理、技術(shù)狀態(tài)管理、接口管理、技術(shù)數(shù)據(jù)管理、技術(shù)風(fēng)險管理、研制成效評估、決策分析等8個過程，是對產(chǎn)品研發(fā)過程的管控手段。在研發(fā)流程的開發(fā)過程中，各技術(shù)管理相關(guān)的活動要融入研發(fā)流程中。此外，項目管理也是產(chǎn)品研發(fā)中的重要環(huán)節(jié)，在產(chǎn)品研發(fā)過程中對進(jìn)度、質(zhì)量、成本等項目管理相關(guān)要求，要提煉形成一系列項目管理活動，融入研發(fā)流程中。

六是以流程活動牽引基礎(chǔ)能力要素建設(shè)，支撐基礎(chǔ)技術(shù)能力的統(tǒng)籌發(fā)展?；谙到y(tǒng)工程理論背景環(huán)境圖，能夠相對準(zhǔn)確地梳理流程中每一項技術(shù)活動執(zhí)行所需的規(guī)范、指導(dǎo)書、模板、檢查單、軟件工具等基礎(chǔ)能力要素，形成較為全面的基礎(chǔ)能力清單，以清單為依據(jù)，結(jié)合現(xiàn)有的能力基礎(chǔ)，能夠有效地呈現(xiàn)缺失、待完善的能力要素，為研發(fā)能力的統(tǒng)籌規(guī)劃建設(shè)提供依據(jù)。

流程運(yùn)行模式

流程的執(zhí)行是研發(fā)體系運(yùn)行的難點，也是研發(fā)體系發(fā)揮作用所必須解決的問題。而流程主要包含的是流程活動和活動間的邏輯關(guān)系，流程活動實質(zhì)上是研發(fā)人員需要制定的一系列研發(fā)任務(wù)，而活動之間的關(guān)系實質(zhì)是流程活動的輸入/輸出數(shù)據(jù)的對接。因此，流程的運(yùn)行可結(jié)合航空發(fā)動機(jī)工作分解結(jié)構(gòu)（WBS）去執(zhí)行，將研發(fā)流程中各流程活動映射到WBS中形成工作任務(wù)，將流程活動的輸入/輸出數(shù)據(jù)映射為WBS工作任務(wù)的輸入、輸出數(shù)據(jù)要求，通過基于WBS構(gòu)建型號計劃，實現(xiàn)流程的落地執(zhí)行。

結(jié)束語

以系統(tǒng)工程方法為指導(dǎo)構(gòu)建航空發(fā)動機(jī)研發(fā)流程的方法，可以保障流程覆蓋航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)品研發(fā)的全層級、全過程、全領(lǐng)域、全專業(yè)，覆蓋技術(shù)、技術(shù)管理、項目管理過程，使各領(lǐng)域/專業(yè)技術(shù)人員、技術(shù)管理人員、項目管理人員應(yīng)用同一套流程開展產(chǎn)品研發(fā)，提升流程的協(xié)同能力，促進(jìn)航空發(fā)動機(jī)研發(fā)體系的建設(shè)。