航空渦噴渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)研制通用WBS構(gòu)建和應(yīng)用

李倫未 王小瑞 蔡 祥 許 多

（中國航空工業(yè)集團(tuán)燃?xì)鉁u輪研究院，四川 成都 610500）

航空渦噴渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)研制通用WBS構(gòu)建和應(yīng)用

李倫未 王小瑞 蔡 祥 許 多

（中國航空工業(yè)集團(tuán)燃?xì)鉁u輪研究院，四川 成都 610500）

分析了當(dāng)前航空渦噴渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)研制WBS的應(yīng)用現(xiàn)狀，闡述了構(gòu)建通用WBS的作用和必要性，論述了通用WBS的構(gòu)建思路和構(gòu)建方案，并針對通用WBS工作實(shí)施方案和在實(shí)際工作中的應(yīng)用及維護(hù)進(jìn)行了探討。

發(fā)動(dòng)機(jī)研制；通用WBS；工作分解表；工作說明書

WBS，即工作分解結(jié)構(gòu)（Work Breakdown Structure），是對產(chǎn)品研制過程中所應(yīng)完成的工作自上而下形成的一種層次體系。它以產(chǎn)品為中心，限定產(chǎn)品研制需開展的設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)和管理等各類工作。

WBS是產(chǎn)品研制活動(dòng)的整體框架，可作為后續(xù)計(jì)劃管理、資源分配、經(jīng)費(fèi)預(yù)算、合同簽訂和工作考核等的重要工具。同時(shí)，以WBS研發(fā)活動(dòng)的架構(gòu)為綱，可正確、有效、合理地梳理和重建研發(fā)流程，推動(dòng)研發(fā)體系配套軟件、數(shù)據(jù)庫和規(guī)范等的建設(shè)。

當(dāng)前，航空發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)各單位雖然力推WBS的運(yùn)用，并在多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目試點(diǎn)，但運(yùn)行并不成功，主要原因在于各項(xiàng)目WBS本身存在諸多缺陷，欠缺指導(dǎo)價(jià)值，同時(shí)工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)不足，可實(shí)現(xiàn)性差。因此，有必要從頂層為各項(xiàng)目WBS提出統(tǒng)一要求和模板，規(guī)范項(xiàng)目WBS的編制，以保證其完整性和準(zhǔn)確性，而統(tǒng)一的最好方式就是制定通用WBS。

鑒于航空渦噴渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品組成結(jié)構(gòu)和工作內(nèi)容的相似性，同時(shí)各單位在研發(fā)體系建設(shè)過程中，已對航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制工作進(jìn)行了較系統(tǒng)地梳理，所以，有條件通過分析、歸納和合理布局，構(gòu)建較為通用的WBS。

1 通用WBS構(gòu)建思路

1.1 總體要求

為了既體現(xiàn)合同WBS的工作事項(xiàng)，又能指導(dǎo)項(xiàng)目過程控制和計(jì)劃管理，通用WBS需兼顧合同WBS和工程WBS的需求，涵蓋訂購方要求和研制方內(nèi)部控制要求的所有類別的工作項(xiàng)，并且保證其完整準(zhǔn)確、層次清楚、顆粒度一致，以便在項(xiàng)目實(shí)施過程中根據(jù)不同目的、不同需要進(jìn)行裁剪。

1.2 結(jié)構(gòu)框架

通用WBS包含工作分解表和工作說明書兩方面內(nèi)容。

工作分解表是將研制工作從頂向下分解形成的具有層次關(guān)系的明細(xì)表，也稱為單元明細(xì)表。工作分解表需按級別列出各單元的名稱，并按層次結(jié)構(gòu)對各個(gè)單元進(jìn)行編碼。

工作說明書是對工作分解表中工作項(xiàng)的說明，詳細(xì)規(guī)定各單元的工作內(nèi)容及相關(guān)單元的工作界面關(guān)系，一般采用具有統(tǒng)一樣式的表格來表達(dá)，因此也稱單元說明表。工作說明書包括單元描述、工作內(nèi)容、工作輸出與輸入關(guān)系等內(nèi)容。

1.3 相關(guān)元素

因WBS是反映了一定層次關(guān)系的多級別的工作明細(xì)表，故必須確定層次定義原則；因發(fā)動(dòng)機(jī)研制周期包含論證、方案、工程研制、定型和批生產(chǎn)多個(gè)研制階段，故必須確定研制階段的劃分和定義；因具體工作項(xiàng)必須對應(yīng)與之相關(guān)的結(jié)構(gòu)對象，所以必須確定通用的產(chǎn)品分解結(jié)構(gòu)；又因WBS必須涵蓋發(fā)動(dòng)機(jī)研制過程的各種技術(shù)和管理活動(dòng)，保證其完整性和準(zhǔn)確性，因此必須確定主要的工作項(xiàng)類別；又為指導(dǎo)研發(fā)人員開展工作，協(xié)調(diào)各專業(yè)界面、接口，方便實(shí)施項(xiàng)目管理，必須編制工作說明明確具體工作內(nèi)容、輸出產(chǎn)物及所需輸入等。

概括起來，通用WBS的相關(guān)元素包括：層次定義、研制階段劃分、產(chǎn)品分解結(jié)構(gòu)、工作項(xiàng)類別及工作說明。

2 通用WBS構(gòu)建方案

根據(jù)前述通用WBS的相關(guān)元素，確定通用WBS的構(gòu)建方案。

2.1 層次定義

由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)各研制階段的工作內(nèi)容、考核要求、驗(yàn)證程度等均有所不同，因此通用WBS必須體現(xiàn)各研制階段的差異；并且，各研制階段的工作常常是獨(dú)立組織和評審的，所以適合將研制階段置于工作分解表的最頂級，然后在各研制階段之下進(jìn)行具體研制活動(dòng)的分解。

研制階段之下的層級，以產(chǎn)品分解結(jié)構(gòu)為主導(dǎo)，按發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)組成從頂向下逐級展開，結(jié)構(gòu)對象之下分層次列出所包含的各類工作，這種思路符合產(chǎn)品集成研發(fā)的要求，有利于打通各專業(yè)、各部門之間的障礙，引導(dǎo)研發(fā)人員樹立以產(chǎn)品為中心和協(xié)同開發(fā)的思想，更利于串通研發(fā)流程，支撐研發(fā)體系建設(shè)；同時(shí)，一個(gè)部件或零組件的相關(guān)工作都集中在該結(jié)構(gòu)對象之下，便于以WBS為基礎(chǔ)，實(shí)施項(xiàng)目和技術(shù)管理。

2.2 研制階段劃分

GJB 2993-1997《武器裝備研制項(xiàng)目管理》將研制階段分為論證、方案、工程研制、定型和批生產(chǎn)這幾個(gè)階段，并對各階段的研制工作進(jìn)行了定義，GJB 2116-1994《武器裝備研制項(xiàng)目工作分解結(jié)構(gòu)》對研制階段的劃分和定義遵循GJB 2993-1997《武器裝備研制項(xiàng)目管理》的規(guī)定。

GJB 7688-2012《裝備技術(shù)成熟度等級劃分及定義》將技術(shù)成熟度等級劃分成9級，從最低級到最高級，大致遵循應(yīng)用研究——原理樣品驗(yàn)證——模型樣品驗(yàn)證——樣機(jī)驗(yàn)證——原型機(jī)驗(yàn)證——正式使用的順序，這種驗(yàn)證思路與GJB 2993-1997《武器裝備研制項(xiàng)目管理》是一致的。

實(shí)際應(yīng)用中，各個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目的情況各有不同，各個(gè)研制階段工作開展的程度也有所差異，但總體上沿襲了GJB 2993-1997《武器裝備研制項(xiàng)目管理》的規(guī)定；同時(shí)，一般情況下，工程研制階段常常又分為驗(yàn)證機(jī)研制和原型機(jī)研制，而方案研制、工程研制階段，通常又細(xì)分了若干個(gè)小階段，詳見表1。

表1 研制階段劃分

2.3 產(chǎn)品分解結(jié)構(gòu)

為滿足通用性要求，作為對象的產(chǎn)品分解結(jié)構(gòu)應(yīng)是各類航空渦噴渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的并集。目前，各類航空渦噴渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)上均可分為部件和系統(tǒng)。

典型航空雙轉(zhuǎn)子渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的部件一般包括進(jìn)氣機(jī)匣、風(fēng)扇、中介機(jī)匣、外涵機(jī)匣、中央傳動(dòng)、附件機(jī)匣、高壓壓氣機(jī)、主燃燒室、高壓渦輪、低壓渦輪、渦輪后機(jī)匣、加力燃燒室、噴管、外部管路、支撐結(jié)構(gòu)等，系統(tǒng)一般包括燃油與控制系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、起動(dòng)系統(tǒng)、測試系統(tǒng)、滑油系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)等。

航空雙轉(zhuǎn)子渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)組成與渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)類似，不過風(fēng)扇稱為低壓壓氣機(jī)，沒有外涵道；單轉(zhuǎn)子渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)組成則更為簡單，較之雙轉(zhuǎn)子渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，沒有風(fēng)扇、低壓渦輪和加力燃燒室等部件。此外，渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)一般也包含燃油與控制、電氣、起動(dòng)、測試、滑油和傳動(dòng)等系統(tǒng)。

由此，以典型航空渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)成作為構(gòu)建通用WBS的產(chǎn)品分解結(jié)構(gòu)是可行的。

2.4 工作項(xiàng)類別

通用WBS中應(yīng)涵蓋與發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)相關(guān)的，涉及技術(shù)和管理的所有工作項(xiàng)。其中，與技術(shù)相關(guān)的工作項(xiàng)主要包括設(shè)計(jì)、制造和試驗(yàn)3大類。

與設(shè)計(jì)相關(guān)的工作項(xiàng)包括氣動(dòng)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇、工藝設(shè)計(jì)、強(qiáng)度設(shè)計(jì)、傳熱設(shè)計(jì)、六性設(shè)計(jì)等幾類。與制造相關(guān)的工作項(xiàng)包括工藝總方案制定、工藝路線制定、工藝規(guī)程編制、工藝設(shè)備準(zhǔn)備、工藝評審、原材料采購、制定生產(chǎn)計(jì)劃、零組件加工組裝、零組件檢驗(yàn)入庫等幾類。與試驗(yàn)相關(guān)的工作項(xiàng)包括試驗(yàn)件設(shè)計(jì)和制造、試驗(yàn)文件資料編制、試驗(yàn)件安裝和試驗(yàn)前檢查、試驗(yàn)實(shí)施、試驗(yàn)結(jié)果分析等幾類。以方案研制階段為例，工作分解表的基本結(jié)構(gòu)參見表2。

表2 工作分解表基本結(jié)構(gòu)（示例）

續(xù)表2（完）

2.5 工作說明

工作說明書主要用于對工作分解表中的工作項(xiàng)（或工作單元）進(jìn)行說明，也稱單元說明表。工作說明書一方面用來確定工作項(xiàng)的具體范圍，另一方面可在一定程度上指導(dǎo)項(xiàng)目人員開展相應(yīng)工作。

為了確定工作項(xiàng)的范圍，必須列出該工作項(xiàng)應(yīng)包含的主要工作；同時(shí)，為了指導(dǎo)工作開展，便于各單位間相互協(xié)調(diào)和頂層統(tǒng)籌管理，必須概括該工作項(xiàng)對應(yīng)的主要輸出產(chǎn)物，并且應(yīng)梳理出每個(gè)輸出產(chǎn)物所需要的工作輸入。總結(jié)起來，工作說明書應(yīng)至少包括單元描述、主要工作內(nèi)容、工作輸出與輸入關(guān)系等內(nèi)容。其中，單元描述主要用來闡述該工作單元的依據(jù)、對象、含義、功能、范疇、目的及作用等。工作說明書模板見表3。

表3 工作說明書模板

3 通用WBS工作實(shí)施

3.1 頂層設(shè)計(jì)

通用WBS的頂層設(shè)計(jì)包含兩部分內(nèi)容：綱要WBS編制和WBS分解要求制定。

綱要WBS規(guī)定工作分解表頂層的框架，主要約束前幾級的層次劃分及工作項(xiàng)。制定頂層工作分解表時(shí)，應(yīng)綜合考慮層次定義、研制階段劃分、產(chǎn)品通用分解結(jié)構(gòu)和工作項(xiàng)類別等相關(guān)元素。綱要WBS既是后續(xù)各級細(xì)化分解的基礎(chǔ)，也為后續(xù)下級細(xì)化分解提供了范例或樣本。

WBS分解要求具體規(guī)定在綱要WBS基礎(chǔ)上開展后續(xù)工作分解的原則、要求和方法，指導(dǎo)研發(fā)人員分頭構(gòu)建通用WBS。WBS分解要求不僅要規(guī)定構(gòu)建通用WBS的工作流程和協(xié)同機(jī)制，還要規(guī)定下層工作開展的相關(guān)責(zé)任單位；同時(shí)，還應(yīng)規(guī)定下層工作的分解要領(lǐng)、編碼規(guī)則，以及工作說明書的內(nèi)容和編寫方法等。如果說綱要WBS是范本，那么WBS分解要求則是指南。

3.2 工作分解表編制

根據(jù)WBS分解要求，在綱要WBS基礎(chǔ)上，分頭構(gòu)建下屬各層的工作分解表。

總體部門負(fù)責(zé)整機(jī)的工作分解表編制，由于整機(jī)層面包括總體性能、總體結(jié)構(gòu)、空氣系統(tǒng)、材料工藝、整機(jī)強(qiáng)度和整機(jī)六性等多項(xiàng)工作，因此總體部門是廣義上講的，可能涉及多個(gè)部門或?qū)I(yè)。

各專業(yè)部門負(fù)責(zé)相應(yīng)部件、系統(tǒng)的工作分解表編制，部件層面包括氣動(dòng)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料工藝選擇、熱分析、強(qiáng)度設(shè)計(jì)和六性設(shè)計(jì)等工作，系統(tǒng)層面則包括功能設(shè)計(jì)、接口設(shè)計(jì)和技術(shù)協(xié)議制定等工作?？梢姡鞑考?、系統(tǒng)專業(yè)必然需要其它專業(yè)，如材料工藝、強(qiáng)度設(shè)計(jì)、六性設(shè)計(jì)等提供技術(shù)支持，因此相應(yīng)專業(yè)應(yīng)協(xié)助構(gòu)建工作分解表，如有必要，可成立協(xié)同工作小組；此外，總體與各部件、系統(tǒng)之間，需要提供相互技術(shù)支持時(shí)，由總體部門（或統(tǒng)籌規(guī)劃部門）統(tǒng)一協(xié)調(diào)。

3.3 工作說明書編制

與工作分解表編制的方式類似，按照WBS分解要求，總體部門負(fù)責(zé)頂層工作分解表中各工作單元的工作說明書編制，各專業(yè)部門負(fù)責(zé)相應(yīng)部件、系統(tǒng)及下級所有工作單元的工作說明書編制。同理，各專業(yè)之間必須進(jìn)行工作協(xié)助，例如強(qiáng)度設(shè)計(jì)專業(yè)應(yīng)與各部件專業(yè)對接，負(fù)責(zé)各部件下有關(guān)強(qiáng)度設(shè)計(jì)的工作說明書的編制，如有必要，也可成立協(xié)同小組支撐界面、接口協(xié)調(diào)；此外，總體與各部件、系統(tǒng)之間，相互確定輸入、輸出關(guān)系及輸入輸出載體時(shí)，由總體部門（或統(tǒng)籌規(guī)劃部門）統(tǒng)一協(xié)調(diào)。

3.4 問題及解決方案

按照上述方案，借助現(xiàn)有條件和資源進(jìn)行了構(gòu)建通用WBS的有益嘗試，取得了很多寶貴經(jīng)驗(yàn)。但在實(shí)施過程中，也出現(xiàn)了不少無法預(yù)料的困難和阻礙，導(dǎo)致構(gòu)建通用WBS的頂層方案得不到強(qiáng)有力支持甚至被抵觸，下層工作難以真正按既定思路推行而被延緩或擱置。這是由多方面因素引起的：

●沒有明確、合理的組織機(jī)構(gòu)主導(dǎo)構(gòu)建通用WBS的工作，因此上層工作缺少全盤組織，頂層架構(gòu)和思路不能有效傳遞至下層，而下層工作也無人切實(shí)開展和負(fù)責(zé)；

●頂層方案制定后，缺少對下層研發(fā)人員的宣貫培訓(xùn)，導(dǎo)致各層次研發(fā)人員認(rèn)識(shí)和思維方式的不統(tǒng)一，有些專業(yè)/部門研發(fā)人員慣于按照自己的經(jīng)驗(yàn)和邏輯考慮，致使構(gòu)建通用WBS工作出現(xiàn)偏離甚至失效；

●下層工作開展時(shí)，各專業(yè)/部門之間缺乏溝通和協(xié)調(diào)，通常是劃清界限、各自為戰(zhàn)，然而以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為對象構(gòu)建WBS，必然要打破部門隔離墻，使各專業(yè)/部門協(xié)同工作，共同推進(jìn)。

綜上所述，為持續(xù)優(yōu)化和改進(jìn)通用WBS，避免類似問題發(fā)生，在正式工作實(shí)施之前，應(yīng)至少獲得如下支持：

●建立科學(xué)、合理的組織機(jī)構(gòu)，至少包括頂層統(tǒng)籌小組和涵蓋各專業(yè)/部門的推進(jìn)小組；

●組織研發(fā)人員進(jìn)行宣貫，使頂層方案獲得其認(rèn)同和支持；

●針對通用WBS構(gòu)建工作，建立科學(xué)、合理的考核機(jī)制，支持各專業(yè)/部門進(jìn)行協(xié)同工作。

4 通用WBS應(yīng)用和維護(hù)

通用WBS構(gòu)建好之后，可應(yīng)用到發(fā)動(dòng)機(jī)各研制項(xiàng)目和研發(fā)體系建設(shè)中。

4.1 單個(gè)項(xiàng)目應(yīng)用

通用WBS應(yīng)用到具體發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目時(shí)，不僅能作為知識(shí)支持指導(dǎo)研發(fā)人員開展具體工作，還能幫助項(xiàng)目管理人員實(shí)施研制過程控制，進(jìn)行計(jì)劃管理和任務(wù)考核，進(jìn)而可用于進(jìn)行成本核算和價(jià)值工程分析。

一方面，研發(fā)人員借助通用WBS既可從整體上了解某個(gè)階段應(yīng)完成的所有研制工作，也可從工作分解表中了解某一項(xiàng)具體工作所處的層級，以及相鄰層級的所有信息，并且也能從工作說明書中詳細(xì)了解某個(gè)工作單元的依據(jù)、功能、目的及意義，應(yīng)開展的若干具體工作，應(yīng)具有的輸出產(chǎn)物，以及每個(gè)輸出產(chǎn)物應(yīng)具備的輸入條件等信息。

另一方面，項(xiàng)目管理人員借助通用WBS，從研發(fā)過程控制和計(jì)劃管理的需要出發(fā)，進(jìn)行適當(dāng)裁剪，形成可粗可細(xì)的研制計(jì)劃，這既能保證研制工作的完整性，又易于明確各項(xiàng)工作的責(zé)任單位以及各部門之間的協(xié)同工作范圍；同時(shí)，也利于后期進(jìn)行更為細(xì)致、科學(xué)的工作考核，乃至進(jìn)行整個(gè)項(xiàng)目的成本核算和價(jià)值工程分析。

4.2 研發(fā)體系應(yīng)用

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)體系建設(shè)中，首先需要明確研發(fā)過程中究竟包含哪些研發(fā)活動(dòng)，然后才能面向研發(fā)活動(dòng)構(gòu)建流程、軟件、規(guī)范等。通用WBS是具有一定層次關(guān)系的研發(fā)活動(dòng)的集成，因此構(gòu)建好通用WBS等于做好了研發(fā)活動(dòng)的梳理工作，這為研發(fā)體系建設(shè)夯實(shí)了基礎(chǔ)。

由于通用WBS側(cè)重對研發(fā)活動(dòng)的概括，以及表達(dá)各研發(fā)活動(dòng)間的邏輯關(guān)系，雖然體現(xiàn)了部分工作單元的輸入輸出關(guān)系，但并沒有串成完整的數(shù)據(jù)流，也沒有體現(xiàn)開展某項(xiàng)工作應(yīng)遵循的規(guī)范、所需要的軟件、數(shù)據(jù)庫等，這就需要研發(fā)體系來進(jìn)行支撐。

當(dāng)研發(fā)流程建好之后，所有研制工作均可在該流程上運(yùn)轉(zhuǎn)。首先，流程流轉(zhuǎn)到某個(gè)環(huán)節(jié)時(shí)，所需的輸入數(shù)據(jù)或文件從上游傳來，而該環(huán)節(jié)所包括的工作內(nèi)容和輸出產(chǎn)物均在通用WBS中反映；其次，完成該環(huán)節(jié)各項(xiàng)工作所需的規(guī)范、軟件和數(shù)據(jù)庫等，正是研發(fā)體系建設(shè)的內(nèi)容。由此，利用研發(fā)活動(dòng)這座橋梁，可將通用WBS與研發(fā)體系有效地結(jié)合起來。

4.3 維護(hù)和更改

隨著研發(fā)工作經(jīng)驗(yàn)的累積和技術(shù)的進(jìn)步，通用WBS必須適時(shí)變更，例如工作分解表中各研制階段工作項(xiàng)的進(jìn)一步完善或調(diào)整，工作說明書中工作內(nèi)容和輸出輸入的修改或補(bǔ)充等，這樣才能有效地與現(xiàn)實(shí)結(jié)合，使通用WBS更好地適用于各類航空渦扇渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目，因此自然需要建立與之配套的維護(hù)和更改機(jī)制。這需要確定統(tǒng)一歸口單位，負(fù)責(zé)通用WBS的維護(hù)和更改，并根據(jù)需要組織評審和宣貫培訓(xùn)等工作。

5 結(jié)束語

通過對當(dāng)前航空渦噴渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)研制WBS應(yīng)用現(xiàn)狀和問題的分析，發(fā)現(xiàn)構(gòu)建通用WBS具有極強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義，對航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品研發(fā)工作具有較強(qiáng)的支持作用，對發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)和企業(yè)知識(shí)管理是很有必要的。

在闡述通用WBS構(gòu)建思路的基礎(chǔ)上，著重論述了通用WBS的構(gòu)建方案，并就通用WBS工作實(shí)施方案及其實(shí)際應(yīng)用和維護(hù)進(jìn)行了初步探討。但通用WBS的構(gòu)建過程仍存在很多困難，需在做好前期規(guī)劃的基礎(chǔ)上著力克服；即便完成構(gòu)建工作，還需在應(yīng)用中常抓不懈，保證其發(fā)揮應(yīng)有的作用。

（編輯：雨晴）

V37

C

1003–6660（2015）02–0014–05

10.13237/j.cnki.asq.2015.02.004

[收修訂稿日期] 2015-01-15