航空復(fù)雜系統(tǒng)技術(shù)狀態(tài)管理方法研究

楊征山 薛　丹 季春生

（中航工業(yè)動控所，江蘇　無錫　214063）

航空復(fù)雜系統(tǒng)技術(shù)狀態(tài)管理方法研究

楊征山 薛丹 季春生

（中航工業(yè)動控所，江蘇無錫214063）

通過介紹航空復(fù)雜系統(tǒng)技術(shù)狀態(tài)管理的需求與現(xiàn)狀，剖析了其技術(shù)狀態(tài)管理過程中存在的問題及原因，結(jié)合航空復(fù)雜系統(tǒng)產(chǎn)品的特點，提出了復(fù)雜系統(tǒng)桌面設(shè)計與實物技術(shù)狀態(tài)綜合管理的新方法，給出了控制系統(tǒng)技術(shù)狀態(tài)管理新思路實踐過程中的實施要點，最后提出了復(fù)雜系統(tǒng)技術(shù)狀態(tài)管理的關(guān)注點建議，供相關(guān)行業(yè)產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)管理參考。

控制系統(tǒng)；技術(shù)狀態(tài)管理；基線管理；產(chǎn)品配置管理

［DOI編碼］ 10.13237/j.cnki.asq.2016.04.009

1　技術(shù)狀態(tài)管理需求與發(fā)展

二戰(zhàn)及戰(zhàn)后期間，美國開始研制先進(jìn)的武器系統(tǒng)。產(chǎn)品變得越來越復(fù)雜，涉及多個學(xué)科，研制難度大，常常需要多個公司的廣泛協(xié)作，例如阿特拉斯參與單位就有2 000多個，這就要求參與研制的部門接口要求協(xié)調(diào)一致；總體與系統(tǒng)、系統(tǒng)與分系統(tǒng)、分系統(tǒng)與設(shè)備及部件江蘇接口匹配一致；大批元器件和試驗件需要配套提供并兼容；數(shù)以萬計的技術(shù)數(shù)據(jù)和資料需要及時交換和處理。面對這樣復(fù)雜的大型項目，由于缺乏科學(xué)、系統(tǒng)的管理手段而漏洞百出，故障頻頻。

為此，美國軍方認(rèn)為必須建立一個規(guī)范的、可靠的、科學(xué)的體系，從而控制狀態(tài)的變更，確保最終產(chǎn)品符合合同要求。1962年，美國空軍制定和發(fā)布了AFSCM375-1《研制和采購階段的技術(shù)狀態(tài)管理》，第一個技術(shù)狀態(tài)管理文件由此產(chǎn)生。美國政府和軍方通過技術(shù)狀態(tài)管理進(jìn)而控制承制方的研制過程，成功地控制和管理了武器系統(tǒng)的研制，保證了采購任務(wù)順利完成。此后，得到了普遍認(rèn)同的技術(shù)狀態(tài)管理迅速從軍工走向民用，并逐步予以規(guī)范化。技術(shù)狀態(tài)管理標(biāo)準(zhǔn)也不斷完善更新，目前美國普遍使用的技術(shù)狀態(tài)管理標(biāo)準(zhǔn)是EIA-649-B，國外技術(shù)狀態(tài)管理標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展演變見圖1。

國內(nèi)在上世紀(jì)80年代后期隨著軍工產(chǎn)品的發(fā)展需求，逐步意識到技術(shù)狀態(tài)看管理的重要性，1987年國務(wù)院和中央軍委發(fā)布《軍工產(chǎn)品質(zhì)量管理條例》，提出承制單位建立技術(shù)狀態(tài)管理制度；1988年國防科工委專題進(jìn)行研究，11月份在成都召開首次研討會；1998年發(fā)布了GJB 3206-1998《技術(shù)狀態(tài)管理》，國內(nèi)技術(shù)狀態(tài)管理標(biāo)準(zhǔn)演變過程見圖2，目前國內(nèi)航空企業(yè)產(chǎn)品的技術(shù)狀態(tài)管理主要執(zhí)行2010年發(fā)布的GJB 3206A-2010《技術(shù)狀態(tài)管理》。

2　復(fù)雜航空產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)的特點及管理現(xiàn)狀

復(fù)雜的航空產(chǎn)品一般是由軟件、電子部件、液壓部件和電氣部件組成的系統(tǒng)，其技術(shù)狀態(tài)信息包括產(chǎn)品定義信息、交付信息、生產(chǎn)和試驗信息以及使用信息，具體信息內(nèi)容如圖3所示。

2.1產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)的主要特點

●部件多樣：產(chǎn)品由不同廠家研制的電子、軟件、液壓、電氣等部件組成；

●更改頻繁：主機(jī)需求、設(shè)計完善、試驗調(diào)整等導(dǎo)致產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)更改頻繁；

●匹配復(fù)雜：產(chǎn)品頻繁換件，匹配特性復(fù)雜；

●產(chǎn)品階段多，跨度大：產(chǎn)品生命周期包括設(shè)計開發(fā)，半物理模擬、地面臺架、高空臺、鐵鳥臺試驗，科研、定型試飛，使用維護(hù)等階段。

這些特點導(dǎo)致產(chǎn)品的技術(shù)狀態(tài)管理變得非常復(fù)雜，針對這些信息的技術(shù)狀態(tài)管理活動包括技術(shù)狀態(tài)管理策劃、技術(shù)狀態(tài)標(biāo)識、技術(shù)狀態(tài)控制、技術(shù)狀態(tài)審核，其中核心任務(wù)是建立基線，作為管理的依據(jù)。

圖1　國外技術(shù)狀態(tài)管理標(biāo)準(zhǔn)的演變過程

圖2　國內(nèi)技術(shù)狀態(tài)管理標(biāo)準(zhǔn)的演變過程

圖3　產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)信息

2.2產(chǎn)品各階段技術(shù)狀態(tài)管理的目標(biāo)和要求

●桌面設(shè)計階段：開展完整策劃，進(jìn)行技術(shù)狀態(tài)項的識別和標(biāo)識；建立基線，開展版本管理和基線控制，做到文文一致；

●生產(chǎn)實現(xiàn)階段：開展技術(shù)狀態(tài)控制，包括變更、偏離和讓步接收的控制，做到文實相符；

●試驗試飛階段：系統(tǒng)和部件的匹配信息和實物狀態(tài)的記實完整清晰；

●維護(hù)&維修&使用階段：關(guān)注使用維修信息、備件換件信息的記實和管理完整清晰。

2.3復(fù)雜航空產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)管理的現(xiàn)狀與特點

●技術(shù)狀態(tài)管理活動貫穿產(chǎn)品整個生命周期，技術(shù)狀態(tài)管理與產(chǎn)品研發(fā)流程的關(guān)系詳見圖4，產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)管理按產(chǎn)品研發(fā)過程分階段均有不同的管理任務(wù)和內(nèi)容；

●產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)管理按產(chǎn)品承制單位和負(fù)責(zé)部門獨立實施，其中外包外購件的技術(shù)狀態(tài)由承制單位負(fù)責(zé)；

●桌面設(shè)計階段的技術(shù)狀態(tài)管理按文件管理一般由設(shè)計人員和檔案負(fù)責(zé)；實物技術(shù)狀態(tài)管理一般由項目主管和質(zhì)量主管負(fù)責(zé)；外場試驗以及使用過程中的管理由外場管理部門負(fù)責(zé)；

●文檔管理、軟件配置管理、硬件實物產(chǎn)品庫等管理均有相應(yīng)的工具、數(shù)據(jù)庫或管理平臺，但信息相互獨立。

3　復(fù)雜航空產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)管理存在的問題及原因分析

目前國內(nèi)航空產(chǎn)品的技術(shù)狀態(tài)管理主要執(zhí)行GJB 3206A-2010《技術(shù)狀態(tài)管理》，根據(jù)GJB 3206A-2010制定的企標(biāo)往往缺乏與產(chǎn)品特點相適應(yīng)的完整方案和具體操作方法。

圖4　復(fù)雜航空產(chǎn)品生命周期的技術(shù)狀態(tài)管理

3.1實際的實施過程中，復(fù)雜系統(tǒng)技術(shù)狀態(tài)管理常見的問題

●技術(shù)狀態(tài)管理活動的部分內(nèi)容缺失。如技術(shù)狀態(tài)基線管理不完整，沒有明確的基線標(biāo)識和基線文件清單；更改的關(guān)聯(lián)關(guān)系不清晰，更改的驗證沒要求；系統(tǒng)配套清單、換件情況和匹配試驗情況不完整；產(chǎn)品使用信息記錄不完整等；

●缺乏完整的解決方案，內(nèi)容分片段的管理。管理分段導(dǎo)致產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)內(nèi)容關(guān)聯(lián)性不強：文件與實物技術(shù)狀態(tài)分離；軟件與硬件技術(shù)狀態(tài)分離；內(nèi)場與外場技術(shù)狀態(tài)分離；

●管理信息分散，沒有整體圖像。技術(shù)狀態(tài)管理信息不顯性，不能快速有效的對相關(guān)信息進(jìn)行搜索查詢、匯總統(tǒng)計、輸出報表。

3.2結(jié)合航空產(chǎn)品的研發(fā)流程、構(gòu)型和管理現(xiàn)狀，總結(jié)以上問題產(chǎn)生的原因

●系統(tǒng)產(chǎn)品組成復(fù)雜，匹配狀態(tài)多樣化，管理內(nèi)容復(fù)雜；

●系統(tǒng)組成部件的技術(shù)狀態(tài)重疊和并存，管理困難；

●產(chǎn)品在外場試驗和使用數(shù)據(jù)收集周期長，內(nèi)外場數(shù)據(jù)難同步；

●缺少整體管理方案，職能部門協(xié)同管理連接點不清；

●管理信息需求不完整，信息管理分散；

●管理工具分散且孤立，信息不顯形、未共享。

4　復(fù)雜航空產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)管理新思路

基于復(fù)雜航空產(chǎn)品自身技術(shù)狀態(tài)信息的特點，很難僅用單一的方法和單一的平臺進(jìn)行管理。針對目前存在的問題，通過多年的管理實踐和經(jīng)驗總結(jié)，現(xiàn)提出復(fù)雜系統(tǒng)桌面設(shè)計與實物技術(shù)狀態(tài)綜合管理的思路，主要包括基于文件版本的技術(shù)狀態(tài)基線管理，基于基線關(guān)聯(lián)的產(chǎn)品配置管理，以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為中軸、以部件產(chǎn)品為中心的實物管理，復(fù)雜系統(tǒng)分層分級管理策略，基于部件有效性的系統(tǒng)配置過程，下面詳細(xì)介紹這些管理思路。

4.1基于文件版本的技術(shù)狀態(tài)基線管理

目前桌面設(shè)計階段的技術(shù)狀態(tài)管理即是以文件為對象的管理模式，但存在的問題是基線不顯形，系統(tǒng)產(chǎn)品和部件所有技術(shù)狀態(tài)文件混在一起管理，這樣導(dǎo)致任一文件變更牽一發(fā)而動全局，管理工作量大且狀態(tài)難以管控。

因此建議將系統(tǒng)和部件文檔分開，各部件文檔之間也相互獨立，然后在產(chǎn)品研制過程中根據(jù)里程碑關(guān)鍵活動逐步建立各類基線作為技術(shù)狀態(tài)管理的依據(jù)，一般在設(shè)計輸入評審時基本確定功能基線；設(shè)計輸出評審時基本確定分配基線；產(chǎn)品出廠質(zhì)量評審時初步確定產(chǎn)品基線。系統(tǒng)和各部件分別在文檔管理平臺中按照功能技術(shù)狀態(tài)文件、分配技術(shù)狀態(tài)文件和產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)文件的分類建立功能基線（JG）、分配基線（JF）和產(chǎn)品基線（JC）等3類基線，技術(shù)狀態(tài)文件采用版本管理，不同版本文件構(gòu)成基線，每條基線應(yīng)該是唯一的和明確的，如圖5所示。

圖5　基于文件版本的技術(shù)狀態(tài)基線建立

建立的基線通過標(biāo)識加以顯形和區(qū)分，基線標(biāo)識應(yīng)包括基線分類編號—產(chǎn)品代號—研制階段代號—基線版本號等必需信息。 技術(shù)狀態(tài)文件變更時，其所在的基線根據(jù)具體情況新建或更新，基線的更新或升級應(yīng)履行確認(rèn)程序。

如此系統(tǒng)和各部件的技術(shù)狀態(tài)基線簡潔清晰，而且文件變更后基線的變更靈活且減少了基線變更的次數(shù)。

4.2基于基線關(guān)聯(lián)的產(chǎn)品配置管理

由于產(chǎn)品組成的復(fù)雜性，其技術(shù)狀態(tài)信息也極其復(fù)雜，現(xiàn)有的分而治之的管理方法導(dǎo)致桌面設(shè)計過程中的技術(shù)狀態(tài)文件信息管理與產(chǎn)品使用過程中的實物信息管理相互隔離，需要尋求一種合適的管理模式解決文實不對應(yīng)的情況。

我們將產(chǎn)品需要管理的技術(shù)狀態(tài)信息分為桌面設(shè)計階段的定義信息、產(chǎn)品實物狀態(tài)信息和試驗使用階段的使用信息3類，定義信息按照功能基線、分配基線和產(chǎn)品基線進(jìn)行分類管理；使用信息在單機(jī)電子檔案中記錄。每套（臺）產(chǎn)品的實物信息向前關(guān)聯(lián)著與實物對應(yīng)的技術(shù)狀態(tài)基線，向后建立單獨的單機(jī)電子檔案，記錄所有與實物相關(guān)的信息，包括質(zhì)量信息、調(diào)整換件、使用維護(hù)等，基于基線的關(guān)聯(lián)路徑如圖6所示。通過基線關(guān)聯(lián)，使產(chǎn)品的技術(shù)狀態(tài)管理達(dá)到文實一致的目標(biāo)，由此可以通過技術(shù)狀態(tài)文件找到對應(yīng)的實物，也可以通過實物找到對應(yīng)的技術(shù)狀態(tài)文件。

4.3復(fù)雜產(chǎn)品分層分級管理策略

針對復(fù)雜產(chǎn)品其結(jié)構(gòu)復(fù)雜及技術(shù)狀態(tài)管理內(nèi)容復(fù)雜的特點，我們采取對其分層分級管理的策略，按照系統(tǒng)和部件兩個產(chǎn)品層級進(jìn)行管理，從而降低技術(shù)狀態(tài)管理復(fù)雜性。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分解是分層簡化管理策略的基礎(chǔ)，是降低復(fù)雜性和保證有效性的關(guān)鍵。各個部件同樣需要通過產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分解，確定技術(shù)狀態(tài)管理層級，為后面模塊化設(shè)計和復(fù)用打下基礎(chǔ)。

根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分解結(jié)果建立系統(tǒng)產(chǎn)品管理庫和部件產(chǎn)品管理庫，基于產(chǎn)品而非文檔進(jìn)行管理，復(fù)雜系統(tǒng)分層分級空間示意見圖7。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)空間是系統(tǒng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)類樹，具體的某套系統(tǒng)產(chǎn)品通過配置規(guī)則選擇確定有效的部件構(gòu)成。

部件版本空間中的每個結(jié)點（橢圓）代表一個部件的所有版本對象的集合，對應(yīng)該部件的版本演變過程；每個節(jié)點（四邊形）表示一個特定的部件版本。

圖6　基于基線關(guān)聯(lián)的產(chǎn)品配置路徑

圖7　復(fù)雜系統(tǒng)分層分級空間示意

部件結(jié)構(gòu)空間中的每個結(jié)點（橢圓）表示某一特定部件版本相對應(yīng)的結(jié)構(gòu)樹，結(jié)構(gòu)樹中的每個節(jié)點（四邊形）對應(yīng)著組成該部件版本的一個確定板件或功能模塊版本。

4.4以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為中軸、以部件產(chǎn)品為中心的實物管理

國內(nèi)外的技術(shù)狀態(tài)管理標(biāo)準(zhǔn)中都未提到實物的技術(shù)狀態(tài)管理，因此實物的技術(shù)狀態(tài)管理一直沒有確切的管理模式和操作方法。

結(jié)合以往的經(jīng)驗和實際的需求，我們對復(fù)雜產(chǎn)品的實物技術(shù)狀態(tài)管理基于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分解進(jìn)行分層管理，將復(fù)雜產(chǎn)品分為系統(tǒng)級層和部件層，圍繞產(chǎn)品而非文件開展技術(shù)狀態(tài)管理，其技術(shù)狀態(tài)文件作為產(chǎn)品的定義信息或使用信息而存在。我們理解系統(tǒng)的實物技術(shù)狀態(tài)管理實際是構(gòu)型管理，主要包括產(chǎn)品系統(tǒng)層級的定義信息、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)配置信息、產(chǎn)品使用信息的管理；部件的實物技術(shù)狀態(tài)管理則是對其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息、研制過程信息、各類BOM信息的管理，具體的管理思路見圖8。這種管理方法為實現(xiàn)基于部件有效性的系統(tǒng)配置過程打下了基礎(chǔ)。

實物技術(shù)狀態(tài)管理實質(zhì)是單機(jī)檔案管理，每一個確定的產(chǎn)品的實物技術(shù)狀態(tài)信息就是系統(tǒng)產(chǎn)品管理庫或部件產(chǎn)品管理庫的一張產(chǎn)品信息快照。系統(tǒng)層的實物技術(shù)狀態(tài)管理基于部件有效性和配置規(guī)則管理；部件層的實物技術(shù)狀態(tài)管理通過版本追溯和基線控制進(jìn)行管理。

圖8　以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為中軸、以部件產(chǎn)品為中心的實物管理思路

4.5基于部件有效性的系統(tǒng)配置過程

產(chǎn)品根據(jù)系統(tǒng)配置規(guī)則從部件產(chǎn)品庫中挑選有效的部件構(gòu)成特征明確而唯一的系統(tǒng)，每套系統(tǒng)產(chǎn)品關(guān)聯(lián)著匹配特性、使用信息和系統(tǒng)定義信息等；所挑選部件產(chǎn)品也關(guān)聯(lián)著部件結(jié)構(gòu)信息、設(shè)計與試制過程信息以及各類BOM信息；系統(tǒng)配置規(guī)則是根據(jù)系統(tǒng)實際的匹配與使用需求制定。

這個配置過程聯(lián)接了部件產(chǎn)品庫和系統(tǒng)產(chǎn)品庫，實現(xiàn)了系統(tǒng)與部件實物技術(shù)狀態(tài)信息的對接。

系統(tǒng)配置過程如圖9所示。

圖9　系統(tǒng)配置過程

5　新思路的實施要點

上述技術(shù)狀態(tài)管理新思路正在典型復(fù)雜航空產(chǎn)品—發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)上實施，實施的過程涉及方案的論證與部署、組織機(jī)構(gòu)與人員的職責(zé)分工、費用的申請、工具的采購與開發(fā)、已有信息平臺的改進(jìn)與交互、資源的調(diào)配等工作，因此需要一個較長的實施周期，期望是3年成形，5年成熟。實施過程中需要關(guān)注的要點如下：

統(tǒng)一策劃，統(tǒng)籌資源。上述技術(shù)狀態(tài)管理完整方案涉及產(chǎn)品所有部件，同時涉及所有技術(shù)部門和職能部門以及人力、經(jīng)費、工具等資源，因此需要統(tǒng)一策劃和統(tǒng)籌資源調(diào)配，如果由單個部門推進(jìn)，則會各自為戰(zhàn)，形成相互獨立的管理方法和信息。

領(lǐng)導(dǎo)重視，親抓實干。由于技術(shù)狀態(tài)管理是個系統(tǒng)工程，涉及重大事項的決策和資源的調(diào)配，因此需要單位頂層領(lǐng)導(dǎo)的親自參與及推進(jìn)，否則工作難以推進(jìn)。

建立機(jī)構(gòu)，明確職責(zé)。由于需要統(tǒng)一策劃，統(tǒng)籌資源，因此建議建立技術(shù)狀態(tài)管理委員會，制定推進(jìn)思路和實施方案，并明確各參與部門的管理職責(zé)。

穩(wěn)步推進(jìn)，注重信息化建設(shè)。技術(shù)狀態(tài)管理完整方案的實施不是一蹴而就的過程，需要穩(wěn)步推進(jìn)，一點一滴地去實踐、去改進(jìn)。同時要注重信息化建設(shè)，基于單位已有平臺建立信息化管理工具集，明確各工具作用范圍和各角色職責(zé)。

統(tǒng)一思想，管控供應(yīng)商。對于復(fù)雜產(chǎn)品，存在許多部件及器件的供應(yīng)商，一般外包外購件的技術(shù)狀態(tài)管理由供應(yīng)商負(fù)責(zé)。但作為系統(tǒng)單位，應(yīng)該全系統(tǒng)負(fù)責(zé)，在實施技術(shù)狀態(tài)管理完整方案的過程中，需要項供應(yīng)商宣貫管理科思路和方案，統(tǒng)一思想，并對供應(yīng)商提出相應(yīng)的管理要求。

6　小結(jié)

航空復(fù)雜產(chǎn)品由于其結(jié)構(gòu)組成、功能以及研發(fā)過程的復(fù)雜性，相應(yīng)技術(shù)狀態(tài)管理顯得重要且復(fù)雜。產(chǎn)品以往的技術(shù)狀態(tài)管理主要關(guān)注桌面設(shè)計階段的內(nèi)容，且單以文件為中心進(jìn)行管理；但實際上產(chǎn)品交付以后試車試飛階段實物技術(shù)狀態(tài)的管理同樣重要且繁雜，因此桌面設(shè)計和實物技術(shù)狀態(tài)綜合管理的方法勢在必行，以文件和產(chǎn)品為中心，以基線為聯(lián)接，這樣才能保證產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)文文一致、文實相符，達(dá)到技術(shù)狀態(tài)管理的初衷。

［1］任世杰.技術(shù)狀態(tài)管理在飛機(jī)使用過程中的實現(xiàn)［J］.裝備制造技術(shù)，2011年第3期.

［2］陰龐龍，何景武.大型客機(jī)構(gòu)型管理研究［J］.民用飛機(jī)設(shè)計與研究，2009年第S1期.

［3］馮力飛.民用飛機(jī)驗證試驗過程中的構(gòu)型管理研究［J］.科技信息，2012年12期.

［4］李天泉，葉芃.復(fù)雜產(chǎn)品的技術(shù)狀態(tài)管理［J］.電子質(zhì)量，2006年第10期.

［5］張麗華，孫躍生.淺議技術(shù)狀態(tài)管理實施［J］.機(jī)械管理開發(fā)，2012年第4期.

（編輯：雨晴）

T-65

C

1003-6660（2016）04-0033-07

［收修訂稿日期］ 2016-04-18