基于TBS的航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別方法研究

劉曉松，王桂華，劉慶東，賈淑芝，王艷麗，史妍妍

（中國(guó)航發(fā)沈陽(yáng)發(fā)動(dòng)機(jī)研究所，沈陽(yáng)110015）

基于TBS的航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別方法研究

劉曉松，王桂華，劉慶東，賈淑芝，王艷麗，史妍妍

（中國(guó)航發(fā)沈陽(yáng)發(fā)動(dòng)機(jī)研究所，沈陽(yáng)110015）

為提升中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制項(xiàng)目中技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的管控能力，根據(jù)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制特點(diǎn)，提出1種基于技術(shù)分解結(jié)構(gòu)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別方法。該方法涵蓋技術(shù)分解結(jié)構(gòu)的構(gòu)建方式、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別方法和排序方法等內(nèi)容，通過(guò)在實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)研制項(xiàng)目中的應(yīng)用，證明該方法有效、可行，能夠?qū)崿F(xiàn)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)完整、合理地識(shí)別，同時(shí)提出了該方法在應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)注意基于TBS的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別為動(dòng)態(tài)過(guò)程等問(wèn)題，為中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制行業(yè)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別提供參考。

技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)；風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別；技術(shù)分解結(jié)構(gòu)；航空發(fā)動(dòng)機(jī)

0 引言

風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別是風(fēng)險(xiǎn)管理的前提和基礎(chǔ)，是對(duì)未發(fā)生的、潛在的以及客觀存在的各種風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行系統(tǒng)、連續(xù)地預(yù)測(cè)、識(shí)別、推斷和歸納, 并分析產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)事故原因的過(guò)程。隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)利益攸關(guān)者需求的不斷提高，為提升航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品性能和可靠性，一些新技術(shù)、新方法需要在其研制項(xiàng)目中應(yīng)用，存在很大技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)[1-2]。因此，針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制，能否完整、合理地識(shí)別項(xiàng)目中存在的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，會(huì)直接影響整個(gè)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)的管控，進(jìn)而對(duì)產(chǎn)品的研制質(zhì)量、成本、周期等方面造成影響。

傳統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別方法主要有問(wèn)卷調(diào)查法、專家調(diào)查法、故障樹(shù)分析法、核查表法等，但這些方法或識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)不完整、或過(guò)于復(fù)雜不便操作、或動(dòng)態(tài)管理性不強(qiáng)[3-8]。

本文提出1種基于項(xiàng)目技術(shù)分解結(jié)構(gòu)（Technology Breakdown Structure，TBS）的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別方法。該方法能夠?qū)崿F(xiàn)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)完整的識(shí)別，具備可操作性，并能夠根據(jù)項(xiàng)目方案不斷完善實(shí)現(xiàn)對(duì)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)態(tài)識(shí)別。為規(guī)避航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)奠定基礎(chǔ)，促進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制項(xiàng)目質(zhì)量的提升。

1 建立項(xiàng)目技術(shù)分解結(jié)構(gòu)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)分解結(jié)構(gòu)的構(gòu)建主要包括建立技術(shù)載體架構(gòu)、梳理相關(guān)技術(shù)、確定技術(shù)成熟狀態(tài)3個(gè)主要步驟。

1.1建立項(xiàng)目的技術(shù)載體架構(gòu)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)載體架構(gòu)，是將整機(jī)逐層分解的結(jié)構(gòu)體系。該架構(gòu)建立的目的是確定承載技術(shù)的載體，以用于后期梳理技術(shù)。而為保證梳理技術(shù)的全面性，在架構(gòu)建立時(shí)應(yīng)體現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的完整性。

1.1.1 技術(shù)載體架構(gòu)基本要求

技術(shù)載體架構(gòu)應(yīng)劃分為多個(gè)層級(jí)，每個(gè)層級(jí)包含2類內(nèi)容：

（1）“部/組/零件”項(xiàng)，用以承接部/組/零件設(shè)計(jì)技術(shù)；

（2）“總體”項(xiàng)，用以承接對(duì)應(yīng)層級(jí)的總體性能技術(shù)、部件匹配技術(shù)等。

1.1.2 載體架構(gòu)的構(gòu)建方式

載體架構(gòu)的構(gòu)建方式通?；陧?xiàng)目的產(chǎn)品分解結(jié)構(gòu)（PBS），在無(wú)PBS的情況下也可基于項(xiàng)目結(jié)構(gòu)方案。

1.1.2.1 基于項(xiàng)目的產(chǎn)品分解結(jié)構(gòu)

按PBS的層級(jí)設(shè)置，建立技術(shù)載體架構(gòu)，每層級(jí)除包含PBS中對(duì)應(yīng)層級(jí)的“部/組/零件”項(xiàng)外，增加“總體”項(xiàng)。“總體”項(xiàng)用以承接對(duì)應(yīng)層級(jí)的總體性能技術(shù)、部件匹配技術(shù)等；“部/組/零件”項(xiàng)，用以承接部/組/零件設(shè)計(jì)技術(shù)。

1.1.2.2 基于項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)方案

如果項(xiàng)目暫時(shí)未建立PBS，技術(shù)載體架構(gòu)也可根據(jù)項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)方案構(gòu)建，但該方式可能與后期項(xiàng)目的PBS、WBS不一致，可能對(duì)項(xiàng)目的管理造成影響。

基于項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)方案，項(xiàng)目技術(shù)載體架構(gòu)劃分為多個(gè)層級(jí)，建議至少分解至2級(jí)，各層級(jí)的含義及劃分方式如下：

0級(jí)：也叫整機(jī)級(jí),XX發(fā)動(dòng)機(jī)；

1級(jí)：也叫部件/系統(tǒng)級(jí)，分為整機(jī)總體和構(gòu)成整機(jī)的部件、系統(tǒng)；

2級(jí)：也叫零、組件級(jí)，分為部件/系統(tǒng)綜合和構(gòu)成部件/系統(tǒng)的組件；

2種方式形成的技術(shù)載體架如圖1所示。

1.2 梳理項(xiàng)目應(yīng)用的技術(shù)

基于技術(shù)載體架構(gòu)，梳理實(shí)現(xiàn)總體、系統(tǒng)和部件、零組件設(shè)計(jì)所涉及的全部技術(shù)，僅需梳理最底層構(gòu)件的設(shè)計(jì)技術(shù)。

按技術(shù)載體不同，技術(shù)梳理至少考慮以下幾方面內(nèi)容，以保證技術(shù)梳理的全面性：

（1）技術(shù)載體為整機(jī)總體，建議考慮以下技術(shù):

a.整機(jī)性能技術(shù)，如過(guò)渡過(guò)程設(shè)計(jì)技術(shù)；

b.整機(jī)結(jié)構(gòu)技術(shù)，如支點(diǎn)布局技術(shù)；

c.部件間匹配技術(shù)，如高低壓匹配技術(shù)；

d.整機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)技術(shù)；

e.整機(jī)裝配工藝技術(shù)。

（2）技術(shù)載體為部件總體，即技術(shù)的驗(yàn)證要在部件上驗(yàn)證，建議考慮以下技術(shù):

a.部件性能技術(shù)，如部件性能設(shè)計(jì)技術(shù)；

b.部件下級(jí)組件間匹配技術(shù)，如轉(zhuǎn)、靜子間隙設(shè)計(jì)技術(shù)；

c.部件試驗(yàn)設(shè)計(jì)技術(shù)；d.部件裝配工藝技術(shù)。（3）技術(shù)載體為零組件，即技術(shù)的驗(yàn)證在零組件上驗(yàn)證，建議考慮以下技術(shù)：

a.零組件的性能（功能）技術(shù)，如冷卻葉片壽命設(shè)計(jì)技術(shù)；

b.零組件結(jié)構(gòu)技術(shù)；如葉片造型設(shè)計(jì)技術(shù)；

c.零組件設(shè)計(jì)試驗(yàn)技術(shù)；

d.零組件制造技術(shù)。

通過(guò)以上方式，只要保證技術(shù)載體架構(gòu)的完整性以及梳理技術(shù)考慮的全面性，就能夠完整識(shí)別項(xiàng)目當(dāng)前階段應(yīng)用的全部技術(shù)，從而為技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的完整識(shí)別奠定基礎(chǔ)。

1.3確定技術(shù)成熟狀態(tài)

1.3.1 技術(shù)成熟狀態(tài)確定方法

基于技術(shù)分解結(jié)構(gòu)，參考技術(shù)成熟度中多技術(shù)成熟度等級(jí)（TRL）定義[9-10]，見(jiàn)表1。從表中可見(jiàn)，對(duì)確定梳理出的全部技術(shù)進(jìn)行成熟度自我評(píng)價(jià)，確定各項(xiàng)技術(shù)的成熟狀態(tài)。

表1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)成熟度等級(jí)定義

1.3.2 各層級(jí)技術(shù)載體的成熟度程度確定方法

在確定技術(shù)的成熟狀態(tài)的同時(shí)，項(xiàng)目管理團(tuán)隊(duì)也會(huì)關(guān)注各級(jí)技術(shù)載體的成熟度，以此全面反映整個(gè)項(xiàng)目的狀態(tài)。對(duì)技術(shù)載體成熟度的確定通常有以下2種方式：

方法1：短板法?；诩夹g(shù)載體相關(guān)的全部技術(shù)的成熟度等級(jí)，選用其相關(guān)技術(shù)中成熟度等級(jí)最低的技術(shù)作為該技術(shù)載體的成熟度等級(jí)。該方法優(yōu)點(diǎn)是快速、高效；缺點(diǎn)是僅能粗略評(píng)估，有時(shí)并不能反映其技術(shù)載體的實(shí)際情況。

方法2：以技術(shù)載體作為評(píng)價(jià)對(duì)象開(kāi)展技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)（TRA）。可選用技術(shù)載體作為技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)的對(duì)象，按技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其成熟狀態(tài)進(jìn)行判定。該方法的優(yōu)點(diǎn)是能夠較為準(zhǔn)確地描述技術(shù)載體的成熟度狀態(tài)；但受評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的限制，對(duì)大部件（架構(gòu)中1級(jí)技術(shù)載體）無(wú)法評(píng)價(jià)[11]，同時(shí)其評(píng)價(jià)過(guò)程也比較繁雜。

應(yīng)用時(shí)，可考慮2種方法的優(yōu)缺點(diǎn)靈活選取，例如：可在0級(jí)、1級(jí)載體的成熟度等級(jí)采用方法1確定其成熟程度，其他層級(jí)的技術(shù)載體采用方法2。

2 識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)

2.1 項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)

依照技術(shù)成熟度中篩選關(guān)鍵技術(shù)的方式，基于已構(gòu)建的技術(shù)分解結(jié)構(gòu)，分別按其重要性、新穎性2方面篩選原則，完成項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)識(shí)別，確定項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)清單[12-13]。

2.2 項(xiàng)目所處階段中技術(shù)成熟度等級(jí)要求

結(jié)合航空發(fā)動(dòng)機(jī)全生命周期研制階段的劃分[14]，確定項(xiàng)目所處階段技術(shù)成熟度等級(jí)要求[12]，即項(xiàng)目所處階段內(nèi)技術(shù)應(yīng)達(dá)到的最低成熟度等級(jí)。并對(duì)照TBS中全部技術(shù)的成熟度自評(píng)價(jià)的結(jié)果，篩選出未達(dá)到要求的技術(shù)。

將通過(guò)以上2種方式篩選出的技術(shù)匯總合并，形成項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)清單。

理論上，方法2識(shí)別出的風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)能夠涵蓋方法1，但考慮方法實(shí)施過(guò)程中人為因素的影響，為保證風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)清單的全面性，應(yīng)用方法1對(duì)方法2進(jìn)行補(bǔ)充，從而最大限度地保證風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)清單的完整性。同時(shí)，也通過(guò)技術(shù)成熟度自評(píng)價(jià)的方式實(shí)現(xiàn)了對(duì)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的量化。

3 技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)重要度排序

依據(jù)QFD理論[15]，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)的重要度進(jìn)行打分，以此作為風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)排序的依據(jù)。

基于技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)清單，錄入各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)（見(jiàn)表2），再根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際特點(diǎn)，確定各影響因素的權(quán)重，對(duì)每項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)進(jìn)行打分，每項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)影響因素的評(píng)分乘以對(duì)應(yīng)的權(quán)重后求和，即為該項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的重要度總分。

3.1 確定項(xiàng)目各影響因素的權(quán)重

由項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)各專業(yè)專家根據(jù)項(xiàng)目自身特點(diǎn)、側(cè)重點(diǎn)，分別對(duì)表2中影響重要度的各因素的權(quán)重打分，確定各影響因素的權(quán)重，將權(quán)重錄入表中。

3.1.1 對(duì)專家的要求

專家需包括：項(xiàng)目管理人員和各專業(yè)技術(shù)人員，其中技術(shù)人員需涵蓋各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)涉及的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、工藝、材料、六性等人員。

3.1.2 權(quán)重的確定

各專家對(duì)各影響因素，按其項(xiàng)目影響的重要程度，從大到小分別給出 5、4、3、2、1分。針對(duì)各項(xiàng)影響因素，對(duì)全部專家權(quán)重打分后取平均值，其平均值占總分的比例即為該因素的權(quán)重。

3.2 確定各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)總分

按表2形式，由風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)負(fù)責(zé)單位對(duì)風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)清單中各項(xiàng)技術(shù)的各影響因素的相關(guān)性打分，并填入對(duì)應(yīng)的空格內(nèi)，分值設(shè)定為9、3、1、0分4個(gè)級(jí)別，分別對(duì)應(yīng)二者之間強(qiáng)相關(guān)、相關(guān)、弱相關(guān)和無(wú)關(guān)。

針對(duì)每項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)，其各項(xiàng)分?jǐn)?shù)乘以對(duì)應(yīng)的權(quán)重后求和，即為該項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)的重要度總分。

3.3 關(guān)鍵技術(shù)的排序原則

在得到風(fēng)險(xiǎn)清單中各技術(shù)的評(píng)分后，依據(jù)以下原則對(duì)風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)進(jìn)行排序：

（1）依據(jù)各風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)總分，按分?jǐn)?shù)從高到低排序；

（2）評(píng)分相同的風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)，其技術(shù)成熟度初判等級(jí)低的關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)先排序；

（3）評(píng)分及技術(shù)成熟度初判結(jié)果均相同的風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)，由項(xiàng)目負(fù)責(zé)人或?qū)＜掖_定其排序。

表2 風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)的重要度評(píng)價(jià)

4 應(yīng)用中應(yīng)注意的問(wèn)題

本文提出的方法已在多個(gè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制項(xiàng)目中全部或部分應(yīng)用，在項(xiàng)目應(yīng)用中通常應(yīng)注意以下幾方面問(wèn)題。

（1）基于TBS的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別是個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程。隨著項(xiàng)目的方案改進(jìn)與完善，會(huì)引起技術(shù)載體架構(gòu)或技術(shù)選取的不斷變化，致使TBS相應(yīng)變化，因此，采用該方法識(shí)別技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)也是隨項(xiàng)目的進(jìn)展不斷完善與調(diào)整的過(guò)程，實(shí)現(xiàn)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)態(tài)識(shí)別。

（2）TBS的技術(shù)載體架構(gòu)的建立應(yīng)考慮項(xiàng)目中部件、系統(tǒng)的成熟度。技術(shù)載體架構(gòu)可根據(jù)項(xiàng)目采用的部件系統(tǒng)的成熟度靈活構(gòu)建，如某發(fā)動(dòng)機(jī)研制項(xiàng)目中采用了十分成熟的核心機(jī)，且核心機(jī)的工作環(huán)境變化不大，那么該部分TBS梳理至核心機(jī)即可；如若某部件屬于新研部件，那么該部件的技術(shù)梳理應(yīng)更細(xì)致，也更利于后期技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的確定。

（3）TBS的技術(shù)梳理應(yīng)考慮技術(shù)的驗(yàn)證載體。原則上，技術(shù)應(yīng)梳理在其對(duì)應(yīng)的技術(shù)載體上。但針對(duì)具體項(xiàng)目，如某技術(shù)不在其對(duì)應(yīng)的技術(shù)載體上驗(yàn)證，而是在其上一級(jí)載體上驗(yàn)證，建議該技術(shù)掛接在其驗(yàn)證的載體上。

5 結(jié)束語(yǔ)

（1）航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制項(xiàng)目的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別是隨項(xiàng)目進(jìn)展而持續(xù)開(kāi)展的過(guò)程，基于項(xiàng)目的TBS識(shí)別技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)態(tài)識(shí)別。

（2）基于項(xiàng)目TBS的關(guān)鍵技術(shù)識(shí)別方法能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的完整識(shí)別；通過(guò)技術(shù)成熟度方法量化了技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，為項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)的規(guī)避與管控提供依據(jù)。

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Research on Aeroengine Technical Risk Identification Method Based on TBS

LIU Xiao-song,WANG Gui-hua,LIU Qing-dong,JIA Shu-zhi,WANG Yan-li,SHI Yan-yan（AECC Shenyang Engine Research Institution,Shenyang 110015,China）

In order to improve capacity of control risk in Chinese aeroengine development,according to the research characteristics of aeroengine,a technical risk identification method was presented based on Technology Breakdown Structure(TBS),which includes the establishment method of TBS,the identification method of technical risk and the sorting method of technical risk.The application situation of actual project indicates that the method is feasible and acceptable,and some advice was given in its application,which is taken as a reference to risk management in Chinese aeroengine development．

technical risk;risk identification;Technology Breakdown Structure;aeroengine

V 268.7

A

10.13477/j.cnki.aeroengine.2017.03.018

2016-09-26 基金項(xiàng)目：航空動(dòng)力基礎(chǔ)研究項(xiàng)目資助

劉曉松（1983），男，工程師,主要從事系統(tǒng)工程、項(xiàng)目管理工作；E-mail:896210184@qq.com.

劉曉松,王桂華,劉慶東,等.基于TBS的航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別方法研究[J].航空發(fā)動(dòng)機(jī)，2017，43（3）：93-97 LIU Xiaosong,WANG Guihua,LIUQingdong，et al.Research on aeroengine technical risk identification method based on TBS[J].Aeroengine，2017，43（3）：93-97.

（編輯：張寶玲）