基于產(chǎn)品型譜的平臺化研發(fā)模式初探

魯揚 林英強 王嘉淼

（北京無線電測量研究所，北京，100854）

從20世紀(jì)中葉起，國際一流航天企業(yè)開始推行產(chǎn)品系列化、型譜化。國際主要航天系統(tǒng)集成商重點構(gòu)建了成熟公用平臺，并逐步形成了以產(chǎn)品型譜為指導(dǎo)，技術(shù)成熟、質(zhì)量穩(wěn)定的現(xiàn)貨產(chǎn)品。

近些年，國內(nèi)部分航天企業(yè)將航天產(chǎn)品工程和IPD（集成產(chǎn)品開發(fā)）理論有機融合，通過產(chǎn)品平臺建設(shè)、流程建設(shè)與信息化落地，構(gòu)建了基于產(chǎn)品工程型譜與CBB（共用基礎(chǔ)模塊）系統(tǒng)的產(chǎn)品平臺，初步實現(xiàn)了科研生產(chǎn)模式協(xié)同變革。

大量經(jīng)驗表明：產(chǎn)品平臺化是降低成本、提升效率的有效途徑?；贑BB的項目產(chǎn)品開發(fā)是世界一流企業(yè)普遍采用的系統(tǒng)管理方法，也是提升技術(shù)型企業(yè)產(chǎn)品化能力的一套行之有效的管理策略。我們在多年推進(jìn)“三化”設(shè)計的基礎(chǔ)上，結(jié)合IPD理念，將“三化”設(shè)計從基礎(chǔ)的產(chǎn)品“三化”向技術(shù)“三化”發(fā)展，深入研究產(chǎn)品型譜與平臺構(gòu)建的關(guān)系，初步探索了基于產(chǎn)品型譜的平臺化研發(fā)模式。

1 背景

我所研制的裝備具有設(shè)備量大、裝備組成復(fù)雜、全自主研發(fā)比例高、研制難度大、周期短等特點。同時，用戶對裝備的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能及全生命周期綜合保障要求不斷提高。為了降低研制風(fēng)險，節(jié)約研制成本，縮短研制周期，保質(zhì)保量完成研制任務(wù)，我所歷來高度重視裝備的“三化”設(shè)計。為提高裝備“三化”水平而采取的各類措施已滲透到裝備研制過程中的各個環(huán)節(jié)。

“十二五”以來，我所大力推行產(chǎn)品型譜建設(shè)，構(gòu)建了不同體制的裝備平臺。但是，整體的平臺化水平尚不能適應(yīng)市場需求，與建設(shè)質(zhì)量效益型企業(yè)的要求存在差距。尤其是產(chǎn)品平臺與產(chǎn)品型譜結(jié)合不夠緊密已成為進(jìn)一步提升研制裝備成熟度的“瓶頸”。從裝備采用成熟產(chǎn)品的統(tǒng)計情況看，成熟產(chǎn)品未能被新裝備充分采用主要是由于對前端需求分析不足引起的。因此在新型裝備平臺化成果建設(shè)中深入研究產(chǎn)品型譜與平臺構(gòu)建的關(guān)系，對于提高平臺化成果采用率、推動企業(yè)形成基于平臺的產(chǎn)品化研制模式具有重要意義。

2 產(chǎn)品型譜管理

從多年推進(jìn)“三化”設(shè)計的經(jīng)驗來看，對裝備前端需求分析得不夠充分是導(dǎo)致成熟產(chǎn)品未能被新裝備充分采用的主要原因。故而在建立產(chǎn)品平臺時，應(yīng)首先考慮產(chǎn)品型譜的建設(shè)。產(chǎn)品型譜應(yīng)具有以下要求。

a）產(chǎn)品型譜應(yīng)符合技術(shù)發(fā)展趨勢并滿足可預(yù)見到的較長時期及一定范圍內(nèi)的全部使用要求。為此，在著手編制產(chǎn)品型譜之前，應(yīng)進(jìn)行需求分析，調(diào)查研究當(dāng)前及未來較長時期在研產(chǎn)品、立項產(chǎn)品及市場對該產(chǎn)品的需求；同時應(yīng)調(diào)研國內(nèi)外同類產(chǎn)品現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，綜合裝備牽引和技術(shù)推動兩方面需求，提出當(dāng)前及未來產(chǎn)品應(yīng)達(dá)到的主要指標(biāo)要求，如功能特性、性能指標(biāo)、物理特性、環(huán)境適應(yīng)性、接口、應(yīng)用范圍等。

b）產(chǎn)品型譜是由不同規(guī)格產(chǎn)品系列構(gòu)成的體系。產(chǎn)品型譜是一棵經(jīng)過優(yōu)化的、由不同規(guī)格產(chǎn)品構(gòu)成的產(chǎn)品樹。一種產(chǎn)品可能有多個規(guī)格的主要特征參數(shù)。

c）產(chǎn)品型譜由最少數(shù)目的規(guī)范化產(chǎn)品組成。為了達(dá)到最少數(shù)目的要求，必須優(yōu)選特征參數(shù)的取值和間隔，相鄰兩種規(guī)格的特征參數(shù)跨度要適當(dāng)。

在產(chǎn)品型譜的實際建設(shè)中將產(chǎn)品型譜管理劃分為5個階段，各階段主要任務(wù)如下。

a）調(diào)研規(guī)劃階段：對產(chǎn)品市場前景、經(jīng)濟價值、技術(shù)應(yīng)用價值進(jìn)行調(diào)研預(yù)估。

b）構(gòu)建評估階段：對技術(shù)成功和商務(wù)成功進(jìn)行預(yù)估，包括對市場需求進(jìn)行預(yù)估和對成本及收益進(jìn)行預(yù)估。

c） 型譜建立階段：繪制產(chǎn)品規(guī)劃路線圖，擬制CBB開發(fā)、驗證和上架計劃。

d）模塊設(shè)計階段：開發(fā)產(chǎn)品數(shù)據(jù)包，對CBB的開發(fā)和各項驗證進(jìn)行確認(rèn)，并上架。

e）型譜應(yīng)用階段：將CBB用于新項目開發(fā)，并做出評估、升級或下架的決策。

我們發(fā)現(xiàn)，在產(chǎn)品型譜建立和應(yīng)用中，成熟度管理是不可或缺的工具。在產(chǎn)品型譜成果上架評審和裝備應(yīng)用評審時應(yīng)開展成熟度評估，為裝備成熟產(chǎn)品采用提供依據(jù)，評估內(nèi)容包括技術(shù)成熟度評估和產(chǎn)品成熟度評估。

產(chǎn)品型譜管理應(yīng)以企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略為目標(biāo)，實現(xiàn)已開發(fā)技術(shù)效益的最大化。產(chǎn)品型譜管理是一個產(chǎn)品項目不斷更新的動態(tài)過程。在產(chǎn)品型譜管理過程中，產(chǎn)品項目會被評估、優(yōu)化、降級乃至撤銷，企業(yè)資源隨之重新分配和調(diào)整，以保證企業(yè)資源合理投放，或在錯誤投放后進(jìn)行及時糾正。

3 裝備平臺架構(gòu)設(shè)計

近幾年在產(chǎn)品型譜建立和應(yīng)用的基礎(chǔ)上，我們開展了裝備平臺架構(gòu)設(shè)計。裝備平臺架構(gòu)設(shè)計的核心是系統(tǒng)模塊化（將復(fù)雜系統(tǒng)拆分為簡單系統(tǒng)）和模塊的產(chǎn)品化。對裝備進(jìn)行模塊化分解首先需要明確分類依據(jù)，目前主要有5種分類依據(jù)：功能特性、物理特性、技術(shù)特性、重復(fù)使用性和產(chǎn)生途徑。同一系統(tǒng)的不同層級技術(shù)或模塊劃分的方法可以不同。

a）按功能特性分類。在系統(tǒng)、分系統(tǒng)等各級產(chǎn)品分類中均適用。如：裝備按照功能可分為：搜索、測量、警戒等；而所屬分系統(tǒng)按照功能可分為：發(fā)射、接收、信號處理等；分系統(tǒng)產(chǎn)品又可按照功能劃分為：采集類、存儲類、接口類等。

b）按物理特性分類。按結(jié)構(gòu)特性、材料或物理位置進(jìn)行分類。如：風(fēng)冷機箱、導(dǎo)冷機箱、水冷機箱；不銹鋼機柜、碳鋼機柜；前出線、后出線。

c）按技術(shù)特性分類。技術(shù)特性包括產(chǎn)品型譜中各類特征參數(shù)以及環(huán)境特性、質(zhì)量等級等通用技術(shù)特性。如：裝備頻段可分為：C波段、S波段等；環(huán)境特性可分為：陸用型、海用型、高原型等；質(zhì)量等級可分為：軍品級、工業(yè)級、商用級等。

d）按重復(fù)使用性分類。多用于模塊產(chǎn)品分類，如：必選組件、可選組件、定制組件。

e）按產(chǎn)生途徑分類。多用于模塊產(chǎn)品分類，如：自研產(chǎn)品、外協(xié)產(chǎn)品、外購產(chǎn)品等。

由這5種分類依據(jù)可以看出，裝備平臺架構(gòu)應(yīng)包含產(chǎn)品平臺和技術(shù)平臺兩個方面。故而在建設(shè)裝備平臺時，基于PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）系統(tǒng)建立了產(chǎn)品樹和技術(shù)樹。產(chǎn)品樹是按照貨架層次逐層分解后形成的產(chǎn)品分解架構(gòu)；技術(shù)樹是按照學(xué)科專業(yè)進(jìn)行分類后形成的技術(shù)架構(gòu)。

我們?nèi)媸崂砹爽F(xiàn)有典型裝備，形成各裝備產(chǎn)品樹；進(jìn)行對照分析，統(tǒng)一產(chǎn)品層次，規(guī)范化命名；依據(jù)技術(shù)需求，將各層次產(chǎn)品進(jìn)行歸類；評估產(chǎn)品成熟度；擇優(yōu)形成裝備產(chǎn)品平臺。同時，綜合各裝備技術(shù)需求，梳理形成技術(shù)樹；按照學(xué)科專業(yè)將各團隊技術(shù)樹進(jìn)行對照分析，統(tǒng)一技術(shù)貨架層次命名；將各層次技術(shù)進(jìn)行歸類；評估技術(shù)成熟度；進(jìn)行技術(shù)分類，擇優(yōu)形成裝備技術(shù)平臺。裝備雙平臺建設(shè)及應(yīng)用架構(gòu)如圖1所示。

圖1 裝備雙平臺建設(shè)及應(yīng)用架構(gòu)

4 CBB設(shè)計與管理

通過建設(shè)及應(yīng)用裝備平臺架構(gòu)，對平臺化成果最小組成單元CBB的設(shè)計與管理進(jìn)行歸納總結(jié)。首先應(yīng)區(qū)分各類來源的CBB產(chǎn)品，然后分別細(xì)化開發(fā)流程，并明確上架鑒定流程和鑒定試驗要求。CBB按照來源分為5類。

a） 裝備產(chǎn)生CBB：裝備產(chǎn)品，符合平臺化CBB定義，可補充驗證試驗后上架。

b）后向梳理CBB：在裝備產(chǎn)品基礎(chǔ)上進(jìn)行升級，經(jīng)驗證后上架。

c）型譜規(guī)劃CBB：基于產(chǎn)品型譜規(guī)劃定義研制，按照新產(chǎn)品研制流程進(jìn)行管理。

d）外協(xié)CBB：由外協(xié)單位按照本單位提出的技術(shù)需求定制開發(fā)，按照新產(chǎn)品研制流程進(jìn)行管理。通常，方案和技術(shù)設(shè)計評審可合并進(jìn)行。

e）外購CBB：采購的貨架產(chǎn)品。

CBB研制流程大致分為：CBB梳理分析、CBB需求分析、CBB方案設(shè)計、CBB開發(fā)、CBB驗證、鑒定發(fā)布和生命周期管理。根據(jù)CBB的來源不同和成熟度情況可對流程進(jìn)行適當(dāng)簡化。

CBB鑒定流程要求：完成CBB樣件的設(shè)計、試制、調(diào)試、試驗，形成完善的產(chǎn)品數(shù)據(jù)包后，進(jìn)行鑒定評估，成熟度達(dá)到一定級別（通常不低于6級）后準(zhǔn)予上架發(fā)布。

5 實施效果

我們開展基于產(chǎn)品型譜的平臺化研發(fā)模式研究以來，取得的主要研究成果包括以下幾方面。

a）系統(tǒng)梳理了相關(guān)裝備產(chǎn)品，編制并發(fā)布某數(shù)字陣列裝備產(chǎn)品型譜研究報告。

b）初步建成數(shù)字陣列裝備平臺，包括：系統(tǒng)總體技術(shù)平臺及其下屬7個分系統(tǒng)級技術(shù)平臺和產(chǎn)品平臺，為新研裝備技術(shù)和產(chǎn)品重用奠定基礎(chǔ)，完成符合產(chǎn)品型譜的典型平臺成果PDM歸檔。

c）提煉面向技術(shù)和產(chǎn)品雙平臺的產(chǎn)品工程化方法，編制了工作指南。

d）研究建立CBB向貨架產(chǎn)品轉(zhuǎn)換的成熟度模型，發(fā)布了企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化評審規(guī)定》，在GJB7688的基礎(chǔ)上根據(jù)產(chǎn)品特點細(xì)化，明確技術(shù)成熟度、產(chǎn)品成熟度評估原則，并據(jù)此對平臺成果開展上架成熟度評估。

依托新研裝備成熟度審查，開展了數(shù)字陣列裝備相關(guān)接口系列規(guī)范和CBB平臺成果應(yīng)用考核。2018年某裝備多個分系統(tǒng)基于數(shù)字陣列裝備平臺完成了技術(shù)設(shè)計，成熟度和成熟產(chǎn)品采用率全面達(dá)到任務(wù)書要求，裝備的系統(tǒng)成熟度達(dá)到6級。在PDM系統(tǒng)中統(tǒng)計了數(shù)字陣列裝備平臺所屬CBB應(yīng)用情況，已通過成熟度審查的分系統(tǒng)中，成熟產(chǎn)品采用率達(dá)80%以上。

6 平臺優(yōu)勢及應(yīng)用

6.1 平臺開發(fā)的優(yōu)勢

推廣平臺化研發(fā)模式后，我們體會到在基于平臺進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)時，產(chǎn)品的質(zhì)量、進(jìn)度和成本均得到較好的控制和保證，同時降低了產(chǎn)品的復(fù)雜度，產(chǎn)品開發(fā)的技術(shù)風(fēng)險也大為降低。實施平臺化研發(fā)模式的好處主要體現(xiàn)在以下方面，見表1。

表1 實施平臺化研制模式的優(yōu)勢

6.2 平臺化工作中出現(xiàn)的問題及采取措施

我所的平臺建設(shè)及應(yīng)用工作中出現(xiàn)的主要問題及采取的措施見文后附表。

基于產(chǎn)品型譜建立平臺，將從根本上改變以往“三化”設(shè)計形成的CBB產(chǎn)品層級較低，成果零散、不成體系，對裝備應(yīng)用的指導(dǎo)性不強的情況。從技術(shù)需求分析、市場預(yù)測入手，研究產(chǎn)品型譜，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建平臺，建立基于平臺的快速研發(fā)模式，有利于提高單位的產(chǎn)品工程化水平，提高單位的市場競爭力。

附表 平臺建設(shè)及應(yīng)用工作中出現(xiàn)的主要問題及應(yīng)對措施