航空發(fā)動機研發(fā)決策分析流程

■ 寧懷松 張德志 李昌紅 王常亮/中國航發(fā)動力所

在發(fā)動機的研發(fā)過程中經(jīng)常需要在多個備選方案之間做出選擇，這些備選方案的實現(xiàn)通常需要耗費相應的資源（如人力、原材料、生產(chǎn)設備、資金等），且相關資源一旦使用將無法收回，因此決策必須非常慎重。

在航空發(fā)動機的研發(fā)過程中，決策分析是無處不在的。按照GJB 8113—2013《武器裝備研制系統(tǒng)工程通用要求》，如圖1所示，決策分析是系統(tǒng)工程技術管理過程之一：在擇優(yōu)選擇方案時，應開展決策分析，如系統(tǒng)分析、費用—效能分析、權衡優(yōu)化研究等。決策分析貫穿于武器裝備研制各環(huán)節(jié)、各領域的方案優(yōu)化和選定。同時，決策又是一個非常復雜的過程，并且總是包含一些不確定性因素，經(jīng)常涉及多種類型和來源的輸入，以及決策者對這些輸入的理解，而這些理解又可能是主觀的。鑒于決策的重要性，為確保決策結果的正確性、合理性，有必要通過分析完成決策過程。

圖1 GJB 8113規(guī)定的技術過程和技術管理過程

決策分析的內涵

決策工作的范圍一般分為兩類：狹義上認為決策是單純的選擇方案的活動；廣義上認為決策是一個提出問題、研究問題、擬定方案、選擇方案并完善、實施方案的完整過程。

按照該思路，決策就是為達到某一目的，經(jīng)過分析、比較、判斷，在多個備選方案中選擇一個最優(yōu)方案并予以實施的過程。

根據(jù)發(fā)動機的研發(fā)實際，對照GJB 811—2013規(guī)定的技術過程和技術管理過程，以及該標準對決策分析的描述，本文所涉及的決策分析是狹義的表述，即在不同“方案”之間做出選擇，主要關注選擇過程。至于方案的擬訂、完善和實施等過程，則由系統(tǒng)工程技術過程和其他技術管理活動負責執(zhí)行。

決策的層級和情景

決策分析適用于各類決策，但在發(fā)動機研發(fā)過程中，決策的層級是有顯著差異的，具體可分為如下層級，如圖2所示。

圖2 決策層級示意圖

快速的決策

快速的決策最常發(fā)生且數(shù)量巨大，使用研發(fā)常識和經(jīng)驗法則即可完成。其中，經(jīng)驗法則包括標準、規(guī)范、指導書等。例如，可依據(jù)相關材料標準完成零件選材的決策，按照相關的規(guī)范完成零件的壁厚、圓角等尺寸決策，按照相應的指導書完成零件的加工方式?jīng)Q策等。由于這類決策的數(shù)量非常多且可能隨時發(fā)生，故一般不需要采用正式的流程，否則不但要付出極大的管理成本，還將導致極低的研發(fā)效率。通常按照研發(fā)流程和相應的流程文件開展工作，即可確保該類決策的正確性、合理性。

有意識的決策

很多快速的決策往往是“無意識”的，甚至是“拍腦袋”式的。對于重要性和復雜性更高的決策，則需要有意識的決策，如部件的選型、評審結論的確定、供應商的選擇等。這類決策最好使用相關的檢查單，并在決策數(shù)據(jù)庫的支持下開展，以獲得滿意的結果。

嚴謹?shù)臎Q策

雖然嚴謹?shù)臎Q策數(shù)量較少，但卻對發(fā)動機的研制發(fā)揮著舉足輕重的作用。這類決策往往涉及到多個目標，需要考慮多目標優(yōu)化，需要更加精準的分析，要考慮復雜性、動態(tài)性以及長遠的影響，因此需要使用結構化、規(guī)范的決策分析流程，這也是本文研究的重點。該類決策通常包括型號轉階段評審、確定產(chǎn)品發(fā)展規(guī)劃等，詳見表1。

表1 貫穿于發(fā)動機生命周期的決策情景示例

決策分析流程

本文關注的是狹義的決策分析，且主要針對“嚴謹?shù)臎Q策”開展流程研究，結合發(fā)動機研發(fā)實際，并參照相關文獻資料，制定了航空發(fā)動機決策分析流程，如圖3所示。

圖3 決策分析流程

明確決策事項

對于發(fā)動機研制，有些決策事項是研發(fā)流程中已經(jīng)確定的，如架構設計中涉及到的多方案篩選、型號的轉階段評審等；有些決策事項則可能是臨時觸發(fā)的，如選擇新的供應商。無論是計劃內的決策還是臨時的決策，決策分析的第一步均是明確決策事項，弄清楚“要做什么”，進而明確決策的目的。為避免不同決策參與者對決策事項的理解出現(xiàn)分歧，應編制書面文件，對決策事項的范圍、目的、要求等進行詳細描述，并說明發(fā)動機研發(fā)的相關約束（如周期、成本、資源等），以便決策參與者準確掌握相關信息，為良好的決策奠定基礎。

定義評價準則

評價準則的定義對決策分析至關重要。評價準則的選取反映了決策的關注點。因此，必須圍繞決策事項和目的開展評價準則的選取?？蓪⒃u價準則分為“篩選準則”和“優(yōu)選準則”。篩選準則是所有備選方案均應滿足的，通常和關鍵利益攸關者的需求和約束直接關聯(lián)，如發(fā)動機的功能、推力、耗油率、質量等，屬于必須達到的“門限值”，不滿足篩選準則的備選方案一般不會進一步考慮，以免浪費決策分析的相關資源。優(yōu)選準則用于評價各備選方案的優(yōu)劣，由于通常存在對利益攸關者非常重要的關鍵期望特性，因此確定優(yōu)選準則并不難，結合發(fā)動機的研制需求進行選取即可。通常，所選的準則基本上是獨立的，并準確反映發(fā)動機的需求。評價準則選取時，不僅要考慮發(fā)動機的功能、性能、研發(fā)周期、通用質量特性等方面的因素，還要考慮投資、收益等經(jīng)濟指標。評價準則制定時，應考慮發(fā)動機的類型。以適航方面的要求為例，對于民用發(fā)動機，屬于篩選準則，對于軍用發(fā)動機，則屬于優(yōu)選準則，還應考慮發(fā)動機所處的研發(fā)階段。比如，早期主要關注設計，后期則更加關注制造能力，因此，同樣的評價準則，在研發(fā)初期可能是篩選準則，在研發(fā)后期則可能變?yōu)閮?yōu)選準則。

確定評價準則的加權值

加權值反映了評價準則在決策分析中的相對重要性?？稍?～10的范圍內設置評價準則的加權值，10用于表示最重要的評價準則。應在識別出可行的備選方案前確定各項評價準則的加權值，并在決策參與者之間達成一致，以提高決策的客觀性。建立加權值是一項難度很大的工作，且往往受到?jīng)Q策參與者主觀因素的影響，如決策參與者總傾向于認為自身領域/專業(yè)的工作更加重要。因此，應通過有效、充分、民主的溝通和研討，確保加權值設置的合理性。確定加權值時，應考慮發(fā)動機的運行環(huán)境，如防腐蝕方面的要求，對于海軍用發(fā)動機其加權值應相對高一些，對于空軍用發(fā)動機其加權值則可以相對低一些。還應注意發(fā)動機的類型，以耗油率和推力質量比兩項評價準則為例，軍用發(fā)動機更加重視推力質量比，民用發(fā)動機則更加重視耗油率，在設置加權值時，應予以考慮。

識別可行的備選方案

根據(jù)決策事項，完成可行的備選方案的識別。該項工作一般和發(fā)動機研發(fā)流程相關聯(lián)，可根據(jù)流程運行結果確定相應的備選方案。備選方案一般不應少于兩個，較為合適的是3～5個，以確保既不忽略可行的備選方案，又使決策分析的成本保持在合理限度內，具體數(shù)量根據(jù)決策事項的實際情況確定。

選擇評價方法和工具

完成上述工作后，需要選擇和決策事項匹配的評價方法和工具，如系統(tǒng)分析、權衡研究、成本收益分析、決策樹、層次分析法、效用分析法、決策矩陣等。評價方法和工具屬于決策分析的使能項，雖然不是必須使用的，但推薦使用相關方法和工具以提高決策分析的效率和有效性。

選出最優(yōu)方案

根據(jù)確定的評價準則、加權值，使用選擇的評價方法和工具，對所有備選方案進行評價，以確定各備選方案的優(yōu)先順序，并選出最優(yōu)方案。進行評價時，應嚴格依據(jù)評價準則開展，必須確保過程的規(guī)范性。

開展敏感性分析

決策分析通過對不同備選方案的評價來選出最優(yōu)方案。一旦識別出一個最優(yōu)方案，決策參與者需要知悉，并搞清楚當評價準則發(fā)生變化時所選的最優(yōu)方案是否依然還是最優(yōu)的。為實現(xiàn)上述目標，需要開展最優(yōu)方案對評價準則的敏感性分析。該工作通過改變評價準則的得分或加權值，重新計算每個備選方案的得分情況，以確定如果得分或加權值發(fā)生變化時，各個備選方案得分的相應變化情況。若變化情況超出可接受的范圍，則需要重新確定評價準則的加權值并重新開展評價。如果決策主要是基于某個評價準則的評分做出的，則需要特別關注該評價準則的得分，因為該評價準則的得分對決策結果具有非常重要的影響，敏感性分析也應集中于這類評價準則上。

確定不利后果

每個備選方案實施后均可能帶來不可接受的后果。雖然相關的不利后果在評價準則中已經(jīng)有所體現(xiàn)，但為確保全面性，開展本步驟工作是非常必要的。許多情況下，當風險非常大時，該步驟還應與風險評估工作同步開展，并將其視為風險項予以持續(xù)的跟蹤。由于所選的最優(yōu)方案極有可能帶來不可接受的不利后果，如拖期、增加成本等，所以有時最優(yōu)方案可能不能作為最終選取的方案，則需要開展相應的迭代工作。

確定分析結果并編寫相關文件

完成上述過程后，應確定決策分析的最終結果，明確優(yōu)選方案，并編寫決策分析報告等文件。決策分析報告中應包括決策事項說明、決策目的、評價準則的選取和加權值設置情況、決策中設定的假設條件、采用的決策評價方法/工具、備選方案的描述、評價情況、敏感性分析情況、不利后果分析情況、最終的分析結果及依據(jù)等內容。

決策的注意事項

為確保決策的有效性和效率，開展決策時應注意以下事項。

一是應做到循證決策。決策的基礎是事實、定性/定量數(shù)據(jù)、專業(yè)判定等。GJB 9001C—2017《質量管理體系要求》提出了循證決策的質量管理原則。不論是何種層級的決策，均應做好決策的準備工作，在充分收集、分析決策相關的數(shù)據(jù)、信息的基礎上做出決策，以產(chǎn)生期望的結果，確保決策的合理性。

二是應關注重點的決策事項。受到?jīng)Q策資源、成本的限制，在發(fā)動機研發(fā)中，不可能按照決策分析流程對所有決策事項進行決策。應根據(jù)發(fā)動機研發(fā)實際，梳理出重點的決策事項，納入發(fā)動機研制策劃中，僅對這些重點事項進行流程化的決策。

三是應面向發(fā)動機全生命周期進行決策分析。每一項決策都應圍繞發(fā)動機全生命周期的需求開展，而不應僅局限于完成當前的工作，以免后續(xù)出現(xiàn)不可接受的不利后果。例如，設計過程中的決策，要充分考慮后續(xù)的制造、驗證、保障、退役等工作的要求，必要時應邀請相關領域的人員參與決策過程。

四是應堅持民主決策，盡量減少主觀因素影響。決策是由人做出的，過程中必然會受到個人主觀因素的影響，為確保決策的客觀性必須努力減少該方面的影響。一方面應慎重地選擇決策參與者（包括參與者的范圍、專業(yè)能力要求、道德品質要求等）；另一方面盡量使用相關的決策支持工具，努力提升決策過程的規(guī)范性，以公正、無私、富有洞察力的決策參與者和規(guī)范的決策過程，提升決策的成效。

五是應做好決策分析的成文信息管理工作。按要求做好決策過程的記錄，形成相關的文件，以便后續(xù)對決策情況的追溯，同時也可用于支持相關決策工作的開展。

結束語

雖然在發(fā)動機研發(fā)中決策無處不在，GJB 8113—2013也對決策分析提出了明確要求，但當前決策工作的規(guī)范性、客觀性、有效性、及時性等均存在一定的不足。結合航空發(fā)動機研發(fā)體系建設工作，在上述決策分析流程基礎上還應強化以下工作：面向全生命周期，進一步梳理發(fā)動機研發(fā)過程中涉及的決策事項，研究建立相應的評價準則，形成評價準則加權值設置方法；充分研究決策分析和其他技術流程、技術管理流程的關系，將決策事項融入技術流程，并和研制策劃、研制成效評估、技術風險評估等技術管理工作統(tǒng)籌進行；開展相關使能方法、工具的研究，包括開展相關指導文件、決策分析支持方法的研究，開展決策分析信息化系統(tǒng)的研究，從方法和工具兩個方面提高決策效率和決策的規(guī)范性。