研發(fā)要素協(xié)同管理信息化實(shí)現(xiàn)

■ 李嘉欣 李金剛 于碩 王壽菊/中國航發(fā)研究院

技術(shù)流程、方法工具、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范是航空發(fā)動機(jī)研發(fā)中協(xié)同管理的主要要素，研究這些要素協(xié)同管理信息化的實(shí)現(xiàn)機(jī)理，是構(gòu)建航空發(fā)動機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

航空發(fā)動機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)是產(chǎn)品研發(fā)體系運(yùn)行的信息化平臺之一，該平臺重點(diǎn)應(yīng)用于設(shè)計(jì)階段，研究各研發(fā)要素信息化實(shí)現(xiàn)的方式并進(jìn)行協(xié)同管理，可為設(shè)計(jì)人員提供完善的數(shù)字化協(xié)同研發(fā)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)流暢的產(chǎn)品研發(fā)過程。

應(yīng)用需求分析

以建立異地協(xié)同、跨專業(yè)協(xié)同、專業(yè)內(nèi)協(xié)同為目標(biāo)的協(xié)同設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)，需要打通研發(fā)過程中業(yè)務(wù)管理和設(shè)計(jì)工作之間的各個環(huán)節(jié)，做到產(chǎn)品研發(fā)全要素的統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)任務(wù)流程統(tǒng)一、工具統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范統(tǒng)一和數(shù)據(jù)統(tǒng)一，具體需求如下：

在研發(fā)流程方面，由于設(shè)計(jì)計(jì)劃調(diào)整頻繁、任務(wù)密集、參與人員眾多，以及當(dāng)前各部門間主要以電話與郵件交流導(dǎo)致的人員之間溝通不暢、信息反饋零散滯后等，對研發(fā)流程管理信息化提出了更高要求，需要開發(fā)協(xié)同設(shè)計(jì)的流程管理功能，用于實(shí)時跟蹤了解設(shè)計(jì)流程的所有狀態(tài)。

在方法工具方面，研發(fā)工作需要應(yīng)用各種商業(yè)軟件和自研程序，而這些方法工具的孤立性強(qiáng)，相互間數(shù)據(jù)格式不貫通，轉(zhuǎn)化時需要耗費(fèi)大量時間，從而產(chǎn)生對方法工具信息化協(xié)同的需求。因此，需開發(fā)出能夠快速地針對不同類別模型數(shù)據(jù)格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換的功能，以達(dá)到數(shù)據(jù)的貫通，形成對方法工具的統(tǒng)一管理，為研發(fā)人員的交互設(shè)計(jì)工作提供便利。

在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范方面，研發(fā)過程中涉及大量標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，查詢與統(tǒng)一會耗費(fèi)設(shè)計(jì)人員大量精力，形成了對標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范協(xié)同管理的需求。因此，需要形成標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范與知識庫，進(jìn)而通過與流程管理相配合，促進(jìn)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范在設(shè)計(jì)過程中的高效應(yīng)用。

在過程數(shù)據(jù)管理方面，研發(fā)設(shè)計(jì)過程中會產(chǎn)生大量過程數(shù)據(jù)，若缺乏高效的數(shù)據(jù)管理會造成數(shù)據(jù)遺失或數(shù)據(jù)難以及時同步給協(xié)同單位，影響研發(fā)活動的進(jìn)行。因此，需要建立過程數(shù)據(jù)中心以及各單位的過程數(shù)據(jù)庫，用于研發(fā)過程數(shù)據(jù)的管理、追溯和復(fù)用。

各類研發(fā)要素在信息化系統(tǒng)中協(xié)同運(yùn)行管理，能夠支撐總體設(shè)計(jì)工作，在設(shè)計(jì)過程中系統(tǒng)提供與任務(wù)相關(guān)的方法工具、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及知識數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)過程數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)池中以供調(diào)用。

研發(fā)流程協(xié)同管理方案

航空發(fā)動機(jī)的研制需要總體設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、綜合保障等多部門通力合作才能確保任務(wù)的有效推進(jìn)，因而設(shè)計(jì)有效合理的航空發(fā)動機(jī)流程協(xié)同管理方案尤為重要。在綜合考慮流程要素管理現(xiàn)狀和業(yè)務(wù)需求的基礎(chǔ)上，搭建技術(shù)流程協(xié)同管理方案總體架構(gòu)，如圖1所示。

圖1 技術(shù)流程協(xié)同管理方案總體架構(gòu)

航空發(fā)動機(jī)的研發(fā)流程，經(jīng)由專業(yè)人員基于航空發(fā)動機(jī)體系業(yè)務(wù)場景，創(chuàng)建了包括但不僅限于總體、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等各主要部件/系統(tǒng)的流程模板。針對不同的業(yè)務(wù)需求，在各直屬單位間將研發(fā)活動模板的審核、變更等進(jìn)行及時的同步共享，從研發(fā)流程設(shè)計(jì)和梳理兩方面出發(fā)，將活動、工具、數(shù)據(jù)模板相結(jié)合，以此來解決跨地域、跨專業(yè)、專業(yè)內(nèi)的管理問題，使得整體研發(fā)流程管理更加透明化。

流程管理要素協(xié)同

模板是提高工作效率的有效手段，將研發(fā)流程、研發(fā)活動模板化，有助于研發(fā)設(shè)計(jì)的協(xié)同管理、提高研發(fā)效率。模板的建立與管理需要滿足以下3種協(xié)同方式。

一是跨地域流程協(xié)同。隨著項(xiàng)目管理理念和方法的逐漸完善，工程項(xiàng)目管理模式逐漸演化出項(xiàng)目單位自行管理、項(xiàng)目單位與承包商協(xié)同管理等模式。結(jié)合以上內(nèi)容，采用小包協(xié)同和大包協(xié)同兩種模式對跨地域進(jìn)行流程管理協(xié)同。

二是跨學(xué)科流程協(xié)同。航空發(fā)動機(jī)的研制涉及到大量學(xué)科之間的交互，為了實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科的流程協(xié)同，引入多學(xué)科的協(xié)同方法與共享數(shù)據(jù)庫的結(jié)合實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科的流程協(xié)同。

三是專業(yè)內(nèi)流程協(xié)同。為解決專業(yè)內(nèi)流程協(xié)同的問題，系統(tǒng)采用了數(shù)據(jù)共享和提交發(fā)布兩種操作模式實(shí)現(xiàn)協(xié)同。

模板同步與共享

在流程管理中，不同直屬單位有不同的權(quán)限，為了能夠更好地對模板進(jìn)行管理與信息的共享，應(yīng)建立詳細(xì)的研發(fā)流程模板管理架構(gòu)，如圖2所示。

圖2 研發(fā)流程模板管理架構(gòu)

方法工具協(xié)同管理方案

航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)品研發(fā)過程中不同地域、部門和專業(yè)的方法工具建設(shè)若缺乏體系化指引，將導(dǎo)致數(shù)據(jù)難以協(xié)調(diào)統(tǒng)一，故方法工具協(xié)同管理方案的設(shè)計(jì)有著極其重要的作用。通過在資源環(huán)境層、協(xié)同技術(shù)層、模板管理層間的有效管理，實(shí)現(xiàn)對方法工具信息的同步與協(xié)同，其具體架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 方法工具協(xié)同管理方案總體架構(gòu)

方法工具模板的協(xié)同技術(shù)

方法工具模板的協(xié)同主要是指數(shù)字化協(xié)同。對于實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動機(jī)研發(fā)這樣的重大工程項(xiàng)目的方法工具的管理，構(gòu)建分布式數(shù)字化協(xié)同平臺，通過平臺中的共享模板庫與共享數(shù)據(jù)庫的結(jié)合，對模板進(jìn)行有效管理。其中的分布式協(xié)同技術(shù)是指在計(jì)算機(jī)支持協(xié)同工作（CSCW）的模式下，采用群件技術(shù)與協(xié)同編輯的方式來進(jìn)行協(xié)同工作，同時引入中間件的方式對數(shù)據(jù)進(jìn)行集成管理。

方法工具模板的管理

在方法工具模塊中，利用共享工具組件模板庫，為集團(tuán)各直屬單位提供基于服務(wù)器的企業(yè)級工具/工程模板庫管理，具體模板管理架構(gòu)如圖4所示。

圖4 模板管理架構(gòu)

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范協(xié)同管理方案

在產(chǎn)品研發(fā)過程中，產(chǎn)生了大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)長期驗(yàn)證與提煉后，這些經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)換為企業(yè)內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。在協(xié)同設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)中，這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范以知識的形式進(jìn)行管理并集成到各類研發(fā)活動中，方便設(shè)計(jì)人員在研發(fā)過程中快速獲取。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范在系統(tǒng)中進(jìn)行結(jié)構(gòu)化存儲，形成企業(yè)內(nèi)部的知識庫并加以利用，實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部的管理和協(xié)同以及企業(yè)之間的信息互通與交流，通過結(jié)構(gòu)化存儲，方便后續(xù)進(jìn)行模板封裝，做到知識的共享，實(shí)現(xiàn)研發(fā)資源的擴(kuò)充與更新。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范管理與協(xié)同

將各直屬單位梳理出的標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范，通過屬性定義和識別進(jìn)行結(jié)構(gòu)化加工，經(jīng)上傳、發(fā)布等操作形成系統(tǒng)內(nèi)個人知識庫和企業(yè)知識庫，從而對散落于各單位、各部門及個人手中有價值的標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范進(jìn)行統(tǒng)一管理，并在個人執(zhí)行任務(wù)過程中，通過對標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范的主動搜索和被動推送輔助實(shí)現(xiàn)快速設(shè)計(jì)，有效提高研發(fā)效率和質(zhì)量。

研發(fā)過程知識管理與協(xié)同

在研發(fā)過程中會涉及大量的顯性和隱性的知識，其中標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范屬于隱性知識。通過構(gòu)建知識管理系統(tǒng)，對知識管理的同時能夠整合任務(wù)模板和項(xiàng)目流程。通過建立基于任務(wù)流程的協(xié)同知識圖譜，將各類型知識按照協(xié)同創(chuàng)新流程連接起來，以實(shí)現(xiàn)各知識節(jié)點(diǎn)的查詢、挖掘和呈現(xiàn)。同時，能夠依據(jù)項(xiàng)目流程給處于不同階段的科研人員提供知識模板服務(wù)和協(xié)同創(chuàng)新支撐，并對科研流程和數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理。

數(shù)據(jù)協(xié)同管理方案

以集團(tuán)總部為中心節(jié)點(diǎn)，通過集團(tuán)與各直屬單位之間的星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的兩級數(shù)據(jù)中心，輻射到各直屬單位，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步和交換，增強(qiáng)數(shù)據(jù)一致性的同時，可大大提升各直屬單位間數(shù)據(jù)同步共享的質(zhì)量。

跨地域數(shù)據(jù)的分類

航空發(fā)動機(jī)的研制過程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)大多具有同步共享的需求，按照信息化實(shí)現(xiàn)技術(shù)可分為實(shí)體文件數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，實(shí)體文件數(shù)據(jù)的同步主要有3種業(yè)務(wù)場景：閑時同步、定時同步和即時同步。數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)基于同步服務(wù)可以在較短時間內(nèi)同步后實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的一致性。為了滿足上述兩種數(shù)據(jù)同步的跨地域協(xié)同需求，可采用基于網(wǎng)絡(luò)的同步方式和基于存儲備份的同步方式。

跨地域數(shù)據(jù)的協(xié)同與共享

跨地域的協(xié)同辦公導(dǎo)致研發(fā)數(shù)據(jù)存儲在各直屬單位，當(dāng)一項(xiàng)子任務(wù)交給一單位執(zhí)行時，該單位需要將研發(fā)過程中的數(shù)據(jù)反饋至集團(tuán)總部，集團(tuán)總部再將其同步至與該任務(wù)相關(guān)的其他單位，實(shí)現(xiàn)跨地域的協(xié)同辦公。若該任務(wù)產(chǎn)生的過程數(shù)據(jù)與集團(tuán)總部無關(guān)，集團(tuán)總部則僅充當(dāng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)傳輸?shù)慕巧?；若相關(guān)，集團(tuán)總部將其存儲至協(xié)同設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)中，過程數(shù)據(jù)則會同步傳輸給指定單位。

研發(fā)要素信息化應(yīng)用驗(yàn)證

針對人員本地辦公和人員多地域辦公兩種協(xié)作模式，分別以傳動系統(tǒng)專業(yè)的研發(fā)流程和機(jī)械液壓系統(tǒng)研制為例，通過總體架構(gòu)的指導(dǎo)，結(jié)合相關(guān)技術(shù)，達(dá)到不同場景下技術(shù)管理要素的協(xié)同高效運(yùn)作。

在方法工具協(xié)同管理中，以氣動設(shè)計(jì)任務(wù)的研發(fā)過程為例，在數(shù)字化協(xié)同技術(shù)下進(jìn)行業(yè)務(wù)場景的驗(yàn)證，具體實(shí)施方法如圖5所示。根據(jù)氣動設(shè)計(jì)研發(fā)過程，最終在整體工具模板中達(dá)到同步化，如圖6所示。

圖5 氣動設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)場景

圖6 工具模板同步

在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范管理中所建立的知識共享體系可以提供對產(chǎn)品研發(fā)的知識管理功能進(jìn)行統(tǒng)一管理，其中包括研發(fā)全過程中形成的各類文檔、報(bào)告，以及經(jīng)過長期積累形成的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和方法等知識。

結(jié)束語

通過航空發(fā)動機(jī)研發(fā)要素協(xié)同管理信息化實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究，為設(shè)計(jì)人員提供了承載研發(fā)核心要素的數(shù)字化集成協(xié)同研發(fā)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了流暢的產(chǎn)品研發(fā)過程與管理，提高了數(shù)據(jù)管理的質(zhì)量和效率，能夠促進(jìn)各領(lǐng)域、各專業(yè)研發(fā)能力的快速提升，推動研發(fā)過程的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。