研發(fā)流程信息化實(shí)現(xiàn)

■ 王壽菊 李金剛 于碩 賈松濤/中國航發(fā)研究院

將研發(fā)過程中的研發(fā)流程進(jìn)行信息化處理，構(gòu)建體系化、結(jié)構(gòu)化的研發(fā)流程模板，可為后續(xù)的方法工具、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等要素的信息化實(shí)現(xiàn)提供模板基礎(chǔ)。

研發(fā)流程信息化實(shí)現(xiàn)旨在結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)的流程，研究發(fā)動(dòng)機(jī)需求分析、方案設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)驗(yàn)證在內(nèi)的全過程研發(fā)流程要素，梳理并優(yōu)化中國航發(fā)現(xiàn)有的研發(fā)流程，在此基礎(chǔ)上編制體系化、結(jié)構(gòu)化的研發(fā)流程模板，運(yùn)用計(jì)算機(jī)語言實(shí)現(xiàn)流程要素信息化，以此搭建符合真實(shí)研發(fā)業(yè)務(wù)場(chǎng)景、適于剪裁復(fù)用的數(shù)字化研發(fā)流程體系。通過流程信息化來構(gòu)建出統(tǒng)一規(guī)范、顯性的研發(fā)流程，促進(jìn)研發(fā)業(yè)務(wù)過程的自動(dòng)化，進(jìn)而提升航空發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)執(zhí)行過程的規(guī)范性與跨專業(yè)間的協(xié)同效率。信息化實(shí)現(xiàn)方式需符合中國航發(fā)軟件開發(fā)架構(gòu)要求并滿足計(jì)算機(jī)行業(yè)開發(fā)通用標(biāo)準(zhǔn)。

需求分析

隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)流程的日趨復(fù)雜，傳統(tǒng)紙質(zhì)化、文檔化的流程執(zhí)行與管理方式已無法滿足研發(fā)業(yè)務(wù)的創(chuàng)新發(fā)展，需借助信息化手段保證研發(fā)各階段的數(shù)據(jù)共享、集成與追溯。

研發(fā)流程的要素包括流程活動(dòng)、輸入、輸出、流程控制點(diǎn)等。研發(fā)流程的信息化，一方面將這些要素進(jìn)行結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)，通過流程引擎對(duì)其進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)流程的自動(dòng)化；另一方面，將各要素融入流程模板進(jìn)行管理，既遵從了研發(fā)的業(yè)務(wù)流程，又提高了流程的應(yīng)用效率。

研發(fā)活動(dòng)是流程的要素之一，將活動(dòng)的輸入項(xiàng)、輸出項(xiàng)、使能項(xiàng)和控制項(xiàng)納入信息系統(tǒng)管理（見圖1），為研發(fā)流程的信息化提供基礎(chǔ)。

圖1 研發(fā)流程信息化需求分析

總體架構(gòu)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)體系以研發(fā)活動(dòng)為核心，通過研發(fā)活動(dòng)承載各類輸入輸出信息并關(guān)聯(lián)完成活動(dòng)需要的工具模板及知識(shí)，再將研發(fā)活動(dòng)關(guān)聯(lián)起來組成研發(fā)流程。同時(shí)，研發(fā)流程中包括活動(dòng)之間的執(zhí)行順序，以及活動(dòng)之間的數(shù)據(jù)傳遞關(guān)系。研發(fā)流程掛接在工作分解結(jié)構(gòu)（WBS）節(jié)點(diǎn)下，形成完整的研發(fā)知識(shí)體系，支撐日常的專業(yè)設(shè)計(jì)工作。以此運(yùn)作邏輯為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)研發(fā)流程信息化架構(gòu)（見圖2），主要包含研發(fā)資源層、信息化技術(shù)層、模板管理層和應(yīng)用驗(yàn)證層。

圖2 研發(fā)流程信息化架構(gòu)

研發(fā)資源層

研發(fā)資源層以航空發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)過程中所需要的各種數(shù)據(jù)資源、物理資源等作為底層支撐，通過一定的信息化技術(shù)將其匯總、封裝、調(diào)用，形成航空發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)的各個(gè)流程。研發(fā)流程主要包含單元組件和模板組件兩大類，通過不同組件的鏈接完成流程的搭建。各流程之間或流程內(nèi)的活動(dòng)之間通過邏輯映射和數(shù)據(jù)映射兩種關(guān)系進(jìn)行控制。

信息化技術(shù)層

信息化技術(shù)層主要包含模板的定義與創(chuàng)建，以及業(yè)務(wù)流程項(xiàng)目任務(wù)實(shí)例化應(yīng)用。首先，采用專業(yè)的流程定義語言對(duì)梳理好的流程進(jìn)行定義，明確運(yùn)行方式和驅(qū)動(dòng)方式。然后，選定流程執(zhí)行引擎提供環(huán)境條件，并提前約束模板創(chuàng)建與實(shí)例化時(shí)所需要的各種屬性，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行研發(fā)流程與活動(dòng)抽象模板的創(chuàng)建，規(guī)定各模板的輸入與輸出、模板所需的腳本或處理文件、模板之間的關(guān)系及關(guān)聯(lián)程度等。最后，根據(jù)不同項(xiàng)目任務(wù)對(duì)抽象模板進(jìn)行實(shí)例化創(chuàng)建與執(zhí)行，并以此構(gòu)建包含明確任務(wù)結(jié)構(gòu)關(guān)系的工作分解結(jié)構(gòu)。實(shí)例化的項(xiàng)目任務(wù)在原有抽象模板上加入了任務(wù)屬性、數(shù)據(jù)流、控制流、子流程等模板屬性。

模板管理層

模板管理層主要根據(jù)具體的業(yè)務(wù)活動(dòng)、工具方法、知識(shí)資產(chǎn)和約束條件等獲取創(chuàng)建模板時(shí)所需的輸入數(shù)據(jù)，以此生成實(shí)際的業(yè)務(wù)流程模板和業(yè)務(wù)活動(dòng)模板。同時(shí)，對(duì)創(chuàng)建的研發(fā)流程模板和研發(fā)活動(dòng)模板進(jìn)行審核，并將其更新、入庫。依據(jù)不同的輸入將模板分成不同的種類，以便快速準(zhǔn)確地選擇所需模板。

應(yīng)用驗(yàn)證層

應(yīng)用驗(yàn)證層主要針對(duì)不同的業(yè)務(wù)任務(wù)按需選擇研發(fā)流程模板庫和研發(fā)活動(dòng)模板庫中存在的模板進(jìn)行使用?；诤娇瞻l(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)需求選擇所需的研發(fā)流程模板，將其下發(fā)到各個(gè)研發(fā)部門，創(chuàng)建詳細(xì)的業(yè)務(wù)流程模板實(shí)例，并通過仿真試驗(yàn)等方式驗(yàn)證模板的適用性，借助這些模板快速完成航空發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)流程的設(shè)計(jì)。

實(shí)施方案

基于研發(fā)流程信息化總體架構(gòu)開展各類研發(fā)流程模板、研發(fā)活動(dòng)模板的設(shè)計(jì)，形成詳細(xì)的信息化實(shí)施方案。研發(fā)活動(dòng)是整個(gè)業(yè)務(wù)流程管理中最基礎(chǔ)的單元，各類研發(fā)流程均基于研發(fā)活動(dòng)搭建，因此研發(fā)模板的詳細(xì)設(shè)計(jì)方案主要包含研發(fā)活動(dòng)模板設(shè)計(jì)原則及封裝規(guī)范、模板設(shè)計(jì)方法、模板功能設(shè)計(jì)，并通過流程體系構(gòu)建形成整體研發(fā)流程網(wǎng)，最終對(duì)實(shí)際的業(yè)務(wù)流程項(xiàng)目進(jìn)行分解以實(shí)現(xiàn)模板的分類封裝。

模板設(shè)計(jì)原則及封裝規(guī)范

模板的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)原則：針對(duì)大量的、重復(fù)性的研發(fā)設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)模板；在設(shè)計(jì)工作中應(yīng)保存成熟的設(shè)計(jì)模式和思路，能夠被專業(yè)人員在封裝設(shè)計(jì)中熟練使用；模板既要體現(xiàn)設(shè)計(jì)對(duì)象的共性，又要發(fā)揮出不同模板設(shè)計(jì)的風(fēng)格；封裝后的模板應(yīng)當(dāng)具有較強(qiáng)的導(dǎo)航功能，指引工作人員按序、高效地完成項(xiàng)目任務(wù)。

模板的封裝應(yīng)具備統(tǒng)一的封裝標(biāo)準(zhǔn)，采取通用的封裝規(guī)范。各模板首先需要具備獨(dú)立的模板名稱，注明當(dāng)前模板的輸入數(shù)據(jù)與輸出結(jié)果，其次要標(biāo)明模板適用于哪個(gè)階段或?qū)I(yè)的研發(fā)任務(wù)，最后需明確當(dāng)前模板的封裝依賴于企業(yè)內(nèi)已經(jīng)設(shè)立的何種規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)，以及正常運(yùn)行時(shí)所需的工具模板。

模板設(shè)計(jì)方法

研發(fā)模板的設(shè)計(jì)需要明確抽象模板和具體子類之間的交互協(xié)作，不同的專業(yè)設(shè)計(jì)人員給出不同的流程模板輪廓和骨架模型，并由其他的設(shè)計(jì)人員和工作人員給出模板運(yùn)行的邏輯步驟。這些特定的邏輯步驟稱之為模板的基本方法，而這些基本方法的匯總稱之為模板方法，即模板設(shè)計(jì)方法。

模板功能設(shè)計(jì)

研發(fā)活動(dòng)模板和研發(fā)流程模板搭建時(shí)所需滿足的基礎(chǔ)功能主要包含模板的查看與維護(hù)，研發(fā)工具模板還應(yīng)具備關(guān)聯(lián)工具模板和關(guān)聯(lián)知識(shí)的功能。流程模板應(yīng)具備查詢計(jì)劃工期、模板使用情況統(tǒng)計(jì)、模板審核功能。由于各模板之間存在數(shù)據(jù)交互關(guān)系，故當(dāng)某一模板的功能或關(guān)聯(lián)信息發(fā)生改變時(shí)，和其存在數(shù)據(jù)映射關(guān)系的模板也要改變相應(yīng)的功能。

流程體系構(gòu)建

研發(fā)活動(dòng)作為最小的任務(wù)單元，具備輸入項(xiàng)、輸出項(xiàng)、使能項(xiàng)和控制項(xiàng)4類必要因素。以工具集成為基礎(chǔ)，梳理完成研發(fā)活動(dòng)的方法，描述的是工具與工具之間的流程關(guān)系?；谘邪l(fā)活動(dòng)可以搭建小流程、基于小流程可以搭建大流程，最后形成研發(fā)流程網(wǎng)，所描述的是人與人、部門與部門之間的協(xié)作關(guān)系以及數(shù)據(jù)的流轉(zhuǎn)關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)最終的流程任務(wù)管理。當(dāng)設(shè)計(jì)活動(dòng)被實(shí)例化為具體任務(wù)后，可以根據(jù)該活動(dòng)所設(shè)定的操作流程開始設(shè)計(jì)工作。

WBS分解

WBS是制訂項(xiàng)目計(jì)劃、編制項(xiàng)目預(yù)算、確定項(xiàng)目組織、分配工作的基礎(chǔ)，通過WBS的制定，可使整個(gè)項(xiàng)目研制過程的結(jié)構(gòu)清晰以便于各部門合作和協(xié)調(diào)。WBS樹上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)代表一個(gè)任務(wù)，其相關(guān)屬性包括名稱、ID、計(jì)劃開始時(shí)間、計(jì)劃結(jié)束時(shí)間、實(shí)際開始時(shí)間、實(shí)際結(jié)束時(shí)間、任務(wù)工期、任務(wù)類型、任務(wù)負(fù)責(zé)人、任務(wù)優(yōu)先級(jí)和前置任務(wù)等。為了更好地封裝出研發(fā)所需的各類模板，需要對(duì)研發(fā)項(xiàng)目的WBS進(jìn)行詳細(xì)的分解，來獲取研發(fā)過程中所需要的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，進(jìn)而對(duì)研發(fā)活動(dòng)、研發(fā)流程進(jìn)行分類封裝。

應(yīng)用驗(yàn)證

結(jié)合研發(fā)流程信息化的總體架構(gòu)和設(shè)計(jì)方案，構(gòu)建出研發(fā)流程模板庫。以工程研制階段中的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程為例，對(duì)其研發(fā)流程進(jìn)行梳理，明確各研發(fā)活動(dòng)下的4類必要因素，給出其抽象模板的流程圖，如圖3所示，各流程框給出了研發(fā)活動(dòng)的主要邏輯骨架，同時(shí)明確了實(shí)現(xiàn)具體操作所需要的參數(shù)、要求等信息。

圖3 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程模板

在總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程模板中包含許多研發(fā)活動(dòng)模板，例如，整體裝配技術(shù)要求設(shè)計(jì)、發(fā)動(dòng)機(jī)總圖設(shè)計(jì)、本體三維模型裝配等。研發(fā)活動(dòng)模板的封裝主要明確各活動(dòng)的輸入輸出項(xiàng)、使能項(xiàng)、控制項(xiàng)以及各模板之間的關(guān)聯(lián)等，所以研發(fā)活動(dòng)模板能夠以文檔、表格等形式進(jìn)行設(shè)計(jì)、梳理。圖3中的流程模板結(jié)合了協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)提供的流程模板功能和研發(fā)設(shè)計(jì)階段的實(shí)際業(yè)務(wù)，并對(duì)流程模板的核心要素（流程名稱、流程驅(qū)動(dòng)控制流、數(shù)據(jù)流、研發(fā)階段、所屬專業(yè)等）進(jìn)行設(shè)計(jì)和梳理，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)工作的描述，從業(yè)務(wù)的角度體現(xiàn)人與人、部門與部門之間的協(xié)作關(guān)系。

結(jié)束語

研發(fā)流程信息化的實(shí)現(xiàn)，是以航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)流程為主線，以研發(fā)業(yè)務(wù)管理為驅(qū)動(dòng)，構(gòu)建研發(fā)流程信息化總體架構(gòu)，準(zhǔn)確定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)路線，并以工程研制階段的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程為例，驗(yàn)證了模板封裝的最終產(chǎn)物，為拓展到壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪等各主要部件的模板設(shè)計(jì)做了試點(diǎn)嘗試。