航空發(fā)動機驗證機研制程序探究

1、航空發(fā)動機驗證機研制程序探究 航空精密制造技術2017年第1期 摘要：工作分解結構（wbs）是項目任務分工、資源配置、進度計劃編制及風險控制等工作開展的前提。工作分解結構的形成過程就是把項目目標和任務分解成較小的、能夠管理的組成部分。文章分析了wbs在航空發(fā)動機研制中的應用，結合民用航空發(fā)動機驗證機研制流程，定義了wbs分解模型，給出了基于產品結構樹的wbs結構表達，建立了wbs構建流程。 關鍵詞：工作分解結構；航空發(fā)動機；研制流程；信息化；驗證機 工作分解結構是以最終可交付成果為導向的工作目標/任務層級分解，用于確定項目工作范圍、項目全生命周期內所有技術間的接口關系以及項目技術狀態(tài)基線，是項

2、目計劃、成本、預算、質量、人力資源、溝通和風險分析的基礎。它可以將研制工作分解為一系列相對獨立、內容單一、易于管控的工作單元，能把各工作單元在研制中的地位與構成直觀地表示出來，是研制計劃編制的基礎和依據(jù)。早在20世紀80年代中期，美國國防部就已經將wbs應用于許多國防項目上，并成為了項目管理的“標準語言”，wbs可以說是工程項目管理的起點，在復雜產品研制中得到了廣泛的應用。2016年，國家十三五規(guī)劃將航空發(fā)動機列入百大工程之首，這表明國家對航空發(fā)動機的重視。劉大響院士說，從狹義上講，航空發(fā)動機是飛機的動力裝置；從廣義上講，它也是國家航空產業(yè)乃至整個制造業(yè)的助推器。此外，國際航空動力的發(fā)展也對我

3、國航空發(fā)動機設計技術提出了更高的要求，鑒于航空發(fā)動機研制的高技術性、高復雜性，驗證機研制應運而生。驗證機指產品在工程研制立項之前，用于驗證功能、性能、總體方案可行性、各部件/系統(tǒng)的匹配性以及初步的耐久性和可靠性等而開發(fā)的試驗研究性發(fā)動機。文章以驗證機研制項目研制工作內容為對象，結合驗證機研制特點，提出基于pbs的wbs層次關系分解模型，探索其分解方法、編碼規(guī)則、表達方式和構建流程，并在此基礎上引入信息化手段，這對于促進研制項目科學高效管理、降低研制風險具有重要意義。 1工作分解結構的作用 工作分解結構是項目管理工作的基礎及核心內容，它將項目工作按照一定的邏輯關系自上而下逐級分解為工作單元、工作

4、包、工作作業(yè)（活動），它清晰地定義了項目工作的全貌，描述了項目工作內容，工作分解結構每向下分解一級就意味著對項目工作更詳細的定義。一般當工作分解結構分解至工作包層面時，項目經理便可針對工作包安排進度、估算成本和實施監(jiān)控，從而實現(xiàn)對項目工作的規(guī)劃、管理和控制。當工作分解結構分解至工作作業(yè)（活動）層面時，項目一線人員便可針對活動安排每天的工作事項，可以有計劃地實現(xiàn)項目工作包的執(zhí)行。 2工作分解結構構建過程中的難點 如前所述，工作越向下分解，項目經理對工作的規(guī)劃管理和執(zhí)行控制就越有力，然而，顆粒度過細的分解又會帶來新的問題，它會造成管理成本的增加、資源利用率低以及工作效率降低。如何合理確定工作分解的

5、顆粒度（即工作包的大?。?，是工作分解過程中應該關注的重要問題。在項目管理過程中，往往傾向于通過項目的關鍵節(jié)點（即里程碑節(jié)點）來控制整個研發(fā)過程，對交付物的管控也主要是通過對各里程碑節(jié)點的交付物進行管理，對項目全生命周期的控制主要體現(xiàn)為對工作包結果的管控。而沒有對節(jié)點前各工作包之間的輸入輸出關系進行有效管理和控制，往往會出現(xiàn)項目管理單位對項目的管控力度不及工作包所屬責任單位的管控力度的問題。這就造成了項目管理過程中存在各責任單位僅關心所屬工作包任務，各工作包之間的匹配協(xié)調得不到有效解決，無法實現(xiàn)對項目全生命周期管理，無法及時有效識別風險，進而影響整個項目的進程。航空發(fā)動機驗證機研制屬于大型復雜項

6、目，國家投入巨大，國際上一般采用主承制商供應商管理模式進行項目管控，涉及國內外供應商眾多，如何通過工作結構分解實現(xiàn)對項目全生命周期管理，并有效控制項目風險，對航空發(fā)動機驗證機研制項目管理來說具有重大的意義。此外，工作分解存在遺漏、工作分解結構編制無規(guī)范、編制效率低下也是工作分解結構構建過程中經常發(fā)生的問題。文章將結合驗證機研制流程，針對如何合理確定工作分解顆粒度和如何通過工作分解實現(xiàn)對項目全生命周期管理，淺析工作分解的流程及關鍵點，并結合信息化管理，以期更好地發(fā)揮工作分解結構在驗證機研制項目管理中的作用。 3驗證機研制wbs分解及關鍵點 3.1驗證機研制階段劃分 驗證機研制分為需求分析和定義、

7、概念設計、初步設計、詳細設計以及制造和試驗驗證五個階段。驗證機研制各階段可以定義為里程碑節(jié)點，各階段交付物即為里程碑節(jié)點交付物。以驗證機設計工作為例，各階段的主要交付物可以細分為需求文檔和設計定義文檔兩大類。需求文檔體現(xiàn)所有利益相關方對驗證機研制項目的需求，可分為內部要求和外部要求。內部要求主要來自已有基礎和經驗以及公司的發(fā)展規(guī)劃等；外部要求主要來自客戶（市場）、政府、適航規(guī)章及相關法律法規(guī)等。設計定義文檔是根據(jù)需求文檔進行相應的科研工作后得到的驗證機各層次上的研制結果（例如設計報告等）。在各個階段內部，各個層面上的需求文檔和設計定義文檔都需要進行對比，以確定研制結果能夠滿足各方要求。在各研制

8、階段間，前一個階段的輸出結果往往會對下一個階段設計工作的開展產生影響。 3.2驗證機研制各階段要素及wbs編制流程 驗證機研制程序中明確驗證機各階段要素有關鍵輸入、工作內容和輸出三部分，創(chuàng)建工作分解結構同樣需明確項目的輸入（項目范圍說明書、需求文件和過程資源）、分解工具與技術和輸出，經比對分析，建立了驗證機各階段要素同工作分解結構創(chuàng)建所需要素之間的對應關系。在介紹了研制各階段要素同wbs創(chuàng)建要素的關系之后，現(xiàn)對wbs創(chuàng)建過程進行詳細描述，后通過各要素之間的關系映射，分析如何建立基于驗證機研制各階段要素的wbs，以期能完整分解驗證機研制項目各階段任務。 3.3基于驗證機研制流程（研制各階段要素）

9、的wbs分解結構 復雜產品的研制一般會劃分為若干個具有里程碑意義的研制階段（以驗證機為例，見圖1所劃分的五個階段），建立以驗證機研制流程為主線、以產品結構樹為輔線的工作分解結構，可以依據(jù)研制階段建立邏輯嚴密的輸入輸出關系，從而為計劃的編制奠定基礎。 3.3.1研制階段wbs映射矩陣。映射矩陣是對項目分解形成的工作包在最終wbs中所呈現(xiàn)狀態(tài)（顯示or不顯示）的描述。依據(jù)專家經驗，通過對某個研制階段的通用活動進行判斷，確定出該工作包在最終的wbs中是否顯示，呈現(xiàn)狀態(tài)用1和0表示，從而形成研制階段wbs映射矩陣。這項工作必須由項目管理人員（項目管理單位人員）和設計人員（工作包所屬責任單位人員）共同完

10、成，這樣才能確保每個研制階段的工作活動得到充分確認。映射矩陣的形式如表1所示。wbs各工作包之間的關系主要依靠不同研制階段要素同wbs創(chuàng)建所需要素之間的對應關系及產品結構樹來確定，因此建立研制階段的映射矩陣，并在此基礎上借助產品結構樹，就可以通過映射規(guī)則快速地將wbs建立起來。 3.3.2驗證機產品結構樹模型。產品結構樹包含了所有實現(xiàn)產品功能的硬件和軟件，以全環(huán)燃燒室為例，可分為機匣組件、火焰筒組件、噴嘴組件、點火組件/標準件等部分，各部分又按照零組件進行進一步分解，最后按工作工序分解至可工作的層面。 3.3.3基于研制階段和產品結構樹的工作分解流程： 第一，確定工作分解結構的輸入。（1）確定

11、項目范圍。項目范圍說明詳細描述項目的可交付成果，從研制階段要素同工作分解結構所需要素的對應關系可以看出，本內容即驗證機研制各階段的工作內容，以需求分析和定義階段為例，工作內容為：針對客戶（政府、飛機制造商和航空公司）對驗證機以及大型客機發(fā)動機的要求，參考適航規(guī)章和已有基礎、經驗，結合公司能力發(fā)展規(guī)劃，開展驗證機研制需求論證工作，提出驗證機的設計約束和邊界條件，完成項目建議書的編制。經分析，項目范圍為完成驗證機研制需求論證。（2）明確需求文件，梳理項目資源。需求文件描述各種單一需求如何轉化并滿足與項目相關的業(yè)務需求。驗證機研制需求分析和定義階段的需求源自客戶的需求，項目資源指國家和公司戰(zhàn)略，所以

12、在需求分析和定義階段，分析航空公司需求、民航局適航規(guī)章、國家發(fā)展戰(zhàn)略及公司發(fā)展規(guī)劃，是明確需求文件，并將其轉化為項目業(yè)務需求的必要手段，從而建立起wbs約束條件。 第二，選擇工作分解形式。工作分解可以根據(jù)項目特點采用不同分解形式，比如：可以把項目各研制階段作為分解的第一層；可以把項目主要交付成果作為分解的第一層；也可以按pbs，把產品主要組成部分作為分解的第一層；還可以把子項目作為分解的第一層等。文章結合驗證機研制特點，將項目研制各階段作為分解的第一層。第二層分解基于研制階段wbs映射模型分析，確定出在映射矩陣中節(jié)點為1的維度，并在wbs中顯性化。第三層分解基于產品結構樹進行分解，最后按照各零

13、件不同的設計活動、加工工序和試驗活動，完成工作包的下一層分解。當將工作包分解至可預算、可分配、可安排進度、可以獨立完成、有明確的交付物時即完成了項目的工作結構分解。此外，在工作分解時，應合理控制每個工作包的顆粒度及各工作包之間顆粒度的均衡。同時，為確保工作分解沒有遺漏，在完成工作結構分解之后，應通過把工作分解結構底層的所有工作逐層向上匯總的方式進行檢查。最后還應檢查各工作包之間的邏輯關系是否合理。工作分解結構一般可以采用列表式、組織結構圖式、魚骨圖式等方式，文章采用組織結構圖示進行表達。 第三，獲得工作分解結構的輸出。通過對項目進行工作分解，將復雜的項目逐步分解為比較簡單的過程（分解至活動、作

14、業(yè)），讓原來不可控的一些事情變得清晰可控，同時便于分工、計算經費、計劃制定和構型管理等，并且還應滿足企業(yè)設備、技術、人員等資源需求以及項目經費渠道、用戶及市場變化等約束。 4工作分解結構與信息技術的融合 項目的工作結構分解是項目管理和計劃制定的基礎，是制定進度計劃、資源需求計劃、風險管理計劃及計劃變更的依據(jù)，同時也是確定項目技術狀態(tài)基線的依據(jù)。因此，在復雜產品項目管理中，引入信息化手段，提高wbs編制效率，通過管理系統(tǒng)之間的聯(lián)合，實現(xiàn)信息共享，資源優(yōu)化，提高管理效率。為更好地使得工作分解結構與信息技術融合，需做到以下三點：（1）建立工作分解結構碼，對工作分解結構中的每一活動用標準化的標識標記，

15、通過標識唯一確定該活動在工作分解結構中的位置和隸屬關系，便于計算機對wbs進行識別和檢索；（2）引入msproject等工具作為wbs編制輔助手段，采用縮進式進行編制；（3）對wbs中各屬性進行定義，統(tǒng)一wbs語言。 5結語 全面、徹底的工作分解結構在復雜產品研制過程中具有重要意義。文章基于研制流程，結合產品結構樹，提出了工作分解結構方法。通過驗證機各階段要素同工作分解結構創(chuàng)建所需要素關聯(lián)，研制階段wbs映射規(guī)則及產品分解結構，描述了wbs建立流程及關鍵點，并通過wbs與信息化的融合，實現(xiàn)了項目全生命周期管理，提高了項目管理效率。文中所提到的方法在驗證機研制項目及計劃管理中得到了應用，并取得了良