并行工程與敏捷研制管理

袁立

在當(dāng)今世界政治、經(jīng)濟(jì)格局中，航空工業(yè)已成為衡量一個國家科學(xué)技術(shù)、國防建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志之一，是一個國家大國地位的重要象征和民族工業(yè)的名片。

面對國際航空工業(yè)的新態(tài)勢，低成本、高質(zhì)量、高效率研制出新型航空武器裝備，是適應(yīng)國防裝備現(xiàn)代化建設(shè)的需要，也是航空工業(yè)責(zé)無旁貸的任務(wù)。歷史證明，航空核心技術(shù)用金錢買不來，用市場換不來，只有走自主創(chuàng)新之路，通過科技和管理創(chuàng)新，才能全面提升核心競爭力。

20世紀(jì)80年代末，為了加快飛機(jī)研制過程，美國國家防御分析研究所就完整地提出了并行工程理論和方法，通過它使工程設(shè)計功能、制造功能和其他功能綜合起來，以減少新產(chǎn)品投入市場所需要的時間。近年來，美國、歐洲等一些發(fā)達(dá)國家已成功地將并行工程應(yīng)用在武器系統(tǒng)及航空航天領(lǐng)域，并取得了很好的效果。如通用動力航天系統(tǒng)公司支持“宇宙神”商業(yè)火箭發(fā)射計劃中，采用并行試驗工程，開發(fā)周期減少了40%。

進(jìn)入21世紀(jì)，為了對迅速改變的市場需求和市場進(jìn)度作出快速響應(yīng)，美國里海大學(xué)的亞科卡研究所和美國通用汽車公司等提出敏捷制造概念，它是在具有創(chuàng)新精神的組織和管理結(jié)構(gòu)、先進(jìn)制造技術(shù)、有技術(shù)有知識的管理人員3大類資源支柱支撐下得以實施的，通過將柔性生產(chǎn)技術(shù)、有技術(shù)有知識的勞動力與能夠促進(jìn)企業(yè)內(nèi)部和企業(yè)間合作的靈活管理集中在一起，對瞬息萬變的市場作出快速反應(yīng)。

并行工程與敏捷研制管理的內(nèi)涵和關(guān)系

飛機(jī)研制并行工程的內(nèi)涵。飛機(jī)研制并行工程是集成地、并行地研制飛機(jī)及其相關(guān)的各種過程的系統(tǒng)方法。在飛機(jī)并行設(shè)計階段，它要求工藝團(tuán)隊在設(shè)計之初就融入到設(shè)計團(tuán)隊中，形成一個無隔閡的工作環(huán)境。在三維數(shù)字化協(xié)調(diào)平臺環(huán)境下，按模型成熟度等級進(jìn)行零部件設(shè)計和工藝準(zhǔn)備等工作，就產(chǎn)品的工藝性、可制造性、可裝配性、可測試性提前進(jìn)行協(xié)調(diào)，以減少飛機(jī)開發(fā)過程中的不必要返工，為后續(xù)生產(chǎn)、制造提供保障，最終提高飛機(jī)研制質(zhì)量、降低研制成本、縮短研制周期。

飛機(jī)敏捷研制管理的內(nèi)涵。飛機(jī)敏捷研制管理是飛機(jī)研制單位采用數(shù)字化、信息化、柔性化等先進(jìn)制造技術(shù)手段，圍繞“組織方式、制造技術(shù)、管理手段”3方面，快速配置技術(shù)、管理和人員等各種資源，以有效、協(xié)調(diào)方式響應(yīng)用戶需求，實現(xiàn)制造的敏捷化。

并行工程與敏捷研制管理的關(guān)系。敏捷研制必須建立在并行工程的基礎(chǔ)上，它是敏捷研制管理的關(guān)鍵技術(shù)。隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，飛機(jī)研制過程的并行工程工作環(huán)境逐步建立，飛機(jī)設(shè)計與制造部門開始并行協(xié)調(diào)工作，實現(xiàn)了設(shè)計人員和工藝人員之間的高效溝通，并及時發(fā)現(xiàn)和解決了后續(xù)制造環(huán)節(jié)中可能出現(xiàn)的問題，為飛機(jī)的敏捷研制奠定了基礎(chǔ)。

在飛機(jī)研制中深度應(yīng)用并行工程

改變傳統(tǒng)的工作流程。由于我國航空企業(yè)仍沿襲傳統(tǒng)體制——承擔(dān)研制任務(wù)的廠、所處于相對獨立狀態(tài)的局面，在以往型號研制過程中，研制準(zhǔn)備工作流程是按設(shè)計基本完成發(fā)圖，工藝開始審查并發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的流程進(jìn)行工作。這樣不但增加了工藝的等待時間，大大延長了研制周期，有時還導(dǎo)致相關(guān)環(huán)節(jié)的工作大面積返工。采用并行工程后，工藝團(tuán)隊主動向設(shè)計前伸，提前融入設(shè)計團(tuán)隊，著手研制準(zhǔn)備工作，實現(xiàn)“數(shù)模成熟一個、發(fā)放一個、制造一個”的并行研制模式，開創(chuàng)了無隔閡的飛機(jī)快速研制新局面，工藝準(zhǔn)備周期縮短40%左右。

組建面向設(shè)計的并行工程團(tuán)隊。在詳細(xì)設(shè)計階段，制造單位按專業(yè)組成工藝IPT團(tuán)隊主動融入設(shè)計團(tuán)隊，由設(shè)計單位直接領(lǐng)導(dǎo)，與設(shè)計團(tuán)隊共同完成產(chǎn)品定義和發(fā)圖工作。改變了過去由廠、所各自領(lǐng)導(dǎo)，難以協(xié)同的局面。

確定面向制造的設(shè)計發(fā)圖順序。設(shè)計的可制造性和工藝準(zhǔn)備的充分性直接影響到后續(xù)研制工作的進(jìn)展。因此，設(shè)計與工藝的有效溝通與協(xié)調(diào)至關(guān)重要。根據(jù)飛機(jī)制造流程，結(jié)合項目計劃管理，從備料、工藝準(zhǔn)備、長周期零部件加工和工裝設(shè)計與制造角度出發(fā)，對設(shè)計團(tuán)隊提出發(fā)圖順序以及相關(guān)節(jié)點的具體要求，使設(shè)計工作盡量考慮后續(xù)制造的難易程度和周期，實現(xiàn)了設(shè)計計劃與制造計劃的有機(jī)結(jié)合。

按5級模型成熟度協(xié)同管理。開展并行工程的目的是為了縮短研制周期，高效完成產(chǎn)品研制。然而將本來有先后順序的串行工作并行來做是要冒風(fēng)險的，如何將風(fēng)險控制到最低，提高效率，提出了模型成熟度的概念。模型成熟度即在產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中被表示為生命周期狀態(tài)，是對產(chǎn)品數(shù)字模型完成情況和詳細(xì)程度的描述，將產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息、幾何信息、工藝信息等達(dá)到一定技術(shù)狀態(tài)的數(shù)模提前發(fā)放給下游用戶，以便下一步流程工作順利開展。在飛機(jī)設(shè)計發(fā)圖階段，設(shè)計團(tuán)隊和工藝團(tuán)隊共同制定了模型成熟度，并將其分為5個等級，工藝IPT可針對相應(yīng)等級進(jìn)行工作，實現(xiàn)了設(shè)計數(shù)據(jù)的分步式電子審簽流程和發(fā)放，設(shè)計與工藝工作同步完成。

按WBS實現(xiàn)飛機(jī)制造流程高度并行。飛機(jī)研制中的工作分解結(jié)構(gòu)（WBS），是以飛機(jī)研制任務(wù)為中心的層次體系，它是對研制任務(wù)由粗到細(xì)分解成最小單元的過程。通過WBS工作分解，確定新機(jī)研制各工作之間的相互關(guān)系，以及每項工作可能的持續(xù)時間，從而實現(xiàn)飛機(jī)制造流程的高度并行。

并行材料采購。按照常規(guī)的做法，只有設(shè)計發(fā)圖完畢，工藝部門根據(jù)圖紙制定材料定額，然后交由采購部門，采購部門根據(jù)材料定額綜合平衡后，才能簽訂材料供貨合同。從周期上看，工藝部門完成材料定額的編制工作至少需要1個月的時間，材料的供貨周期從簽訂合同開始到供貨至少需要3個月的周期，有的甚至需要6個月以至于更長，從設(shè)計圖紙發(fā)放完畢到零件開工至少有4個月以上的等待周期。因此，在型號研制總周期已經(jīng)確定的情況下，如何采用并行工作縮短材料備料周期非常重要。在飛機(jī)項目研制上，我們采取了按設(shè)計數(shù)模成熟度并行進(jìn)行材料采購管理的組織模式。在詳細(xì)設(shè)計階段，按數(shù)模成熟度，工藝人員和采購人員共同加入聯(lián)合團(tuán)隊，分期分批完成材料定額編制，提前與材料供應(yīng)商進(jìn)行溝通，有效地規(guī)避因設(shè)計工作未完成而帶來的備料風(fēng)險，實際節(jié)省采購周期50%以上。這樣做的風(fēng)險是由于必要的設(shè)計更改，可能導(dǎo)致部分材料的浪費，加大研制成本。

工裝設(shè)計與制造并行。工裝研制是飛機(jī)研制中的一項重要內(nèi)容。受工裝數(shù)量巨大、涉及到的環(huán)節(jié)眾多、制造周期長等因素影響，工裝研制的進(jìn)度直接決定整個型號的研制周期，是制約飛機(jī)快速研制的主要瓶頸之一。在以往的飛機(jī)研制過程中，工裝設(shè)計制造流程分為申請、設(shè)計制造、使用與維護(hù)等3個階段，且相對獨立，信息溝通不暢，造成工裝的設(shè)計制造周期較長。采用并行工程后，將工裝設(shè)計與制造的3個階段有機(jī)地融合到飛機(jī)研制過程，在一個協(xié)同平臺下，使工裝團(tuán)隊密切跟蹤飛機(jī)設(shè)計、工藝準(zhǔn)備進(jìn)展，按數(shù)模成熟度，針對不同難度的工裝分別制定工裝研制管理流程，使工裝制造進(jìn)度滿足飛機(jī)研制的需要，大型工裝的設(shè)計與制造縮短周期3～5個月。

部裝、總裝工作高度并行。按照一般的飛機(jī)制造流程，在完成大部件裝配后進(jìn)入預(yù)總裝流程，然后才能進(jìn)入總裝。采用并行作業(yè)后，通過優(yōu)化裝配工序，根據(jù)裝配進(jìn)展，將部裝、總裝有機(jī)結(jié)合起來，提前開展導(dǎo)管/電纜安裝和成品試裝/安裝工作，既能加快裝配進(jìn)程，又能提前發(fā)現(xiàn)和解決裝配中的問題。

搭建信息化平臺。建立制造/設(shè)計協(xié)同數(shù)字化平臺。在飛機(jī)研制初期，結(jié)合項目研制目標(biāo)，廠所經(jīng)過多次技術(shù)、管理、數(shù)字化流程等方面的交流、論證和梳理，搭建了適合深度并行協(xié)同的跨地域、跨組織的數(shù)字化制造/設(shè)計協(xié)同研制平臺，并共同制定協(xié)同平臺的使用規(guī)則和使用方法，使信息可以及時、充分共享，實現(xiàn)了設(shè)計、工藝、制造、裝配、檢測等環(huán)節(jié)的數(shù)字化和一體化。在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)下，工藝IPT團(tuán)隊按模型成熟度能夠協(xié)同完成工藝準(zhǔn)備工作，全面打通了全數(shù)字量傳遞的數(shù)字化制造、管理流程，實現(xiàn)了多個知識信息流的協(xié)同處理和多項作業(yè)的協(xié)同實施。

建立項目管理系統(tǒng)。項目管理的有效監(jiān)控和有效溝通是實現(xiàn)項目成功的必要保障。為了解決以往項目管理中存在的“信息孤島”問題，通過建立集成化的項目管理平臺，將項目管理過程從“信息分散，各自傳遞”的舊模式向“信息集中，快速傳遞”的新模式轉(zhuǎn)變。圍繞計劃管理與作業(yè)調(diào)度，通過各個系統(tǒng)之間的集成，實現(xiàn)關(guān)鍵數(shù)據(jù)（主制造計劃、車間作業(yè)計劃、物料需求計劃、制造資源信息、人力資源信息、財務(wù)信息）共享，以樹狀結(jié)構(gòu)逐級分解各類指令，形成飛機(jī)項目管理系統(tǒng)。方便各層級領(lǐng)導(dǎo)以及項目管理人員更有效地溝通，打造隨需而動的智能決策平臺，既能準(zhǔn)確反映并行各環(huán)節(jié)的運行情況，又能夠使并行各環(huán)節(jié)之間的信息流動起來，達(dá)到資源共享，同時為諸多項目工作的并行開展提供便利。

飛機(jī)研制中的敏捷管理應(yīng)用

構(gòu)建動態(tài)聯(lián)盟組織。內(nèi)部動態(tài)聯(lián)盟——成立快速裝配中心。飛機(jī)研制過程是一個創(chuàng)新過程，需要不斷完善設(shè)計、優(yōu)化參數(shù)，以最快的速度完成研制和飛機(jī)性能指標(biāo)的驗證工作。多年來，沈飛公司新機(jī)研制與批生產(chǎn)軍機(jī)交付工作混線進(jìn)行，經(jīng)常導(dǎo)致資源沖突、管理困難，既無法實現(xiàn)飛機(jī)快速研制，也干擾了批產(chǎn)飛機(jī)交付的正常秩序。為了解決這一難題，將新機(jī)研制的部總裝工作從批產(chǎn)飛機(jī)的生產(chǎn)線中分離出來，模擬COE成立快速裝配中心，充分利用企業(yè)內(nèi)部資源和裝配能力，按工作包完成快速裝配。

外部動態(tài)聯(lián)盟。飛機(jī)研制初期，根據(jù)行業(yè)內(nèi)相關(guān)單位的技術(shù)能力和優(yōu)勢，確定聯(lián)合研制單位，采取“聯(lián)合設(shè)計、分包制造、快速研制”的方式。按飛機(jī)研制方案，明確具體項目，制定聯(lián)合研制協(xié)議，構(gòu)成以主制造商為中心的星形動態(tài)聯(lián)盟，確保組織的敏捷性。以鍛鑄件供應(yīng)商管理為例，在工藝生產(chǎn)準(zhǔn)備階段，主動邀請鍛鑄件供應(yīng)商，加入到工藝/設(shè)計IPT團(tuán)隊，按模型成熟度開展并行協(xié)同工作，分期分批地完成了鍛鑄件的工藝生產(chǎn)準(zhǔn)備和投產(chǎn)，保證了鍛鑄件的及時供應(yīng)。縮短鍛鑄件供貨周期30%。

建立柔性項目管理組織。為充分發(fā)揮職能組織的縱向優(yōu)勢和項目組織的橫向優(yōu)勢，盡量使管理層級扁平化，成立以項目管理為核心的綜合協(xié)調(diào)團(tuán)隊。其中，項目管理核心團(tuán)隊設(shè)在項目管理辦公室，在縱向上既要與上級主管部門保持聯(lián)系以取得指導(dǎo)和支持，又要通過對下屬單位的合理組織，搞好有機(jī)協(xié)調(diào)工作；在橫向上，妥善處理好與其他部門的各類關(guān)系，爭取得到各方面的支持和配合，使項目能按預(yù)定計劃順利實現(xiàn)。

為了適應(yīng)飛機(jī)復(fù)雜的研制過程，在項目研制的不同階段，項目團(tuán)隊按 WBS分解工作計劃，柔性化調(diào)配各個團(tuán)隊人員，并適時組建現(xiàn)場工作團(tuán)隊，以便統(tǒng)一指揮協(xié)調(diào)、提高問題處理和決策效率。

再造零件加工、裝配系統(tǒng)。在通過深度應(yīng)用并行過程解決設(shè)計與工藝敏捷性的同時，必須突破傳統(tǒng)零件加工和裝配集成方面的短板，實現(xiàn)精準(zhǔn)柔性制造。如在零件制造方面，通過構(gòu)建智能加工中心、再造鈑金導(dǎo)管加工系統(tǒng)、快速編程技術(shù)，提高零件加工效率20%以上；在裝配集成方面，通過計算機(jī)裝配仿真技術(shù)的應(yīng)用，對產(chǎn)品整個過程進(jìn)行模擬與分析，將產(chǎn)品與資源按實際裝配工藝過程進(jìn)行模擬試驗，結(jié)合人機(jī)模型直觀地分析產(chǎn)品的可制造性、可裝配性、可維護(hù)性，在降低成本的基礎(chǔ)上，進(jìn)行實際模擬，避免了因干涉等原因，引起后期設(shè)計更改的風(fēng)險。在裝配現(xiàn)場，通過將批產(chǎn)飛機(jī)和新研飛機(jī)實施分線研制，并依托技術(shù)進(jìn)步，采用柔性裝配技術(shù)，可以縮短裝配周期，提高裝配質(zhì)量，實現(xiàn)了快速響應(yīng)與敏捷制造。

在飛機(jī)研制過程中，沈飛公司通過基于統(tǒng)一的數(shù)字化協(xié)同平臺和信息化管理平臺，建立集中統(tǒng)一的柔性化組織，應(yīng)用先進(jìn)的制造技術(shù)，開展并行工程和敏捷研制管理，最終形成了以提高效率為中心，統(tǒng)一團(tuán)隊管理、統(tǒng)一計劃、統(tǒng)一協(xié)同平臺、統(tǒng)一項目協(xié)同、統(tǒng)一技術(shù)管理、統(tǒng)一物流管理的“六統(tǒng)一”以及創(chuàng)新裝配集成模式的項目管理思想，實現(xiàn)了設(shè)計/制造一體化、制造過程可視化、敏捷化，并創(chuàng)造了多項研制記錄，提高了核心研制能力，促進(jìn)了公司管理水平的穩(wěn)步提升。