我國民用大飛機質量管控多核心分布式協同研制網絡模型

□ 葉 偉 □ 劉思峰 □ 李亞平 □ 方志耕

南京航空航天大學 經濟與管理學院 南京 211106

1 我國民用大飛機質量管控多核心分布式協同研制網絡(CDNDM)結構分析

研制和發展民用大飛機是建設創新型國家、提高我國自主創新能力和增強國家核心競爭力的重大戰略舉措。質量問題是民用大飛機項目的關鍵問題，這不僅關系到飛機的研制質量問題，更關系到經濟安全、生命安全。但是，民用大飛機的質量管理仍是目前的重點和難點，需要花費大量的資源和精力去探索這個復雜的問題。

民用大飛機研制技術難度高，工程系統結構極其復雜，涉及科學領域眾多，工程規模巨大，研制工作環境與項目管理過程復雜，單憑某部門或某單位的一己之力都難以勝任。由于參與研制的供應商眾多，通常依據其參與研制系統與子系統對產品影響的重要程度將他們劃分為若干個級別，分別稱為1、2、3等級別的供應商，稱對該類產品總體負責的制造商為主制造商。事實上，我國民用大飛機研制過程是基于其研制價值鏈的多個核心供應商與相關利益主體構成了大型復雜研制價值網絡，主制造商與相關重要供應商構成了該網絡的多個核心，是一種多核心分布式協同研制網絡（Coordinative Development Network of Distributed Multicore,CDNDM）結構。該網絡又可劃分為一定的層次與結構，基于時間邏輯與事件的重要性維度，在該產品研制過程中可以提練出若干里程碑事件 （標志性事件），考慮這些項目里程碑事件是分層次、相互關聯、彼此協同的，故以里程碑事件展開項目過程，能夠將這一復雜項目過程串接成一個具有較強邏輯關系的有機整體。

2 基于CDNDM的我國民用大飛機項目多層次里程碑協同研制過程網絡系統分析

在廣泛收集相關案例的基礎之上，考慮到項目不同層次粒度，如基于主制造商或項目整體層次的宏觀粒度、項目大部門或綜合供應商的中觀粒度、項目的某個（些）執行部門或零部件供應商的微觀粒度，可建立基于不同層次粒度的項目里程碑展開分解模型，對項目過程進行分解、梳理和提煉。

我國民用大飛機研制過程都是由若干核心與相關供應商共同協作完成的。初步研究顯示：該類項目中的供應商協作關系一般呈網絡狀特征，且各供應商處于其制造鏈的不同層次上（是一種多層次網絡系統）。考慮到在該研制價值鏈上，若所有的里程碑都能實現，則即能保證項目的完成，且這些里程碑之間按照項目的流程關系進行邏輯連接；建立基于里程碑事件搜索的項目多層次里程碑協同研制過程網絡系統。圖1是某大型飛機研制過程示意圖，小圈表示里程碑事件。經初步研究得到大型飛機多層次研制過程網絡系統示意圖 （如圖2所示）。圖2中，將某大型飛機研制系統劃分為主制造商系統、一級供應商 （大部分是戰略合作伙伴）系統和其它供應商系統3個層次，各層次之間的聯系方式與利益關系是有區別的。主制造商與一級供應商系統之間的聯系大部分都是戰略合作伙伴關系，而與其它供應商之間的聯系基本上是以合同供應關系為主體，構成了項目研制過程的網絡系統。

3 基于研制過程的里程碑“事件樹”子系統協同工作關系分析與網絡邏輯連接節點設計

我國民用大飛機研制過程可以被看成一種基于若干里程碑事件協同的多層次網絡系統 （如圖2所示），利用系統論原理與項目管理理論，可將每個里程碑事件看成某個子系統的標志性事件，依據人們邏輯思維的逆推歸納原理，建立基于事件邏輯關聯的研制過程里程碑“事件樹”子系統逆推搜索模型，從最終產品交付產品里程碑進行邏輯逆推，對該過程進行里程碑事件樹搜索；在此基礎上，運用工作分解原理，建立基于里程碑的WBS（Work Breakdown Structure）分解模型，進行其里程碑事件子系統分解（如圖3所示）。在圖3中，以某型大飛機研制過程為例，將其劃分為立項論證、可行性論證、預發展研究、工程發展研究、產業化和客戶服務設計這6個階段，依據其各階段的里程碑事件，進行逆推搜索與子系統劃分；考慮核心與相關供應商之間存在著復雜的競爭與合作關系，對這些復雜的協同關系進行發現、歸納與提練。本文主要研究以下5個方面的問題，里程碑“事件樹”子系統連接節點邏輯結構設計符號見表1。

▲圖1 大型飛機研制過程示意圖

▲圖2 某型號大飛機的多層次里程碑協同研制網絡系統示意圖

▲圖3 某型號大飛機研制項目過程里程碑"事件樹"子系統劃分示意圖

（1）里程碑“事件樹”子系統“遞進”協同關系分析與“串與”型邏輯連接節點設計。考慮在其產品研制過程中，一個子系統的里程碑事件（i）是在另一子系統里程碑事件（j）實現的基礎上實現的，兩子系統的里程碑之間存在著項目進程的遞進協同關系；運用串聯邏輯與概率論條件概率Probj/i的積事件原理進行“串與”型邏輯連接節點設計。

（2）里程碑“事件樹”子系統“互補”、“并進”協同關系分析與“并聯”、“并與”邏輯連接節點設計。考慮在其產品研制過程中，一個子系統的里程碑事件（i）與另一子系統里程碑事件（j）之間互相協同關系可分為兩種情形，一是i與j事件項目主體發揮各自優勢、共同協作，確保其里程碑事件的實現，暫且稱其為互補協同關系，借用概率邏輯原理，考慮用“并聯”邏輯關系表征；二是需要i與j事件等若干個 “事件樹”子系統均各自相對獨立的完成里程碑事件后，才能共同推進下一個里程碑“事件樹”子系統的啟動，暫且稱其為并進協同關系；運用隨機網絡思想方法，考慮用邏輯“并與”節點關系進行表征。

（3）里程碑“事件樹”子系統“競爭”關系分析與“異或”型邏輯連接節點設計。考慮在其產品研制過程中，主制造商對其供應商的管理出于引入競爭的需要，對于同一個里程碑事件，引入多家供應商相互競爭，一家供應商里程碑事件的實現，就意味著其它供應商某種程度上的失敗；運用隨機網絡理論，對這種競爭關系可用“異或”型邏輯進行表征。

（4）里程碑“事件樹”子系統“共存”協同關系分析與“或”型邏輯連接節點設計。在其產品研制過程中，考慮某些急需或緊缺零部件（技術）的供應商幾乎沒有或相對很少；主制造商出于培養供應商的目的，設計了這樣的一種機制，即：一子系統與另一子系統為實現相同的里程碑事件各自運行；盡管兩者之間幾乎不存在合作關系，但是暫且也不存在競爭關系；這種關系的邏輯本質是：任給兩里程碑“事件樹”子系統，只要有一個里程碑事件實現后，那么其下一個（除這兩個之外的）里程碑“事件樹”子系統才能被啟動，運用隨機網絡理論，可用“或型”邏輯進行表征。

在此基礎上，考慮利用信號流圖與隨機網絡理論中邏輯節點設計技術，如節點輸入端的“肯定”型、“概率”型邏輯和輸出端的“異或”型、“或”型、“與”型(包括“串與”型和“并與”型等)邏輯，依據里程碑“事件樹”子系統遞進、互補、并進、競爭和共存關系的邏輯關系的本質；經初步研究，將這些節點形式設計為表1所示的形式。

4 民用大飛機質量管控多核心分布式協同研制GERT網絡模型

▲圖4 基于多層次里程碑協同的項目研制過程隨機網絡GERT模型結構示意圖

表1 里程碑“事件樹”子系統連接節點邏輯結構設計示意表

考慮我國民用大飛機研制項目大都是國家或區域政府等相關部門選擇或委托某個主制造商來負責組織實施，由于僅僅依靠主制造商單方的能力和所掌控的資源往往又難以保證項目的完成，因此主制造商就會通過政府、市場等一定的渠道來選擇和委托一些供應商來合作完成項目。這些供應商常被劃分為一級、二級、三級等許多級別的供應商，其中一級供應商的大部分或一些關鍵的二級、三級供應商，由于他們掌握了該項目所必須的核心或關鍵的技術，主制造商往往把他們作為戰略合作伙伴。依據該類項目多層次里程碑之間的協同關系，運用隨機網絡模型的建模技術，并考慮供應商之間的分層關系，建立基于多層次里程碑協同的項目研制過程隨機網絡模型，如圖4所示。在此基礎上，考慮該類項目里程碑“事件樹”子系統之間的遞進、互補、并進、競爭和共存關系邏輯關系的本質，利用信號流圖技術與隨機網絡理論，設計這些遞進、互補、并進、競爭和共存關系的算法模型，為解決GERT（Graphic Evaluation and Review Technique） 模型的計算問題提供完整的解決方案。

5 結束語

民用大飛機質量問題關乎生命安全、經濟安全，質量管控對于民用飛機至關重要。多核心分布式網絡是民用飛機研制的特征，基于多層次里程碑協同的民用大飛機項目質量管控GERT模型是符合實際情況的科學處理手段，能夠為民用大飛機質量管控提供一種良好的模式和框架。