航空復雜系統技術狀態管理方法研究

楊征山 薛　丹 季春生

（中航工業動控所，江蘇　無錫　214063）

航空復雜系統技術狀態管理方法研究

楊征山 薛丹 季春生

（中航工業動控所，江蘇無錫214063）

通過介紹航空復雜系統技術狀態管理的需求與現狀，剖析了其技術狀態管理過程中存在的問題及原因，結合航空復雜系統產品的特點，提出了復雜系統桌面設計與實物技術狀態綜合管理的新方法，給出了控制系統技術狀態管理新思路實踐過程中的實施要點，最后提出了復雜系統技術狀態管理的關注點建議，供相關行業產品技術狀態管理參考。

控制系統；技術狀態管理；基線管理；產品配置管理

［DOI編碼］ 10.13237/j.cnki.asq.2016.04.009

1　技術狀態管理需求與發展

二戰及戰后期間，美國開始研制先進的武器系統。產品變得越來越復雜，涉及多個學科，研制難度大，常常需要多個公司的廣泛協作，例如阿特拉斯參與單位就有2 000多個，這就要求參與研制的部門接口要求協調一致；總體與系統、系統與分系統、分系統與設備及部件江蘇接口匹配一致；大批元器件和試驗件需要配套提供并兼容；數以萬計的技術數據和資料需要及時交換和處理。面對這樣復雜的大型項目，由于缺乏科學、系統的管理手段而漏洞百出，故障頻頻。

為此，美國軍方認為必須建立一個規范的、可靠的、科學的體系，從而控制狀態的變更，確保最終產品符合合同要求。1962年，美國空軍制定和發布了AFSCM375-1《研制和采購階段的技術狀態管理》，第一個技術狀態管理文件由此產生。美國政府和軍方通過技術狀態管理進而控制承制方的研制過程，成功地控制和管理了武器系統的研制，保證了采購任務順利完成。此后，得到了普遍認同的技術狀態管理迅速從軍工走向民用，并逐步予以規范化。技術狀態管理標準也不斷完善更新，目前美國普遍使用的技術狀態管理標準是EIA-649-B，國外技術狀態管理標準的發展演變見圖1。

國內在上世紀80年代后期隨著軍工產品的發展需求，逐步意識到技術狀態看管理的重要性，1987年國務院和中央軍委發布《軍工產品質量管理條例》，提出承制單位建立技術狀態管理制度；1988年國防科工委專題進行研究，11月份在成都召開首次研討會；1998年發布了GJB 3206-1998《技術狀態管理》，國內技術狀態管理標準演變過程見圖2，目前國內航空企業產品的技術狀態管理主要執行2010年發布的GJB 3206A-2010《技術狀態管理》。

2　復雜航空產品技術狀態的特點及管理現狀

復雜的航空產品一般是由軟件、電子部件、液壓部件和電氣部件組成的系統，其技術狀態信息包括產品定義信息、交付信息、生產和試驗信息以及使用信息，具體信息內容如圖3所示。

2.1產品技術狀態的主要特點

●部件多樣：產品由不同廠家研制的電子、軟件、液壓、電氣等部件組成；

●更改頻繁：主機需求、設計完善、試驗調整等導致產品技術狀態更改頻繁；

●匹配復雜：產品頻繁換件，匹配特性復雜；

●產品階段多，跨度大：產品生命周期包括設計開發，半物理模擬、地面臺架、高空臺、鐵鳥臺試驗，科研、定型試飛，使用維護等階段。

這些特點導致產品的技術狀態管理變得非常復雜，針對這些信息的技術狀態管理活動包括技術狀態管理策劃、技術狀態標識、技術狀態控制、技術狀態審核，其中核心任務是建立基線，作為管理的依據。

圖1　國外技術狀態管理標準的演變過程

圖2　國內技術狀態管理標準的演變過程

圖3　產品技術狀態信息

2.2產品各階段技術狀態管理的目標和要求

●桌面設計階段：開展完整策劃，進行技術狀態項的識別和標識；建立基線，開展版本管理和基線控制，做到文文一致；

●生產實現階段：開展技術狀態控制，包括變更、偏離和讓步接收的控制，做到文實相符；

●試驗試飛階段：系統和部件的匹配信息和實物狀態的記實完整清晰；

●維護&維修&使用階段：關注使用維修信息、備件換件信息的記實和管理完整清晰。

2.3復雜航空產品技術狀態管理的現狀與特點

●技術狀態管理活動貫穿產品整個生命周期，技術狀態管理與產品研發流程的關系詳見圖4，產品技術狀態管理按產品研發過程分階段均有不同的管理任務和內容；

●產品技術狀態管理按產品承制單位和負責部門獨立實施，其中外包外購件的技術狀態由承制單位負責；

●桌面設計階段的技術狀態管理按文件管理一般由設計人員和檔案負責；實物技術狀態管理一般由項目主管和質量主管負責；外場試驗以及使用過程中的管理由外場管理部門負責；

●文檔管理、軟件配置管理、硬件實物產品庫等管理均有相應的工具、數據庫或管理平臺，但信息相互獨立。

3　復雜航空產品技術狀態管理存在的問題及原因分析

目前國內航空產品的技術狀態管理主要執行GJB 3206A-2010《技術狀態管理》，根據GJB 3206A-2010制定的企標往往缺乏與產品特點相適應的完整方案和具體操作方法。

圖4　復雜航空產品生命周期的技術狀態管理

3.1實際的實施過程中，復雜系統技術狀態管理常見的問題

●技術狀態管理活動的部分內容缺失。如技術狀態基線管理不完整，沒有明確的基線標識和基線文件清單；更改的關聯關系不清晰，更改的驗證沒要求；系統配套清單、換件情況和匹配試驗情況不完整；產品使用信息記錄不完整等；

●缺乏完整的解決方案，內容分片段的管理。管理分段導致產品技術狀態內容關聯性不強：文件與實物技術狀態分離；軟件與硬件技術狀態分離；內場與外場技術狀態分離；

●管理信息分散，沒有整體圖像。技術狀態管理信息不顯性，不能快速有效的對相關信息進行搜索查詢、匯總統計、輸出報表。

3.2結合航空產品的研發流程、構型和管理現狀，總結以上問題產生的原因

●系統產品組成復雜，匹配狀態多樣化，管理內容復雜；

●系統組成部件的技術狀態重疊和并存，管理困難；

●產品在外場試驗和使用數據收集周期長，內外場數據難同步；

●缺少整體管理方案，職能部門協同管理連接點不清；

●管理信息需求不完整，信息管理分散；

●管理工具分散且孤立，信息不顯形、未共享。

4　復雜航空產品技術狀態管理新思路

基于復雜航空產品自身技術狀態信息的特點，很難僅用單一的方法和單一的平臺進行管理。針對目前存在的問題，通過多年的管理實踐和經驗總結，現提出復雜系統桌面設計與實物技術狀態綜合管理的思路，主要包括基于文件版本的技術狀態基線管理，基于基線關聯的產品配置管理，以產品結構為中軸、以部件產品為中心的實物管理，復雜系統分層分級管理策略，基于部件有效性的系統配置過程，下面詳細介紹這些管理思路。

4.1基于文件版本的技術狀態基線管理

目前桌面設計階段的技術狀態管理即是以文件為對象的管理模式，但存在的問題是基線不顯形，系統產品和部件所有技術狀態文件混在一起管理，這樣導致任一文件變更牽一發而動全局，管理工作量大且狀態難以管控。

因此建議將系統和部件文檔分開，各部件文檔之間也相互獨立，然后在產品研制過程中根據里程碑關鍵活動逐步建立各類基線作為技術狀態管理的依據，一般在設計輸入評審時基本確定功能基線；設計輸出評審時基本確定分配基線；產品出廠質量評審時初步確定產品基線。系統和各部件分別在文檔管理平臺中按照功能技術狀態文件、分配技術狀態文件和產品技術狀態文件的分類建立功能基線（JG）、分配基線（JF）和產品基線（JC）等3類基線，技術狀態文件采用版本管理，不同版本文件構成基線，每條基線應該是唯一的和明確的，如圖5所示。

圖5　基于文件版本的技術狀態基線建立

建立的基線通過標識加以顯形和區分，基線標識應包括基線分類編號—產品代號—研制階段代號—基線版本號等必需信息。 技術狀態文件變更時，其所在的基線根據具體情況新建或更新，基線的更新或升級應履行確認程序。

如此系統和各部件的技術狀態基線簡潔清晰，而且文件變更后基線的變更靈活且減少了基線變更的次數。

4.2基于基線關聯的產品配置管理

由于產品組成的復雜性，其技術狀態信息也極其復雜，現有的分而治之的管理方法導致桌面設計過程中的技術狀態文件信息管理與產品使用過程中的實物信息管理相互隔離，需要尋求一種合適的管理模式解決文實不對應的情況。

我們將產品需要管理的技術狀態信息分為桌面設計階段的定義信息、產品實物狀態信息和試驗使用階段的使用信息3類，定義信息按照功能基線、分配基線和產品基線進行分類管理；使用信息在單機電子檔案中記錄。每套（臺）產品的實物信息向前關聯著與實物對應的技術狀態基線，向后建立單獨的單機電子檔案，記錄所有與實物相關的信息，包括質量信息、調整換件、使用維護等，基于基線的關聯路徑如圖6所示。通過基線關聯，使產品的技術狀態管理達到文實一致的目標，由此可以通過技術狀態文件找到對應的實物，也可以通過實物找到對應的技術狀態文件。

4.3復雜產品分層分級管理策略

針對復雜產品其結構復雜及技術狀態管理內容復雜的特點，我們采取對其分層分級管理的策略，按照系統和部件兩個產品層級進行管理，從而降低技術狀態管理復雜性。產品結構分解是分層簡化管理策略的基礎，是降低復雜性和保證有效性的關鍵。各個部件同樣需要通過產品結構分解，確定技術狀態管理層級，為后面模塊化設計和復用打下基礎。

根據產品結構分解結果建立系統產品管理庫和部件產品管理庫，基于產品而非文檔進行管理，復雜系統分層分級空間示意見圖7。系統結構空間是系統產品結構類樹，具體的某套系統產品通過配置規則選擇確定有效的部件構成。

部件版本空間中的每個結點（橢圓）代表一個部件的所有版本對象的集合，對應該部件的版本演變過程；每個節點（四邊形）表示一個特定的部件版本。

圖6　基于基線關聯的產品配置路徑

圖7　復雜系統分層分級空間示意

部件結構空間中的每個結點（橢圓）表示某一特定部件版本相對應的結構樹，結構樹中的每個節點（四邊形）對應著組成該部件版本的一個確定板件或功能模塊版本。

4.4以產品結構為中軸、以部件產品為中心的實物管理

國內外的技術狀態管理標準中都未提到實物的技術狀態管理，因此實物的技術狀態管理一直沒有確切的管理模式和操作方法。

結合以往的經驗和實際的需求，我們對復雜產品的實物技術狀態管理基于產品結構分解進行分層管理，將復雜產品分為系統級層和部件層，圍繞產品而非文件開展技術狀態管理，其技術狀態文件作為產品的定義信息或使用信息而存在。我們理解系統的實物技術狀態管理實際是構型管理，主要包括產品系統層級的定義信息、產品結構配置信息、產品使用信息的管理；部件的實物技術狀態管理則是對其產品結構信息、研制過程信息、各類BOM信息的管理，具體的管理思路見圖8。這種管理方法為實現基于部件有效性的系統配置過程打下了基礎。

實物技術狀態管理實質是單機檔案管理，每一個確定的產品的實物技術狀態信息就是系統產品管理庫或部件產品管理庫的一張產品信息快照。系統層的實物技術狀態管理基于部件有效性和配置規則管理；部件層的實物技術狀態管理通過版本追溯和基線控制進行管理。

圖8　以產品結構為中軸、以部件產品為中心的實物管理思路

4.5基于部件有效性的系統配置過程

產品根據系統配置規則從部件產品庫中挑選有效的部件構成特征明確而唯一的系統，每套系統產品關聯著匹配特性、使用信息和系統定義信息等；所挑選部件產品也關聯著部件結構信息、設計與試制過程信息以及各類BOM信息；系統配置規則是根據系統實際的匹配與使用需求制定。

這個配置過程聯接了部件產品庫和系統產品庫，實現了系統與部件實物技術狀態信息的對接。

系統配置過程如圖9所示。

圖9　系統配置過程

5　新思路的實施要點

上述技術狀態管理新思路正在典型復雜航空產品—發動機控制系統上實施，實施的過程涉及方案的論證與部署、組織機構與人員的職責分工、費用的申請、工具的采購與開發、已有信息平臺的改進與交互、資源的調配等工作，因此需要一個較長的實施周期，期望是3年成形，5年成熟。實施過程中需要關注的要點如下：

統一策劃，統籌資源。上述技術狀態管理完整方案涉及產品所有部件，同時涉及所有技術部門和職能部門以及人力、經費、工具等資源，因此需要統一策劃和統籌資源調配，如果由單個部門推進，則會各自為戰，形成相互獨立的管理方法和信息。

領導重視，親抓實干。由于技術狀態管理是個系統工程，涉及重大事項的決策和資源的調配，因此需要單位頂層領導的親自參與及推進，否則工作難以推進。

建立機構，明確職責。由于需要統一策劃，統籌資源，因此建議建立技術狀態管理委員會，制定推進思路和實施方案，并明確各參與部門的管理職責。

穩步推進，注重信息化建設。技術狀態管理完整方案的實施不是一蹴而就的過程，需要穩步推進，一點一滴地去實踐、去改進。同時要注重信息化建設，基于單位已有平臺建立信息化管理工具集，明確各工具作用范圍和各角色職責。

統一思想，管控供應商。對于復雜產品，存在許多部件及器件的供應商，一般外包外購件的技術狀態管理由供應商負責。但作為系統單位，應該全系統負責，在實施技術狀態管理完整方案的過程中，需要項供應商宣貫管理科思路和方案，統一思想，并對供應商提出相應的管理要求。

6　小結

航空復雜產品由于其結構組成、功能以及研發過程的復雜性，相應技術狀態管理顯得重要且復雜。產品以往的技術狀態管理主要關注桌面設計階段的內容，且單以文件為中心進行管理；但實際上產品交付以后試車試飛階段實物技術狀態的管理同樣重要且繁雜，因此桌面設計和實物技術狀態綜合管理的方法勢在必行，以文件和產品為中心，以基線為聯接，這樣才能保證產品技術狀態文文一致、文實相符，達到技術狀態管理的初衷。

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［4］李天泉，葉芃.復雜產品的技術狀態管理［J］.電子質量，2006年第10期.

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（編輯：雨晴）

T-65

C

1003-6660（2016）04-0033-07

［收修訂稿日期］ 2016-04-18