并行工程與敏捷研制管理

袁立

在當今世界政治、經濟格局中，航空工業已成為衡量一個國家科學技術、國防建設和國民經濟現代化水平的重要標志之一，是一個國家大國地位的重要象征和民族工業的名片。

面對國際航空工業的新態勢，低成本、高質量、高效率研制出新型航空武器裝備，是適應國防裝備現代化建設的需要，也是航空工業責無旁貸的任務。歷史證明，航空核心技術用金錢買不來，用市場換不來，只有走自主創新之路，通過科技和管理創新，才能全面提升核心競爭力。

20世紀80年代末，為了加快飛機研制過程，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，通過它使工程設計功能、制造功能和其他功能綜合起來，以減少新產品投入市場所需要的時間。近年來，美國、歐洲等一些發達國家已成功地將并行工程應用在武器系統及航空航天領域，并取得了很好的效果。如通用動力航天系統公司支持“宇宙神”商業火箭發射計劃中，采用并行試驗工程，開發周期減少了40%。

進入21世紀，為了對迅速改變的市場需求和市場進度作出快速響應，美國里海大學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，它是在具有創新精神的組織和管理結構、先進制造技術、有技術有知識的管理人員3大類資源支柱支撐下得以實施的，通過將柔性生產技術、有技術有知識的勞動力與能夠促進企業內部和企業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。

并行工程與敏捷研制管理的內涵和關系

飛機研制并行工程的內涵。飛機研制并行工程是集成地、并行地研制飛機及其相關的各種過程的系統方法。在飛機并行設計階段，它要求工藝團隊在設計之初就融入到設計團隊中，形成一個無隔閡的工作環境。在三維數字化協調平臺環境下，按模型成熟度等級進行零部件設計和工藝準備等工作，就產品的工藝性、可制造性、可裝配性、可測試性提前進行協調，以減少飛機開發過程中的不必要返工，為后續生產、制造提供保障，最終提高飛機研制質量、降低研制成本、縮短研制周期。

飛機敏捷研制管理的內涵。飛機敏捷研制管理是飛機研制單位采用數字化、信息化、柔性化等先進制造技術手段，圍繞“組織方式、制造技術、管理手段”3方面，快速配置技術、管理和人員等各種資源，以有效、協調方式響應用戶需求，實現制造的敏捷化。

并行工程與敏捷研制管理的關系。敏捷研制必須建立在并行工程的基礎上，它是敏捷研制管理的關鍵技術。隨著信息化技術的發展，飛機研制過程的并行工程工作環境逐步建立，飛機設計與制造部門開始并行協調工作，實現了設計人員和工藝人員之間的高效溝通，并及時發現和解決了后續制造環節中可能出現的問題，為飛機的敏捷研制奠定了基礎。

在飛機研制中深度應用并行工程

改變傳統的工作流程。由于我國航空企業仍沿襲傳統體制——承擔研制任務的廠、所處于相對獨立狀態的局面，在以往型號研制過程中，研制準備工作流程是按設計基本完成發圖，工藝開始審查并發現問題、解決問題的流程進行工作。這樣不但增加了工藝的等待時間，大大延長了研制周期，有時還導致相關環節的工作大面積返工。采用并行工程后，工藝團隊主動向設計前伸，提前融入設計團隊，著手研制準備工作，實現“數模成熟一個、發放一個、制造一個”的并行研制模式，開創了無隔閡的飛機快速研制新局面，工藝準備周期縮短40%左右。

組建面向設計的并行工程團隊。在詳細設計階段，制造單位按專業組成工藝IPT團隊主動融入設計團隊，由設計單位直接領導，與設計團隊共同完成產品定義和發圖工作。改變了過去由廠、所各自領導，難以協同的局面。

確定面向制造的設計發圖順序。設計的可制造性和工藝準備的充分性直接影響到后續研制工作的進展。因此，設計與工藝的有效溝通與協調至關重要。根據飛機制造流程，結合項目計劃管理，從備料、工藝準備、長周期零部件加工和工裝設計與制造角度出發，對設計團隊提出發圖順序以及相關節點的具體要求，使設計工作盡量考慮后續制造的難易程度和周期，實現了設計計劃與制造計劃的有機結合。

按5級模型成熟度協同管理。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險的，如何將風險控制到最低，提高效率，提出了模型成熟度的概念。模型成熟度即在產品數據管理系統中被表示為生命周期狀態，是對產品數字模型完成情況和詳細程度的描述，將產品結構信息、幾何信息、工藝信息等達到一定技術狀態的數模提前發放給下游用戶，以便下一步流程工作順利開展。在飛機設計發圖階段，設計團隊和工藝團隊共同制定了模型成熟度，并將其分為5個等級，工藝IPT可針對相應等級進行工作，實現了設計數據的分步式電子審簽流程和發放，設計與工藝工作同步完成。

按WBS實現飛機制造流程高度并行。飛機研制中的工作分解結構（WBS），是以飛機研制任務為中心的層次體系，它是對研制任務由粗到細分解成最小單元的過程。通過WBS工作分解，確定新機研制各工作之間的相互關系，以及每項工作可能的持續時間，從而實現飛機制造流程的高度并行。

并行材料采購。按照常規的做法，只有設計發圖完畢，工藝部門根據圖紙制定材料定額，然后交由采購部門，采購部門根據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，從設計圖紙發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。在飛機項目研制上，我們采取了按設計數模成熟度并行進行材料采購管理的組織模式。在詳細設計階段，按數模成熟度，工藝人員和采購人員共同加入聯合團隊，分期分批完成材料定額編制，提前與材料供應商進行溝通，有效地規避因設計工作未完成而帶來的備料風險，實際節省采購周期50%以上。這樣做的風險是由于必要的設計更改，可能導致部分材料的浪費，加大研制成本。

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

部裝、總裝工作高度并行。按照一般的飛機制造流程，在完成大部件裝配后進入預總裝流程，然后才能進入總裝。采用并行作業后，通過優化裝配工序，根據裝配進展，將部裝、總裝有機結合起來，提前開展導管/電纜安裝和成品試裝/安裝工作，既能加快裝配進程，又能提前發現和解決裝配中的問題。

搭建信息化平臺。建立制造/設計協同數字化平臺。在飛機研制初期，結合項目研制目標，廠所經過多次技術、管理、數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同的跨地域、跨組織的數字化制造/設計協同研制平臺，并共同制定協同平臺的使用規則和使用方法，使信息可以及時、充分共享，實現了設計、工藝、制造、裝配、檢測等環節的數字化和一體化。在統一的數據交換標準下，工藝IPT團隊按模型成熟度能夠協同完成工藝準備工作，全面打通了全數字量傳遞的數字化制造、管理流程，實現了多個知識信息流的協同處理和多項作業的協同實施。

建立項目管理系統。項目管理的有效監控和有效溝通是實現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”的新模式轉變。圍繞計劃管理與作業調度，通過各個系統之間的集成，實現關鍵數據（主制造計劃、車間作業計劃、物料需求計劃、制造資源信息、人力資源信息、財務信息）共享，以樹狀結構逐級分解各類指令，形成飛機項目管理系統。方便各層級領導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，既能準確反映并行各環節的運行情況，又能夠使并行各環節之間的信息流動起來，達到資源共享，同時為諸多項目工作的并行開展提供便利。

飛機研制中的敏捷管理應用

構建動態聯盟組織。內部動態聯盟——成立快速裝配中心。飛機研制過程是一個創新過程，需要不斷完善設計、優化參數，以最快的速度完成研制和飛機性能指標的驗證工作。多年來，沈飛公司新機研制與批生產軍機交付工作混線進行，經常導致資源沖突、管理困難，既無法實現飛機快速研制，也干擾了批產飛機交付的正常秩序。為了解決這一難題，將新機研制的部總裝工作從批產飛機的生產線中分離出來，模擬COE成立快速裝配中心，充分利用企業內部資源和裝配能力，按工作包完成快速裝配。

外部動態聯盟。飛機研制初期，根據行業內相關單位的技術能力和優勢，確定聯合研制單位，采取“聯合設計、分包制造、快速研制”的方式。按飛機研制方案，明確具體項目，制定聯合研制協議，構成以主制造商為中心的星形動態聯盟，確保組織的敏捷性。以鍛鑄件供應商管理為例，在工藝生產準備階段，主動邀請鍛鑄件供應商，加入到工藝/設計IPT團隊，按模型成熟度開展并行協同工作，分期分批地完成了鍛鑄件的工藝生產準備和投產，保證了鍛鑄件的及時供應。縮短鍛鑄件供貨周期30%。

建立柔性項目管理組織。為充分發揮職能組織的縱向優勢和項目組織的橫向優勢，盡量使管理層級扁平化，成立以項目管理為核心的綜合協調團隊。其中，項目管理核心團隊設在項目管理辦公室，在縱向上既要與上級主管部門保持聯系以取得指導和支持，又要通過對下屬單位的合理組織，搞好有機協調工作；在橫向上，妥善處理好與其他部門的各類關系，爭取得到各方面的支持和配合，使項目能按預定計劃順利實現。

為了適應飛機復雜的研制過程，在項目研制的不同階段，項目團隊按 WBS分解工作計劃，柔性化調配各個團隊人員，并適時組建現場工作團隊，以便統一指揮協調、提高問題處理和決策效率。

再造零件加工、裝配系統。在通過深度應用并行過程解決設計與工藝敏捷性的同時，必須突破傳統零件加工和裝配集成方面的短板，實現精準柔性制造。如在零件制造方面，通過構建智能加工中心、再造鈑金導管加工系統、快速編程技術，提高零件加工效率20%以上；在裝配集成方面，通過計算機裝配仿真技術的應用，對產品整個過程進行模擬與分析，將產品與資源按實際裝配工藝過程進行模擬試驗，結合人機模型直觀地分析產品的可制造性、可裝配性、可維護性，在降低成本的基礎上，進行實際模擬，避免了因干涉等原因，引起后期設計更改的風險。在裝配現場，通過將批產飛機和新研飛機實施分線研制，并依托技術進步，采用柔性裝配技術，可以縮短裝配周期，提高裝配質量，實現了快速響應與敏捷制造。

在飛機研制過程中，沈飛公司通過基于統一的數字化協同平臺和信息化管理平臺，建立集中統一的柔性化組織，應用先進的制造技術，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，統一團隊管理、統一計劃、統一協同平臺、統一項目協同、統一技術管理、統一物流管理的“六統一”以及創新裝配集成模式的項目管理思想，實現了設計/制造一體化、制造過程可視化、敏捷化，并創造了多項研制記錄，提高了核心研制能力，促進了公司管理水平的穩步提升。