基于大型飛機產品分解結構的工作分解結構編制方法研究

劉建平 / LIU Jianping

(上海飛機設計研究院，上海 201210)

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基于大型飛機產品分解結構的工作分解結構編制方法研究

劉建平 / LIU Jianping

(上海飛機設計研究院，上海 201210)

為了建立一個大型飛機基礎性的項目范圍管理工具，清晰地描述大型飛機項目的工作范圍，為研制計劃、經費、組織管理奠定基礎，對大型飛機產品分解結構和工作分解結構的內涵進行了分析，對工作分解結構的建立模式進行了比較分析，提出了基于產品分解結構的工作分解結構框架構建、編碼規則、單元明細表、工作單元說明建立和編制的方法和流程，分析了工作分解結構在研制計劃編制和組織分解結構中的應用。

大型飛機；產品分解結構；工作分解結構

0 引言

大型飛機研制是一項復雜的系統工程，涉及總體、結構、強度、航電、電氣、機械控制、環境控制、材料、標準件、適航等專業，且專業間關聯度很高、研制周期長、風險高，要在研制過程中綜合控制產品的性能、進度、質量和費用目標，需建立一個基礎性的項目范圍管理工具，清晰地展示大型飛機項目的產品范圍、工作范圍，并以此工具為基礎編制項目的研制計劃、明確項目的組織和責任架構、確定項目預算，提高項目的技術、進度、費用控制能力。

工作分解結構是項目范圍管理的核心，通過建立工作分解結構對項目范圍進行定義、確認和控制，給所有項目管理人員提供一個共同溝通協調的基準、平臺和基于產品的集成綜合管控的手段。

1 PBS和WBS的內涵

產品分解結構(Product Breakdown Structure, 以下簡稱PBS)是面向產品交付成果的分解，是針對大型飛機研制項目最終產品(軟硬件交付物)，從整機、系統、子系統到部組件、零件級進行的層次化樹狀結構分解。 PBS定義了產品中最終的產品及產品的組成單元，確定了產品中應包含的功能和結構，解決大型飛機“是什么”的問題。

工作分解結構(Work Breakdown Structure，以下簡稱WBS)是以產品和服務為導向，按照一定的邏輯關系將為實現大型飛機研制目標所需實施的全部工作活動(含軟硬件、服務、數據等)逐層分解為工作包，工作包分解為工作作業所形成的層次化結構體系。WBS解決大型飛機研制“做什么”的問題，可以詳細定義項目的工作范圍，工作分解結構中每一遞降的層次表示了對項目工作范圍和任務更加詳細的定義。工作分解結構清晰地展示了大型飛機研制從頂層到具體的結構化的研制活動體系，讓原來不可控的事情變得清晰可控。

2 WBS建立比較分析

基于思路和理念，全球大型飛機研制的工作分解結構主要有兩種模式。以空客為代表的項目重點關注產品的研制過程，先基于研制的流程和任務分工進行工程研制活動分解，然后分別按照產品結構進行層次分解,建立大型飛機項目的工作分解結構。以波音為代表的項目重點關注產品的交付和集成，按照產品結構進行層次分解，再按照研制工作進行分解細化，形成飛機產品實物的最終產品和研制體系、驗證結果等輔助產品構成的層次體系。

基于研制過程的WBS比較適合在大型飛機研制初期，與實體單位的任務分工結合緊密，明確設計、試驗、制造、總裝、客服的工作界面，職能管理相對強勢，復雜產品系統工程管理的特點顯現不足。

基于產品交付集成的WBS，更加強調產品的整體集成，突出強矩陣的項目管理，易呈現產品的結構層次，最終產品和輔助產品一目了然，產品的實現路徑比較清晰。

3 基于大型飛機PBS的WBS建立方法和流程研究分析

大型飛機的研制涉及到幾十甚至上百家國內外供應商、科研院所、高校等研制單位，采用強矩陣的項目管理模式，強化全生命周期內產品交付和系統集成管控，加強機體和系統工作包的內部集成，是我國大型飛機研制發展到一定階段的必然選擇。與強矩陣的項目管理模式對應的基礎管理工具和方法是基于PBS的WBS的體系。

3.1 產品結構樹建立

產品分解結構是按國際規范ATA100和ATA2200的產品定義建立的。結合大型飛機產品的特點，運用系統工程的思想，根據“實物可見、具備功能”的原則，依據大型飛機研制技術方案和研制配套表，將大型飛機從“全機-系統-子系統-零部件”逐級分解為功能單一、結構獨立的便于實現的簡單產品。將分解后的全機軟硬件按照樹形結構化組織起來，形成產品結構樹，描述飛機產品構成的全貌，如圖1所示。

圖1 大型飛機產品結構樹示例圖

3.2 PBS編號規則建立

為唯一地標識產品結構樹中的各系統、子系統，需建立PBS代碼規則，既要表示不同產品單元的劃分，又要清晰體現上下層級的隸屬和分解關系。PBS編號由項目代碼、PBS代碼和各級產品單元代碼組成，形式為XX(項目代碼)+PBS+XX(各級產品單元代碼)，如圖2所示。如液壓系統XXPBS010401，表示液壓系統在XX項目PBS架構第3層級。

圖2 PBS編號規則圖

3.3 PBS單元說明建立

PBS產品單元說明描述各產品單元的功能、產品構成、接口、材料標準件、專用規范等基本功能屬性。

在PBS產品結構樹、PBS編號規則基礎上建立各級產品單元說明表，見表1。功能描述主要描述該產品單元的基本特征、功能特性；產品構成描述該產品單元的物理組成，描述到下一級的PBS單元；安裝區位主要描述該產品單元涉及的物理協調區域；接口主要描述與其他同級別產品單元的機械接口、功能接口、電接口；材料標準件描述該產品單元的材料選擇和標準件選取；專用規范主要描述該產品單元/工作包要考慮的適航規章、工業標準、通用技術規范、系統/工作包技術規范、設計要求、技術狀態管理要求等，以及在研制中需重點考慮的其他因素，如新材料、技術成熟度等事項。

表1 PBS產品單元說明表

3.4 PBS構建

將各層級PBS單元說明按照層級關系進行匯總，形成全機PBS單元說明，和產品結構樹一起構成整個產品分解結構。

3.5 基于PBS的WBS框架構建

在PBS的基礎上，按照“自頂向下、逐層分解、逐項檢查、不能重疊、不能漏項”原則，根據大型飛機研制程序，科學、完整定義各層級產品實現的工作要素和過程要求，構建WBS體系。將圍繞最終產品的全機集成、集成試驗、飛行試驗、客服工程、項目管理等輔助產品進行逐層分解。將輔助產品的分解結構與最終產品的分解結構按層級進行整合，形成工作分解結構框架樹，如圖3所示，確保每個WBS單元無法進一步分解。

圖3 WBS框架圖

3.6 WBS編碼規則建立

為唯一地標識WBS框架圖中的所有工作單元，要建立WBS代碼規則，要清晰體現WBS中的層級關系和同級的關聯關系。下一層級的單元與上一層級的單元之間是隸屬關系，同層級單元之間是并列關系。上一層級單元包括由它派生出來的下一層級的全部單元；同層級單元之間不應重復和交叉。項目代碼、WBS單元代碼組成WBS編號規則，項目代碼可由字母代碼組成， WBS單元代碼由數字代碼構成，形式為YY(項目代碼)+XX(各級WBS單元代碼)。數字型代碼用十進制數字表示，每2位數字為一組。各組分別對應層次結構中的一個層級。每一層級的編碼從“01”開始，最多可編至“99”，如圖4所示。

圖4 WBS編碼結構示例圖

如液壓系統XXPBS010401，表示液壓系統在XX項目PBS架構第3層級。

3.7 WBS單元明細表建立

將工作分解結構框架樹的所有節點按照層次和歸屬關系進行WBS編碼， WBS層級、WBS編碼、WBS名稱構成WBS單元明細表，單元明細表中要明確單元之間的層次關系，如表2所示。WBS單元明細表是對某個型號飛機研制項目全生命周期的研制工作進行結構化的概括和總攬。

表2 WBS單元明細表

3.8 WBS工作單元說明編制

對工作分解結構框架樹中的每個節點單元進行工作單元說明。工作單元說明規定各WBS單元的工作內容以及單元之間的關聯關系，主要明確該WBS單元的代碼、名稱、層級、各研制階段的目標和研制任務、各研制階段的實施路徑、各研制階段的輸入、各研制階段的輸出、進度、質量、成本、適航、工期、相關聯WBS等各要素，如表3所示。其中各研制階段的目標和研制任務、實施路徑、輸入、輸出要按照立項論證、可行性論證、產品定義、產品開發和驗證、批生產和產業化階段分開描述每個階段的目標和研制任務、實施路徑、輸入、輸出。

表3 WBS單元說明

3.9 WBS構建

將所有工作單元說明按照工作分解結構樹的層次分解關系進行匯總整合。工作分解結構框架樹、WBS單元明細表、結構化的工作單元說明構成工作分解結構體系。

4 WBS的應用

4.1 基于WBS的研制計劃編制

基于WBS可以進行項目研制計劃的分解、編制和統籌，各個產品團隊和任務團隊按照層級對所管理的WBS進行計劃任務的分解，團隊之間互相協同，共同完成項目整體研制計劃的編制，各層級WBS的深度和顆粒度，與各級項目計劃形成對應關系，如圖5所示。0級團隊負責編制項目研制計劃的主要節點和計劃分解編制的要求，1級產品團隊負責根據分解要求分解編制系統級研制計劃，1級任務團隊分解編制飛行試驗、客服等研制計劃。2級產品團隊和任務團隊分別負責按照分解要求分解編制子系統級研制計劃、飛行試驗等研制計劃，并保證2級計劃與1級計劃、0級研制計劃主要節點的銜接和協調。

圖5 基于WBS的研制計劃編制流程圖

4.2 基于WBS的OBS建立

組織分解結構(Organization Breakdown Structure, 以下簡稱OBS)是項目組織的一種層級描述，展示了項目活動與執行這些活動的組織單元之間的關系。根據建立的項目WBS進行任務責任分解，與各層級IPT團隊建立起對應關系，明確每個WBS單元的責任團隊和責任人，可建立組織分解結構(OBS)。將項目各層級IPT團隊對應附著在各層級WBS元素上，與WBS同步形成樹狀層級關系,如圖6所示。

項目組織分解結構OBS可以動態變化，隨項目的進展進行調整。

圖6 基于WBS的OBS構建圖

5 總結和展望

本文在對大型飛機工作分解結構建立的模式進行對比分析的基礎上，提出了PBS構型方法、基于PBS的工作分解結構體系建立的方法和流程，提出基于WBS的各級研制計劃編制和組織分解結構的建立方法和應用。通過WBS單元的成本、工期等要素數據的積累，逐步應用在大型飛機項目的計劃編制和經費測算，另外后續結合型號應用不斷完善WBS體系，形成一套中國民用航空工業的規范標準是今后研究和應用的努力方向。

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The Methods and Flows of Work Breakdown Structure Workout Based on Product Breakdown Structure for Large aircraft

(Shanghai Aircraft Design and Research Institute，Shanghai 201210，China)

In order to establish basic program scope management tools of Large aircraft, clearly describe work scope of Large aircraft program, to ground research and manufacture planning management, outlay management, structure management,this paper analyzes comparatively the establish mode of large aircraft WBS, study and bring forward methods and flows of WBS frame, coding rule,cell list, work cell depiction establishment based on PBS, analyzes the application of research and manufacture planning workouting and OBS construction.

large aircraft; product breakdown structure; work breakdown structure

10.19416/j.cnki.1674-9804.2016.03.020

F272

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