基于TBS的航空發動機技術風險識別方法研究

劉曉松，王桂華，劉慶東，賈淑芝，王艷麗，史妍妍

（中國航發沈陽發動機研究所，沈陽110015）

基于TBS的航空發動機技術風險識別方法研究

劉曉松，王桂華，劉慶東，賈淑芝，王艷麗，史妍妍

（中國航發沈陽發動機研究所，沈陽110015）

為提升中國航空發動機研制項目中技術風險的管控能力，根據航空發動機的研制特點，提出1種基于技術分解結構的航空發動機技術風險識別方法。該方法涵蓋技術分解結構的構建方式、技術風險的識別方法和排序方法等內容，通過在實際發動機研制項目中的應用，證明該方法有效、可行，能夠實現技術風險完整、合理地識別，同時提出了該方法在應用過程中應注意基于TBS的技術風險識別為動態過程等問題，為中國航空發動機研制行業技術風險的識別提供參考。

技術風險；風險識別；技術分解結構；航空發動機

0 引言

風險識別是風險管理的前提和基礎，是對未發生的、潛在的以及客觀存在的各種風險進行系統、連續地預測、識別、推斷和歸納, 并分析產生風險事故原因的過程。隨著航空發動機利益攸關者需求的不斷提高，為提升航空發動機產品性能和可靠性，一些新技術、新方法需要在其研制項目中應用，存在很大技術風險[1-2]。因此，針對航空發動機研制，能否完整、合理地識別項目中存在的技術風險，會直接影響整個項目風險的管控，進而對產品的研制質量、成本、周期等方面造成影響。

傳統的風險識別方法主要有問卷調查法、專家調查法、故障樹分析法、核查表法等，但這些方法或識別風險不完整、或過于復雜不便操作、或動態管理性不強[3-8]。

本文提出1種基于項目技術分解結構（Technology Breakdown Structure，TBS）的技術風險識別方法。該方法能夠實現技術風險完整的識別，具備可操作性，并能夠根據項目方案不斷完善實現對技術風險的動態識別。為規避航空發動機研制的技術風險奠定基礎，促進航空發動機研制項目質量的提升。

1 建立項目技術分解結構

航空發動機技術分解結構的構建主要包括建立技術載體架構、梳理相關技術、確定技術成熟狀態3個主要步驟。

1.1建立項目的技術載體架構

航空發動機的技術載體架構，是將整機逐層分解的結構體系。該架構建立的目的是確定承載技術的載體，以用于后期梳理技術。而為保證梳理技術的全面性，在架構建立時應體現產品結構的完整性。

1.1.1 技術載體架構基本要求

技術載體架構應劃分為多個層級，每個層級包含2類內容：

（1）“部/組/零件”項，用以承接部/組/零件設計技術；

（2）“總體”項，用以承接對應層級的總體性能技術、部件匹配技術等。

1.1.2 載體架構的構建方式

載體架構的構建方式通常基于項目的產品分解結構（PBS），在無PBS的情況下也可基于項目結構方案。

1.1.2.1 基于項目的產品分解結構

按PBS的層級設置，建立技術載體架構，每層級除包含PBS中對應層級的“部/組/零件”項外，增加“總體”項。“總體”項用以承接對應層級的總體性能技術、部件匹配技術等；“部/組/零件”項，用以承接部/組/零件設計技術。

1.1.2.2 基于項目的結構方案

如果項目暫時未建立PBS，技術載體架構也可根據項目的結構方案構建，但該方式可能與后期項目的PBS、WBS不一致，可能對項目的管理造成影響。

基于項目的結構方案，項目技術載體架構劃分為多個層級，建議至少分解至2級，各層級的含義及劃分方式如下：

0級：也叫整機級,XX發動機；

1級：也叫部件/系統級，分為整機總體和構成整機的部件、系統；

2級：也叫零、組件級，分為部件/系統綜合和構成部件/系統的組件；

2種方式形成的技術載體架如圖1所示。

1.2 梳理項目應用的技術

基于技術載體架構，梳理實現總體、系統和部件、零組件設計所涉及的全部技術，僅需梳理最底層構件的設計技術。

按技術載體不同，技術梳理至少考慮以下幾方面內容，以保證技術梳理的全面性：

（1）技術載體為整機總體，建議考慮以下技術:

a.整機性能技術，如過渡過程設計技術；

b.整機結構技術，如支點布局技術；

c.部件間匹配技術，如高低壓匹配技術；

d.整機試驗設計技術；

e.整機裝配工藝技術。

（2）技術載體為部件總體，即技術的驗證要在部件上驗證，建議考慮以下技術:

a.部件性能技術，如部件性能設計技術；

b.部件下級組件間匹配技術，如轉、靜子間隙設計技術；

c.部件試驗設計技術；d.部件裝配工藝技術。（3）技術載體為零組件，即技術的驗證在零組件上驗證，建議考慮以下技術：

a.零組件的性能（功能）技術，如冷卻葉片壽命設計技術；

b.零組件結構技術；如葉片造型設計技術；

c.零組件設計試驗技術；

d.零組件制造技術。

通過以上方式，只要保證技術載體架構的完整性以及梳理技術考慮的全面性，就能夠完整識別項目當前階段應用的全部技術，從而為技術風險的完整識別奠定基礎。

1.3確定技術成熟狀態

1.3.1 技術成熟狀態確定方法

基于技術分解結構，參考技術成熟度中多技術成熟度等級（TRL）定義[9-10]，見表1。從表中可見，對確定梳理出的全部技術進行成熟度自我評價，確定各項技術的成熟狀態。

表1 航空發動機技術成熟度等級定義

1.3.2 各層級技術載體的成熟度程度確定方法

在確定技術的成熟狀態的同時，項目管理團隊也會關注各級技術載體的成熟度，以此全面反映整個項目的狀態。對技術載體成熟度的確定通常有以下2種方式：

方法1：短板法。基于技術載體相關的全部技術的成熟度等級，選用其相關技術中成熟度等級最低的技術作為該技術載體的成熟度等級。該方法優點是快速、高效；缺點是僅能粗略評估，有時并不能反映其技術載體的實際情況。

方法2：以技術載體作為評價對象開展技術成熟度評價（TRA）。可選用技術載體作為技術成熟度評價的對象，按技術成熟度評價標準對其成熟狀態進行判定。該方法的優點是能夠較為準確地描述技術載體的成熟度狀態；但受評價標準的限制，對大部件（架構中1級技術載體）無法評價[11]，同時其評價過程也比較繁雜。

應用時，可考慮2種方法的優缺點靈活選取，例如：可在0級、1級載體的成熟度等級采用方法1確定其成熟程度，其他層級的技術載體采用方法2。

2 識別風險技術

2.1 項目的關鍵技術

依照技術成熟度中篩選關鍵技術的方式，基于已構建的技術分解結構，分別按其重要性、新穎性2方面篩選原則，完成項目的關鍵技術識別，確定項目的關鍵技術清單[12-13]。

2.2 項目所處階段中技術成熟度等級要求

結合航空發動機全生命周期研制階段的劃分[14]，確定項目所處階段技術成熟度等級要求[12]，即項目所處階段內技術應達到的最低成熟度等級。并對照TBS中全部技術的成熟度自評價的結果，篩選出未達到要求的技術。

將通過以上2種方式篩選出的技術匯總合并，形成項目的風險技術清單。

理論上，方法2識別出的風險技術能夠涵蓋方法1，但考慮方法實施過程中人為因素的影響，為保證風險技術清單的全面性，應用方法1對方法2進行補充，從而最大限度地保證風險技術清單的完整性。同時，也通過技術成熟度自評價的方式實現了對技術風險的量化。

3 技術風險重要度排序

依據QFD理論[15]，對風險技術的重要度進行打分，以此作為風險技術排序的依據。

基于技術風險清單，錄入各項風險技術（見表2），再根據項目的實際特點，確定各影響因素的權重，對每項風險技術進行打分，每項風險技術影響因素的評分乘以對應的權重后求和，即為該項關鍵技術的重要度總分。

3.1 確定項目各影響因素的權重

由項目團隊各專業專家根據項目自身特點、側重點，分別對表2中影響重要度的各因素的權重打分，確定各影響因素的權重，將權重錄入表中。

3.1.1 對專家的要求

專家需包括：項目管理人員和各專業技術人員，其中技術人員需涵蓋各項關鍵技術涉及的設計、試驗、工藝、材料、六性等人員。

3.1.2 權重的確定

各專家對各影響因素，按其項目影響的重要程度，從大到小分別給出 5、4、3、2、1分。針對各項影響因素，對全部專家權重打分后取平均值，其平均值占總分的比例即為該因素的權重。

3.2 確定各項關鍵技術總分

按表2形式，由風險技術負責單位對風險技術清單中各項技術的各影響因素的相關性打分，并填入對應的空格內，分值設定為9、3、1、0分4個級別，分別對應二者之間強相關、相關、弱相關和無關。

針對每項風險技術，其各項分數乘以對應的權重后求和，即為該項風險技術的重要度總分。

3.3 關鍵技術的排序原則

在得到風險清單中各技術的評分后，依據以下原則對風險技術進行排序：

（1）依據各風險技術總分，按分數從高到低排序；

（2）評分相同的風險技術，其技術成熟度初判等級低的關鍵技術優先排序；

（3）評分及技術成熟度初判結果均相同的風險技術，由項目負責人或專家確定其排序。

表2 風險技術的重要度評價

4 應用中應注意的問題

本文提出的方法已在多個航空發動機研制項目中全部或部分應用，在項目應用中通常應注意以下幾方面問題。

（1）基于TBS的技術風險識別是個動態的過程。隨著項目的方案改進與完善，會引起技術載體架構或技術選取的不斷變化，致使TBS相應變化，因此，采用該方法識別技術風險也是隨項目的進展不斷完善與調整的過程，實現技術風險的動態識別。

（2）TBS的技術載體架構的建立應考慮項目中部件、系統的成熟度。技術載體架構可根據項目采用的部件系統的成熟度靈活構建，如某發動機研制項目中采用了十分成熟的核心機，且核心機的工作環境變化不大，那么該部分TBS梳理至核心機即可；如若某部件屬于新研部件，那么該部件的技術梳理應更細致，也更利于后期技術風險的確定。

（3）TBS的技術梳理應考慮技術的驗證載體。原則上，技術應梳理在其對應的技術載體上。但針對具體項目，如某技術不在其對應的技術載體上驗證，而是在其上一級載體上驗證，建議該技術掛接在其驗證的載體上。

5 結束語

（1）航空發動機研制項目的技術風險識別是隨項目進展而持續開展的過程，基于項目的TBS識別技術風險能夠實現技術風險的動態識別。

（2）基于項目TBS的關鍵技術識別方法能夠實現對技術風險的完整識別；通過技術成熟度方法量化了技術風險，為項目風險的規避與管控提供依據。

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Research on Aeroengine Technical Risk Identification Method Based on TBS

LIU Xiao-song,WANG Gui-hua,LIU Qing-dong,JIA Shu-zhi,WANG Yan-li,SHI Yan-yan（AECC Shenyang Engine Research Institution,Shenyang 110015,China）

In order to improve capacity of control risk in Chinese aeroengine development,according to the research characteristics of aeroengine,a technical risk identification method was presented based on Technology Breakdown Structure(TBS),which includes the establishment method of TBS,the identification method of technical risk and the sorting method of technical risk.The application situation of actual project indicates that the method is feasible and acceptable,and some advice was given in its application,which is taken as a reference to risk management in Chinese aeroengine development．

technical risk;risk identification;Technology Breakdown Structure;aeroengine

V 268.7

A

10.13477/j.cnki.aeroengine.2017.03.018

2016-09-26 基金項目：航空動力基礎研究項目資助

劉曉松（1983），男，工程師,主要從事系統工程、項目管理工作；E-mail:896210184@qq.com.

劉曉松,王桂華,劉慶東,等.基于TBS的航空發動機技術風險識別方法研究[J].航空發動機，2017，43（3）：93-97 LIU Xiaosong,WANG Guihua,LIUQingdong，et al.Research on aeroengine technical risk identification method based on TBS[J].Aeroengine，2017，43（3）：93-97.

（編輯：張寶玲）