系統(tǒng)工程在某型航空發(fā)動機立項論證過程中的應用研究

丁吉冶　屈衍靜

摘 要：首先對系統(tǒng)工程進行了簡要介紹，闡述了對系統(tǒng)工程的認識。然后介紹了在運用系統(tǒng)工程之前，航空發(fā)動機立項論證的主要工作以及存在的問題。之后以某型發(fā)動機全面貫徹了系統(tǒng)工程思想開展立項論證為實際案例，介紹了具體工作過程及內(nèi)容。最后對在案例中的收獲進行了描述。相關內(nèi)容具有推廣意義，可為其它航空發(fā)動機的立項論證或系統(tǒng)工程的應用提供參考借鑒。

關鍵詞：系統(tǒng)工程，需求分析，航空發(fā)動機，立項論證

1.前言

航空發(fā)動機是一種高度復雜和精密的熱力機械，集成了一系列尖端高新技術，被譽為“工業(yè)之花”。我國航空發(fā)動機經(jīng)歷了從引進修理、測繪仿制、改進改型的發(fā)展歷程，正在向自主研制轉變，特別是國家航空發(fā)動機及燃氣輪機國家科技重大專項的啟動實施，加快了我國航空發(fā)動機行業(yè)從測繪仿制到自主創(chuàng)新發(fā)展的戰(zhàn)略轉變進程。

2.系統(tǒng)工程簡介

系統(tǒng)工程是組織管理復雜系統(tǒng)規(guī)劃、研究、設計、制造、試驗和使用的科學方法，是一種對所有系統(tǒng)都具有普遍意義的科學方法。系統(tǒng)工程方法是以系統(tǒng)整體功能最佳為目標，應用現(xiàn)代數(shù)學和電子計算機等工具對系統(tǒng)的構成要素、組織結構、信息交換等功能進行分析研究，通過對系統(tǒng)要素的優(yōu)化組合達到最優(yōu)設計、最優(yōu)控制和最優(yōu)管理的目標。

3.航空發(fā)動機立項論證主要工作及存在的不足

論證的主要工作

發(fā)動機戰(zhàn)術技術指標論證；

備選方案的論證；

識別和確定發(fā)動機關鍵技術；

估算生命周期的費用；

初始能力評估，分析研發(fā)風險；

確定滿足能力要求的發(fā)動機方案。

在運用系統(tǒng)工程之前，以往的航空發(fā)動機型號/項目立項論證過程中存在一些不足：

對用戶以及飛機方的要求認識不透徹、站位不高。存在部件/子系統(tǒng)個別專業(yè)片面論證而抵制合理提高指標的情況；

工作方式、方法不規(guī)范，憑經(jīng)驗進行判斷，在指標論證、初步方案設計、編制經(jīng)費概算報告等具體工作過程中考慮不周有遺漏的情況；

部分部件/子系統(tǒng)或專業(yè)欠缺團隊精神，不能與相關專業(yè)有效協(xié)同。

4.實踐應用事例

依據(jù)GJB 8113策劃并開展工作，主要有項目系統(tǒng)工程技術過程及技術管理過程工作要求。包括需求分析，技術要求分析，發(fā)動機方案論證，制定集成、驗證、移交和確認計劃；需求、技術狀態(tài)、接口、技術數(shù)據(jù)和風險管理等內(nèi)容。

4.1技術要求分解

技術要求分析過程是將捕獲分析后的利益攸關者需求轉化成技術要求，即發(fā)動機的功能、性能和接口要求等，論證階段的技術要求分析建議至少做到子系統(tǒng)/部件級。主要包括：

a）定義發(fā)動機的功能及功能邊界；

b）發(fā)動機研制約束條件，包括源自訂購方需求或解決方案自身不可避免的限制條件；

c）定義發(fā)動機技術參數(shù)及其量值，以及質(zhì)量衡量指標；

4.2技術狀態(tài)管理

按GJB 3206A開展技術狀態(tài)管理。論證階段技術狀態(tài)管理工作主要是配合訂購方編制規(guī)定產(chǎn)品功能和性能要求的技術狀態(tài)文件，建立技術狀態(tài)文件標識方法、管理規(guī)章制度、技術狀態(tài)控制流程，需要時報告技術的情況。論證階段技術狀態(tài)管理的具體工作包括：

a）論證階段技術狀態(tài)管理的文件主要包括：

b）初步的系統(tǒng)規(guī)范和初步的總體技術方案；

c）初步確定發(fā)動機的技術狀態(tài)項CI；

d）制定發(fā)動機技術狀態(tài)管理計劃。

4.3接口管理

依據(jù)GJB 2737開展接口管理，論證階段應識別、確定關鍵技術，對影響關鍵技術確定的接口應協(xié)調(diào)確認。根據(jù)使用方的使用要求，編制和確定所需接口滿足要求的可行性和相關條件，列入論證材料中，并進行相應的風險分析和確定應對措施等。

論證階段需根據(jù)使用方的要求，與使用方進行溝通與協(xié)調(diào)，及時通報要提出的接口要求，形成初步的接口控制文件，并進行管理。接口控制文件的內(nèi)容包括發(fā)動機與飛機之間的接口，也可以包括初步的各子系統(tǒng)、部件之間及與各附件之間的接口。應明確發(fā)動機各組成單元之間的接口定義，以及發(fā)動機與飛機等的系統(tǒng)的統(tǒng)一的接口定義。

4.4風險管理

通過風險識別、風險分析、風險緩解策劃、風險緩解策劃實施、風險跟蹤五項活動，提出降低或控制風險的措施，主要開展以下工作：

a）初步總體方案（含技術方案、技術途徑、可行性、可生產(chǎn)性、經(jīng)濟型等）風險評估；

b）初步保障方案風險評估；

c）研制進度和經(jīng)費概算風險評估；

d）發(fā)動機預選方案的風險評估。

5.取得的經(jīng)驗與收獲

本次是首次在研制過程中深入推進系統(tǒng)工程方法。因所內(nèi)推行系統(tǒng)工程時間較短，尚沒有一套完善成熟的系統(tǒng)工程方法來系統(tǒng)指導型號開展研制工作。從已開展的工作來看，體會有：

1）系統(tǒng)工程是一種新的思維方式、也是一種新的工作方法，推行新的事物必然與舊有事物相沖突。因此，“自上而下”的要求傳遞方式也許是一種更為高效的推行方法。

2）按系統(tǒng)工程方法要求，所里劃分了幾個總體專業(yè)承接型號各項設計指標并進行分解、分配。在工作之初，大部分總體專業(yè)尚不能轉變思想，未能針對各自專業(yè)承接的指標進行統(tǒng)籌考慮以及牽頭納總的作用，存在等待要求及“輸入”的情況，甚至于在等待“賦權”。在后期編制WBS工作時，這種情況大為改善。

3）WBS的編制需要各單位主動協(xié)調(diào)相關單位，依據(jù)技術風險和現(xiàn)有條件綜合考量，廣泛溝通形成最終的交付成果。而最終的WBS內(nèi)容必須包括所有技術流程中規(guī)定的技術活動和評審點，對產(chǎn)品的生產(chǎn)制造、驗證工作必須體現(xiàn)主責任單位。一方面，我們應該思考如何使各專業(yè)積極主動的相互合作，讓型號工作能夠快速有效的開展。另一方面，我們應持續(xù)的梳理、完善相關技術流程、技術規(guī)范。

6.結束語

我們應持續(xù)推進系統(tǒng)工程工作。系統(tǒng)工程值得推行，也十分有必要推行。很多團隊成員已轉變了思維方式，運用了系統(tǒng)工程中的需求分析開展相關工作。即使在推行過程中有許多預想不到的問題，但我們?nèi)砸獔远ú灰频睦^續(xù)推進，直到系統(tǒng)工程完全融入了我們的日常工作而看不見聽不到“系統(tǒng)工程”四個字。

參考文獻：

[1] 張新國譯. 系統(tǒng)工程手冊[M]. 北京：機械工程出版社，2017.