基于產品型譜的平臺化研發模式初探

魯揚 林英強 王嘉淼

（北京無線電測量研究所，北京，100854）

從20世紀中葉起，國際一流航天企業開始推行產品系列化、型譜化。國際主要航天系統集成商重點構建了成熟公用平臺，并逐步形成了以產品型譜為指導，技術成熟、質量穩定的現貨產品。

近些年，國內部分航天企業將航天產品工程和IPD（集成產品開發）理論有機融合，通過產品平臺建設、流程建設與信息化落地，構建了基于產品工程型譜與CBB（共用基礎模塊）系統的產品平臺，初步實現了科研生產模式協同變革。

大量經驗表明：產品平臺化是降低成本、提升效率的有效途徑。基于CBB的項目產品開發是世界一流企業普遍采用的系統管理方法，也是提升技術型企業產品化能力的一套行之有效的管理策略。我們在多年推進“三化”設計的基礎上，結合IPD理念，將“三化”設計從基礎的產品“三化”向技術“三化”發展，深入研究產品型譜與平臺構建的關系，初步探索了基于產品型譜的平臺化研發模式。

1 背景

我所研制的裝備具有設備量大、裝備組成復雜、全自主研發比例高、研制難度大、周期短等特點。同時，用戶對裝備的戰術技術性能及全生命周期綜合保障要求不斷提高。為了降低研制風險，節約研制成本，縮短研制周期，保質保量完成研制任務，我所歷來高度重視裝備的“三化”設計。為提高裝備“三化”水平而采取的各類措施已滲透到裝備研制過程中的各個環節。

“十二五”以來，我所大力推行產品型譜建設，構建了不同體制的裝備平臺。但是，整體的平臺化水平尚不能適應市場需求，與建設質量效益型企業的要求存在差距。尤其是產品平臺與產品型譜結合不夠緊密已成為進一步提升研制裝備成熟度的“瓶頸”。從裝備采用成熟產品的統計情況看，成熟產品未能被新裝備充分采用主要是由于對前端需求分析不足引起的。因此在新型裝備平臺化成果建設中深入研究產品型譜與平臺構建的關系，對于提高平臺化成果采用率、推動企業形成基于平臺的產品化研制模式具有重要意義。

2 產品型譜管理

從多年推進“三化”設計的經驗來看，對裝備前端需求分析得不夠充分是導致成熟產品未能被新裝備充分采用的主要原因。故而在建立產品平臺時，應首先考慮產品型譜的建設。產品型譜應具有以下要求。

a）產品型譜應符合技術發展趨勢并滿足可預見到的較長時期及一定范圍內的全部使用要求。為此，在著手編制產品型譜之前，應進行需求分析，調查研究當前及未來較長時期在研產品、立項產品及市場對該產品的需求；同時應調研國內外同類產品現狀與發展趨勢，綜合裝備牽引和技術推動兩方面需求，提出當前及未來產品應達到的主要指標要求，如功能特性、性能指標、物理特性、環境適應性、接口、應用范圍等。

b）產品型譜是由不同規格產品系列構成的體系。產品型譜是一棵經過優化的、由不同規格產品構成的產品樹。一種產品可能有多個規格的主要特征參數。

c）產品型譜由最少數目的規范化產品組成。為了達到最少數目的要求，必須優選特征參數的取值和間隔，相鄰兩種規格的特征參數跨度要適當。

在產品型譜的實際建設中將產品型譜管理劃分為5個階段，各階段主要任務如下。

a）調研規劃階段：對產品市場前景、經濟價值、技術應用價值進行調研預估。

b）構建評估階段：對技術成功和商務成功進行預估，包括對市場需求進行預估和對成本及收益進行預估。

c） 型譜建立階段：繪制產品規劃路線圖，擬制CBB開發、驗證和上架計劃。

d）模塊設計階段：開發產品數據包，對CBB的開發和各項驗證進行確認，并上架。

e）型譜應用階段：將CBB用于新項目開發，并做出評估、升級或下架的決策。

我們發現，在產品型譜建立和應用中，成熟度管理是不可或缺的工具。在產品型譜成果上架評審和裝備應用評審時應開展成熟度評估，為裝備成熟產品采用提供依據，評估內容包括技術成熟度評估和產品成熟度評估。

產品型譜管理應以企業發展戰略為目標，實現已開發技術效益的最大化。產品型譜管理是一個產品項目不斷更新的動態過程。在產品型譜管理過程中，產品項目會被評估、優化、降級乃至撤銷，企業資源隨之重新分配和調整，以保證企業資源合理投放，或在錯誤投放后進行及時糾正。

3 裝備平臺架構設計

近幾年在產品型譜建立和應用的基礎上，我們開展了裝備平臺架構設計。裝備平臺架構設計的核心是系統模塊化（將復雜系統拆分為簡單系統）和模塊的產品化。對裝備進行模塊化分解首先需要明確分類依據，目前主要有5種分類依據：功能特性、物理特性、技術特性、重復使用性和產生途徑。同一系統的不同層級技術或模塊劃分的方法可以不同。

a）按功能特性分類。在系統、分系統等各級產品分類中均適用。如：裝備按照功能可分為：搜索、測量、警戒等；而所屬分系統按照功能可分為：發射、接收、信號處理等；分系統產品又可按照功能劃分為：采集類、存儲類、接口類等。

b）按物理特性分類。按結構特性、材料或物理位置進行分類。如：風冷機箱、導冷機箱、水冷機箱；不銹鋼機柜、碳鋼機柜；前出線、后出線。

c）按技術特性分類。技術特性包括產品型譜中各類特征參數以及環境特性、質量等級等通用技術特性。如：裝備頻段可分為：C波段、S波段等；環境特性可分為：陸用型、海用型、高原型等；質量等級可分為：軍品級、工業級、商用級等。

d）按重復使用性分類。多用于模塊產品分類，如：必選組件、可選組件、定制組件。

e）按產生途徑分類。多用于模塊產品分類，如：自研產品、外協產品、外購產品等。

由這5種分類依據可以看出，裝備平臺架構應包含產品平臺和技術平臺兩個方面。故而在建設裝備平臺時，基于PDM（產品數據管理）系統建立了產品樹和技術樹。產品樹是按照貨架層次逐層分解后形成的產品分解架構；技術樹是按照學科專業進行分類后形成的技術架構。

我們全面梳理了現有典型裝備，形成各裝備產品樹；進行對照分析，統一產品層次，規范化命名；依據技術需求，將各層次產品進行歸類；評估產品成熟度；擇優形成裝備產品平臺。同時，綜合各裝備技術需求，梳理形成技術樹；按照學科專業將各團隊技術樹進行對照分析，統一技術貨架層次命名；將各層次技術進行歸類；評估技術成熟度；進行技術分類，擇優形成裝備技術平臺。裝備雙平臺建設及應用架構如圖1所示。

圖1 裝備雙平臺建設及應用架構

4 CBB設計與管理

通過建設及應用裝備平臺架構，對平臺化成果最小組成單元CBB的設計與管理進行歸納總結。首先應區分各類來源的CBB產品，然后分別細化開發流程，并明確上架鑒定流程和鑒定試驗要求。CBB按照來源分為5類。

a） 裝備產生CBB：裝備產品，符合平臺化CBB定義，可補充驗證試驗后上架。

b）后向梳理CBB：在裝備產品基礎上進行升級，經驗證后上架。

c）型譜規劃CBB：基于產品型譜規劃定義研制，按照新產品研制流程進行管理。

d）外協CBB：由外協單位按照本單位提出的技術需求定制開發，按照新產品研制流程進行管理。通常，方案和技術設計評審可合并進行。

e）外購CBB：采購的貨架產品。

CBB研制流程大致分為：CBB梳理分析、CBB需求分析、CBB方案設計、CBB開發、CBB驗證、鑒定發布和生命周期管理。根據CBB的來源不同和成熟度情況可對流程進行適當簡化。

CBB鑒定流程要求：完成CBB樣件的設計、試制、調試、試驗，形成完善的產品數據包后，進行鑒定評估，成熟度達到一定級別（通常不低于6級）后準予上架發布。

5 實施效果

我們開展基于產品型譜的平臺化研發模式研究以來，取得的主要研究成果包括以下幾方面。

a）系統梳理了相關裝備產品，編制并發布某數字陣列裝備產品型譜研究報告。

b）初步建成數字陣列裝備平臺，包括：系統總體技術平臺及其下屬7個分系統級技術平臺和產品平臺，為新研裝備技術和產品重用奠定基礎，完成符合產品型譜的典型平臺成果PDM歸檔。

c）提煉面向技術和產品雙平臺的產品工程化方法，編制了工作指南。

d）研究建立CBB向貨架產品轉換的成熟度模型，發布了企業標準《設計標準化評審規定》，在GJB7688的基礎上根據產品特點細化，明確技術成熟度、產品成熟度評估原則，并據此對平臺成果開展上架成熟度評估。

依托新研裝備成熟度審查，開展了數字陣列裝備相關接口系列規范和CBB平臺成果應用考核。2018年某裝備多個分系統基于數字陣列裝備平臺完成了技術設計，成熟度和成熟產品采用率全面達到任務書要求，裝備的系統成熟度達到6級。在PDM系統中統計了數字陣列裝備平臺所屬CBB應用情況，已通過成熟度審查的分系統中，成熟產品采用率達80%以上。

6 平臺優勢及應用

6.1 平臺開發的優勢

推廣平臺化研發模式后，我們體會到在基于平臺進行產品開發時，產品的質量、進度和成本均得到較好的控制和保證，同時降低了產品的復雜度，產品開發的技術風險也大為降低。實施平臺化研發模式的好處主要體現在以下方面，見表1。

表1 實施平臺化研制模式的優勢

6.2 平臺化工作中出現的問題及采取措施

我所的平臺建設及應用工作中出現的主要問題及采取的措施見文后附表。

基于產品型譜建立平臺，將從根本上改變以往“三化”設計形成的CBB產品層級較低，成果零散、不成體系，對裝備應用的指導性不強的情況。從技術需求分析、市場預測入手，研究產品型譜，并在此基礎上構建平臺，建立基于平臺的快速研發模式，有利于提高單位的產品工程化水平，提高單位的市場競爭力。

附表 平臺建設及應用工作中出現的主要問題及應對措施