基于CMMI與IPD融合驅動的航天產品研制體系建設

張鵬、王哲、李偉楠、馬秉鑫、冉曉紅 /北京控制與電子技術研究所

近幾年，航天裝備產品采購定價從成本加成逐漸向目標價格管理轉變，產品競爭性研制采購已經成為常態。同時，發展民用產業逐漸發展上升為國家戰略，“民參軍”步伐不斷加快，使得產品研制競爭更加激烈。目前，北京控制與電子技術研究所面臨的嚴峻挑戰前所未有，傳統的管理模式已經不能適應當前產業發展需要，研究所以往的管理體系不重視客戶開發及經濟性分析等過程，未開展全要素統籌決策，市場推廣、競爭及投資回報分析缺失，不能適應當前民用產業發展的形勢，距離新時期裝備建設的要求也有較大差距，傳統的管理模式已不適應當前產業發展，因此創新航天產品研發體系很有必要。

一、CMMI+IPD融合驅動的主要內容

能力成熟度集成模型（CMMI）和集成產品開發流程（IPD）均是業界廣泛認可的成熟管理之法。CMMI 主要關注執行，即把事情做正確，同時對如何執行好開發活動的要求更細、更規范；IPD 更關注做正確的事情，強調決策的重要性。IPD可以保證方向的正確性，特別是強調將市場驅動與投資回報，將市場需求、財務指標、競爭分析、技術創新等有效融合起來，體現出研發管理過程中的宏觀要求，從而保證所做的事情是正確的。

結合研究所規劃實際要求和轉型升級的契機，將CMMI和IPD 合理融合并充分考慮航天產品研發特點加以應用，既強調方向、流程和體系建設，又關注執行和過程監控，能夠保證在做正確的事情的同時把事情做正確。在具體實施過程中，研究所從流程再造、體系重構、創新激勵3 個角度落實管理措施并迭代優化，實現有機融合和本地化，探索出一條適應競爭性研制采購和民用產業發展的管理體系。

1.采用CMMI+IPD，進行流程再造

一是踐行IPD 流程，將產品開發流程上升為系統工程，確保做正確的事。

在未進行流程再造前，研究所的產品研制流程緊隨項目的研制流程開展，周期較長，不利于高效迭代改進和快速推向市場。針對該問題，依據IPD 的7 個階段理論將產品開發研制流程重新進行優化，最終歸結為任務確認、任務策劃、任務實施和任務完成4 個階段，加速產品的研制迭代定型，使產品能快速推向市場。在加速產品研制的同時為了保證產品質量，設立5 個質量評審點（策劃評審、方案評審、設計評審、測試與驗證評審、驗收評審），成立產品質量技術成本專家組，并制定一致性審查標準規范，通過關鍵節點的評審控制，保證產品全生命周期的質量，產品研制工作流程如圖1 所示。通過綜合市場分析、競爭分析、財務分析、技術分析、風險分析，將市場、財務、競爭、技術有效融合為一體，保證在產品研制之初做合理的決策。

二是借助CMMI 體系,規范產品研制階段的過程管理，確保把事情做對。

在產品研發過程中，采用CMMI 管理方法，將IPD 的策略在實踐中轉化為具體的計劃、流程、制度、模板、控制方法，重新定義產品研制過程的各項活動。

結合研究所產品研制流程和產品的技術特點，在任務實施階段將CMMI 研制流程本地化，規范了研制過程的精細化管理流程、計劃、制度、模板及工作的產出物，不僅將CMMI 產品研制流程應用于軟件產品的開發中，而且還應用于產品的研制工作中，提出任務實施的一般流程如下：產品需求定義(技術方案報告)→產品概要設計(模件技術方案)→產品工程設計(結構圖紙/三圖一表) →產品生產與裝配( 產品實物) →單元測試( 模件測試報告)→集成測試(單機測試報告)→確認測試(系統聯試報告)，如圖2、圖3 所示。

圖1 產品研制工作流程

三是通過產品重整，節約產品研制資源，壓縮成本。

航天產品的特點是規模龐大、技術復雜，需要多學科的專業知識。由于產品的復雜性，需要采用異步開發模式，以保證全系統協調、并行、高效開展工作。為了實現異步開發，需要建立可復用的共用基礎模塊（CBB）。CBB 指可以在不同產品、系統之間共用的零部件、模塊、技術及其他相關的設計成果。通過對產品進行重新整理，建立起CBB 數據庫，可以縮短產品開發周期、降低產品成本。

研究所按照CMMI 成熟度思想對形成的經驗知識進行成熟度分類確認，形成不同成熟度的經驗知識，建立不同層級和成熟度的CBB 共用模塊體系，按照共用層級分為基礎庫建設、通用模件、典型產品3個層級，按照成熟度等級分為9 級。通過成熟度限制復用的范圍，在產品研發過程中可以針對不同層級以及不同成熟度要求選取合適的共用模塊，以此縮短產品研發周期，有效控制產品成本。CBB 共用模塊體系框架如圖4 所示。

四是重視客戶需求，全方位關注并迭代客戶需求，提升客戶體驗。

圖2 產品研制與軟件研制過程對比圖

圖3 基于CMMI的一般產品研制流程圖

圖4 CBB共用模塊體系框架

IPD 特別強調產品的創新一定是在對客戶和市場需求及競爭進行充分分析的基礎上進行的創新，強調做正確的事情。這就要求改變原有“先要輸入后干活”的等、靠、要的工作思路，主動與客戶方協調溝通，充分進行客戶和市場需求開發，根據$APPEALS 工具中所包含的8 個方面（產品價格、可獲得性、包裝、性能、易用性、保證程度、生命周期成本、社會接受程度）對客戶需求進行全方面的深入分析，在此基礎上得出客戶對產品不同層面的關注程度，從而確定產品的哪些特性對客戶來說是最重要的。將客戶需求分析納入研制流程，根據客戶關注點確定并及時調整產品方案，對客戶重要需求快速迭代閉環，縮短需求開發周期，提升客戶體驗。

五是通過信息化技術手段將流程固化。

要確保CMMI 和IPD 結合的管理模式成功實施，必須借助信息化手段與工具，將CMMI 和IPD 模式融合后制定的本地化的精細化管理流程、計劃、制度、模板，特別是涉及到不同部門、不同專業之間的產品聯合開發活動、不同層級間的計劃管理措施、共用模塊以及CMMI 測量和分析等進行落地執行。

借助信息化手段，研究所建立了產品一體化設計管理平臺，如圖5 所示。以產品數據管理（PDM）系統為核心，將設計管理工具與PDM 系統集成，同時融入知識工程和產品標準規范，建立并固化典型的設計流程，形成跨專業并行協同設計、仿真、簽審、狀態管控能力，滿足跨專業產品協同研制的要求。同時，通過對數據的深入分析和對比，能夠找出產品研制過程中的堵點、難點，推動流程的持續改進。

2.推進組織架構重構，保障流程順暢運行

一是成立以產品為核心的事業部，集中產品研制資源。

為了適應IPD 流程，便于開展全流程、全要素的產品研制和更規范、更細致的執行管理，以產品為核心，從市場、研發、生產、調試、交付及成本控制全過程閉環管理出發，對以往分散的研發、工藝、裝聯、測試等資源進行整合、統籌管理，同時派市場專員以及財務部副部長直接參與產品運營和管理決策，組成以產品研制為核心的事業部，如圖6 所示。

圖5 一體化產品協同研發平臺

圖6 產品事業部組成圖

二是按照IPD 管理要求，組建跨專業團隊和專業的技術組。

在事業部進行組織結構重組的基礎上，依據IPD 相關的管理要求在事業部內部組建產品集成組合管理團隊（IPMT），對產品開發進行全方位決策管理，以保證產品研制資源，控制質量、進度及成本。

以產品線為核心，組建產品開發團隊（PDT），由產品經理負責客戶及市場需求開發、制定產品的策劃、方案及具體計劃，對產品研發的全生命周期進行保障，同時對產品的質量情況、計劃執行情況以及產品研發成本等負責。

在產品研制過程中，注重各專業技術能力的提升。根據各專業的不同特點，成立專業技術組，如軟件研發組、電子與電氣設計組、工藝組等，各專業組負責產品相關技術的發展及創新工作。

專業技術組和PDT 產品集成開發團隊互相促進，協調發展。其中，專業組是基礎，負責產品研制所需的基礎技術的研發工作，產品經理需要結合市場以及產品技術需求，在各個專業技術組選取適合的專業技術人員，并根據產品研制計劃適時成立適應產品的PDT 產品集成開發團隊。同時，在產品研制過程中，產品經理需要對各專業技術組的發展方向進行指導，實現在不同產品的研制過程中提高各專業技術組的技術攻關能力，推動各專業組技術能力穩步提升。

3.通過創新激勵手段，支撐流程再造和組織重構

一是建立依據客戶和市場需求的多維度考核機制。

由IPMT 根據深入的市場和客戶開發結果，從客戶關心的進度、成本、技術、質量、三化、創新6 個維度進行考核，并根據客戶以及市場需求對產品各方面的不同關注度，從上述6 個維度設置相應的權重占比，如圖7 所示。同時，針對不同維度權重的完成情況，設置不同的完成系數，該系數主要來自于CMMI 過程測量結果，利用量化測量數據對PDT 進行量化考核。

二是內部產品集成開發團隊間的競爭擇優模式。

事業部在內部不同的PDT之間采取競爭擇優的模式，在產品研制策劃評審階段，由IPMT（需要時也請客戶參加）按照產品評價的各個維度占比，對不同的PDT 策劃評分擇優，確定承接產品研制任務的產品集成開發團隊，以實現產品研制優化和內部活力激發，如圖8 所示。通過競爭擇優，將更具市場競爭力的產品推向市場，同時也通過這種形式不斷提升產品集成開發團隊的客戶意識和市場競爭意識。

三是“多勞多得、不設上限”的績效分配機制。

根據任務貢獻度績效，將產品經理與產品工程師從事的各產品任務貢獻度績效疊加，不設考核上限，鼓勵能力提升和多勞多得，如圖9 所示。通過這種績效分配機制，每年在績效分配上均有一定數量的產品經理與產品工程師收入超過部門領導，極大地提升了員工工作的積極性，同時改變了技術崗位收入不如管理崗位的舊意識，保證了產品研制隊伍的穩定性。

圖7 多維度考核示意圖

圖8 競爭擇優示意圖

圖9 不設上限的績效分配示意圖

二、實施效果

通 過 基 于CMMI 與IPD 融合驅動的航天產品研發體系建設，使產品研制流程更加順暢，產品研制周期顯著縮短，人均產出大幅提高，產品質量顯著提高，研究所的活力得到顯著提升，轉型升級取得初步效果。

1.科研生產保障能力穩步提升

2016—2018 年，研究所的產品研制及生產保障能力顯著增強，在總人數增長不到10%的前提下，產品的交付數量實現年均增長33%，典型產品的研發周期縮短近30%；產品的研制計劃履約能力明顯提高，從2015年的92.40%逐年提升至2018 年的99.2%；質量控制能力及外協管控能力獲得穩步提升，2018 年質量問題較2017 年下降47.4%。產品交付數量及改進成果對比如圖10 所示。

2.科技創新發展取得顯著突破

2016—2018 年研究所共立項科技創新項目90 余項，在研及預研課題超過100 項，立項數量是實施管理創新之前同期的2倍，落實經費突破4 億元，經費額度是管理創新前同期的近4倍。同時，申報發明專利203 項，獲得授權143 項，獲得國防科技進步特等獎1 項、 一等獎3 項、 二等獎4 項、三等獎2 項，科技創新能力快速提升。

3.橫向產業拓展邁出關鍵一步

通過與客戶深入開展需求開發，研究所民用產業從無到有，2015—2018 年共完成18 個種子項目立項，10 個種子項目完成原理樣機研制，并成功進入中國航天科技集團有限公司專有云眾創空間種子池，3 個項目完成孵化并進行市場推廣，其中6 個項目是與客戶在以往產品需求開發及研制溝通過程中了解到客戶新的產品需求后開展的種子項目。

通過實踐，證明CMMI 與IPD 的融合驅動既是一種先進的管理思想，也是一種卓越有效的產品開發模式，通過對管理體系建設的持續推行和迭代改進，必將繼續推動研究所產品研制能力不斷提高、產業領域不斷拓展，助力研究所轉型發展。

圖10 產品交付數量及改進成果對比