并行工程與敏捷研制管理

袁立

在當(dāng)今世界政治、經(jīng)濟(jì)格局中，航空工業(yè)已成為衡量一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)、國(guó)防建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志之一，是一個(gè)國(guó)家大國(guó)地位的重要象征和民族工業(yè)的名片。

面對(duì)國(guó)際航空工業(yè)的新態(tài)勢(shì)，低成本、高質(zhì)量、高效率研制出新型航空武器裝備，是適應(yīng)國(guó)防裝備現(xiàn)代化建設(shè)的需要，也是航空工業(yè)責(zé)無(wú)旁貸的任務(wù)。歷史證明，航空核心技術(shù)用金錢(qián)買(mǎi)不來(lái)，用市場(chǎng)換不來(lái)，只有走自主創(chuàng)新之路，通過(guò)科技和管理創(chuàng)新，才能全面提升核心競(jìng)爭(zhēng)力。

20世紀(jì)80年代末，為了加快飛機(jī)研制過(guò)程，美國(guó)國(guó)家防御分析研究所就完整地提出了并行工程理論和方法，通過(guò)它使工程設(shè)計(jì)功能、制造功能和其他功能綜合起來(lái)，以減少新產(chǎn)品投入市場(chǎng)所需要的時(shí)間。近年來(lái)，美國(guó)、歐洲等一些發(fā)達(dá)國(guó)家已成功地將并行工程應(yīng)用在武器系統(tǒng)及航空航天領(lǐng)域，并取得了很好的效果。如通用動(dòng)力航天系統(tǒng)公司支持“宇宙神”商業(yè)火箭發(fā)射計(jì)劃中，采用并行試驗(yàn)工程，開(kāi)發(fā)周期減少了40%。

進(jìn)入21世紀(jì)，為了對(duì)迅速改變的市場(chǎng)需求和市場(chǎng)進(jìn)度作出快速響應(yīng)，美國(guó)里海大學(xué)的亞科卡研究所和美國(guó)通用汽車(chē)公司等提出敏捷制造概念，它是在具有創(chuàng)新精神的組織和管理結(jié)構(gòu)、先進(jìn)制造技術(shù)、有技術(shù)有知識(shí)的管理人員3大類(lèi)資源支柱支撐下得以實(shí)施的，通過(guò)將柔性生產(chǎn)技術(shù)、有技術(shù)有知識(shí)的勞動(dòng)力與能夠促進(jìn)企業(yè)內(nèi)部和企業(yè)間合作的靈活管理集中在一起，對(duì)瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)作出快速反應(yīng)。

并行工程與敏捷研制管理的內(nèi)涵和關(guān)系

飛機(jī)研制并行工程的內(nèi)涵。飛機(jī)研制并行工程是集成地、并行地研制飛機(jī)及其相關(guān)的各種過(guò)程的系統(tǒng)方法。在飛機(jī)并行設(shè)計(jì)階段，它要求工藝團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)之初就融入到設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)中，形成一個(gè)無(wú)隔閡的工作環(huán)境。在三維數(shù)字化協(xié)調(diào)平臺(tái)環(huán)境下，按模型成熟度等級(jí)進(jìn)行零部件設(shè)計(jì)和工藝準(zhǔn)備等工作，就產(chǎn)品的工藝性、可制造性、可裝配性、可測(cè)試性提前進(jìn)行協(xié)調(diào)，以減少飛機(jī)開(kāi)發(fā)過(guò)程中的不必要返工，為后續(xù)生產(chǎn)、制造提供保障，最終提高飛機(jī)研制質(zhì)量、降低研制成本、縮短研制周期。

飛機(jī)敏捷研制管理的內(nèi)涵。飛機(jī)敏捷研制管理是飛機(jī)研制單位采用數(shù)字化、信息化、柔性化等先進(jìn)制造技術(shù)手段，圍繞“組織方式、制造技術(shù)、管理手段”3方面，快速配置技術(shù)、管理和人員等各種資源，以有效、協(xié)調(diào)方式響應(yīng)用戶(hù)需求，實(shí)現(xiàn)制造的敏捷化。

并行工程與敏捷研制管理的關(guān)系。敏捷研制必須建立在并行工程的基礎(chǔ)上，它是敏捷研制管理的關(guān)鍵技術(shù)。隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，飛機(jī)研制過(guò)程的并行工程工作環(huán)境逐步建立，飛機(jī)設(shè)計(jì)與制造部門(mén)開(kāi)始并行協(xié)調(diào)工作，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)人員和工藝人員之間的高效溝通，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決了后續(xù)制造環(huán)節(jié)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，為飛機(jī)的敏捷研制奠定了基礎(chǔ)。

在飛機(jī)研制中深度應(yīng)用并行工程

改變傳統(tǒng)的工作流程。由于我國(guó)航空企業(yè)仍沿襲傳統(tǒng)體制——承擔(dān)研制任務(wù)的廠(chǎng)、所處于相對(duì)獨(dú)立狀態(tài)的局面，在以往型號(hào)研制過(guò)程中，研制準(zhǔn)備工作流程是按設(shè)計(jì)基本完成發(fā)圖，工藝開(kāi)始審查并發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的流程進(jìn)行工作。這樣不但增加了工藝的等待時(shí)間，大大延長(zhǎng)了研制周期，有時(shí)還導(dǎo)致相關(guān)環(huán)節(jié)的工作大面積返工。采用并行工程后，工藝團(tuán)隊(duì)主動(dòng)向設(shè)計(jì)前伸，提前融入設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，著手研制準(zhǔn)備工作，實(shí)現(xiàn)“數(shù)模成熟一個(gè)、發(fā)放一個(gè)、制造一個(gè)”的并行研制模式，開(kāi)創(chuàng)了無(wú)隔閡的飛機(jī)快速研制新局面，工藝準(zhǔn)備周期縮短40%左右。

組建面向設(shè)計(jì)的并行工程團(tuán)隊(duì)。在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，制造單位按專(zhuān)業(yè)組成工藝IPT團(tuán)隊(duì)主動(dòng)融入設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，由設(shè)計(jì)單位直接領(lǐng)導(dǎo)，與設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)共同完成產(chǎn)品定義和發(fā)圖工作。改變了過(guò)去由廠(chǎng)、所各自領(lǐng)導(dǎo)，難以協(xié)同的局面。

確定面向制造的設(shè)計(jì)發(fā)圖順序。設(shè)計(jì)的可制造性和工藝準(zhǔn)備的充分性直接影響到后續(xù)研制工作的進(jìn)展。因此，設(shè)計(jì)與工藝的有效溝通與協(xié)調(diào)至關(guān)重要。根據(jù)飛機(jī)制造流程，結(jié)合項(xiàng)目計(jì)劃管理，從備料、工藝準(zhǔn)備、長(zhǎng)周期零部件加工和工裝設(shè)計(jì)與制造角度出發(fā)，對(duì)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)提出發(fā)圖順序以及相關(guān)節(jié)點(diǎn)的具體要求，使設(shè)計(jì)工作盡量考慮后續(xù)制造的難易程度和周期，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)計(jì)劃與制造計(jì)劃的有機(jī)結(jié)合。

按5級(jí)模型成熟度協(xié)同管理。開(kāi)展并行工程的目的是為了縮短研制周期，高效完成產(chǎn)品研制。然而將本來(lái)有先后順序的串行工作并行來(lái)做是要冒風(fēng)險(xiǎn)的，如何將風(fēng)險(xiǎn)控制到最低，提高效率，提出了模型成熟度的概念。模型成熟度即在產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中被表示為生命周期狀態(tài)，是對(duì)產(chǎn)品數(shù)字模型完成情況和詳細(xì)程度的描述，將產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息、幾何信息、工藝信息等達(dá)到一定技術(shù)狀態(tài)的數(shù)模提前發(fā)放給下游用戶(hù)，以便下一步流程工作順利開(kāi)展。在飛機(jī)設(shè)計(jì)發(fā)圖階段，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)和工藝團(tuán)隊(duì)共同制定了模型成熟度，并將其分為5個(gè)等級(jí)，工藝IPT可針對(duì)相應(yīng)等級(jí)進(jìn)行工作，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的分步式電子審簽流程和發(fā)放，設(shè)計(jì)與工藝工作同步完成。

按WBS實(shí)現(xiàn)飛機(jī)制造流程高度并行。飛機(jī)研制中的工作分解結(jié)構(gòu)（WBS），是以飛機(jī)研制任務(wù)為中心的層次體系，它是對(duì)研制任務(wù)由粗到細(xì)分解成最小單元的過(guò)程。通過(guò)WBS工作分解，確定新機(jī)研制各工作之間的相互關(guān)系，以及每項(xiàng)工作可能的持續(xù)時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)飛機(jī)制造流程的高度并行。

并行材料采購(gòu)。按照常規(guī)的做法，只有設(shè)計(jì)發(fā)圖完畢，工藝部門(mén)根據(jù)圖紙制定材料定額，然后交由采購(gòu)部門(mén)，采購(gòu)部門(mén)根據(jù)材料定額綜合平衡后，才能簽訂材料供貨合同。從周期上看，工藝部門(mén)完成材料定額的編制工作至少需要1個(gè)月的時(shí)間，材料的供貨周期從簽訂合同開(kāi)始到供貨至少需要3個(gè)月的周期，有的甚至需要6個(gè)月以至于更長(zhǎng)，從設(shè)計(jì)圖紙發(fā)放完畢到零件開(kāi)工至少有4個(gè)月以上的等待周期。因此，在型號(hào)研制總周期已經(jīng)確定的情況下，如何采用并行工作縮短材料備料周期非常重要。在飛機(jī)項(xiàng)目研制上，我們采取了按設(shè)計(jì)數(shù)模成熟度并行進(jìn)行材料采購(gòu)管理的組織模式。在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，按數(shù)模成熟度，工藝人員和采購(gòu)人員共同加入聯(lián)合團(tuán)隊(duì)，分期分批完成材料定額編制，提前與材料供應(yīng)商進(jìn)行溝通，有效地規(guī)避因設(shè)計(jì)工作未完成而帶來(lái)的備料風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)際節(jié)省采購(gòu)周期50%以上。這樣做的風(fēng)險(xiǎn)是由于必要的設(shè)計(jì)更改，可能導(dǎo)致部分材料的浪費(fèi)，加大研制成本。

工裝設(shè)計(jì)與制造并行。工裝研制是飛機(jī)研制中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。受工裝數(shù)量巨大、涉及到的環(huán)節(jié)眾多、制造周期長(zhǎng)等因素影響，工裝研制的進(jìn)度直接決定整個(gè)型號(hào)的研制周期，是制約飛機(jī)快速研制的主要瓶頸之一。在以往的飛機(jī)研制過(guò)程中，工裝設(shè)計(jì)制造流程分為申請(qǐng)、設(shè)計(jì)制造、使用與維護(hù)等3個(gè)階段，且相對(duì)獨(dú)立，信息溝通不暢，造成工裝的設(shè)計(jì)制造周期較長(zhǎng)。采用并行工程后，將工裝設(shè)計(jì)與制造的3個(gè)階段有機(jī)地融合到飛機(jī)研制過(guò)程，在一個(gè)協(xié)同平臺(tái)下，使工裝團(tuán)隊(duì)密切跟蹤飛機(jī)設(shè)計(jì)、工藝準(zhǔn)備進(jìn)展，按數(shù)模成熟度，針對(duì)不同難度的工裝分別制定工裝研制管理流程，使工裝制造進(jìn)度滿(mǎn)足飛機(jī)研制的需要，大型工裝的設(shè)計(jì)與制造縮短周期3～5個(gè)月。

部裝、總裝工作高度并行。按照一般的飛機(jī)制造流程，在完成大部件裝配后進(jìn)入預(yù)總裝流程，然后才能進(jìn)入總裝。采用并行作業(yè)后，通過(guò)優(yōu)化裝配工序，根據(jù)裝配進(jìn)展，將部裝、總裝有機(jī)結(jié)合起來(lái)，提前開(kāi)展導(dǎo)管/電纜安裝和成品試裝/安裝工作，既能加快裝配進(jìn)程，又能提前發(fā)現(xiàn)和解決裝配中的問(wèn)題。

搭建信息化平臺(tái)。建立制造/設(shè)計(jì)協(xié)同數(shù)字化平臺(tái)。在飛機(jī)研制初期，結(jié)合項(xiàng)目研制目標(biāo)，廠(chǎng)所經(jīng)過(guò)多次技術(shù)、管理、數(shù)字化流程等方面的交流、論證和梳理，搭建了適合深度并行協(xié)同的跨地域、跨組織的數(shù)字化制造/設(shè)計(jì)協(xié)同研制平臺(tái)，并共同制定協(xié)同平臺(tái)的使用規(guī)則和使用方法，使信息可以及時(shí)、充分共享，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)、工藝、制造、裝配、檢測(cè)等環(huán)節(jié)的數(shù)字化和一體化。在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)下，工藝IPT團(tuán)隊(duì)按模型成熟度能夠協(xié)同完成工藝準(zhǔn)備工作，全面打通了全數(shù)字量傳遞的數(shù)字化制造、管理流程，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)知識(shí)信息流的協(xié)同處理和多項(xiàng)作業(yè)的協(xié)同實(shí)施。

建立項(xiàng)目管理系統(tǒng)。項(xiàng)目管理的有效監(jiān)控和有效溝通是實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目成功的必要保障。為了解決以往項(xiàng)目管理中存在的“信息孤島”問(wèn)題，通過(guò)建立集成化的項(xiàng)目管理平臺(tái)，將項(xiàng)目管理過(guò)程從“信息分散，各自傳遞”的舊模式向“信息集中，快速傳遞”的新模式轉(zhuǎn)變。圍繞計(jì)劃管理與作業(yè)調(diào)度，通過(guò)各個(gè)系統(tǒng)之間的集成，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵數(shù)據(jù)（主制造計(jì)劃、車(chē)間作業(yè)計(jì)劃、物料需求計(jì)劃、制造資源信息、人力資源信息、財(cái)務(wù)信息）共享，以樹(shù)狀結(jié)構(gòu)逐級(jí)分解各類(lèi)指令，形成飛機(jī)項(xiàng)目管理系統(tǒng)。方便各層級(jí)領(lǐng)導(dǎo)以及項(xiàng)目管理人員更有效地溝通，打造隨需而動(dòng)的智能決策平臺(tái)，既能準(zhǔn)確反映并行各環(huán)節(jié)的運(yùn)行情況，又能夠使并行各環(huán)節(jié)之間的信息流動(dòng)起來(lái)，達(dá)到資源共享，同時(shí)為諸多項(xiàng)目工作的并行開(kāi)展提供便利。

飛機(jī)研制中的敏捷管理應(yīng)用

構(gòu)建動(dòng)態(tài)聯(lián)盟組織。內(nèi)部動(dòng)態(tài)聯(lián)盟——成立快速裝配中心。飛機(jī)研制過(guò)程是一個(gè)創(chuàng)新過(guò)程，需要不斷完善設(shè)計(jì)、優(yōu)化參數(shù)，以最快的速度完成研制和飛機(jī)性能指標(biāo)的驗(yàn)證工作。多年來(lái)，沈飛公司新機(jī)研制與批生產(chǎn)軍機(jī)交付工作混線(xiàn)進(jìn)行，經(jīng)常導(dǎo)致資源沖突、管理困難，既無(wú)法實(shí)現(xiàn)飛機(jī)快速研制，也干擾了批產(chǎn)飛機(jī)交付的正常秩序。為了解決這一難題，將新機(jī)研制的部總裝工作從批產(chǎn)飛機(jī)的生產(chǎn)線(xiàn)中分離出來(lái)，模擬COE成立快速裝配中心，充分利用企業(yè)內(nèi)部資源和裝配能力，按工作包完成快速裝配。

外部動(dòng)態(tài)聯(lián)盟。飛機(jī)研制初期，根據(jù)行業(yè)內(nèi)相關(guān)單位的技術(shù)能力和優(yōu)勢(shì)，確定聯(lián)合研制單位，采取“聯(lián)合設(shè)計(jì)、分包制造、快速研制”的方式。按飛機(jī)研制方案，明確具體項(xiàng)目，制定聯(lián)合研制協(xié)議，構(gòu)成以主制造商為中心的星形動(dòng)態(tài)聯(lián)盟，確保組織的敏捷性。以鍛鑄件供應(yīng)商管理為例，在工藝生產(chǎn)準(zhǔn)備階段，主動(dòng)邀請(qǐng)鍛鑄件供應(yīng)商，加入到工藝/設(shè)計(jì)IPT團(tuán)隊(duì)，按模型成熟度開(kāi)展并行協(xié)同工作，分期分批地完成了鍛鑄件的工藝生產(chǎn)準(zhǔn)備和投產(chǎn)，保證了鍛鑄件的及時(shí)供應(yīng)?？s短鍛鑄件供貨周期30%。

建立柔性項(xiàng)目管理組織。為充分發(fā)揮職能組織的縱向優(yōu)勢(shì)和項(xiàng)目組織的橫向優(yōu)勢(shì)，盡量使管理層級(jí)扁平化，成立以項(xiàng)目管理為核心的綜合協(xié)調(diào)團(tuán)隊(duì)。其中，項(xiàng)目管理核心團(tuán)隊(duì)設(shè)在項(xiàng)目管理辦公室，在縱向上既要與上級(jí)主管部門(mén)保持聯(lián)系以取得指導(dǎo)和支持，又要通過(guò)對(duì)下屬單位的合理組織，搞好有機(jī)協(xié)調(diào)工作；在橫向上，妥善處理好與其他部門(mén)的各類(lèi)關(guān)系，爭(zhēng)取得到各方面的支持和配合，使項(xiàng)目能按預(yù)定計(jì)劃順利實(shí)現(xiàn)。

為了適應(yīng)飛機(jī)復(fù)雜的研制過(guò)程，在項(xiàng)目研制的不同階段，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)按 WBS分解工作計(jì)劃，柔性化調(diào)配各個(gè)團(tuán)隊(duì)人員，并適時(shí)組建現(xiàn)場(chǎng)工作團(tuán)隊(duì)，以便統(tǒng)一指揮協(xié)調(diào)、提高問(wèn)題處理和決策效率。

再造零件加工、裝配系統(tǒng)。在通過(guò)深度應(yīng)用并行過(guò)程解決設(shè)計(jì)與工藝敏捷性的同時(shí)，必須突破傳統(tǒng)零件加工和裝配集成方面的短板，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)柔性制造。如在零件制造方面，通過(guò)構(gòu)建智能加工中心、再造鈑金導(dǎo)管加工系統(tǒng)、快速編程技術(shù)，提高零件加工效率20%以上；在裝配集成方面，通過(guò)計(jì)算機(jī)裝配仿真技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)產(chǎn)品整個(gè)過(guò)程進(jìn)行模擬與分析，將產(chǎn)品與資源按實(shí)際裝配工藝過(guò)程進(jìn)行模擬試驗(yàn)，結(jié)合人機(jī)模型直觀地分析產(chǎn)品的可制造性、可裝配性、可維護(hù)性，在降低成本的基礎(chǔ)上，進(jìn)行實(shí)際模擬，避免了因干涉等原因，引起后期設(shè)計(jì)更改的風(fēng)險(xiǎn)。在裝配現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)將批產(chǎn)飛機(jī)和新研飛機(jī)實(shí)施分線(xiàn)研制，并依托技術(shù)進(jìn)步，采用柔性裝配技術(shù)，可以縮短裝配周期，提高裝配質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了快速響應(yīng)與敏捷制造。

在飛機(jī)研制過(guò)程中，沈飛公司通過(guò)基于統(tǒng)一的數(shù)字化協(xié)同平臺(tái)和信息化管理平臺(tái)，建立集中統(tǒng)一的柔性化組織，應(yīng)用先進(jìn)的制造技術(shù)，開(kāi)展并行工程和敏捷研制管理，最終形成了以提高效率為中心，統(tǒng)一團(tuán)隊(duì)管理、統(tǒng)一計(jì)劃、統(tǒng)一協(xié)同平臺(tái)、統(tǒng)一項(xiàng)目協(xié)同、統(tǒng)一技術(shù)管理、統(tǒng)一物流管理的“六統(tǒng)一”以及創(chuàng)新裝配集成模式的項(xiàng)目管理思想，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)/制造一體化、制造過(guò)程可視化、敏捷化，并創(chuàng)造了多項(xiàng)研制記錄，提高了核心研制能力，促進(jìn)了公司管理水平的穩(wěn)步提升。