航空裝備過(guò)度設(shè)計(jì)問(wèn)題的成因及其解決思路

賈宇飛

摘要：過(guò)度設(shè)計(jì)是與設(shè)計(jì)不到位相對(duì)應(yīng)的一種缺陷，設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)過(guò)程中過(guò)度追求一些體驗(yàn)的完美或者需求的滿足，反而導(dǎo)致最終的實(shí)際使用體驗(yàn)下降，或者偏離產(chǎn)品設(shè)計(jì)初衷。該現(xiàn)象在航空裝備領(lǐng)域比較普遍，帶來(lái)了裝備制造難度大、生產(chǎn)速度慢、保障費(fèi)用高等一系列問(wèn)題，而且因?yàn)楹娇昭b備更新頻率低、生產(chǎn)批量少、技術(shù)狀態(tài)復(fù)雜而表現(xiàn)地更為突出。其產(chǎn)生的原因和要素是多方面的，既有技術(shù)成熟度不足的原因，也有管理機(jī)制和價(jià)格機(jī)制以及認(rèn)識(shí)不足的因素。為此可以從完善機(jī)制、加強(qiáng)管理、明確責(zé)任等方面采取措施加以解決。

關(guān)鍵詞：航空裝備;過(guò)度設(shè)計(jì);全壽命周期;費(fèi)用

中圖分類號(hào)：E92文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1前言

過(guò)去近二十年，我國(guó)航空武器裝備呈集群式快速發(fā)展樣態(tài)，但受產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和任務(wù)需求的影響，產(chǎn)品研發(fā)大多處于時(shí)空被高度壓縮、生產(chǎn)力要素與資源匹配不到位的大環(huán)境中，由于在設(shè)計(jì)開發(fā)過(guò)程中，過(guò)多地偏重于解決有無(wú)和設(shè)計(jì)不到位問(wèn)題，忽視了對(duì)用戶需求的全面理解和對(duì)全壽命成本的管控，導(dǎo)致裝備普遍存在著過(guò)度設(shè)計(jì)的現(xiàn)象，帶來(lái)了裝備制造難度大、生產(chǎn)速度慢、保障費(fèi)用高等一系列問(wèn)題。而且這一問(wèn)題因?yàn)楹娇昭b備更新頻率低、生產(chǎn)批量少、技術(shù)狀態(tài)復(fù)雜而更為突出。

2概念及基本特征

2.1概念定義

現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)是在主客觀多維約束條件下謀求解決需求與可能矛盾、有限實(shí)現(xiàn)和階段性尋優(yōu)的過(guò)程，具有設(shè)計(jì)者強(qiáng)烈的主觀行為特征，因此每一個(gè)新產(chǎn)品難免會(huì)隱含不合理設(shè)計(jì)。包括：產(chǎn)品功能與用戶需求、產(chǎn)品形式與功能，產(chǎn)品受眾與產(chǎn)品目標(biāo)用戶，產(chǎn)品設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)技術(shù)，產(chǎn)品定價(jià)與用戶支付能力等要素之間的一致性以及匹配性。

按照這種一致性和匹配性來(lái)分，不合理設(shè)計(jì)分為設(shè)計(jì)過(guò)度和設(shè)計(jì)不足兩種情況。其中，設(shè)計(jì)過(guò)度主要是超出顧客需求或支付能力，存在過(guò)剩功能（性能）、過(guò)度復(fù)雜形式、過(guò)度包裝以及由此帶來(lái)過(guò)度復(fù)雜的制造內(nèi)容等。用戶想要A，你給了他ABCDE，結(jié)果BCDE全部用不上，既讓用戶選擇困難，又浪費(fèi)了團(tuán)隊(duì)開發(fā)時(shí)間。即使是有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)師，有時(shí)也容易陷入自己的“小循環(huán)”中難以自拔，過(guò)度追求一些體驗(yàn)的完美、或者需求的滿足，而導(dǎo)致最終的實(shí)際使用體驗(yàn)下降，或者偏離產(chǎn)品設(shè)計(jì)初衷的悲劇結(jié)果。

導(dǎo)致這種不合理設(shè)計(jì)的關(guān)鍵原因是設(shè)計(jì)師團(tuán)隊(duì)的價(jià)值取向有誤和設(shè)計(jì)技術(shù)能力水平不足。

2.1.1主要特征

過(guò)度設(shè)計(jì)有如下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）問(wèn)題的判斷較困難，經(jīng)常會(huì)因人因時(shí)因勢(shì)而異，由于問(wèn)題的形成具有強(qiáng)烈的主觀特色，對(duì)設(shè)計(jì)合理性的判斷只能通過(guò)其他相關(guān)因素的比照來(lái)進(jìn)行，這正是管理的困境所在;（2）問(wèn)題的表現(xiàn)很隱蔽，而且可能在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)都不會(huì)暴露，與之相對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)不足的問(wèn)題能夠通過(guò)功能驗(yàn)證考核很快發(fā)現(xiàn)，而過(guò)度設(shè)計(jì)的問(wèn)題可能要到產(chǎn)品使用一段時(shí)間后才能表現(xiàn)出來(lái)。（3）問(wèn)題的影響范圍較廣，不像設(shè)計(jì)不足的問(wèn)題，通常只影響一兩個(gè)系統(tǒng)或功能，設(shè)計(jì)過(guò)度造成的危害經(jīng)常會(huì)蔓延到產(chǎn)品的配套、制造、使用、保障等多個(gè)環(huán)節(jié)。過(guò)度設(shè)計(jì)是可擴(kuò)展性的大敵之一，設(shè)計(jì)一個(gè)超過(guò)實(shí)際需要的方案就是在浪費(fèi)金錢和時(shí)間，浪費(fèi)處理資源，增加系統(tǒng)擴(kuò)展的成本，限制系統(tǒng)的整體可用性，過(guò)度復(fù)雜，還會(huì)影響擴(kuò)展，導(dǎo)致越來(lái)越難以維護(hù)，出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)將很難進(jìn)行查錯(cuò)。

2.1.2 形成背景

過(guò)度設(shè)計(jì)在任何時(shí)候都可能發(fā)生，但它的集中和普遍發(fā)生必然受背景因素影響，總體而言包括兩個(gè)方面：（1）國(guó)家制造水平大背景約束性。我國(guó)的制造業(yè)水平在世界范圍內(nèi)總體處于第三梯隊(duì)，在這樣的大背景下，雖然設(shè)計(jì)技術(shù)局部占優(yōu)，但整個(gè)設(shè)計(jì)工作仍面臨顯著的技術(shù)與資源困擾，尤其在兼顧裝備先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性上仍存在不少弱點(diǎn)和難點(diǎn)。（2）時(shí)空壓縮、加速發(fā)展語(yǔ)境下的選擇困境。由于我國(guó)是在較差的工業(yè)基礎(chǔ)上應(yīng)急追趕發(fā)展航空裝備，在研發(fā)時(shí)空和資源高度壓縮的條件下，軍地雙方存在把管理重點(diǎn)放在防控設(shè)計(jì)不足上的階段性權(quán)益選擇。這種做法有它獨(dú)特的時(shí)代背景和產(chǎn)業(yè)背景，客觀上彌補(bǔ)了工業(yè)基礎(chǔ)不足的短板，解決了裝備急需，但也是過(guò)度設(shè)計(jì)問(wèn)題發(fā)生的誘因之一。

隨著裝備建設(shè)對(duì)提升費(fèi)效比的要求不斷提升，對(duì)由于裝備設(shè)計(jì)過(guò)度所帶來(lái)的裝備全壽命成本增加、制造合格率低、周期長(zhǎng)、保障難，軍隊(duì)買不起或用不起等問(wèn)題，迫切地需要客觀正視和系統(tǒng)解決。

2.2 過(guò)度設(shè)計(jì)的主要表現(xiàn)

2.2.1設(shè)計(jì)裕度、制造精度、冗余配置超過(guò)合理的水平

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，有以下幾種過(guò)度設(shè)計(jì)的典型現(xiàn)象：

（1）選擇了超過(guò)必要的機(jī)械性能裕度，如增加材料尺寸、提高選材規(guī)格等。不僅直接導(dǎo)致材料浪費(fèi)、成本增加，同時(shí)也導(dǎo)致整機(jī)單位重量效能值降低、能耗增加。

（2）選擇了超出必要的尺寸精度、配合精度等精度水平，導(dǎo)致加工手段升級(jí)或者在制造水平達(dá)不到條件下的合格率大幅降低，增加了制造成本、周期以及用戶維修保障的難度和資源投入。

（3）配置了超出必要的機(jī)械、電子備份種類或數(shù)量，在軟件設(shè)計(jì)中增加的反復(fù)核實(shí)等。不僅增加整機(jī)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)構(gòu)架的復(fù)雜性，增加了產(chǎn)品制造與維護(hù)成本，也降低了特定功能實(shí)現(xiàn)的效率。

2.2.2 片面追求技術(shù)先進(jìn)而設(shè)計(jì)出的“豪華”配置

有的為了體現(xiàn)設(shè)計(jì)水平或突出創(chuàng)新發(fā)明，超出需要領(lǐng)先使用先進(jìn)技術(shù)、先進(jìn)材料，或者處于概念階段的新技術(shù)。比如：某型發(fā)動(dòng)機(jī)在初始設(shè)計(jì)中選擇應(yīng)用仍在探索的某特殊焊接技術(shù)，結(jié)果因技術(shù)成熟度和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)不足引發(fā)大量附加費(fèi)用。

有的為追求技術(shù)完美，為產(chǎn)品配置超出顧客需要的高性能和缺乏實(shí)際效用的功能。比如：在設(shè)計(jì)中使用尚未工程化的特種材料，以及在軍機(jī)上增加與提升性能無(wú)關(guān)的飛行員特殊體驗(yàn)功能等。

2.2.3 不同裝備或系統(tǒng)間缺乏共享、互換、組合的理念

這類情況體現(xiàn)在不同型號(hào)的產(chǎn)品之間難以實(shí)現(xiàn)通用功能接口的標(biāo)準(zhǔn)化和多功能的組合集成;在原材料、元器件、標(biāo)準(zhǔn)件的品種、規(guī)格選用上過(guò)于分散;過(guò)度強(qiáng)調(diào)型號(hào)特點(diǎn)，一個(gè)型號(hào)一套設(shè)計(jì)風(fēng)格，一個(gè)飛機(jī)一套隨機(jī)設(shè)備設(shè)施等。

由此帶來(lái)材料品種或標(biāo)準(zhǔn)多、批量少，供應(yīng)鏈長(zhǎng)而配套關(guān)系復(fù)雜;不僅致使產(chǎn)品研制生產(chǎn)費(fèi)效比大幅降低，也制約了用戶裝備使用、維護(hù)效率提升以及成本控制。

2.2.4 項(xiàng)目總體層面不顧成本約束的整體過(guò)度設(shè)計(jì)

脫離業(yè)已明確的產(chǎn)品定位以及周期、費(fèi)用和目標(biāo)成本的限制，大量采取全新的技術(shù)或?qū)崿F(xiàn)手段，以及通過(guò)增加系統(tǒng)復(fù)雜度和附加功能簡(jiǎn)單回應(yīng)軍方對(duì)提升性能的要求，是在產(chǎn)品層面的整體過(guò)度設(shè)計(jì)。

3 導(dǎo)致過(guò)度設(shè)計(jì)的主要原因

3.1裝備研制管理機(jī)制局限造成的設(shè)計(jì)動(dòng)力不足

3.1.1研制經(jīng)費(fèi)管理體制和定價(jià)機(jī)制自身缺陷

目前裝備購(gòu)置目標(biāo)價(jià)格形成機(jī)制和過(guò)程成本監(jiān)控與激勵(lì)約束機(jī)制在運(yùn)行中存在行政約束作用突出、計(jì)劃經(jīng)濟(jì)色彩濃厚的特點(diǎn);整體上尚未形成連續(xù)驅(qū)動(dòng)企業(yè)謀求設(shè)計(jì)趨向更合理、主動(dòng)關(guān)注裝備全壽命成本控制的動(dòng)力機(jī)制，難于調(diào)動(dòng)承制單位主動(dòng)降低成本的積極性。

3.1.2 裝備研制、訂購(gòu)、使用部門的思路不一致

其中，研制管理部門更注重裝備的先進(jìn)性，而對(duì)生產(chǎn)與使用成本不敏感;對(duì)提升作戰(zhàn)效能的急需使得使用部門對(duì)維修、保障方面的意見(jiàn)讓位于戰(zhàn)技要求;采購(gòu)部門在現(xiàn)行定價(jià)機(jī)制下，很難發(fā)現(xiàn)過(guò)度設(shè)計(jì)對(duì)成本上升的支撐作用。這些因素的綜合作用和反復(fù)迭代增強(qiáng)，導(dǎo)致過(guò)度設(shè)計(jì)的大行其道。

3.2 承制單位內(nèi)生動(dòng)力不足

3.2.1總設(shè)計(jì)師系統(tǒng)缺乏成本管理約束機(jī)制

型號(hào)行政總指揮雖是名義上的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，但由于難以全面介入設(shè)計(jì)過(guò)程，再加上整體缺乏設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)、方法運(yùn)用、階段把關(guān)環(huán)節(jié)和專業(yè)的管理力量，這就在客觀上造成了設(shè)計(jì)師團(tuán)隊(duì)追求技術(shù)先進(jìn)性的偏好和造成過(guò)度設(shè)計(jì)的趨勢(shì)得不到有效控制。

3.2.2 廠所在研制成本控制方面價(jià)值追求不一致

在主要承制單位廠所分離的狀態(tài)下，設(shè)計(jì)單位與制造單位價(jià)值追求不一致，缺乏對(duì)設(shè)計(jì)單位知識(shí)產(chǎn)權(quán)的有效回報(bào)機(jī)制。這就造成主機(jī)所傾向于靠更高的設(shè)計(jì)難度和技術(shù)水平贏得更多的投入，而無(wú)須為飛機(jī)成本上升承擔(dān)責(zé)任。而主機(jī)廠處于被動(dòng)或弱勢(shì)地位，既愿意從設(shè)計(jì)中帶來(lái)新的能力改造機(jī)會(huì)，也不得不被動(dòng)地接受過(guò)度設(shè)計(jì)帶來(lái)的成本增加。

3.2.3 經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)缺乏足夠的關(guān)注和能力

主機(jī)設(shè)計(jì)所在經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)和管理方面存在較大短板。一方面，裝備經(jīng)濟(jì)性意識(shí)比較欠缺，缺乏從設(shè)計(jì)角度降低研制經(jīng)費(fèi)和制造成本的主動(dòng)性;另一方面，經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)工具和手段欠缺，設(shè)計(jì)人員不能及時(shí)了解其設(shè)計(jì)結(jié)果的經(jīng)濟(jì)性后果。

3.3 技術(shù)不成熟、不均衡導(dǎo)致的過(guò)度設(shè)計(jì)

3.3.1新技術(shù)儲(chǔ)備不足或成熟度不足，導(dǎo)致設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)高

由于長(zhǎng)期走仿制路線所積累的“八國(guó)聯(lián)軍式”的技術(shù)支撐體系基礎(chǔ)不完備，在新裝備開發(fā)的技術(shù)體系成熟度、功能/性能驗(yàn)證、設(shè)計(jì)知識(shí)庫(kù)支撐等方面存在明顯的不足，導(dǎo)致設(shè)計(jì)師系統(tǒng)存在技術(shù)不自信，為降低風(fēng)險(xiǎn)，只能依靠增加設(shè)計(jì)裕度、或采取更先進(jìn)材料及更高水平加工要求等來(lái)確保產(chǎn)品指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

3.3.2 行業(yè)和系統(tǒng)間技術(shù)水平不均衡導(dǎo)致過(guò)度設(shè)計(jì)

由于行業(yè)技術(shù)水平差距大，配套產(chǎn)品層次參差不齊，在“木桶效應(yīng)”下，一些先進(jìn)的核心系統(tǒng)受落后的配套系統(tǒng)限制也很難發(fā)揮出應(yīng)有的效能。此外，設(shè)計(jì)技術(shù)與制造技術(shù)之間局部存在代差，由此導(dǎo)致設(shè)計(jì)要求超過(guò)制造技術(shù)水平，也會(huì)形成過(guò)度設(shè)計(jì)，導(dǎo)致制造質(zhì)量合格率、一致性降低，制造成本和使用成本增加。裝備發(fā)展跨度越大、新技術(shù)占比越高，這類問(wèn)題的嚴(yán)重性越突出。

3.3.3 備全壽命費(fèi)用分布不合理，研制周期不足

以美國(guó)為例，航空裝備科研費(fèi)用在裝備立項(xiàng)前技術(shù)驗(yàn)證、立項(xiàng)研制與鑒定、裝備作戰(zhàn)能力形成的三個(gè)階段的經(jīng)費(fèi)比例約各占1/3;而我國(guó)對(duì)預(yù)研投入整體較少，工程背景的演示驗(yàn)證也不是很充分，研制周期偏緊，難以滿足大型復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要迭代2.3次以上的工程經(jīng)驗(yàn)值要求，這就導(dǎo)致設(shè)計(jì)方案偏保守，由此產(chǎn)生的過(guò)度設(shè)計(jì)以及帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)和成本失控比較普遍。

4 解決問(wèn)題的措施和方向

要從根本上解決過(guò)度設(shè)計(jì)問(wèn)題，必須從它產(chǎn)生的根源著手，突破這一困境的關(guān)鍵是有效管理設(shè)計(jì)工作和設(shè)計(jì)師。其中包括確定共同的判定準(zhǔn)則，培養(yǎng)設(shè)計(jì)師的謹(jǐn)慎和自我質(zhì)疑品德與能力，確保在“用戶新需求提出、設(shè)計(jì)創(chuàng)意、低成本制造、顧客購(gòu)買和體驗(yàn)”等產(chǎn)品開發(fā)主流程各階段的有效銜接、匹配和閉環(huán)反饋互動(dòng)。解決設(shè)計(jì)過(guò)度問(wèn)題的難點(diǎn)是對(duì)設(shè)計(jì)合理性的判斷，從國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)看，設(shè)置產(chǎn)品目標(biāo)成本基準(zhǔn)并開展動(dòng)態(tài)跟蹤管理，以及開展設(shè)計(jì)的可制造性評(píng)價(jià)等都是已被證明的有效途徑。

針對(duì)航空裝備研制的實(shí)際，可以從以下方面采取措施：

（1）在研制過(guò)程管理上，在立項(xiàng)論證階段，提高對(duì)目標(biāo)價(jià)格論證的重視程度，加大科研費(fèi)和裝備目標(biāo)成本論證的力度;在工程研制階段，實(shí)施經(jīng)費(fèi)按工作包預(yù)算分解和目標(biāo)成本按產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分解，并作為研制基線管理;實(shí)現(xiàn)經(jīng)費(fèi)與任務(wù)相匹配，形成過(guò)度設(shè)計(jì)防控機(jī)制和成本控制自律機(jī)制。

（2）在制度完善上，把成本評(píng)價(jià)和審核納入正常的科研程序之中，列入項(xiàng)目的考核指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵研制節(jié)點(diǎn)技術(shù)、質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)性審查把關(guān)同步實(shí)施。形成考核導(dǎo)向的驅(qū)動(dòng)機(jī)制。

（3）在責(zé)任分解上，把科研項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)管理責(zé)任落實(shí)到總設(shè)計(jì)師系統(tǒng)肩上，通過(guò)責(zé)任分解傳遞，像分解重量指標(biāo)一樣，把經(jīng)費(fèi)管理、成本管控的需求壓力傳遞到設(shè)計(jì)者肩上。

（4）在縮小技術(shù)成熟度差距上，通過(guò)加大預(yù)研攻關(guān)力度，提高設(shè)計(jì)用新技術(shù)新材料的技術(shù)成熟度，提高設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的技術(shù)自信和設(shè)計(jì)裕度把握精準(zhǔn)度。

（5）在設(shè)計(jì)與制造能力的匹配上，強(qiáng)調(diào)頂層設(shè)計(jì)，立足設(shè)計(jì)源頭防止過(guò)度設(shè)計(jì)和提高制造能力設(shè)計(jì)匹配度，解決制造與設(shè)計(jì)技術(shù)不匹配的問(wèn)題。