成功樹在發(fā)動機(jī)首飛前摸底試驗中的應(yīng)用

■ 謝亞東 / 中國航發(fā) 王旭 謝榮華 楊晰瓊 / 中國航發(fā)動研所

探索成功樹管理工具在民用渦軸發(fā)動機(jī)AES100首飛前摸底試驗中的應(yīng)用，利用體系化管理思維開展全流程任務(wù)與風(fēng)險管理，將事后補救轉(zhuǎn)化為事前謀劃，有效減少設(shè)計、試驗、制造等各環(huán)節(jié)的反復(fù)迭代，從而實現(xiàn)“一次成功”的目標(biāo)。

航空發(fā)動機(jī)的研制過程，就是持續(xù)與“風(fēng)險”和“故障”角力的過程。以發(fā)動機(jī)型號為例，首飛前的設(shè)計和試驗工作，需要總師單位根據(jù)對適航要求的理解進(jìn)行系統(tǒng)研判，也需要總師單位通過設(shè)計保證體系對供應(yīng)商進(jìn)行延伸管控，以實現(xiàn)對整機(jī)、系統(tǒng)及成附件的試制質(zhì)量控制。因此，首飛前摸底試驗對發(fā)動機(jī)首飛，乃至整個研制過程來說，都是至關(guān)重要的。作為重點里程碑任務(wù)，首飛前摸底試驗任務(wù)涉及面廣，資源需求量多，任務(wù)難度大，時間進(jìn)度緊張，任務(wù)完成存在較大風(fēng)險，這就需要有效的管理工具來保障工作的有效推進(jìn)與最終成功。

成功樹技術(shù)保障分析方法源自航天系統(tǒng)重點型號研制實踐的經(jīng)驗總結(jié)，基本原理是依托工程與風(fēng)險管理理念，對中心任務(wù)全流程中每一子任務(wù)、子環(huán)節(jié)進(jìn)行分解并深入分析，發(fā)現(xiàn)其中風(fēng)險并采取針對性措施，以達(dá)到研制一次成功的目的。研制團(tuán)隊利用成功樹工具，對AES100渦軸發(fā)動機(jī)首飛前摸底試驗進(jìn)行綜合保障分析，梳理任務(wù)及風(fēng)險項，制定相應(yīng)舉措，保證發(fā)動機(jī)在首飛前摸底試驗中一次成功。

圖1 AES100渦軸發(fā)動機(jī)

成功樹構(gòu)建的總體思路

在總體原則上，AES100研制團(tuán)隊參照《航空渦輪螺旋槳和渦輪軸發(fā)動機(jī)通用規(guī)范》要求，借鑒已取證型號首飛前試驗經(jīng)驗，嚴(yán)格按照CCAR-33-R2《航空發(fā)動機(jī)適航規(guī)定》確定首飛前試驗要求、程序與科目。

在構(gòu)建邏輯上，以“首飛前摸底試驗一次成功”為頂事件，按照事件完成所需的全部條件為邏輯基點，逐級對涉及的工作項進(jìn)行窮盡，分解至任務(wù)邊界清晰、責(zé)任主體單一的底事件為止。

在完成成功樹整體架構(gòu)后，對底事件任務(wù)進(jìn)行風(fēng)險識別，針對中高風(fēng)險的底事件制定相應(yīng)的關(guān)鍵影響因素分析、保障措施制定及具體計劃節(jié)點安排。成功樹構(gòu)建完成后，通過動態(tài)管理、迭代更新，推動成功樹節(jié)點任務(wù)不斷達(dá)成，最終實現(xiàn)項目成功。

成功樹應(yīng)用實施步驟

根據(jù)設(shè)計流程梳理要素形成成功樹基本架構(gòu)

按照設(shè)計體系流程，梳理出首飛前摸底試驗順利完成所需的設(shè)計、試制、試驗全部要素，分解出發(fā)動機(jī)技術(shù)狀態(tài)完備、發(fā)動機(jī)實物完備和試驗工作完備等3項業(yè)務(wù)域工作。

對業(yè)務(wù)域工作按層級進(jìn)一步細(xì)分，可得出后續(xù)子任務(wù)。例如，對試驗工作進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)分，得出試驗條件完備、試驗方法科學(xué)合理和試驗科目齊全的子任務(wù)，試驗條件可分解出整機(jī)、部件、系統(tǒng)的車臺設(shè)備、窗口周期等子任務(wù)項，試驗方法可分解出整機(jī)、部件、系統(tǒng)試驗方案、流程、數(shù)據(jù)處理等子任務(wù)項，試驗科目則需明確所有首飛前整機(jī)、部件、系統(tǒng)和成附件摸底試驗任務(wù)項，成功樹部分構(gòu)架如圖2所示。

圖2 成功樹架構(gòu)（試驗部分）

成功樹構(gòu)建的最終目的是實現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)類工作的一次成功，其有別于故障樹模型，在搭建過程中，十分注重工作項的完備性。在工作包逐級展開的過程中，對于展開的顆粒度可以根據(jù)項目實際需要進(jìn)行調(diào)整，對分屬不同任務(wù)區(qū)的任務(wù)展開顆粒度也可以有所側(cè)重和不同。需要注意的是，為避免漏項或重項，同一任務(wù)包進(jìn)行任務(wù)分解的邏輯要具備一致性，如依據(jù)產(chǎn)品分解結(jié)構(gòu)（PBS）、工作流程進(jìn)行分解等?？紤]到后續(xù)工作步驟，在基本架構(gòu)搭建過程中，可根據(jù)該頂層任務(wù)復(fù)雜程度進(jìn)行適度分解（一般3～5層即可），無須直接分解至最底層。

針對工作項進(jìn)行初步風(fēng)險識別

按照成功樹構(gòu)建思路，對于大型復(fù)雜任務(wù)而言，全部分解至底事件所形成的完整版成功樹非常龐雜，不利于項目管理的開展。在成功樹中，需要對這些任務(wù)進(jìn)行初步風(fēng)險識別，并用可視化手段進(jìn)行備注。通常從頂事件出發(fā)，對每一層級的任務(wù)進(jìn)行梳理，并對其狀態(tài)進(jìn)行動態(tài)管理與更新。對于風(fēng)險較小或可控的任務(wù)無須進(jìn)行分解，而對于較大的任務(wù)項可再向下分解一級。

在發(fā)動機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)、成附件、燃燒室技術(shù)狀態(tài)確定后，對應(yīng)任務(wù)項僅需要持續(xù)關(guān)注，其風(fēng)險若在可控范圍內(nèi)，可不進(jìn)行后續(xù)工作包的展開，以便于管理聚焦。設(shè)計部分的風(fēng)險識別情況如圖3所示。

圖3 成功樹二級架構(gòu)（設(shè)計）風(fēng)險識別

進(jìn)行風(fēng)險量化分析，對風(fēng)險項進(jìn)行全面管理

首先需對任務(wù)進(jìn)行風(fēng)險等級劃分，以便于重點管理。研制團(tuán)隊可采取通用的風(fēng)險矩陣管理法，按照“發(fā)生概率”與“危害程度”對風(fēng)險等級進(jìn)行量化，并通過紅、黃、綠顏色標(biāo)識進(jìn)行可視化管理。評分標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計是風(fēng)險管理的難點項，須根據(jù)頂事件總體要求把控，應(yīng)盡量保證標(biāo)準(zhǔn)的可量化性。

表1 風(fēng)險等級識別評分標(biāo)準(zhǔn)

危害程度

對任務(wù)進(jìn)行風(fēng)險識別與量化后，對中高風(fēng)險任務(wù)進(jìn)行進(jìn)一步分解，識別關(guān)鍵影響因素與具體風(fēng)險項，形成保障措施與對應(yīng)工作計劃。以渦輪部件試制加工為例，對該任務(wù)進(jìn)行進(jìn)一步分解與風(fēng)險識別，在6項子任務(wù)中有3項低風(fēng)險、2項中風(fēng)險和1項高風(fēng)險，如圖4所示。針對高風(fēng)險子任務(wù)進(jìn)行風(fēng)險分析，可得出因設(shè)計改進(jìn)導(dǎo)致試制刀具需重新采購，同時該試驗件加工資源稀缺，窗口期緊張。基于以上風(fēng)險分析，制定相應(yīng)保障措施，對外開展刀具交付實時跟進(jìn)，對內(nèi)制訂雙流水加工方案，實施并行工程，根據(jù)倒排節(jié)點確定臨界時間點進(jìn)行計劃安排，確保任務(wù)成功。

圖4 渦輪部件風(fēng)險任務(wù)全面管理

動態(tài)管理

在完成成功樹構(gòu)建后，依托成功樹進(jìn)行任務(wù)動態(tài)管理成為成功樹是否取得實效的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在項目中，主要通過分層例會的管理模式進(jìn)行動態(tài)管理與風(fēng)險動態(tài)清零。

項目團(tuán)隊可根據(jù)成功樹任務(wù)與風(fēng)險分解情況落實責(zé)任人，通過專業(yè)級周例會形式統(tǒng)籌工作推進(jìn)。每周采取周例會形式，首先對任務(wù)完成情況與低風(fēng)險任務(wù)風(fēng)險等級情況進(jìn)行迭代更新，確保任務(wù)點及時閉環(huán)，風(fēng)險點及時關(guān)閉。對于原有的中高風(fēng)險任務(wù)，盤點每周工作關(guān)鍵點進(jìn)展，及時進(jìn)行計劃調(diào)整與資源協(xié)調(diào)；對于新增的中高風(fēng)險任務(wù)，研判風(fēng)險等級提升的原因，并就關(guān)聯(lián)任務(wù)進(jìn)行分析，同步開展新增風(fēng)險任務(wù)鏈的全面管理。

針對重難點任務(wù)，研制團(tuán)隊按照民機(jī)適航體系要求，將流程管理理念與成功樹創(chuàng)新融合，將成功樹中識別的關(guān)鍵任務(wù)與可能風(fēng)險項嵌入流程節(jié)點，便于研制團(tuán)隊宏觀把握任務(wù)全局的前提下聚焦“關(guān)鍵少數(shù)”，確保試驗任務(wù)在適航質(zhì)量體系下取得成功。

實施效果

通過運用成功樹進(jìn)行全局分析，總師系統(tǒng)科學(xué)制定了各項任務(wù)的，系統(tǒng)性地解決了在復(fù)雜系統(tǒng)性整機(jī)試驗中存在的局部技術(shù)“梗阻”、零組件不匹配、試驗資源利用不合理等問題，在試驗資源與試驗周期異常緊張的情況下，一次性通過全部13項整機(jī)首飛前摸底試驗，提前完成了項目里程碑任務(wù)。

難點及待加強事項

成功樹本質(zhì)上是以重大事項任務(wù)為牽引，對計劃與風(fēng)險管理的重新組合，其核心在于計劃任務(wù)的完備性與風(fēng)險識別的準(zhǔn)確性，即“不漏項”與“無盲點”。在實際操作過程中，主要有以下兩項難點工作。

一是對任務(wù)項分解程度的把控。成功樹分解過粗起不到管理效果，分解過細(xì)則會導(dǎo)致人力資源的浪費，并容易淡化對重點任務(wù)和風(fēng)險任務(wù)的關(guān)注，分解程度需要總師系統(tǒng)統(tǒng)籌決策。對于新增/存在變化/重要節(jié)點的任務(wù)，需要進(jìn)行細(xì)化分解重點管控。

二是對任務(wù)風(fēng)險量化評估與全面管理。風(fēng)險管理是成功樹管理的核心難點，管理好壞直接影響成功樹應(yīng)用效果。在風(fēng)險識別過程中，要找出產(chǎn)生風(fēng)險的具體事項，避免出現(xiàn)模糊概念與宏觀描述；在風(fēng)險分析中，要對其關(guān)鍵影響因素進(jìn)行仔細(xì)研判，轉(zhuǎn)化為可量化表述。在實際工作中發(fā)現(xiàn)，對于技術(shù)相對成熟的研制團(tuán)隊，一般而言，資源風(fēng)險的處理難度一般大于技術(shù)風(fēng)險與進(jìn)度風(fēng)險（技術(shù)創(chuàng)新點與難點攻關(guān)除外），外部風(fēng)險的處理難度一般大于內(nèi)部風(fēng)險。在成功樹的實施過程中，科研與管理雙線都是執(zhí)行者而非監(jiān)管方，需要充分發(fā)揮各自所長，守好各自陣地，才能確保重大項目的“一次成功”。

結(jié)合該項目成功樹的應(yīng)用情況，在后續(xù)的工作中以下幾點有待加強。

一是促進(jìn)“一次成功”管理理念與設(shè)計體系的深度融合。成功樹工具是在設(shè)計體系不斷走向完善的過程中應(yīng)運而生的，通過成功樹的運用，實現(xiàn)了一批重難點任務(wù)工程“一次成功”。將“一次成功”管理理念與方法融入設(shè)計體系流程，將“任務(wù)型”成功樹逐步轉(zhuǎn)化為“項目型”成功樹，乃至“體系型”成功樹。

二是促進(jìn)仿真工具在成功樹中的有效應(yīng)用。目前成功樹構(gòu)建主要利用了項目管理與風(fēng)險管理的理念，屬于技術(shù)管理范疇，通過體系流程保障一次成功。后續(xù)可從技術(shù)端探索，以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用仿真工具通過線上模擬減少線下科研試驗的頻次，對高風(fēng)險任務(wù)通過線上迭代試錯查找問題，確?！熬€下”的一次成功。

三是促進(jìn)成功樹在重點管理項目中有效推廣。成功樹作為重點工程的有效管理工具，其內(nèi)在邏輯與方法對于管理類工作也有很好的啟發(fā)，通過在具體復(fù)雜管理工作項中成功樹的應(yīng)用，必將成為管理能力提升的優(yōu)秀工具與作業(yè)指導(dǎo)。

結(jié)束語

隨著航空發(fā)動機(jī)自主正向研發(fā)的不斷加快，針對研制全過程、全流程開展型號研制“成功樹”保障分析將成為未來項目推動的管理方式，通過成功樹的有效運用，可有效減少“低層次”反復(fù)，提升型號研制效率，加快研制進(jìn)程，保障型號研制成功。