劉建方 孫景華 陳一可 花 卉 / Liu Jianfang Sun Jinghua Chen Yike Hua Hui

(上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院，上海 201210)

?

基于ASDC模型的民用飛機(jī)供應(yīng)商 評估和監(jiān)控準(zhǔn)則研究

劉建方 孫景華 陳一可 花 卉 / Liu Jianfang Sun Jinghua Chen Yike Hua Hui

(上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院，上海 201210)

在“主制造商-供應(yīng)商”的民用飛機(jī)研制模式下，供應(yīng)商的選擇和監(jiān)控在某種程度上決定著民用飛機(jī)項(xiàng)目的成敗。從供應(yīng)商機(jī)載軟件的研制資質(zhì)、經(jīng)驗(yàn)、體系規(guī)范和資源等角度出發(fā)，建立了供應(yīng)商機(jī)載軟件研制能力(Airborne Software Development Capability，簡稱ASDC)模型，并結(jié)合具體機(jī)載軟件項(xiàng)目的技術(shù)要求提出了一套確定供應(yīng)商評價(jià)和監(jiān)控準(zhǔn)則的機(jī)制。在此基礎(chǔ)上對ASDC模型向系統(tǒng)/技術(shù)/價(jià)格/質(zhì)量/服務(wù)層級擴(kuò)展，就可以建立一套完整的民用飛機(jī)項(xiàng)目供應(yīng)商選擇和監(jiān)控準(zhǔn)則。

機(jī)載軟件；供應(yīng)商評估；供應(yīng)商監(jiān)控

0 引言

民用飛機(jī)的研制具有零部件眾多、投入高、風(fēng)險(xiǎn)大、項(xiàng)目周期長等特點(diǎn)。基于風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)、利益共享的原則，當(dāng)前民用飛機(jī)項(xiàng)目普遍采用“主制造商-供應(yīng)商”的研制模式。在這種研制模式下，主制造商承擔(dān)總體和系統(tǒng)方案定義、系統(tǒng)集成等工作，而將零部件、機(jī)載設(shè)備的設(shè)計(jì)制造分包給供應(yīng)商。以波音787項(xiàng)目為例，波音公司作為主制造商，負(fù)責(zé)總體定義和系統(tǒng)集成等核心工作，工作份額只占總量的35%。而機(jī)體部件研發(fā)和制造任務(wù)則更多地分包給全球各地的供應(yīng)商，以期轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)、降低成本[1]。

在“主制造商-供應(yīng)商”的研制模式下，對供應(yīng)商的評估選擇和監(jiān)控決定著整個(gè)項(xiàng)目的成敗。波音787項(xiàng)目五次推遲首飛、延遲三年半交付，其中的一個(gè)重要原因就是供應(yīng)商協(xié)調(diào)和管理出現(xiàn)了問題。

隨著技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，民用飛機(jī)項(xiàng)目逐漸走向智能化、集成化。以表1中空客公司的民用飛機(jī)項(xiàng)目為例，從A310到A340飛機(jī)中機(jī)載軟件的數(shù)量和規(guī)模越來越大。因此，機(jī)載軟件在供應(yīng)商的研制任務(wù)中占據(jù)了越來越大的比例，對供應(yīng)商機(jī)載軟件研制能力進(jìn)行評估也逐漸成為民用飛機(jī)項(xiàng)目供應(yīng)商選擇和監(jiān)控的重要依據(jù)。

表1 數(shù)字化機(jī)載設(shè)備的增長趨勢

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

國內(nèi)外對供應(yīng)商評價(jià)與選擇的研究大致經(jīng)歷了定性、定量、定性與定量相結(jié)合的方法等幾個(gè)階段。常見的供應(yīng)商評價(jià)與選擇方法包括費(fèi)爾德法、模式識別法、運(yùn)籌優(yōu)化法、經(jīng)濟(jì)分析法等幾類[2]。其中層次分析法是運(yùn)籌優(yōu)化方法中的典型代表，具有可靠性高、誤差小的特點(diǎn)，在很多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。模式識別法中，Akram Zouggari等人建立了一個(gè)模糊系統(tǒng)，采用績效、服務(wù)質(zhì)量、創(chuàng)新、風(fēng)險(xiǎn)等四類指標(biāo)對供應(yīng)商進(jìn)行評估[3]。

我國“大飛機(jī)”重大科技專項(xiàng)啟動(dòng)以來，國內(nèi)眾多科研院所從不同角度對民用飛機(jī)供應(yīng)商的評價(jià)和選擇進(jìn)行了研究。例如，翟子鈞借鑒波音公司的五色碼評估體系提出一種我國“大飛機(jī)”供應(yīng)商選擇模型[4]；徐建新等人選取質(zhì)量、價(jià)格、交付、服務(wù)、管理等指標(biāo)建立了一個(gè)多層次評估模型[5]。

隨著機(jī)載軟件在民用飛機(jī)項(xiàng)目中占據(jù)的比重越來越大，適航局方也在適航審查中提出了機(jī)載軟件項(xiàng)目介入程度的概念。FAA根據(jù)軟件級別、申請人/開發(fā)商的軟件適航審定經(jīng)驗(yàn)、開發(fā)能力、服務(wù)歷史、委任人員的能力以及系統(tǒng)/軟件的實(shí)際情況(復(fù)雜度、規(guī)模、新技術(shù)等)等因素對軟件項(xiàng)目進(jìn)行評分，然后依據(jù)項(xiàng)目得分定義LOW、MEDIUM、HIGH三種FAA介入程度( Level of FAA Involvement，簡稱LOFI)[6]。對于三種介入程度，F(xiàn)AA在人力資源、DER授權(quán)、資料提交、軟件評審等方面都提出了不同的要求。EASA根據(jù)相似的因素界定NONE、LOW、MEDIUM、 HIGH四種介入程度(Level of Involvement，簡稱LOI)及每種介入程度中EASA軟件評審、申請人軟件評審、文件提交等要求[7]。除此以外，EASA還提出了LOI的變更機(jī)制以及確定申請人LOI的要求。

2 機(jī)載軟件研制能力模型

鑒于機(jī)載軟件在民用飛機(jī)項(xiàng)目研制過程中占據(jù)的重要地位，有必要明確供應(yīng)商機(jī)載軟件研制能力的評估指標(biāo)和方法以支持整個(gè)民用飛機(jī)項(xiàng)目的供應(yīng)商評估過程。因此，選取供應(yīng)商機(jī)載軟件研制相關(guān)的技術(shù)評估指標(biāo)，搭建了供應(yīng)商機(jī)載軟件研制能力(Airborne Software Development Capability，簡稱ASDC)模型。另一方面，對于復(fù)雜的問題很難直接確定相關(guān)技術(shù)指標(biāo)的相對權(quán)重，所以根據(jù)層次分析法構(gòu)造判斷矩陣，進(jìn)而計(jì)算ASDC模型中各個(gè)技術(shù)指標(biāo)的權(quán)重。具體過程如圖1所示。

圖1 ASDC模型構(gòu)建過程

2.1 選取技術(shù)指標(biāo)

總體而言，影響供應(yīng)商機(jī)載軟件研制能力的因素主要包括如下幾方面。

1)機(jī)載軟件供應(yīng)商資質(zhì)：權(quán)威評估機(jī)構(gòu)頒發(fā)給供應(yīng)商的CMMI、GJB5000A等軟件資質(zhì)證書以及證書的等級；

2)機(jī)載軟件研制經(jīng)驗(yàn)：供應(yīng)商先前研制的機(jī)載軟件項(xiàng)目，需要綜合考慮項(xiàng)目數(shù)量、級別、復(fù)雜度等；

3)機(jī)載軟件研制體系：供應(yīng)商是否建立了指導(dǎo)機(jī)載軟件開發(fā)、驗(yàn)證、構(gòu)型管理、質(zhì)量保證、適航審定工作的指導(dǎo)規(guī)范、操作程序、技術(shù)手冊等；

4)機(jī)載軟件研制資源：供應(yīng)商是否具備支持機(jī)載軟件研制的各種資源，包括人力資源、軟件研制工具和平臺以及咨詢專家等外部資源。

具體的ASDC模型的技術(shù)指標(biāo)及相關(guān)說明見表2。

2.2 構(gòu)造/調(diào)整判斷矩陣

構(gòu)造判斷矩陣就是評價(jià)者以上一層某一技術(shù)指標(biāo)為基準(zhǔn)，將本層次的技術(shù)指標(biāo)兩兩比較，從而確定本層次技術(shù)指標(biāo)的相對重要程度。為了量化比較結(jié)果，本文采用Saaty 的1～9 標(biāo)度法來反映同層指標(biāo)間的相對重要性，見表3。

表2 ASDC模型的指標(biāo)體系

表3 Saaty的1～9標(biāo)度法

判斷矩陣如圖2所示，其中eijk表示技術(shù)指標(biāo)Eij與Eik兩兩比較對于Ei目標(biāo)的重要程度的標(biāo)度值，n表示判斷矩陣階數(shù)。

圖2 判斷矩陣示意圖

2.3 一致性檢驗(yàn)

判斷矩陣是評價(jià)者在主觀上兩兩比較技術(shù)指標(biāo)得出的，評價(jià)時(shí)的思維偏差有可能影響對技術(shù)指標(biāo)相對重要性的判斷，而一致性檢驗(yàn)就是檢驗(yàn)判斷矩陣是否存在邏輯錯(cuò)誤。只有通過一致性檢驗(yàn)的判斷矩陣才是有效的，否則應(yīng)當(dāng)進(jìn)行修正。檢驗(yàn)步驟如下：

1)計(jì)算一致性指標(biāo)CI:

CI=(λmax-n)/(n-1)

其中，λmax為判斷矩陣的最大特征值。

2)計(jì)算一致性率CR:

CR=CI/RI

其中，RI是平均隨機(jī)一致性比率，可由表4得出。

表4 平均隨機(jī)一致性比率RI

當(dāng)CR<0.1時(shí)，判斷矩陣具有一致性，否則應(yīng)重新調(diào)整判斷矩陣中的元素，直至具有滿意的一致性為止。

2.4 計(jì)算指標(biāo)權(quán)重

按照如下步驟采用方根法計(jì)算各個(gè)技術(shù)指標(biāo)的權(quán)重：

1)將判斷矩陣Ei的每一行要素相乘，得到一新的向量：

2)計(jì)算Mij的n次方根：

3)對Sij進(jìn)行歸一化后即得到所求的權(quán)重向量：

建立ASDC模型后，對于某一供應(yīng)商，就可以根據(jù)其機(jī)載軟件研制的技術(shù)水平按照表2中的技術(shù)指標(biāo)逐項(xiàng)打分，然后按照如下公式計(jì)算該供應(yīng)商的ASDC值：

3 基于ASDC模型的供應(yīng)商評估準(zhǔn)則

對于每一個(gè)候選供應(yīng)商，按照ASDC模型的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行評分，可以很容易看出供應(yīng)商在機(jī)載軟件研制上的能力差異。但是，民用飛機(jī)項(xiàng)目中不同系統(tǒng)中的機(jī)載軟件在級別、規(guī)模和復(fù)雜度等方面存在很大差異，對供應(yīng)商的要求也各不相同。而且，“最優(yōu)秀”的供應(yīng)商由于價(jià)格和成本上普遍較高，不一定是最好的選擇。所以，本文還針對機(jī)載軟件本身的技術(shù)要求提出了機(jī)載軟件研制要求(Airborne Software Development Requirement，簡稱ASDR)模型，并通過ASDR模型與ASDC模型的對比計(jì)算來選擇“最合適”的供應(yīng)商。

3.1 機(jī)載軟件研制要求模型

ASDR模型是通過評估某個(gè)系統(tǒng)中機(jī)載軟件的級別、規(guī)模和復(fù)雜度等指標(biāo)，從而明確對機(jī)載軟件供應(yīng)商研制水平的要求。ASDR選取的評估技術(shù)指標(biāo)見表5。

表5 ASDR技術(shù)指標(biāo)體系

對于表5中的技術(shù)指標(biāo)，按照本文第2章的過程采用層次分析法可以計(jì)算出各個(gè)ASDR技術(shù)指標(biāo)的相對權(quán)重。對某個(gè)系統(tǒng)中的機(jī)載軟件按照表5的技術(shù)指標(biāo)逐項(xiàng)打分，則可以根據(jù)下式計(jì)算該機(jī)載軟件的ASDR值：

3.2 供應(yīng)商機(jī)載軟件評估準(zhǔn)則

根據(jù)某個(gè)系統(tǒng)機(jī)載軟件的ASDR模型和候選供應(yīng)商的ASDC模型，可以按照下式計(jì)算供應(yīng)商的評價(jià)指標(biāo)SEL：

sel=|asdr-asdc|

SEL體現(xiàn)了供應(yīng)商機(jī)載軟件研制能力與機(jī)載軟件研制要求的差距。對于不同供應(yīng)商按照SEL的值從小到大排序，SEL值越小的供應(yīng)商就越“適合”該系統(tǒng)機(jī)載軟件的研制任務(wù)。

3.3 供應(yīng)商機(jī)載軟件監(jiān)控準(zhǔn)則

由于供應(yīng)商的選擇受技術(shù)、價(jià)格、質(zhì)量、風(fēng)險(xiǎn)等多重因素制約，所以民用飛機(jī)項(xiàng)目選定的供應(yīng)商對于機(jī)載軟件而言未必是“最合適”的。因此，仍然有必要根據(jù)機(jī)載軟件的技術(shù)要求和選定供應(yīng)商的技術(shù)水平對機(jī)載軟件研制過程進(jìn)行合適的監(jiān)控。根據(jù)某個(gè)系統(tǒng)機(jī)載軟件的ASDR模型和選定供應(yīng)商的ASDC模型，供應(yīng)商監(jiān)控準(zhǔn)則SOL可以按照下式計(jì)算：

sol=asdr×[1 +(asdr-asdc)]

由上式可見，選定供應(yīng)商機(jī)載軟件研制能力越差，承擔(dān)的機(jī)載軟件的研制要求越高，則對該供應(yīng)商的監(jiān)控力度就越要加強(qiáng)。反之，對供應(yīng)商機(jī)載軟件研制過程的監(jiān)控力度則可以適當(dāng)降低。

根據(jù)不同的SOL區(qū)間，本文定義的供應(yīng)商機(jī)載軟件研制過程監(jiān)控準(zhǔn)則見表6。

表6 供應(yīng)商機(jī)載軟件研制過程監(jiān)控準(zhǔn)則

4 總結(jié)

民用飛機(jī)項(xiàng)目的供應(yīng)商選擇需要考慮技術(shù)、價(jià)格、質(zhì)量、服務(wù)等多種因素，如圖3所示。本文從機(jī)載軟件的角度出發(fā)，以供應(yīng)商機(jī)載軟件研制能力評估入手，提出了一種供應(yīng)商評估和監(jiān)控的機(jī)制。在此基礎(chǔ)上擴(kuò)展，逐層建立機(jī)載軟件/電子硬件、機(jī)載系統(tǒng)、技術(shù)/價(jià)格/質(zhì)量/服務(wù)層級的評估模型，就可以形成一套民用飛機(jī)項(xiàng)目供應(yīng)商選擇和監(jiān)控的機(jī)制。

圖3 民用飛機(jī)供應(yīng)商評估因素

[1] 姜香美，張亞莉，徐祎飛.波音供應(yīng)商合作關(guān)系對大飛機(jī)項(xiàng)目的啟示[J] .航空制造技術(shù)，2010，24：102-105.

[2] 王圓.航空制造業(yè)供應(yīng)商評估體系研究[D] .西安：西安電子科技大學(xué)，2010.

[3] Akram Zouggari , Lyes Benyoucef, Vipul Jain. A Knowledge-based Discrete Event Simulation Approach for Supplier Selection with Order Allocation [C]. Proceedings of the 2009 IEEE IEEM,1673-1678.

[4] 翟子鈞. 我國大飛機(jī)供應(yīng)商選擇模型的初探[C]//西安：中國航空學(xué)會管理科學(xué)分會學(xué)術(shù)交流會議論文集，2011.

[5] 徐建新，李洋，郭巧榮. 民用飛機(jī)供應(yīng)商評估體系研究[J] . 中國民航大學(xué)學(xué)報(bào)，2012,8， 30(4)：17-21.

[6] 8110.49 Chg 1, Software Approval Guidelines [S]. FAA,Sep 28， 2011．

[7] CM - SWCEH - 002 Issue: 01, Subject Software Aspects of Certification[S]. EASA,Aug 11, 2011.

Evaluation and Overseeing Regulation for Civil Aircraft Supplier Based on ASDC Model

(Shanghai Aircraft Design and Research Institute，Shanghai 201210，China)

The success of civil aircraft program is mainly determined by the supplier selection and overseeing in the 'airframer-supplier' development mode. The Airborne Software Development Capability (ASDC) model for supplier is established from airborne software development qualification, experiences, procedures and resource. Based on the process, the supplier evaluation and overseeing criteria is proposed. The supplier selection and overseeing criteria mechanism will be established based on the extending form the ASDC model to system /technology /price /quality.

airborne software; supplier evaluation; supplier overseeing

G272.7

A