■ 張衛(wèi)善 方雋 黃博 王文耀 楊博文 王惠 王麗 / 中國(guó)航發(fā)商發(fā)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品研發(fā)體系的層次和結(jié)構(gòu)關(guān)系復(fù)雜，要素應(yīng)用過(guò)程差異性大，信息化支撐環(huán)境異構(gòu)性強(qiáng)，通過(guò)傳統(tǒng)方法獲得足夠完整和準(zhǔn)確的信息挑戰(zhàn)極大。在此情況下，利用中臺(tái)技術(shù)抽取體系要素建、用狀態(tài)信息，以多視圖方式透視體系全景，感知體系運(yùn)行，帶動(dòng)體系全局優(yōu)化和系統(tǒng)提升。

中國(guó)航發(fā)商發(fā)的產(chǎn)品研發(fā)體系已具備一定規(guī)模，被廣泛用來(lái)指導(dǎo)、支撐和規(guī)范產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程。隨著研究的深入和認(rèn)知的提高，流程架構(gòu)在改進(jìn)優(yōu)化，體系要素在成熟完善，要素之間耦合關(guān)系日趨復(fù)雜，給體系管理工作帶來(lái)的挑戰(zhàn)持續(xù)增加，如圖1所示。隨著型號(hào)研發(fā)全面進(jìn)入試制和試驗(yàn)驗(yàn)證階段，過(guò)程中暴露的設(shè)計(jì)問(wèn)題、試制和裝配問(wèn)題、試驗(yàn)和測(cè)試問(wèn)題等，都會(huì)直接反映研發(fā)體系要素的缺陷與不足，試制和試驗(yàn)也會(huì)成為體系要素成熟度評(píng)估的直接證據(jù)。此外，隨著公司管理機(jī)制日益成熟，研發(fā)體系要素管理從單點(diǎn)、局部管理模式，向要素生命周期管理和全局管理過(guò)渡，亟待借助數(shù)字化手段保障體系建設(shè)和應(yīng)用的系統(tǒng)性、連續(xù)性。要確保體系建設(shè)及時(shí)正確決策和高效精確執(zhí)行，就要求能夠在統(tǒng)一視圖下及時(shí)準(zhǔn)確地感知宏觀、中觀和微觀各層面的體系建設(shè)及應(yīng)用的情況，促使公司各層級(jí)體系工作者在決策和執(zhí)行中做到上下對(duì)齊拉通，左右協(xié)同一致。在這種背景下，構(gòu)建一套在統(tǒng)一邏輯架構(gòu)下的體系建、用全景透視和應(yīng)用監(jiān)測(cè)系統(tǒng)尤為關(guān)鍵。

圖1 產(chǎn)品研發(fā)體系要素及其關(guān)系

商發(fā)研發(fā)體系中臺(tái)概況

中國(guó)航發(fā)商發(fā)的研發(fā)體系中臺(tái)是在中國(guó)航發(fā)集團(tuán)AEOS產(chǎn)品研發(fā)體系框架下對(duì)體系全景的一次探索和實(shí)踐。中臺(tái)概念來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，一般是搭建一個(gè)靈活、快速應(yīng)對(duì)變化的架構(gòu)，快速響應(yīng)前端需求，避免重復(fù)建設(shè)，提高重用共享能力。利用中臺(tái)技術(shù)將研發(fā)過(guò)程的質(zhì)量、周期和成本等信息與支撐過(guò)程的體系要素對(duì)象進(jìn)行綜合，支撐產(chǎn)品研發(fā)局部和整體的不同層次的體系要素成效分析與評(píng)價(jià)。研發(fā)體系中臺(tái)主要包括如下功能：可以透視邏輯，明晰研發(fā)體系要素與要素之間的關(guān)系；能夠感知狀態(tài)，精準(zhǔn)描述要素建設(shè)、使用狀態(tài)；輔助管理決策，支持體系工作者從不同層級(jí)問(wèn)題定位、協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)、精準(zhǔn)發(fā)力；推進(jìn)全局優(yōu)化，通過(guò)共享協(xié)同和線上迭代，帶動(dòng)體系系統(tǒng)建設(shè)和整體提高。

體系中臺(tái)透視體系全景

體系全景透視基本原理

為支撐對(duì)體系全景的透視管理，對(duì)推進(jìn)系統(tǒng)產(chǎn)品架構(gòu)分解，各業(yè)務(wù)領(lǐng)域研制過(guò)程的開(kāi)發(fā)活動(dòng)和體系要素通過(guò)一定的邏輯關(guān)系整合起來(lái)，通過(guò)逐層分解和節(jié)點(diǎn)掛載方式構(gòu)建出體系結(jié)構(gòu)樹(shù)。體系結(jié)構(gòu)樹(shù)由產(chǎn)品分解結(jié)構(gòu)（PBS）、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)活動(dòng)分解（WBS）和研發(fā)體系要素3部分組成。其中，PBS是指按照推進(jìn)系統(tǒng)級(jí)、產(chǎn)品系統(tǒng)級(jí)、部件與子系統(tǒng)級(jí)逐層對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分解，明確產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分解的樹(shù)形結(jié)構(gòu)；WBS是指在產(chǎn)品架構(gòu)分解最末端有與之對(duì)應(yīng)的研制活動(dòng)，基于不同層級(jí)構(gòu)建出活動(dòng)分解的樹(shù)形結(jié)構(gòu)。

體系中臺(tái)在一套關(guān)系數(shù)據(jù)下建立研發(fā)流程與支撐要素邏輯視圖和體系結(jié)構(gòu)樹(shù)邏輯視圖，支持 “廣角鏡頭”方式透視體系全景。研發(fā)流程與支撐要素視圖可直觀感受流程各層級(jí)的邏輯耦合關(guān)系，感知產(chǎn)品不同層級(jí)在需求、設(shè)計(jì)、制造集成和試驗(yàn)驗(yàn)證過(guò)程需要的全部要素及其即時(shí)狀態(tài)；體系結(jié)構(gòu)樹(shù)視圖配合狀態(tài)燈，透視體系要素邏輯關(guān)系，直觀感知每個(gè)節(jié)點(diǎn)要素完整性和成熟度情況，如圖2所示。體系中臺(tái)可通過(guò)導(dǎo)入和界面操作等方式支撐快速建立體系結(jié)構(gòu)樹(shù)；具備節(jié)點(diǎn)篩選、收放、要素分類(lèi)統(tǒng)計(jì)等基本功能；可配置產(chǎn)品結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)各層級(jí)管理者，通過(guò)“分責(zé)到節(jié)點(diǎn)”，確保體系融入組織，層層壓實(shí)責(zé)任。

圖2 體系結(jié)構(gòu)樹(shù)及狀態(tài)燈示意

體系結(jié)構(gòu)樹(shù)在產(chǎn)品架構(gòu)分解節(jié)點(diǎn)和開(kāi)發(fā)活動(dòng)節(jié)點(diǎn)上設(shè)置狀態(tài)燈，呈現(xiàn)體系建設(shè)的完整性和成熟度狀態(tài)。亮紅燈的節(jié)點(diǎn)意味著這里體系能力問(wèn)題嚴(yán)重，需要決策者采取及時(shí)行動(dòng)，改變現(xiàn)狀；亮綠燈的節(jié)點(diǎn)相當(dāng)于完整性和成熟度滿足型號(hào)基本要求。具體來(lái)講，完整性的綠色表示解決所需的100%，即解決了有無(wú)問(wèn)題；紅色表示所需的要素是100%缺失；橙色表示不完整。把體系結(jié)構(gòu)樹(shù)切換到成熟度視圖，便可直觀地感知每個(gè)節(jié)點(diǎn)的成熟度狀態(tài)，節(jié)點(diǎn)顏色體現(xiàn)不同成熟度比例。以指導(dǎo)書(shū)為例，如果節(jié)點(diǎn)所屬的指導(dǎo)書(shū)為6級(jí)或以上達(dá)到100%，狀態(tài)燈為綠色，這個(gè)比例是50%及以上為藍(lán)色，50%以下為橙色，占比為0的為紅色。

體系全景透視技術(shù)架構(gòu)

體系中臺(tái)技術(shù)架構(gòu)，借鑒了軟件服務(wù)化（SaaS）與中臺(tái)架構(gòu)思想，主要分中臺(tái)層、應(yīng)用層和表現(xiàn)層，如圖3所示。中臺(tái)層以體系結(jié)構(gòu)樹(shù)為核心，打通體系要素關(guān)系鏈，通過(guò)通用技術(shù)組件獲取異構(gòu)系統(tǒng)數(shù)據(jù)源，確保在唯一數(shù)據(jù)源下業(yè)務(wù)全局可視可管，構(gòu)建體系能力共享服務(wù)中心；應(yīng)用層根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯不同，支持開(kāi)展決策管理，數(shù)據(jù)維護(hù)管理，過(guò)程數(shù)據(jù)管理；表現(xiàn)層主要通過(guò)HTML5、Flutter界面構(gòu)建工具包提供桌面端和移動(dòng)端可視管理頁(yè)面。在中臺(tái)開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)上，采用如Spring Boot等敏捷開(kāi)發(fā)工具集，采用如MQ、Redis等中間件，確保技術(shù)框架靈活穩(wěn)定，快速響應(yīng)業(yè)務(wù)變化。

圖3 研發(fā)體系中臺(tái)技術(shù)架構(gòu)原理示意

體系中臺(tái)支撐體系要素生命周期

體系要素生命周期管理

體系要素是沉淀知識(shí)經(jīng)驗(yàn)、工具方法、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的核心載體，是面向航空發(fā)動(dòng)機(jī)具體設(shè)計(jì)活動(dòng)和特定應(yīng)用場(chǎng)景的關(guān)鍵使能資源。研發(fā)體系建設(shè)中最基本的單元是體系要素，對(duì)要素開(kāi)展生命周期管理是體系能力提升的核心抓手。為確保體系要素“建所用、用所建”，構(gòu)建體系要素從規(guī)劃—建設(shè)—沉淀—應(yīng)用—改進(jìn)的生命周期進(jìn)行閉環(huán)管理，如圖4所示。在規(guī)劃階段，體系要素主要是基于公司技術(shù)研究和型號(hào)規(guī)劃提前布局，結(jié)合成熟度評(píng)估結(jié)果進(jìn)行策劃；根據(jù)不同的成熟度，通過(guò)型號(hào)基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和體系攻關(guān)等項(xiàng)目開(kāi)展體系要素提升；完成建設(shè)后，按要素管理要求完成入庫(kù)，只有在庫(kù)要素才允許在型號(hào)中采用，才可以開(kāi)展流程級(jí)或平臺(tái)級(jí)的集成應(yīng)用。在型號(hào)應(yīng)用中持續(xù)開(kāi)展完整性和成熟度評(píng)價(jià)，收集提升需求，按需納入成熟度提升策劃和建設(shè)規(guī)劃中，從而形成體系要素管理提升閉環(huán)。

圖4 研發(fā)體系要素生命周期業(yè)務(wù)視圖

體系要素成熟度管理

研發(fā)體系要素成熟度是研發(fā)體系持續(xù)建設(shè)的核心標(biāo)尺之一，其等級(jí)的高低與產(chǎn)品研發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)高低有直接的關(guān)系。公司對(duì)工作指導(dǎo)書(shū)等體系要素建立一套成熟度評(píng)價(jià)方法和流程，用于指導(dǎo)設(shè)計(jì)方法的系統(tǒng)改進(jìn)和提升。如工作指導(dǎo)書(shū)制訂9級(jí)成熟度等級(jí)定義，分類(lèi)確定每級(jí)詳細(xì)評(píng)價(jià)細(xì)則，每年按照成熟度評(píng)價(jià)程序由設(shè)計(jì)部門(mén)自評(píng)估，公司層面組織專(zhuān)家組對(duì)自評(píng)結(jié)果進(jìn)行評(píng)審，各部門(mén)依據(jù)最終的成熟度等級(jí)制訂下一年的等級(jí)目標(biāo)，并綜合各類(lèi)資源分析，形成成熟度提升策劃報(bào)告，納入到體系要素提升規(guī)劃中。通過(guò)要素持續(xù)提升與沉淀，使得體系的“土壤”越來(lái)越肥沃，才會(huì)在型號(hào)研發(fā)活動(dòng)中發(fā)揮更關(guān)鍵、更核心作用。

體系要素生命周期管理

體系要素生命周期管理是一個(gè)持續(xù)規(guī)劃、持續(xù)建設(shè)、持續(xù)集成、持續(xù)完善的過(guò)程，技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是要保證體系要素生命周期過(guò)程狀態(tài)清晰，組織有序，同時(shí)要保證框架的靈活性和擴(kuò)展性，具備快速數(shù)據(jù)獲取和應(yīng)用創(chuàng)新能力。體系要素生命周期管理技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)思路是以體系結(jié)構(gòu)樹(shù)為核心，把體系結(jié)構(gòu)樹(shù)組成中的研制活動(dòng)、體系要素作為獨(dú)立的核心數(shù)據(jù)對(duì)象，如圖5所示。核心數(shù)據(jù)對(duì)象向下對(duì)接要素庫(kù)（流程庫(kù)、標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)、工具庫(kù)和工程數(shù)據(jù)庫(kù)），獲取各要素對(duì)象的多維度屬性信息，包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息（對(duì)象名稱(chēng)、編號(hào)、密級(jí)、入庫(kù)的相關(guān)信息等）、生命周期過(guò)程數(shù)據(jù)（要素生命周期管理的過(guò)程數(shù)據(jù)信息）、狀態(tài)數(shù)據(jù)（運(yùn)行場(chǎng)景和應(yīng)用效能數(shù)據(jù)）和集成拉通對(duì)象全量數(shù)據(jù)。向上以全景透視視圖為驅(qū)動(dòng)，抽取對(duì)象屬性信息構(gòu)建支撐視圖的關(guān)聯(lián)關(guān)系表。整體技術(shù)架構(gòu)的核心是對(duì)象和關(guān)聯(lián)關(guān)系分離，通過(guò)這種方式滿足未來(lái)持續(xù)擴(kuò)展的管理視圖需求。

圖5 體系要素生命周期管理技術(shù)架構(gòu)示意

體系中臺(tái)匯聚、集成、拉通要素生命周期過(guò)程數(shù)據(jù)，構(gòu)建多維度的要素閉環(huán)管理全景視圖，如圖6所示。支持開(kāi)展要素不同環(huán)節(jié)的整體管理和協(xié)同管理，比如查看建設(shè)規(guī)劃新增要素是否齊全，有建設(shè)規(guī)劃的要素是否已進(jìn)入項(xiàng)目實(shí)施建設(shè)，建設(shè)完成的要素是否都已經(jīng)入庫(kù)，入庫(kù)的要素是否有實(shí)際的應(yīng)用，已應(yīng)用的要素帶來(lái)的實(shí)際成果和問(wèn)題等。體系中臺(tái)編織一張?bào)w系要素管理網(wǎng)，覆蓋研發(fā)體系管理的各個(gè)環(huán)節(jié)，全面感知要素建用狀態(tài)，真正實(shí)現(xiàn)“管得到”；通過(guò)對(duì)研發(fā)要素生命周期內(nèi)各環(huán)節(jié)的有序銜接和協(xié)同，支撐關(guān)鍵路徑識(shí)別和決策，推動(dòng)精細(xì)化和規(guī)范化管理，真正實(shí)現(xiàn)“管得好”。

圖6 研發(fā)體系要素多維度視圖示意

體系中臺(tái)感知體系應(yīng)用成效

體系運(yùn)行場(chǎng)景數(shù)據(jù)

研發(fā)體系要素作為研發(fā)活動(dòng)使能資源，需要知道在型號(hào)科研中有沒(méi)有使用，使用了哪些，使用得好不好或者有沒(méi)有問(wèn)題，需要采用“微距鏡頭”感知要素運(yùn)行狀態(tài)。體系中臺(tái)收集體系要素全量數(shù)據(jù)，從不同維度抽取對(duì)象屬性信息構(gòu)建關(guān)聯(lián)關(guān)系表，支撐不同運(yùn)行場(chǎng)景視圖的呈現(xiàn)，如圖7所示。例如，通過(guò)抽取集成研發(fā)平臺(tái)的動(dòng)態(tài)活動(dòng)數(shù)據(jù)，感知流程模板、活動(dòng)模板、工具模板的使用情況，包括模板使用活躍度及其分布特點(diǎn)、對(duì)應(yīng)的型號(hào)任務(wù)、執(zhí)行人員、活動(dòng)周期、迭代次數(shù)、交付物等。其中，迭代次數(shù)高、數(shù)據(jù)等待時(shí)間長(zhǎng)的，可能存在團(tuán)隊(duì)間的協(xié)調(diào)問(wèn)題，活動(dòng)周期延遲過(guò)長(zhǎng)可能是技術(shù)瓶頸或者資源瓶頸的問(wèn)題，各級(jí)管理者通過(guò)應(yīng)用監(jiān)測(cè)，可以即時(shí)感知問(wèn)題和風(fēng)險(xiǎn)，及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施；通過(guò)感知設(shè)計(jì)工具實(shí)時(shí)使用情況，及時(shí)獲取和統(tǒng)計(jì)軟件使用人數(shù)、使用時(shí)長(zhǎng)，支持多維度柔性呈現(xiàn)；通過(guò)感知高性能平臺(tái)和云桌面系統(tǒng)資源運(yùn)行數(shù)據(jù)，及時(shí)對(duì)資源供需情況和健康狀態(tài)做出判斷。

圖7 體系運(yùn)行場(chǎng)景數(shù)據(jù)獲取示意

體系應(yīng)用效能分析

體系場(chǎng)景數(shù)據(jù)除了感知體系要素的應(yīng)用狀態(tài)，同時(shí)還采集產(chǎn)品型號(hào)研發(fā)的各層級(jí)過(guò)程特征數(shù)據(jù)，包括質(zhì)量（設(shè)計(jì)更改、超差、偏離）、周期、成本等數(shù)據(jù)，及其隨任務(wù)、資源和時(shí)間的變化特點(diǎn)，建立要素與研發(fā)過(guò)程關(guān)系矩陣，支撐成效指數(shù)分析和評(píng)價(jià)診斷。宏觀層面可以綜合型號(hào)研發(fā)全過(guò)程的質(zhì)量指數(shù)變化與體系要素狀態(tài)的變化，支撐體系效能的綜合評(píng)價(jià)和內(nèi)因分析；在微觀層面，可以綜合設(shè)計(jì)中的更改數(shù)據(jù)和體系要素運(yùn)行情況支撐具體設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)要素的效能評(píng)價(jià)。例如，通過(guò)抽取中臺(tái)的數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)體系要素在需求與設(shè)計(jì)、制造與集成、試驗(yàn)與驗(yàn)證過(guò)程的應(yīng)用狀態(tài)，如需求與設(shè)計(jì)過(guò)程關(guān)注需求條目數(shù)，設(shè)計(jì)方案及更改數(shù)；制造與集成過(guò)程關(guān)注的臺(tái)份和批次數(shù)，給供應(yīng)商提供的文件數(shù)，供應(yīng)商試制交付狀態(tài)等；試驗(yàn)與驗(yàn)證重點(diǎn)關(guān)注試驗(yàn)任務(wù)的實(shí)時(shí)應(yīng)用狀態(tài)，不同試驗(yàn)任務(wù)下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)狀態(tài)等。通過(guò)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)集成分析，最終支撐對(duì)體系能力在產(chǎn)品研制過(guò)程從需求與設(shè)計(jì)—制造與集成—試驗(yàn)與驗(yàn)證的應(yīng)用狀態(tài)分析。

結(jié)束語(yǔ)

商發(fā)產(chǎn)品研發(fā)體系中臺(tái)通過(guò)體系結(jié)構(gòu)樹(shù)構(gòu)建體系要素與設(shè)計(jì)活動(dòng)的關(guān)聯(lián)，以場(chǎng)景為對(duì)象拉通體系建設(shè)；以產(chǎn)品為核心，通過(guò)要素與活動(dòng)節(jié)點(diǎn)匹配，感知體系要素在研發(fā)過(guò)程的應(yīng)用。通過(guò)中臺(tái)與要素庫(kù)和應(yīng)用系統(tǒng)集成，做到體系建設(shè)和運(yùn)行狀態(tài)的全面顯性化；通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)匯集和分析，做到體系建設(shè)和運(yùn)行過(guò)程的顯性化，推動(dòng)體系持續(xù)完善和系統(tǒng)提升。目前，商發(fā)產(chǎn)品研發(fā)體系中臺(tái)已完成原型系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，初步具備全景感知和運(yùn)行監(jiān)測(cè)能力，未來(lái)體系中臺(tái)要發(fā)揮樞紐和大腦作用，滿足體系管理者、體系建設(shè)者、體系使用者不同場(chǎng)景需要，持續(xù)優(yōu)化體系全景透視和運(yùn)行感知能力，做好技術(shù)研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)銜接，支撐各類(lèi)體系要素的有序沉淀，持續(xù)健全“顆粒歸倉(cāng)”和成熟度評(píng)價(jià)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)建用互促的良性循環(huán)和演化升級(jí)，回答好產(chǎn)品研發(fā)體系“建得怎么樣”和“用得怎么樣”的問(wèn)題。