直升機構型管理方案

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1.概述

直升機研制是一個復雜的系統工程，當前面臨著軍民需求多樣、利益攸關方多、集成度復雜及多學科交叉等情況，特別是我國直升機實現了第三代、第四代自主保障，但第五代及更先進直升機的自主研制能力仍然不能滿足軍事、經濟、社會建設的緊迫需求，急需推進自主創新研制流程、構建精益管理體系，提升持續保障能力。因此建立正向研發體系，增強系統工程貫徹實施力度愈發重要。系統工程是一種面向復雜系統研制，通過使用跨學科方法論來控制復雜系統的開發過程，使系統能夠成功實現的方法和手段，其核心在于開展自上而下的綜合、開發和運行真實系統的迭代過程，包括技術過程和技術管理過程；構型管理體系作為技術管理過程的重要組成之一，貫穿產品研制全周期，保障技術過程在產品項目研制中循環迭代，也是保障系統工程進行多專業協調實施的關鍵。

2.構型管理體系及方案

2.1系統工程與構型管理體系

在構建直升機正向研發體系時，應同步建立完整配套的流程化構型管理體系，作為實施系統工程的必備要素，并成為開展項目管理、質量管理和適航管理的重要措施。構型管理通過開展策劃、標識、控制、記實、審核等一系列活動（如行業曲線linkindustryAppraisementpointDOI：10.3969/j.issn.1001-8972.2022.10.008可替代度影響力可實現度行業關聯度真實度圖1所示），支持系統工程技術過程的運行，建立并維持直升機構型信息（性能、功能特性和物理特性）與需求、設計和使用之間的一致性，為型號研制提供完整、規范的構型定義，為每一架機提供清晰、準確和可追溯的構型狀態。結合典型系統工程流程，對構型管理體系描述如下。在構型標識活動中，構型項的選擇確定反映體系架構和設計定義，體現系統工程從總體到分系統，再到設備的理念；通過對配套構型文件的審查確認來建立相應的構型基線；功能、分配和產品基線的建立和保持，從兩個維度（全系統和全壽命）來確保整個產品研制的完整性，同時體現主設計制造方與配套供應方運用系統工程雙“V”模型進行研制過程的嵌套和銜接；在構型控制活動中，通過嚴謹的需求項及構型項更改控制流程以及CCB審查決策機制，確保對系統工程各技術過程進行正確地識別、記錄、評價和批準，及時有效準確地納入基線，并能夠配置出所需的構型基線在構型紀實活動中，通過應用PLM集成平臺及信息互通共享機制，對構型基線進行準確有序地記錄和傳遞，確?！拔奈膮f調、文實相符”，并對偏離和讓步授權情況進行追溯性檢查；在構型審核活動中，為驗證“V”模型右側的技術過程是否符合左側的需求定義、功能分解、邏輯設計和實物設計，首先，可通過適航審定、鑒定試驗和在役考核等功能構型審核活動驗證型號功能特性是否符合功能和分配基線的要求；再次，可通過首件鑒定、質量檢驗、制造符合性檢查、設備校驗及交付驗收等物理構型審核檢查每架機的物理特性是否符合產品基線的要求，以保證產品質量的持續一致性。

2.2需求管理與基線管理

基于需求的系統工程實施主要以需求為核心，通過開展利益攸關者需求捕獲、分析、定義、確認、管理等工作，實現各層級系統需求的轉化、分解和傳遞。產品正向設計過程是自頂向下的，即高階需求轉化為高階技術方案，而后提出低階需求，進一步轉化為低階技術方案。各層級需求信息分層次映射為構型文件體系、型號規范體系，同時與產品分解結構一一對應，如圖2所示。構型基線是產品研制的技術基準，是構型管理的重要對象，基線的設置是否合理、管控是否嚴格決定了產品研制的方向和最終結果，對接需求進行基線管理的關鍵點在于將構型基線所包含的構型項和文件體系按時序、層次進行結構化管理，同時進行各類構型的構型項配置，通過產品數據管理平臺的數據對像映射功能和更改流程接口，與需求管理軟件進行信息集成，對技術狀態文件（含需求）、技術方案、設計制造和維護使用進行一致性管控，對各層級和各階段的基線進行全過程追溯和銜接，實現需求關聯和更改協同。應用PDM平臺構建型號文檔體系樹，建立基線文檔視圖，各基線對接各研制階段的里程碑，如圖3所示。在方案階段，技術要求分析過程結束時即開展系統功能審查（SFR），審查文件體系需對應系統工程自頂向下逐級開展的過程并映射到對應文檔中，形成功能基線文件清單。

2.3數據組織管理

基于系統工程開展航空裝備研制生產與服務保障，應遵循全壽命、全過程、全系統、全要素管理，同步開展數字化技術狀態管理，實現結構化、規范化、自動化。數據管理可從研制歷程及工作分解結構（WBS）兩個維度出發。

2.4研制歷程管理

從研制歷程時間軸出發，從需求論證到批產交付的整個系統設計過程中需求、功能及邏輯架構是核心的產出數據，這些數據作為能夠充分覆蓋和滿足需求的系統抽象實現，通過構型管理手段其可展開結構層次及有效性管理，按需求（R）、功能（F）、邏輯（L）、實物設計（PDesign）、實物制造（PManufacture）、驗證（Verification）、符合性（Compliance）及服務（Service）進行數據分類及有序關聯，確保構型數據追溯可控，與技術審查、構型基線及構型文件的形成邏輯對應。

3.WBS管理

以可交付成果為導向，將研制工作從項目最頂層單元開始逐層分解形成直升機WBS，結合正向研發體系，形成典型的直升機WBS層級：第一層：裝備系統；第二層：直升機、保障系統、訓練系統、試驗試飛、系統工程、項目管理等；第三層：綜合設計、集成裝配、新材料應用、機體結構、著陸裝置、旋翼系統等其他系統；對接各層級架構，在PLM平臺中建立方案論證、試驗驗證、成品管理等數據管理視圖，形成文檔體系WBS視圖。系統工程的工作目標是確保型號滿足研制目標的所有需求，按照層級劃分，依據推進階段和模式，針對各層級系統開展系統工程工作，按過程分重點實施相應管理活動。需求與概念論證階段：論證基于模型的系統工程新方法，評估已有信息化平臺和工具的適用性，提出信息化業務需求，完善工具與平臺，建立構型管理體系，制定管控要求；基于DOORS對利益攸關者需求定義數據進行條目化、結構化標識；根據需求追溯，標識RI，關聯方案及系統模型；迭代數據及需求項的更改實施構型控制；進行構型數據成套性配置、分類及追溯；應用系統建模及仿真實施構型項功能驗證。工程研制階段：對供應商構型管理體系進行審核，評價并指導其完善構型控制流程；從PBS中選擇規劃CI項，構建產品結構并進行配置，根據研制節點，配置形成各層級數字樣機；基于CI項及WBS，形成構型文件及型號規范體系；面向需求及功能分解，進行架構和構型定義，形成面向功能選項的構型配置及數字樣機；通過總體方案審查確認的系統規范和其他構型文件作為功能基線；通過初步設計審查確認的各子系統、設備研制規范及其他構型文件作為分配基線；產品研發數據進行功能基線、設計基線標識、數據分類及關聯（包含供應商數據）；貫徹設計保證體系及配套的項目文件，對形成的驗證、符合、說明、分析類文件進行體系化管理，與產品結構進行關聯，對應歸入驗證視圖或符合性視圖；對需求定義、系統模型、技術方案、仿真分析和實物驗證等數據進行基線標識和追溯管控，確保數據之間協調一致、基線內容完成配套；構型更改應進行影響分析、專業協調和相關數據配套更改，并開展驗證確認工作；需求更改應該在DOORS中實施構型控制，進行多專業協調，通過后觸發構型更改；基于PLM平臺進行構型及基線配置、完整性及符合性確認，同步開展構型記實與審核工作，配合里程碑節點開展審查。試制/驗證階段：配合試制、試驗及后期工作，對照符合性方法，補充驗證和符合性數據，并進行有序關聯，最終形成產品基線；對接基于模型的系統工程及聯合仿真，確保各基線中構型數據與RI、系統模型和仿真數據的追溯性、一致性和符合性。批產/服務保障階段：按客戶訂貨需求進行功能選型選配，形成單機構型定義，驅動生產制造、設備采購和保障服務；對交付機建立并持續維護單機實物構型數據檔案，對接客戶服務系統實施全壽命全系統構型管理；側重持續改進、提升質量和降低成本進行設計更改控制，尤其加強供應商管控；進行設計更改貫徹全過程跟蹤，同時對接服務通報編制、發布和外場實施；對設計更改及新增構型開展構型審核及驗證工作。

4.結語

基于系統工程的構型管理不僅關注產品本身，更著重聚焦產品從需求到交付的一系列技術與管理工程，將有效提高各專業之間的協調效率。本文通過與需求管理、模型數據管理的結合，將功能審查與物理構型審查融于系統工程的確認和驗證環節，提出構型管理協同工作機制，面向產品全生命周期管控構型項的適用性，確保產品研制滿足裝備任務及使用需求，對構建裝備正向研發體系、支撐下一代裝備技術狀態管理具有十分重要的意義。

作者：李旭 胡秦贛 單位：中國直升機設計研究所