中國商用飛機有限責任公司(簡稱中國商飛公司)從成立之初至今,管理體系日趨完善,正在致力于構(gòu)建完整的商用飛機技術(shù)創(chuàng)新體系和商用飛機產(chǎn)業(yè)體 系。中國商飛公司通過 ARJ21 700?C919 和CR929 三個型號的歷練和多年的公司建設(shè),已在系統(tǒng)工程的多個方面取得了長足進步,并在型號研制中取得了顯著成就,但同時由于商用飛機產(chǎn)品和商用飛機產(chǎn)業(yè)均具有規(guī)模龐大、要求眾多、技術(shù)領(lǐng)先、界面復雜等特點,屬于典型的復雜高端產(chǎn)品系統(tǒng),其全生命周期的集成活動存在諸多挑戰(zhàn)。如何將系統(tǒng)各類要素有機結(jié)合,形成一個整體,滿足客戶需求和適航要求,是飛機主制造商必須解決的難題。
系統(tǒng)工程為飛機的高度復雜系統(tǒng)集成提供了行之有效、實踐的方法,被各國航空制造企業(yè)普遍采用,并被這些企業(yè)視為自身的核心競爭力。只有繼續(xù)深 化系統(tǒng)工程研究和建設(shè)工作,形成科學、完整、有效的流程方法并進行全面推廣 實施,才能進一步有效解決目前面臨的系統(tǒng)的高度復雜性所帶來的產(chǎn)品全生命周 期過程中出現(xiàn)的問題及風險,更好地滿足市場和客戶的需要,創(chuàng)造更大的企業(yè)價 值和社會價值。實施系統(tǒng)工程已經(jīng)成為中國商飛公司戰(zhàn)略發(fā)展的需要,它有利于 建立中國商飛公司的有效研制體系,為項目保駕護航,成為實現(xiàn) 兩個建成 的內(nèi)在需求。同時系統(tǒng)工程的實施可以用先進的理念、流程和方法工具將一線技術(shù)人員及管理人員武裝起來,更好地完成型號工作。
在這個背景下,在時任中國商飛公司總經(jīng)理賀東風的倡導和要求下,公司成立了中國商飛公司系統(tǒng)工程工作組,并于 2015 年6 月啟動工作。賀東風擔任領(lǐng)導小組組長,時任中國商飛公司副總經(jīng)理趙越讓擔任領(lǐng)導小組副組長,時任中國商飛公司總經(jīng)理助理郭博智參加領(lǐng)導小組;時任中國商飛公司質(zhì)量適航安全部部長楊軍擔任工作組組長,錢仲焱擔任副組長,中國商飛公司辦公廳、規(guī)劃部、適航部、質(zhì)量部、研發(fā)中心共計 20 人參加工作組。工作組集中對國際標準、各家航空企業(yè)成熟的做法、現(xiàn)有的流程、工具方法、中國商飛公司現(xiàn)狀及成功的經(jīng)驗等,經(jīng)過近五個月的調(diào)查研究,形成了近 35 萬字的研究報告,并以此研究成果為基礎(chǔ)形成中國商飛公司系統(tǒng)工程的定義、中國商飛公司系統(tǒng)工程政策以及中國商飛公司系統(tǒng)工程手冊的框架等。工作組于2015年12月啟動《中國商用飛機有限責任公司系統(tǒng)工程手冊》的編制工作。2016年 1月,公司總部成立系統(tǒng)工程與項目管理研究部,繼續(xù) 《中國商用飛機有限責任公司系統(tǒng)工程手冊》的編制, 并于2017年2月正式出版。其中查振羽、劉澤林負責具體的編寫組織工作。
本書重點在于解決頂層方法學的問題,主要闡述了中國商飛公司業(yè)務(wù)工作中應(yīng)貫徹的系統(tǒng)工程要求,給出了系統(tǒng)工程的定義以及針對商用飛機產(chǎn)品全生命周期的系統(tǒng)工程活動,對系統(tǒng)工程的通用方法以及過程集中的過程定義、范疇、輸入、輸出、方法工具進行了具體描述,并給出系統(tǒng)工程在型號項目實踐中推行和實施的方法和要求。本書是中國商飛公司各層級展開系統(tǒng)工程過程的依據(jù)。
本書自2017年2月正式出版以來,在中國商飛公司內(nèi)部掀起了學校系統(tǒng)工程理論、推廣系統(tǒng)工程方法的熱潮,同時也得到了國內(nèi)航空航天領(lǐng)域一線技術(shù)人員的廣泛關(guān)注。隨著系統(tǒng)工程方法、工具在商用飛機型號研制中的應(yīng)用推廣,本書在型號團隊的使用過程中也得到了大量反饋信息,中國商飛公司對于商用飛機系統(tǒng)工程的理解也在不斷加深。因此本書也隨著型號實踐的推進和認識的加深而持續(xù)更新,2018 年、2019年和2020年編委會對本書依次進行了三次升版,在原有內(nèi)容的基礎(chǔ)上進行了大幅擴充。為了更加方便型號技術(shù)人員使用本書,同時使其更加具有商飛特色,2021 年對本書進行第四次升版,結(jié)合中國商飛公司系統(tǒng)工程與項目管理研究成果及應(yīng)用場景進行了修訂與擴充,并按照突出重點、詳略均衡的原則,對有關(guān)章節(jié)內(nèi)容進行了提煉和精簡。主要修訂內(nèi)容包括以下方面:
(1)對 N F R P 正向設(shè)計方法 功能分析過程 設(shè)計綜合過程 安全性評估過程實施驗證過程 運行支持過程 構(gòu)型管理過程 風險和機遇管理過程產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理過程項目計劃進度管理過程采購管理 CMMI 評估項目監(jiān)控 常用工具方法和 LQ-H 型號案例功能建模分析等章節(jié)內(nèi)容進行了提煉與精簡?
(2)按照內(nèi)容分類原則,將 CMMI 評估和 六西格瑪改造/設(shè)計章節(jié)調(diào)整至 常用工具方法章節(jié)。
( 3) 補充了計劃?經(jīng)費管理部分內(nèi)容,統(tǒng)一和規(guī)范了 項目計劃進度管理過程章節(jié) 計劃與 進度的術(shù)語表達?
(4)對其他部分章節(jié)的內(nèi)容進行了補充?擴展和勘誤。
在本書編制和升版過程中,得到了國內(nèi)外同行、專家的指導和幫助,中國商飛公司ARJ21 項目團隊?C919 項目團隊和CR929 項目團隊深度參與,中國商飛公司辦公室、發(fā)規(guī)部、科技部、質(zhì)量適航部、設(shè)計研發(fā)中心、客服中心、總裝制造中心、試飛中心、北研中心和檔案中心積極支持,本書的編制和完善是群策群力的結(jié)果。本書第五版統(tǒng)稿由查振羽、張超和上海飛機設(shè)計研究院 (上飛院)的梁德剛負責,同時,特別感謝謝張冰 (項目四算管理)、占紅飛 (構(gòu)型管理過程)和萬翀 (N-F-R-P正向設(shè)計方法)對此次修訂工作所做的重要貢獻。
此外,在本書初稿形成之后,系統(tǒng)工程與項目管理部就主體內(nèi)容多次征詢了Scott Jackson 先生[《商用飛機系統(tǒng)工程(特定領(lǐng)域應(yīng)用)》一書的作者]的意見和建議,得到了Jackson 先生的肯定和認可,并獲得了很多改進建議?
由于編制人員經(jīng)驗水平有限,本書存在不足之處,敬請批評指正。
大型商用飛機項目是一項極其復雜的系統(tǒng)工程,是一個國家工業(yè)、科技水平和綜合實力的集中體現(xiàn)。在當今全球經(jīng)濟環(huán)境下,飛機全生命周期活動是分布式的,從單個設(shè)計區(qū)域分配到各個供應(yīng)商網(wǎng)絡(luò),到完成后返回進行終產(chǎn)品集成。許多政治、經(jīng)濟和技術(shù)因素都影響其中的協(xié)作過程。在全球協(xié)作網(wǎng)絡(luò)中,過程、方法和工具的緊密、高效整合是現(xiàn)代商用飛機型號項目成功的關(guān)鍵因素。商用飛機的研制需要將主制造商作為一個復雜系統(tǒng),從企業(yè)層級統(tǒng)籌考慮產(chǎn)品系統(tǒng)的設(shè)計研發(fā)和生產(chǎn)制造,并將供應(yīng)鏈管理也納入系統(tǒng)工程的過程中,用系統(tǒng)工程的視角,組織、整合和利用現(xiàn)有資源,以更加快速、高效地開展企業(yè)的生產(chǎn)活動;同時需要在更大的范圍內(nèi)整合資源,將型號研制納入全球民用航空運輸系統(tǒng)的范疇中,以期生產(chǎn)出更優(yōu)質(zhì)的、更具競爭力的產(chǎn)品。通過開展基于系統(tǒng)工程的項目管理,對研制過程各要素進行整合,以滿足客戶及適航要求,利用有限的時間、經(jīng)費等資源,打造一款飛行員愿意飛、乘客愿意坐、航空公司愿意買的飛機,是我國民用航空產(chǎn)業(yè)面臨的主要挑戰(zhàn),同時也是實現(xiàn)項目商業(yè)成功和技術(shù)成功的必由之路。
經(jīng)過幾十年的發(fā)展,歐美工業(yè)界形成了《ISO/IEC 15288-2015:系統(tǒng)和軟件工程系統(tǒng)生命周期過程》等一系列系統(tǒng)工程工業(yè)標準;美國國家航空航天 局、美國國防部、美國聯(lián)邦航空局、美國海軍和空軍等都制定了本行業(yè)的系統(tǒng)工 程手冊;民用航空運輸領(lǐng)域制定了 SAE ARP 4754A 《商用飛機與系統(tǒng)研制指南》 等相關(guān)指南。同時,航空工業(yè)界也一直在開展系統(tǒng)工程實踐,尤其是以波音777 項目為代表,首次明確地按照系統(tǒng)工程方法組織人員、定義流程和建立文檔規(guī)范,并通過組織設(shè)計制造團隊,實現(xiàn)數(shù)字化的產(chǎn)品定義和預裝配,從而較大地改進研制過程,提高客戶滿意度,降低研發(fā)成本。其后的波音787 項目、空客 A350 項目更是進一步大量使用的系統(tǒng)工程方法、工具,為項目成功帶來實實在在的好處。
目前,我國在系統(tǒng)工程標準方面,也制定了一些工業(yè)標準,但總的來說,還是缺乏一些針對特定領(lǐng)域(如商用飛機領(lǐng)域)的指南和手冊,相較國外先進工業(yè)實踐還存在一定的差距。通過新型渦扇支線飛機和大型干線客機兩大型號的積累,我國商用飛機產(chǎn)業(yè)在需求管理、安全性分析、變更管理、系統(tǒng)集成與驗證以及合格審定等方面取得了長足進步,在風險管理、構(gòu)型管理、供應(yīng)鏈管理、項目組織建設(shè)等 方面也進行了全面的探索,初步形成了以滿足客戶需求為目的,圍繞產(chǎn)品全生命周期,通過產(chǎn)品集成與過程集成實現(xiàn)全局的技術(shù)和管理體系,并探索出適用商用飛機領(lǐng)域的系統(tǒng)工程是 以滿足客戶需求目的,圍繞產(chǎn)品全生周期,
通過產(chǎn)品集成與過程集成實現(xiàn)全局的一種跨專業(yè)、跨部門、跨企業(yè)的技術(shù)和管理方法。
進入美國的再工業(yè)化、德國工業(yè)4.0、中國制造2025的時代,各制造強國和制造大國在新一輪工業(yè)革命浪潮下,都選擇以賽博物理系統(tǒng)為基礎(chǔ),重點推進智能制造,進而實現(xiàn)工業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。其中一個重要的主題是要解決整個生命周期內(nèi)工程學的一致性。要讓現(xiàn)實世界和虛擬世界在各個層次融合,要在機械制造、電氣工程、計算機科學領(lǐng)域就模型達成共識。因此,系統(tǒng)工程方法在這個新的時代變得尤為重要,是使產(chǎn)品、生產(chǎn)流程和生產(chǎn)系統(tǒng)實現(xiàn)融合的基礎(chǔ)。對于我國航空工業(yè)而言,面對標準的挑戰(zhàn)、數(shù)據(jù)安全的挑戰(zhàn)、戰(zhàn)略及商業(yè)模式的挑戰(zhàn)、企業(yè)組織的挑戰(zhàn)、過程管理的挑戰(zhàn)、工具方法(SysML 管理工具)的挑戰(zhàn)、工業(yè)復雜性的挑戰(zhàn)、系統(tǒng)工程人才培養(yǎng)與教育的挑戰(zhàn),積極推進系統(tǒng)工程,才能為在新一輪的工業(yè)革命中實現(xiàn)跨越式發(fā)展打好基礎(chǔ)。
編著這套叢書的目的,一是介紹國內(nèi)外商用飛機領(lǐng)域先進的系統(tǒng)工程與項目管理理念、理論和方法,為我國航空領(lǐng)域人員提供一套系統(tǒng)、全面的教材,滿足各類人才對系統(tǒng)工程和項目管理知識的迫切需求;二是將商用飛機領(lǐng)域內(nèi)已有型號的系統(tǒng)工程與項目管理實踐的重要成果和寶貴經(jīng)驗以及專家、學者的知識總結(jié)繼承下來,形成一套科學化、系統(tǒng)化的理論知識體系;三是提供一套通用的技術(shù)概念,理清并定義商用飛機領(lǐng)域的所有接口,促進一系列技術(shù)標準的制定,推動系統(tǒng)工程和項目管理技術(shù)體系的形成,促進整個商用飛機產(chǎn)業(yè)工業(yè)化和信息化的深度融合。
商用飛機系統(tǒng)工程和項目管理叢書編委會由謝友柏院士、汪應(yīng)洛院士、林忠欽院士、趙越讓總經(jīng)理、郭博智副總經(jīng)理,以及美國南加州大學、清華大學、浙江大學、上海交通大學、中國商用飛機有限責任公司等國內(nèi)外高校和企業(yè)的航空界系統(tǒng)工程與項目管理領(lǐng)域的專家和學者組建而成,凝結(jié)了國內(nèi)外航空界專業(yè)人士的智慧和成果。后,要感謝參與本叢書編撰工作的所有編著者以及所有直接或間接參與本叢書審校工作的專家、學者的辛勤工作,希望本叢書能為商用飛機產(chǎn)業(yè)中各有關(guān)單位系統(tǒng)工程和項目管理能力的提升做出應(yīng)有的貢獻。
1緒論1
1.1系統(tǒng)工程理論基礎(chǔ)2
1.2系統(tǒng)工程定義5
1.3系統(tǒng)工程的歷史7
1.4產(chǎn)品系統(tǒng)工程11
1.5系統(tǒng)工程的發(fā)展14
2中國商飛系統(tǒng)工程24
2.1民用飛機產(chǎn)品系統(tǒng)24
2.2民用飛機產(chǎn)品系統(tǒng)層級劃分29
2.3中國商飛公司系統(tǒng)工程定義32
2.4中國商飛公司系統(tǒng)工程X模型34
3產(chǎn)品生命周期模型39
3.1生命周期模型39
3.2控制點40
3.3民用飛機系統(tǒng)生命周期41
3.4 N-F-R-P正向設(shè)計方法49
4中國商飛系統(tǒng)工程過程集90
4.1產(chǎn)品全生命周期技術(shù)過程集93
4.2產(chǎn)品全生命周期管理過程集99
4.3項目群使能過程集100
5產(chǎn)品全生命周期技術(shù)過程集103
5.1市場分析過程103
5.2利益攸關(guān)方需要捕獲過程114
5.3功能分析過程126
5.4需求分析過程139
5.5設(shè)計綜合過程150
5.6安全性評估過程165
5.7需求確認過程181
5.8產(chǎn)品實施過程191
5.9產(chǎn)品集成過程200
5.10實施驗證過程210
5.11產(chǎn)品確認過程223
5.12交付過程230
5.13運行支持過程239
5.14報廢回收過程252
6產(chǎn)品全生命周期管理過程集262
6.1需求管理過程 262
6.2構(gòu)型管理過程274
6.3門禁管理過程287
6.4接口管理過程294
6.5過程保證過程302
6.6度量管理過程309
6.7風險和機遇管理過程313
6.8取證管理過程324
6.9 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理過程337
7項目群使能過程集349
7.1項目群管理過程349
7.2項目計劃進度管理過程357
7.3項目成本經(jīng)費管理過程371
7.4項目人力資源管理過程381
7.5項目評估和控制過程393
7.6項目質(zhì)量管理過程400
7.7項目知識庫管理過程408
7.8采購過程416
8中國商飛公司系統(tǒng)工程的建設(shè)與應(yīng)用428
8.1中國商飛公司系統(tǒng)工程發(fā)展現(xiàn)狀428
8.2兩透一控,雙五歸零433
8.3項目組織建設(shè)440
8.4協(xié)同設(shè)計模式446
8.5基于模型的系統(tǒng)工程450
8.6項目監(jiān)控461
附錄A 引用文件綜述465
附錄B 常用工具方法473
附錄C 本書與SAE ARP 4754A的符合性表504
附錄D 計劃文件模板511
附錄E 專題簡介521
附錄F LQ-H型號案例功能建模分析535
術(shù)語548
縮略語559
參考文獻564
索引568