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第八讲工程系统的风险分析20030828飞行器设计系统工程2概述•现代工程系统，特别是飞行器系统的研制既要采用先进的技术又需要耗费数以亿计的资金和长达数年的时间。实现工程系统任务目标的风险是工程系统规划和设计中必须予以考虑的重要因素。现代工程系统的规划和设计中已经把风险作为与技术性能、费用、进度同等重要的型号要素。在工程系统的各个发展阶段都必须对风险予以分析和管理。•工程设计的过程是创造性的过程，也是探索未知的过程。在工程系统的研制过程中，未知量向已知量的转化过程可参见下页图。20030828飞行器设计系统工程3概述已知量方案设计阶段不确定性初步设计与工程发展阶段生产阶段使用阶段工程寿命期未知的未知量已知的未知量工程系统研制过程中未知量向已知量的转化过程20030828飞行器设计系统工程4概述随着工程研制工作的深入开展，出现了由未知的未知量向已知的未知量的转化和由已知的未知量向已知量的转化。已知的未知量：在工程设计开始时，就已经预料或预测到的会突然发生问题的量。未知的未知量：是指尚不能预料或预测到的会突然发生问题的量。20030828飞行器设计系统工程5概述•如果在设计的工程系统中采用了过多的，尚未经过验证的新技术、新成品、新工艺，亦即未知量或不确定的因素过多，就有可能达不到预定的任务目标；或者是达不到预定的性能要求；或者是研制费用大大超过预算；或者是研制周期拖延。这种达不到预定目标的概率就叫做风险。20030828飞行器设计系统工程6概述•在工程设计中，风险分析由三个步骤组成：–辩识潜在的风险项目，亦即判断在所研制的工程系统中，哪些方面存在风险。–定量地估计风险，并将风险项目分类（一般分为高风险、中等风险、低风险三类），以确定其中最关键的项目。–确定各种使风险最小的途径和判定何时开始或结束这些活动。20030828飞行器设计系统工程7概述已知风险领域收集信息风险状况报告风险辨识的标准特征因子工作分解结构第一步风险辨识第二步风险估计第三步风险管理风险分析流程图20030828飞行器设计系统工程8概述•风险分析是一个迭代的过程，该过程要确定的是：–什么地方有风险？–这些风险有多大？–它的影响或后果如何？–对此应当采取什么行动？•风险分析要解决的是：–辩识有潜在问题的领域–量化与这些潜在问题有关的风险–估计这些风险影响的大小并采取各种适当的行动来降低风险20030828飞行器设计系统工程9风险的定义和内涵风险是达到一个基准目标的不确定性。所谓基准目标可以是“一项规范规定的技术要求”、“一个性能指标”、“某个LCC指标值”等等。通俗地说，风险就是发生不幸事件的概率。20030828飞行器设计系统工程10风险的定义和内涵风险内涵两个相互影响的变量：失败的概率（Pf）和失败造成的后果（Cf）。风险R=f(Pf,Cf)失败的概率Pf是指所研制的系统、分系统、部件或元件的工作不成功的概率，Pf=1-Ps。Ps是成功的概率，Pf+Ps=1。失败的后果Cf是指由于所研制的系统、部件或元件的工作不成功而导致其失去效用的程度。20030828飞行器设计系统工程11风险的定义和内涵•风险因子RF的表达式：RF=失败的似然估计=1-成功的似然估计=1-PsCs=1-(1-Pf)(1-Cf)∴RF=Pf+Cf-Pf·Cf•表示风险因子RF是Pf和Cf两个的并。因此，风险因子在Pf和Cf均最大时达到最大。20030828飞行器设计系统工程12风险分类•通常，风险可划分为低风险、中等风险和高风险三个级别。它们的定义为：–低风险：是指可以辩识并可以监控其对工程目标影响的风险。这种风险发生的概率相当低。–中等风险：是指可以被辩识的，对工程系统的技术性能、费用或进度将产生较大影响的风险。这类风险发生的概率相当高。–高风险：是指发生的概率很高，其后果将对工程有极大影响的风险。这种风险只有在单纯的研究工作，或工程研制中的方案阶段或方案验证和初步设计阶段中方可允许存在。20030828飞行器设计系统工程13风险的辩识•风险分析的第一步就是进行风险辩识。风险辩识的任务是要确定整个工程系统中有潜在问题的项目。•完成这种辩识是否充分、彻底将决定风险分析和风险管理的效能。20030828飞行器设计系统工程14风险的辩识•在进行风险辩识时，应当从任何一个能辩认出潜在题的信息源中进行风险辩识。这些信息源是：类似工程项目中的经验和教训；规范和技术要求文件；技术性能测量（TPM）计划及其分析结果；进度计划及其执行情况；寿命期费用（LCC）的分析和基线费用估计。20030828飞行器设计系统工程15风险的辩识•在进行风险辩识时，应对工程系统所有的方面进行评估，以便发现其潜在的风险。•为了确保考察并详细地调查到所有的领域，通常可以采用工作分解结构（WBS）这一手段来帮助进行风险辩识。具体的方法:–WBS中的项目按次序列到一张风险评估清单中（参见下页表，该清单中列出了从第一到第四层次中的部分项目）–请该类工程项目富有经验的专家来评估各个项目的风险状况。20030828飞行器设计系统工程16风险的辩识工程项目名称：军用飞机系统WBS层次WBS工作单元号工作单元名称设计原准与原准相比的变化风险评估ⅠⅡⅢⅣPfCf风险级别√√√√√√√√100000110000111000112000113000112100112200112300┆军用飞机系统飞机机体航空电子系统发动机飞控系统军械系统火控系统┆F-16少量改型0.20.1低填表人职务/职称专业风险评估清单20030828飞行器设计系统工程17风险的估计－技术风险•技术风险的估计–估计技术风险应当考虑两个因素：失败的概率Pf和失败的后果Cf。下面表给出了与Pf有关的5个特征因子，对这5个不同的特征因子取均值即可得到Pf值。20030828飞行器设计系统工程18风险的估计－技术风险•上页式中：PMh：与硬件成熟程度有关的失败概率；PMs：与软件成熟程度有关的失败概率；Pch：与硬件复杂程度有关的失败概率；Pcs：与软件复杂程度有关的失败概率；PD：与其它项目相关程度有关的失败概率。•若所研制的工程项目中不包括软件，则与软件有关的两个因子PMs、Pcs可以略去，并将上页式中的分母改为3。20030828飞行器设计系统工程19风险的估计－技术风险特征因子对失败概率Pf的影响20030828飞行器设计系统工程20风险的估计－技术风险特征因子量值技术因子Ct费用因子Cc进度因子Cs0.1（低）对技术性能影响极小或无影响费用略有变动，但不超出预算估计对进度的影响极小，可忽略不计，或可由进度松驰时间补偿0.3（较次要）技术性能下降很小费用超出预算约1～5%部分进度延后，但小于1个月，需对进度计划作某些调整0.5（中等）技术性能有某种程度下降费用估计增加5～20%进度延后1月以上，3个月以下0.7（显著）技术性能显著下降费用估计增加20～50%进度延后超过3个月0.9（高）技术性能指标不能达到费用估计增加50%进度大为推迟，并影响系统的里程碑进度特征因子对失败后果Cf的影响20030828飞行器设计系统工程21风险的估计－技术风险辨识潜在的风险项目风险项目状况与特征因子确定潜在的失败概率Pf确定失败后果CfRF=Pf+Cf-PfCf高风险·消除风险·定期风险报告·专门的风险评审组中等险·消除风险·定期风险报告低风险·监控·定期评审RF0.7RF0.3·否是否风险估计流程图20030828飞行器设计系统工程22风险的估计－进度风险•进度风险的估计取决于下述诸因素：–技术风险的大小：技术风险会对进度产生影响–计划安排的合理性–资源的充分性：这里所指的资源包括资金、人力、器材、设备、设施等项。–人员的经验–成品厂（与分承包单位，下同）的交货历史–企业的管理状况与水平20030828飞行器设计系统工程23风险的估计－进度风险工程项目名称进度风险因子风险级别本项目状况定性定量123456技术风险状况RSt·无高风险，且中等风险项目不超过2个·无高风险，但中等风险项目为3个以上·有1个以上高风险项目计划安排的合理性RSS·进度计划可靠并留有裕度·进度计划可靠但未留裕度·进度计划不可靠资源的充分性PSc·资源充分且可供使用·资源充分但与其它项目的潜在矛盾·资源不足，或可用性很差人员的经验RSP·参与人员富有经验·参与人员有一般性经验·参与人员普遍无经验成品厂的交货状况PSV·成品厂交货信誉好，管理得力·成品厂交货状况较好，管理认真·成品厂交货信誉不好，管理混乱企业管理状况RSM·管理人员有进取精神，采用科学管理·管理人员认真、负责，但决策能力不够强·管理混乱，管理人员不可靠低中高低中高低中高低中高低中高低中高√√√√√√0.30.10.50.20.40.3备注填表人填表日期进度风险估计表20030828飞行器设计系统工程24风险的估计－费用风险•费用风险的估计取决于下述因素–工程系统任务要求的明确性–技术风险对费用的影响–进度风险对费用的影响：进度的拖延必然会使费用增加，故进度风险会对费用产生影响。–成本预算准确性的影响。–工程项目合同的类别–合同报价的状况20030828飞行器设计系统工程25风险的管理•在风险已被辩识和定量估计之后，必须对已辩识的风险项目进行风险管理。•风险管理的主要任务是采用控制和降低风险的技术与方法使风险降低到可以接受的程度。20030828飞行器设计系统工程26降低或控制风险的技术•回避风险（Avoidingrisk）–回避风险的方法就是将风险的影响尽量降低到最低限度。•控制风险（Controllingrisk）–控制风险是一个连续地判定工程的情况、制定供选择的降低风险的方案、再监控其风险状况的反馈过程。20030828飞行器设计系统工程27降低或控制风险的技术•承担风险（Assumptionofrisk）–承担风险是在对存在的风险有透彻的了解后，决定接受这些风险发生后所造成的后果。一般，在工程项目的研制中都必须承担某些风险。但是，承担的风险必须恰当。•转移风险（Transferofrisk）–转移风险是辩识与潜在风险有关的领域并与其它部门分担风险的过程。其方式一般是通过协议书使各有关部门同意分担风险。20030828飞行器设计系统工程28减小风险的途径•工程系统的风险取决于：–工程系统任务要求的明确性。这是指工程项目所要完成的任务要求是否已规定得很明确，使用方和承制方对这些要求是否有一致的理解。–技术性能的风险。亦即是否有能力根据以往完成类似工程的经验、现有的技术储备、用给定的资源满足本工程系统的技术性能要求。–进度风险。–费用风险。20030828飞行器设计系统工程29减小风险的途径•及早明确工程系统的任务要求–工程系统任务要求完全确定的时间不能晚于方案设计阶段结束的时间。–使用部门以文件形式提出明确的任务要求：工作说明（SOW）和技术要求文件（TRD）及完整的质量要求和环境要求。–主要的任务要求或设计要求应当以可度量的参数的形式加以表述。–系统、分系统、部件的设计技术要求一定要以系统规范、分系统规范、部件规范等文件的形式加以确定。20030828飞行器设计系统工程30减小风险的途径–主承制单位有责任保证使分承包单位和成品厂商获得完整的、确定的设计要求。–在方案设计阶段结束时，应由使用方会同承制方，制定工程系统正式的“研制任务书”以确定工程系统的任务、要求、数量、进度和经费，并上报国家有关部门批准。追加的任务要求应追加相应的经费，并应允许对原订的研制进度作适当调整。20030828飞行器设计系统工程31减小技术风险的途径•减小工程项目技术风险的途径–减小工程项目技术风险的途径在于恰当地确定工程项目技术性能的风险百分数。工程项目的技术性能风险是指在工程设计中需解决重大技术关键的难易程度。–将新技术与过去积累的经验相比，新的要求、新的信息就构成了新刺激要素。我们可以用一个参数——风险百分数来表示新、旧成分的比例，亦即表示风险与把握之比：旧经验新刺激新技术风险百分数20030828飞