并行工程与敏捷研制管理

龙源期刊网并行工程与敏捷研制管理作者：袁立来源：《军工文化》2015年第02期在当今世界政治、经济格局中，航空工业已成为衡量一个国家科学技术、国防建设和国民经济现代化水平的重要标志之一，是一个国家大国地位的重要象征和民族工业的名片。面对国际航空工业的新态势，低成本、高质量、高效率研制出新型航空武器装备，是适应国防装备现代化建设的需要，也是航空工业责无旁贷的任务。历史证明，航空核心技术用金钱买不来，用市场换不来，只有走自主创新之路，通过科技和管理创新，才能全面提升核心竞争力。20世纪80年代末，为了加快飞机研制过程，美国国家防御分析研究所就完整地提出了并行工程理论和方法，通过它使工程设计功能、制造功能和其他功能综合起来，以减少新产品投入市场所需要的时间。近年来，美国、欧洲等一些发达国家已成功地将并行工程应用在武器系统及航空航天领域，并取得了很好的效果。如通用动力航天系统公司支持“宇宙神”商业火箭发射计划中，采用并行试验工程，开发周期减少了40%。进入21世纪，为了对迅速改变的市场需求和市场进度作出快速响应，美国里海大学的亚科卡研究所和美国通用汽车公司等提出敏捷制造概念，它是在具有创新精神的组织和管理结构、先进制造技术、有技术有知识的管理人员3大类资源支柱支撑下得以实施的，通过将柔性生产技术、有技术有知识的劳动力与能够促进企业内部和企业间合作的灵活管理集中在一起，对瞬息万变的市场作出快速反应。并行工程与敏捷研制管理的内涵和关系飞机研制并行工程的内涵。飞机研制并行工程是集成地、并行地研制飞机及其相关的各种过程的系统方法。在飞机并行设计阶段，它要求工艺团队在设计之初就融入到设计团队中，形成一个无隔阂的工作环境。在三维数字化协调平台环境下，按模型成熟度等级进行零部件设计和工艺准备等工作，就产品的工艺性、可制造性、可装配性、可测试性提前进行协调，以减少飞机开发过程中的不必要返工，为后续生产、制造提供保障，最终提高飞机研制质量、降低研制成本、缩短研制周期。飞机敏捷研制管理的内涵。飞机敏捷研制管理是飞机研制单位采用数字化、信息化、柔性化等先进制造技术手段，围绕“组织方式、制造技术、管理手段”3方面，快速配置技术、管理和人员等各种资源，以有效、协调方式响应用户需求，实现制造的敏捷化。并行工程与敏捷研制管理的关系。敏捷研制必须建立在并行工程的基础上，它是敏捷研制管理的关键技术。随着信息化技术的发展，飞机研制过程的并行工程工作环境逐步建立，飞机龙源期刊网设计与制造部门开始并行协调工作，实现了设计人员和工艺人员之间的高效沟通，并及时发现和解决了后续制造环节中可能出现的问题，为飞机的敏捷研制奠定了基础。在飞机研制中深度应用并行工程改变传统的工作流程。由于我国航空企业仍沿袭传统体制——承担研制任务的厂、所处于相对独立状态的局面，在以往型号研制过程中，研制准备工作流程是按设计基本完成发图，工艺开始审查并发现问题、解决问题的流程进行工作。这样不但增加了工艺的等待时间，大大延长了研制周期，有时还导致相关环节的工作大面积返工。采用并行工程后，工艺团队主动向设计前伸，提前融入设计团队，着手研制准备工作，实现“数模成熟一个、发放一个、制造一个”的并行研制模式，开创了无隔阂的飞机快速研制新局面，工艺准备周期缩短40%左右。组建面向设计的并行工程团队。在详细设计阶段，制造单位按专业组成工艺IPT团队主动融入设计团队，由设计单位直接领导，与设计团队共同完成产品定义和发图工作。改变了过去由厂、所各自领导，难以协同的局面。确定面向制造的设计发图顺序。设计的可制造性和工艺准备的充分性直接影响到后续研制工作的进展。因此，设计与工艺的有效沟通与协调至关重要。根据飞机制造流程，结合项目计划管理，从备料、工艺准备、长周期零部件加工和工装设计与制造角度出发，对设计团队提出发图顺序以及相关节点的具体要求，使设计工作尽量考虑后续制造的难易程度和周期，实现了设计计划与制造计划的有机结合。按5级模型成熟度协同管理。开展并行工程的目的是为了缩短研制周期，高效完成产品研制。然而将本来有先后顺序的串行工作并行来做是要冒风险的，如何将风险控制到最低，提高效率，提出了模型成熟度的概念。模型成熟度即在产品数据管理系统中被表示为生命周期状态，是对产品数字模型完成情况和详细程度的描述，将产品结构信息、几何信息、工艺信息等达到一定技术状态的数模提前发放给下游用户，以便下一步流程工作顺利开展。在飞机设计发图阶段，设计团队和工艺团队共同制定了模型成熟度，并将其分为5个等级，工艺IPT可针对龙源期刊网相应等级进行工作，实现了设计数据的分步式电子审签流程和发放，设计与工艺工作同步完成。按WBS实现飞机制造流程高度并行。飞机研制中的工作分解结构（WBS），是以飞机研制任务为中心的层次体系，它是对研制任务由粗到细分解成最小单元的过程。通过WBS工作分解，确定新机研制各工作之间的相互关系，以及每项工作可能的持续时间，从而实现飞机制造流程的高度并行。并行材料采购。按照常规的做法，只有设计发图完毕，工艺部门根据图纸制定材料定额，然后交由采购部门，采购部门根据材料定额综合平衡后，才能签订材料供货合同。从周期上看，工艺部门完成材料定额的编制工作至少需要1个月的时间，材料的供货周期从签订合同开始到供货至少需要3个月的周期，有的甚至需要6个月以至于更长，从设计图纸发放完毕到零件开工至少有4个月以上的等待周期。因此，在型号研制总周期已经确定的情况下，如何采用并行工作缩短材料备料周期非常重要。在飞机项目研制上，我们采取了按设计数模成熟度并行进行材料采购管理的组织模式。在详细设计阶段，按数模成熟度，工艺人员和采购人员共同加入联合团队，分期分批完成材料定额编制，提前与材料供应商进行沟通，有效地规避因设计工作未完成而带来的备料风险，实际节省采购周期50%以上。这样做的风险是由于必要的设计更改，可能导致部分材料的浪费，加大研制成本。工装设计与制造并行。工装研制是飞机研制中的一项重要内容。受工装数量巨大、涉及到的环节众多、制造周期长等因素影响，工装研制的进度直接决定整个型号的研制周期，是制约飞机快速研制的主要瓶颈之一。在以往的飞机研制过程中，工装设计制造流程分为申请、设计制造、使用与维护等3个阶段，且相对独立，信息沟通不畅，造成工装的设计制造周期较长。采用并行工程后，将工装设计与制造的3个阶段有机地融合到飞机研制过程，在一个协同平台下，使工装团队密切跟踪飞机设计、工艺准备进展，按数模成熟度，针对不同难度的工装分别制定工装研制管理流程，使工装制造进度满足飞机研制的需要，大型工装的设计与制造缩短周期3～5个月。部装、总装工作高度并行。按照一般的飞机制造流程，在完成大部件装配后进入预总装流程，然后才能进入总装。采用并行作业后，通过优化装配工序，根据装配进展，将部装、总装有机结合起来，提前开展导管/电缆安装和成品试装/安装工作，既能加快装配进程，又能提前发现和解决装配中的问题。搭建信息化平台。建立制造/设计协同数字化平台。在飞机研制初期，结合项目研制目标，厂所经过多次技术、管理、数字化流程等方面的交流、论证和梳理，搭建了适合深度并行协同的跨地域、跨组织的数字化制造/设计协同研制平台，并共同制定协同平台的使用规则和使用方法，使信息可以及时、充分共享，实现了设计、工艺、制造、装配、检测等环节的数字化和一体化。在统一的数据交换标准下，工艺IPT团队按模型成熟度能够协同完成工艺准备工作，全面打通了全数字量传递的数字化制造、管理流程，实现了多个知识信息流的协同处理和多项作业的协同实施。龙源期刊网建立项目管理系统。项目管理的有效监控和有效沟通是实现项目成功的必要保障。为了解决以往项目管理中存在的“信息孤岛”问题，通过建立集成化的项目管理平台，将项目管理过程从“信息分散，各自传递”的旧模式向“信息集中，快速传递”的新模式转变。围绕计划管理与作业调度，通过各个系统之间的集成，实现关键数据（主制造计划、车间作业计划、物料需求计划、制造资源信息、人力资源信息、财务信息）共享，以树状结构逐级分解各类指令，形成飞机项目管理系统。方便各层级领导以及项目管理人员更有效地沟通，打造随需而动的智能决策平台，既能准确反映并行各环节的运行情况，又能够使并行各环节之间的信息流动起来，达到资源共享，同时为诸多项目工作的并行开展提供便利。飞机研制中的敏捷管理应用构建动态联盟组织。内部动态联盟——成立快速装配中心。飞机研制过程是一个创新过程，需要不断完善设计、优化参数，以最快的速度完成研制和飞机性能指标的验证工作。多年来，沈飞公司新机研制与批生产军机交付工作混线进行，经常导致资源冲突、管理困难，既无法实现飞机快速研制，也干扰了批产飞机交付的正常秩序。为了解决这一难题，将新机研制的部总装工作从批产飞机的生产线中分离出来，模拟COE成立快速装配中心，充分利用企业内部资源和装配能力，按工作包完成快速装配。外部动态联盟。飞机研制初期，根据行业内相关单位的技术能力和优势，确定联合研制单位，采取“联合设计、分包制造、快速研制”的方式。按飞机研制方案，明确具体项目，制定联合研制协议，构成以主制造商为中心的星形动态联盟，确保组织的敏捷性。以锻铸件供应商管理为例，在工艺生产准备阶段，主动邀请锻铸件供应商，加入到工艺/设计IPT团队，按模型成熟度开展并行协同工作，分期分批地完成了锻铸件的工艺生产准备和投产，保证了锻铸件的及时供应。缩短锻铸件供货周期30%。建立柔性项目管理组织。为充分发挥职能组织的纵向优势和项目组织的横向优势，尽量使管理层级扁平化，成立以项目管理为核心的综合协调团队。其中，项目管理核心团队设在项目管理办公室，在纵向上既要与上级主管部门保持联系以取得指导和支持，又要通过对下属单位的合理组织，搞好有机协调工作；在横向上，妥善处理好与其他部门的各类关系，争取得到各方面的支持和配合，使项目能按预定计划顺利实现。为了适应飞机复杂的研制过程，在项目研制的不同阶段，项目团队按WBS分解工作计划，柔性化调配各个团队人员，并适时组建现场工作团队，以便统一指挥协调、提高问题处理和决策效率。再造零件加工、装配系统。在通过深度应用并行过程解决设计与工艺敏捷性的同时，必须突破传统零件加工和装配集成方面的短板，实现精准柔性制造。如在零件制造方面，通过构建智能加工中心、再造钣金导管加工系统、快速编程技术，提高零件加工效率20%以上；在装配集成方面，通过计算机装配仿真技术的应用，对产品整个过程进行模拟与分析，将产品与资源按实际装配工艺过程进行模拟试验，结合人机模型直观地分析产品的可制造性、可装配性、可龙源期刊网维护性，在降低成本的基础上，进行实际模拟，避免了因干涉等原因，引起后期设计更改的风险。在装配现场，通过将批产飞机和新研飞机实施分线研制，并依托技术进步，采用柔性装配技术，可以缩短装配周期，提高装配质量，实现了快速响应与敏捷制造。在飞机研制过程中，沈飞公司通过基于统一的数字化协同平台和信息化管理平台，建立集中统一的柔性化组织，应用先进的制造技术，开展并行工程和敏捷研制管理，最终形成了以提高效率为中心，统一团队管理、统一计划、统一协同平台、统一项目协同、统一技术管理、统一物流管理的“六统一”以及创新装配集成模式的项目管理思想，实现了设计/制造一体化、制造过程可视化、敏捷化，并创造了多项研制记录，提高了核心研制能力，促进了公司管理水平的稳步提升。