直升机构型管理方案

1.概述

直升机研制是一个复杂的系统工程，当前面临着军民需求多样、利益攸关方多、集成度复杂及多学科交叉等情况，特别是我国直升机实现了第三代、第四代自主保障，但第五代及更先进直升机的自主研制能力仍然不能满足军事、经济、社会建设的紧迫需求，急需推进自主创新研制流程、构建精益管理体系，提升持续保障能力。因此建立正向研发体系，增强系统工程贯彻实施力度愈发重要。系统工程是一种面向复杂系统研制，通过使用跨学科方法论来控制复杂系统的开发过程，使系统能够成功实现的方法和手段，其核心在于开展自上而下的综合、开发和运行真实系统的迭代过程，包括技术过程和技术管理过程；构型管理体系作为技术管理过程的重要组成之一，贯穿产品研制全周期，保障技术过程在产品项目研制中循环迭代，也是保障系统工程进行多专业协调实施的关键。

2.构型管理体系及方案

2.1系统工程与构型管理体系

在构建直升机正向研发体系时，应同步建立完整配套的流程化构型管理体系，作为实施系统工程的必备要素，并成为开展项目管理、质量管理和适航管理的重要措施。构型管理通过开展策划、标识、控制、记实、审核等一系列活动（如行业曲线linkindustryAppraisementpointDOI：10.3969/j.issn.1001-8972.2022.10.008可替代度影响力可实现度行业关联度真实度图1所示），支持系统工程技术过程的运行，建立并维持直升机构型信息（性能、功能特性和物理特性）与需求、设计和使用之间的一致性，为型号研制提供完整、规范的构型定义，为每一架机提供清晰、准确和可追溯的构型状态。结合典型系统工程流程，对构型管理体系描述如下。在构型标识活动中，构型项的选择确定反映体系架构和设计定义，体现系统工程从总体到分系统，再到设备的理念；通过对配套构型文件的审查确认来建立相应的构型基线；功能、分配和产品基线的建立和保持，从两个维度（全系统和全寿命）来确保整个产品研制的完整性，同时体现主设计制造方与配套供应方运用系统工程双“V”模型进行研制过程的嵌套和衔接；在构型控制活动中，通过严谨的需求项及构型项更改控制流程以及CCB审查决策机制，确保对系统工程各技术过程进行正确地识别、记录、评价和批准，及时有效准确地纳入基线，并能够配置出所需的构型基线在构型纪实活动中，通过应用PLM集成平台及信息互通共享机制，对构型基线进行准确有序地记录和传递，确保“文文协调、文实相符”，并对偏离和让步授权情况进行追溯性检查；在构型审核活动中，为验证“V”模型右侧的技术过程是否符合左侧的需求定义、功能分解、逻辑设计和实物设计，首先，可通过适航审定、鉴定试验和在役考核等功能构型审核活动验证型号功能特性是否符合功能和分配基线的要求；再次，可通过首件鉴定、质量检验、制造符合性检查、设备校验及交付验收等物理构型审核检查每架机的物理特性是否符合产品基线的要求，以保证产品质量的持续一致性。

2.2需求管理与基线管理

基于需求的系统工程实施主要以需求为核心，通过开展利益攸关者需求捕获、分析、定义、确认、管理等工作，实现各层级系统需求的转化、分解和传递。产品正向设计过程是自顶向下的，即高阶需求转化为高阶技术方案，而后提出低阶需求，进一步转化为低阶技术方案。各层级需求信息分层次映射为构型文件体系、型号规范体系，同时与产品分解结构一一对应，如图2所示。构型基线是产品研制的技术基准，是构型管理的重要对象，基线的设置是否合理、管控是否严格决定了产品研制的方向和最终结果，对接需求进行基线管理的关键点在于将构型基线所包含的构型项和文件体系按时序、层次进行结构化管理，同时进行各类构型的构型项配置，通过产品数据管理平台的数据对像映射功能和更改流程接口，与需求管理软件进行信息集成，对技术状态文件（含需求）、技术方案、设计制造和维护使用进行一致性管控，对各层级和各阶段的基线进行全过程追溯和衔接，实现需求关联和更改协同。应用PDM平台构建型号文档体系树，建立基线文档视图，各基线对接各研制阶段的里程碑，如图3所示。在方案阶段，技术要求分析过程结束时即开展系统功能审查（SFR），审查文件体系需对应系统工程自顶向下逐级开展的过程并映射到对应文档中，形成功能基线文件清单。

2.3数据组织管理

基于系统工程开展航空装备研制生产与服务保障，应遵循全寿命、全过程、全系统、全要素管理，同步开展数字化技术状态管理，实现结构化、规范化、自动化。数据管理可从研制历程及工作分解结构（WBS）两个维度出发。

2.4研制历程管理

从研制历程时间轴出发，从需求论证到批产交付的整个系统设计过程中需求、功能及逻辑架构是核心的产出数据，这些数据作为能够充分覆盖和满足需求的系统抽象实现，通过构型管理手段其可展开结构层次及有效性管理，按需求（R）、功能（F）、逻辑（L）、实物设计（PDesign）、实物制造（PManufacture）、验证（Verification）、符合性（Compliance）及服务（Service）进行数据分类及有序关联，确保构型数据追溯可控，与技术审查、构型基线及构型文件的形成逻辑对应。

3.WBS管理

以可交付成果为导向，将研制工作从项目最顶层单元开始逐层分解形成直升机WBS，结合正向研发体系，形成典型的直升机WBS层级：第一层：装备系统；第二层：直升机、保障系统、训练系统、试验试飞、系统工程、项目管理等；第三层：综合设计、集成装配、新材料应用、机体结构、着陆装置、旋翼系统等其他系统；对接各层级架构，在PLM平台中建立方案论证、试验验证、成品管理等数据管理视图，形成文档体系WBS视图。系统工程的工作目标是确保型号满足研制目标的所有需求，按照层级划分，依据推进阶段和模式，针对各层级系统开展系统工程工作，按过程分重点实施相应管理活动。需求与概念论证阶段：论证基于模型的系统工程新方法，评估已有信息化平台和工具的适用性，提出信息化业务需求，完善工具与平台，建立构型管理体系，制定管控要求；基于DOORS对利益攸关者需求定义数据进行条目化、结构化标识；根据需求追溯，标识RI，关联方案及系统模型；迭代数据及需求项的更改实施构型控制；进行构型数据成套性配置、分类及追溯；应用系统建模及仿真实施构型项功能验证。工程研制阶段：对供应商构型管理体系进行审核，评价并指导其完善构型控制流程；从PBS中选择规划CI项，构建产品结构并进行配置，根据研制节点，配置形成各层级数字样机；基于CI项及WBS，形成构型文件及型号规范体系；面向需求及功能分解，进行架构和构型定义，形成面向功能选项的构型配置及数字样机；通过总体方案审查确认的系统规范和其他构型文件作为功能基线；通过初步设计审查确认的各子系统、设备研制规范及其他构型文件作为分配基线；产品研发数据进行功能基线、设计基线标识、数据分类及关联（包含供应商数据）；贯彻设计保证体系及配套的项目文件，对形成的验证、符合、说明、分析类文件进行体系化管理，与产品结构进行关联，对应归入验证视图或符合性视图；对需求定义、系统模型、技术方案、仿真分析和实物验证等数据进行基线标识和追溯管控，确保数据之间协调一致、基线内容完成配套；构型更改应进行影响分析、专业协调和相关数据配套更改，并开展验证确认工作；需求更改应该在DOORS中实施构型控制，进行多专业协调，通过后触发构型更改；基于PLM平台进行构型及基线配置、完整性及符合性确认，同步开展构型记实与审核工作，配合里程碑节点开展审查。试制/验证阶段：配合试制、试验及后期工作，对照符合性方法，补充验证和符合性数据，并进行有序关联，最终形成产品基线；对接基于模型的系统工程及联合仿真，确保各基线中构型数据与RI、系统模型和仿真数据的追溯性、一致性和符合性。批产/服务保障阶段：按客户订货需求进行功能选型选配，形成单机构型定义，驱动生产制造、设备采购和保障服务；对交付机建立并持续维护单机实物构型数据档案，对接客户服务系统实施全寿命全系统构型管理；侧重持续改进、提升质量和降低成本进行设计更改控制，尤其加强供应商管控；进行设计更改贯彻全过程跟踪，同时对接服务通报编制、和外场实施；对设计更改及新增构型开展构型审核及验证工作。

4.结语

基于系统工程的构型管理不仅关注产品本身，更着重聚焦产品从需求到交付的一系列技术与管理工程，将有效提高各专业之间的协调效率。本文通过与需求管理、模型数据管理的结合，将功能审查与物理构型审查融于系统工程的确认和验证环节，提出构型管理协同工作机制，面向产品全生命周期管控构型项的适用性，确保产品研制满足装备任务及使用需求，对构建装备正向研发体系、支撑下一代装备技术状态管理具有十分重要的意义。

作者：李旭 胡秦赣 单位：中国直升机设计研究所