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基于流程的航空发动机产品研发体系文件建设方法

Construction Methodology of Aero Engine Product Development Document System Based on Process

孙永娜 单浩昆 杨慧赟 苏丽媛 郭放 肖红洋 刘徽     2025年06月18日

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体系文件是产品研发体系建设成果的重要表现形式和业务应用实践的结晶,承载了企业长期积累的核心能力和研发经验,是基于流程开展研发工作的依据。开展航空发动机产品研发体系文件建设方法研究,对增强航空发动机的自主研发能力、实现高效的型号研制具有重要意义。

 

我国航空发动机在向自主研制转变的历程中,通过不断总结型号经验,已经初步形成了支撑研发过程的体系文件。体系文件有效地支撑了航空发动机产品研制,但伴随航空发动机产品研发体系应用的深入,依然面临着诸多问题:一是缺乏顶层规划,体系文件开发管理不统一;二是研制过程中体系文件全景不清晰,缺少对体系文件开发的统筹建设;三是体系文件间的关系不清晰,导致文件内容重复甚至冲突。产品研发体系是航空发动机自主创新发展的基石[1-2],中国航空发动机集团有限公司(中国航发)开展了以系统工程方法为指导的研发流程建设,建立了完整的航空发动机产品研发体系架构,并开发了具体流程,包括覆盖产品全生命周期的主流程、基础支撑流程和职能支撑流程[3-5],但与流程架构对应的体系文件架构尚未开展研究。流程通过体系文件来描述,流程架构与体系文件之间应有明确的结构关系。因此,需系统研究体系文件架构、体系文件全景及体系文件开发过程管理方法,以提升航空发动机跨专业、多部件协同研发能力。

 

标杆企业文件体系架构


GE航空航天公司、罗罗公司、空客公司、华为公司等标杆企业各自建立了一套系统的、分类分层的、面向流程的企业体系文件,以支撑流程的有效运行,使其研发过程规范可控。各标杆企业的体系文件层级及各层级所包含的体系文件类型略有不同。


GE航空航天公司的文件体系分为政策文件、程序文件、细则和工作指南、模板和检查单等4个层级。其中,第一级政策类文件主要贯彻外部法律法规要求,呈现企业的经营思想和经营目标;第二级程序文件用于规范流程角色所承担的、完整的价值活动;第三级细则和工作指南是对程序文件中重要的、复杂的业务活动进一步细化与分解,展现具体业务特征;第四级模板和检查单是活动交付、业务运行交付及检查所用的预设模板。


罗罗公司的文件体系分为政策文件、程序文件、说明文件、记录文件等4个层级。其中,第一级政策类文件主要贯彻外部法律法规要求,呈现企业的经营思想和经营目标;第二级程序文件规范流程角色所承担的、完整的价值活动;第三级说明类文件是描述如何执行具体活动的文件;第四级记录类文件主要记录工作过程中的重要事项,需要持续的写入或采用其他持久方式进行记录。


空客公司的文件体系分为程序文件、指令文件、方法文件、模板等4个层级。其中,第一级程序文件和第二级指令文件需落实法律法规及相关外部要求,第二级指令文件是对第一级程序文件的细化;第三级方法类文件对指令文件的活动进行具体指导;第四级模板和表单是支撑工作流程中应用到的记录,或输出模板、表单等。


华为公司建立了一套完善的流程文件体系,主要包括管理体系手册、流程说明文件、规范/标准、指导书、模板、检查单等6层,体系文件说明如表1所示。

 

表1   华为公司流程文件体系说明

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基于流程的文件架构


参考国际通用的美国生产力与质量中心(APQC)的流程分类框架(PCF)和集成产品开发(IPD)流程架构,结合航空发动机研发业务模式和产品特点,中国航发根据PCF的流程构建原则,建立了航空发动机产品研发体系,该体系的流程架构如图1(a)所示,第一级(L1)~第四级(L4)为架构层,第五级(L5)~第六级(L6)为作业层。

 

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图1  体系文件架构与流程架构的对应关系

  

流程通过体系文件来描述,流程架构与体系文件之间有明确的结构关系。L1~L4是对产品研发流程结构化的整体性描述,为产品研发业务的全景图,体现业务的分类、层级、边界及范围,包括流程分类、流程组、流程、子流程等,表2给出了L1~L4示例。

 

表2   航空发动机产品研发流程架构示例

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为了便于对产品开发进行高效的分级、分责、分权管理,设置了纲领性手册层文件与架构层进行对应。


作业层第五级(L5)活动是对L1~L4中内容的展开,通常以流程泳道图的形式呈现,包括研发阶段、流程角色、流程活动、评审点等。因此,需要形成一类能够描述流程泳道图的说明文件,该文件需定义流程的基本要素,描述且仅描述流程中必须执行的活动和必须遵循的要求。研究设置了程序文件层与L5活动对应,该层体系文件用于描述流程运行的业务场景、业务活动的角色与职责、流程泳道图、输入、输出、活动说明、流程绩效指标、裁剪准则、“从属、调用或关联性”关系等。


作业层第六级(L6)任务是对L5流程活动(即流程泳道图)中具体任务的承接和实现,是活动的基本单元和支持各流程活动运行的基础,通常以作业指导书的形式呈现,并供流程活动调用,体现了发动机的核心能力,对标标杆企业,设置指导书文件层与L6任务对应。


基于上述研究,建立了航空发动机产品研发体系文件架构与流程架构的对应关系(见图1)。其中,手册层是对研发领域业务流程分类、层级、边界、范围以及关联关系等进行描述;程序文件层是对流程角色执行跨职能流程活动的描述;指导书文件层承接程序文件中的业务活动要求,对某一业务活动所涉及的具体任务进行详细描述。

 

体系文件全景视图规划


航空发动机产品研发体系文件架构包括手册层、程序文件层和指导书文件层。其中,指导书文件层的作用是支撑流程活动执行,主要基于数十年的研制经验积累和最佳实践提炼而成,承载了航空发动机的核心研发能力。指导书文件层要从面向产品的全局性、多专业协同出发,能支撑在产品设计初期通过架构设计确定整机、部件/子系统、关键零组件方案设计,简化后续部件/子系统设计,最终减少设计反复,形成航空发动机的正向设计模式,提升航空发动机产品的综合研制能力。因此,体系文件全景规划是对L5流程活动进行任务的逐级细化,以系统落实国军标、新时代质量体系要求等外源性要求,同时发现前期不足甚至缺失的能力,从而从顶层系统规划指导书的开发。


建立结构化的流程活动一览表,对单一专业或通用的流程活动,可直接编制相关专业指导书指导该活动开展。对复杂的、多专业的流程活动,以流程活动为牵引,自顶向下结构化分解流程活动,直至单一角色可执行,从而形成体系文件全景视图,表3给出了体系文件全景视图示例。

 

表3   体系文件全景视图示例

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体系文件开发


基于航空发动机产品研发体系文件全景视图,梳理、整合共用和重复的文件,明确各份文件的文件编号、文件名称、责任单位、责任人、建设状态等属性信息,形成体系文件开发清单。


针对待建和待完善的体系文件明确开发责任单位、责任人、计划完成时间、编制人、校对人、评审专家、主审人等属性,形成体系文件开发计划,动态更新及监控体系文件开发完成情况。


研究制定统一的体系文件模板,该模板明确了如何在体系文件中描述外源性要求的融入情况(如《质量管理体系要求》(GJB 9001C)在本体系文件中具体落实的内容和具体落实的章节),强调了体系文件与现有制度的关系(如需体系文件取代现行制度或补充现行制度,如何补充等),同时,该模板重点强调体系文件应遵循供给者、输入、流程、输出、客户模型(如应用瀑布图/流程图表达流程、明确输入、输出等)的布局。

 

体系文件准入和定量评价机制


从规范性、先进性、协同性、实践性、操作性、适用性等6个维度研究体系文件准入量化评价标准(示例见表4),实现对体系文件的多维度客观评价,提升体系文件准入开发质量,保证体系文件的可用性。

 

表4   体系文件准入量化评价标准示例

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研究体系文件准入方法,主要包括确认具备报批条件、报批申请、校对审查和审核批准等4个步骤。


体系文件开发过程中,需通过单位内部评审、标准化审查及集团级评审后,主审人确认体系文件是否具备报批条件。主审人需依据表4示例的准入量化评价标准进行前期评审意见的落实情况审核,确保文件的正确性、合理性;报批申请由体系文件编制团队完成报批申请单编制、报批材料准备,以及依据表4准入量化评价标准开展准入资格自查,保证准入的体系文件符合体系全景视图要求;校对审查主要由专业副总师确认体系文件内容编制的完整性和准确性,标准化人员确认文件的编制符合标准化要求;审核批准由航空发动机产品研发体系总师完成文件的批准,保证体系文件的编制质量。

 

结束语


流程开发是体系文件建设的基础,中国航发按照完整统一的研发流程框架,开展了各级流程建设,并以流程为主线和牵引,有序开展体系文件的规划和建设工作。基于本文的研究方法,航空发动机产品研发体系建立了一套覆盖产品全生命周期、全业务域的分类分层的体系文件,用于指导航空发动机的产品研发。目前,航空发动机产品研发体系文件开展了深化应用,应用过程中逐渐暴露了一些问题,需进一步研究体系文件问题跟踪、闭环管理及更新完善的方法,以更好地满足业务需求。


(孙永娜,中国航空发动机研究院,高级工程师,主要从事系统工程研究、研发体系建设)

 

参考文献


[1] 王桂华.关于产品研发流程及流程架构的探讨[J].航空动力, 2020(5):48-52.


[2] 温泉.对中国航发集团标准体系建设工作的几点思考[J].航空动力, 2020(4):59-61.


[3] 刘晓松,韩秋冰,田文正,等.基于系统工程的航空发动机研发流程建设方法[J].航空动力,2023(6):42-44.


[4] 韩秋冰,栾旭,宋柳丽,等.航空发动机产品开发流程阶段划分[J].航空动力,2020(3):48-50.


[5] 刘海年,王相平,陈艳丽,等.航空发动机基础要素建设方法研究[J].航空动力,2022(4):47-50.

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