航空复杂系统技术状态管理方法研究

杨征山 薛　丹 季春生

（中航工业动控所，江苏　无锡　214063）

航空复杂系统技术状态管理方法研究

杨征山 薛丹 季春生

（中航工业动控所，江苏无锡214063）

通过介绍航空复杂系统技术状态管理的需求与现状，剖析了其技术状态管理过程中存在的问题及原因，结合航空复杂系统产品的特点，提出了复杂系统桌面设计与实物技术状态综合管理的新方法，给出了控制系统技术状态管理新思路实践过程中的实施要点，最后提出了复杂系统技术状态管理的关注点建议，供相关行业产品技术状态管理参考。

控制系统；技术状态管理；基线管理；产品配置管理

［DOI编码］ 10.13237/j.cnki.asq.2016.04.009

1　技术状态管理需求与发展

二战及战后期间，美国开始研制先进的武器系统。产品变得越来越复杂，涉及多个学科，研制难度大，常常需要多个公司的广泛协作，例如阿特拉斯参与单位就有2 000多个，这就要求参与研制的部门接口要求协调一致；总体与系统、系统与分系统、分系统与设备及部件江苏接口匹配一致；大批元器件和试验件需要配套提供并兼容；数以万计的技术数据和资料需要及时交换和处理。面对这样复杂的大型项目，由于缺乏科学、系统的管理手段而漏洞百出，故障频频。

为此，美国军方认为必须建立一个规范的、可靠的、科学的体系，从而控制状态的变更，确保最终产品符合合同要求。1962年，美国空军制定和发布了AFSCM375-1《研制和采购阶段的技术状态管理》，第一个技术状态管理文件由此产生。美国政府和军方通过技术状态管理进而控制承制方的研制过程，成功地控制和管理了武器系统的研制，保证了采购任务顺利完成。此后，得到了普遍认同的技术状态管理迅速从军工走向民用，并逐步予以规范化。技术状态管理标准也不断完善更新，目前美国普遍使用的技术状态管理标准是EIA-649-B，国外技术状态管理标准的发展演变见图1。

国内在上世纪80年代后期随着军工产品的发展需求，逐步意识到技术状态看管理的重要性，1987年国务院和中央军委发布《军工产品质量管理条例》，提出承制单位建立技术状态管理制度；1988年国防科工委专题进行研究，11月份在成都召开首次研讨会；1998年发布了GJB 3206-1998《技术状态管理》，国内技术状态管理标准演变过程见图2，目前国内航空企业产品的技术状态管理主要执行2010年发布的GJB 3206A-2010《技术状态管理》。

2　复杂航空产品技术状态的特点及管理现状

复杂的航空产品一般是由软件、电子部件、液压部件和电气部件组成的系统，其技术状态信息包括产品定义信息、交付信息、生产和试验信息以及使用信息，具体信息内容如图3所示。

2.1产品技术状态的主要特点

●部件多样：产品由不同厂家研制的电子、软件、液压、电气等部件组成；

●更改频繁：主机需求、设计完善、试验调整等导致产品技术状态更改频繁；

●匹配复杂：产品频繁换件，匹配特性复杂；

●产品阶段多，跨度大：产品生命周期包括设计开发，半物理模拟、地面台架、高空台、铁鸟台试验，科研、定型试飞，使用维护等阶段。

这些特点导致产品的技术状态管理变得非常复杂，针对这些信息的技术状态管理活动包括技术状态管理策划、技术状态标识、技术状态控制、技术状态审核，其中核心任务是建立基线，作为管理的依据。

图1　国外技术状态管理标准的演变过程

图2　国内技术状态管理标准的演变过程

图3　产品技术状态信息

2.2产品各阶段技术状态管理的目标和要求

●桌面设计阶段：开展完整策划，进行技术状态项的识别和标识；建立基线，开展版本管理和基线控制，做到文文一致；

●生产实现阶段：开展技术状态控制，包括变更、偏离和让步接收的控制，做到文实相符；

●试验试飞阶段：系统和部件的匹配信息和实物状态的记实完整清晰；

●维护&维修&使用阶段：关注使用维修信息、备件换件信息的记实和管理完整清晰。

2.3复杂航空产品技术状态管理的现状与特点

●技术状态管理活动贯穿产品整个生命周期，技术状态管理与产品研发流程的关系详见图4，产品技术状态管理按产品研发过程分阶段均有不同的管理任务和内容；

●产品技术状态管理按产品承制单位和负责部门独立实施，其中外包外购件的技术状态由承制单位负责；

●桌面设计阶段的技术状态管理按文件管理一般由设计人员和档案负责；实物技术状态管理一般由项目主管和质量主管负责；外场试验以及使用过程中的管理由外场管理部门负责；

●文档管理、软件配置管理、硬件实物产品库等管理均有相应的工具、数据库或管理平台，但信息相互独立。

3　复杂航空产品技术状态管理存在的问题及原因分析

目前国内航空产品的技术状态管理主要执行GJB 3206A-2010《技术状态管理》，根据GJB 3206A-2010制定的企标往往缺乏与产品特点相适应的完整方案和具体操作方法。

图4　复杂航空产品生命周期的技术状态管理

3.1实际的实施过程中，复杂系统技术状态管理常见的问题

●技术状态管理活动的部分内容缺失。如技术状态基线管理不完整，没有明确的基线标识和基线文件清单；更改的关联关系不清晰，更改的验证没要求；系统配套清单、换件情况和匹配试验情况不完整；产品使用信息记录不完整等；

●缺乏完整的解决方案，内容分片段的管理。管理分段导致产品技术状态内容关联性不强：文件与实物技术状态分离；软件与硬件技术状态分离；内场与外场技术状态分离；

●管理信息分散，没有整体图像。技术状态管理信息不显性，不能快速有效的对相关信息进行搜索查询、汇总统计、输出报表。

3.2结合航空产品的研发流程、构型和管理现状，总结以上问题产生的原因

●系统产品组成复杂，匹配状态多样化，管理内容复杂；

●系统组成部件的技术状态重叠和并存，管理困难；

●产品在外场试验和使用数据收集周期长，内外场数据难同步；

●缺少整体管理方案，职能部门协同管理连接点不清；

●管理信息需求不完整，信息管理分散；

●管理工具分散且孤立，信息不显形、未共享。

4　复杂航空产品技术状态管理新思路

基于复杂航空产品自身技术状态信息的特点，很难仅用单一的方法和单一的平台进行管理。针对目前存在的问题，通过多年的管理实践和经验总结，现提出复杂系统桌面设计与实物技术状态综合管理的思路，主要包括基于文件版本的技术状态基线管理，基于基线关联的产品配置管理，以产品结构为中轴、以部件产品为中心的实物管理，复杂系统分层分级管理策略，基于部件有效性的系统配置过程，下面详细介绍这些管理思路。

4.1基于文件版本的技术状态基线管理

目前桌面设计阶段的技术状态管理即是以文件为对象的管理模式，但存在的问题是基线不显形，系统产品和部件所有技术状态文件混在一起管理，这样导致任一文件变更牵一发而动全局，管理工作量大且状态难以管控。

因此建议将系统和部件文档分开，各部件文档之间也相互独立，然后在产品研制过程中根据里程碑关键活动逐步建立各类基线作为技术状态管理的依据，一般在设计输入评审时基本确定功能基线；设计输出评审时基本确定分配基线；产品出厂质量评审时初步确定产品基线。系统和各部件分别在文档管理平台中按照功能技术状态文件、分配技术状态文件和产品技术状态文件的分类建立功能基线（JG）、分配基线（JF）和产品基线（JC）等3类基线，技术状态文件采用版本管理，不同版本文件构成基线，每条基线应该是唯一的和明确的，如图5所示。

图5　基于文件版本的技术状态基线建立

建立的基线通过标识加以显形和区分，基线标识应包括基线分类编号—产品代号—研制阶段代号—基线版本号等必需信息。 技术状态文件变更时，其所在的基线根据具体情况新建或更新，基线的更新或升级应履行确认程序。

如此系统和各部件的技术状态基线简洁清晰，而且文件变更后基线的变更灵活且减少了基线变更的次数。

4.2基于基线关联的产品配置管理

由于产品组成的复杂性，其技术状态信息也极其复杂，现有的分而治之的管理方法导致桌面设计过程中的技术状态文件信息管理与产品使用过程中的实物信息管理相互隔离，需要寻求一种合适的管理模式解决文实不对应的情况。

我们将产品需要管理的技术状态信息分为桌面设计阶段的定义信息、产品实物状态信息和试验使用阶段的使用信息3类，定义信息按照功能基线、分配基线和产品基线进行分类管理；使用信息在单机电子档案中记录。每套（台）产品的实物信息向前关联着与实物对应的技术状态基线，向后建立单独的单机电子档案，记录所有与实物相关的信息，包括质量信息、调整换件、使用维护等，基于基线的关联路径如图6所示。通过基线关联，使产品的技术状态管理达到文实一致的目标，由此可以通过技术状态文件找到对应的实物，也可以通过实物找到对应的技术状态文件。

4.3复杂产品分层分级管理策略

针对复杂产品其结构复杂及技术状态管理内容复杂的特点，我们采取对其分层分级管理的策略，按照系统和部件两个产品层级进行管理，从而降低技术状态管理复杂性。产品结构分解是分层简化管理策略的基础，是降低复杂性和保证有效性的关键。各个部件同样需要通过产品结构分解，确定技术状态管理层级，为后面模块化设计和复用打下基础。

根据产品结构分解结果建立系统产品管理库和部件产品管理库，基于产品而非文档进行管理，复杂系统分层分级空间示意见图7。系统结构空间是系统产品结构类树，具体的某套系统产品通过配置规则选择确定有效的部件构成。

部件版本空间中的每个结点（椭圆）代表一个部件的所有版本对象的集合，对应该部件的版本演变过程；每个节点（四边形）表示一个特定的部件版本。

图6　基于基线关联的产品配置路径

图7　复杂系统分层分级空间示意

部件结构空间中的每个结点（椭圆）表示某一特定部件版本相对应的结构树，结构树中的每个节点（四边形）对应着组成该部件版本的一个确定板件或功能模块版本。

4.4以产品结构为中轴、以部件产品为中心的实物管理

国内外的技术状态管理标准中都未提到实物的技术状态管理，因此实物的技术状态管理一直没有确切的管理模式和操作方法。

结合以往的经验和实际的需求，我们对复杂产品的实物技术状态管理基于产品结构分解进行分层管理，将复杂产品分为系统级层和部件层，围绕产品而非文件开展技术状态管理，其技术状态文件作为产品的定义信息或使用信息而存在。我们理解系统的实物技术状态管理实际是构型管理，主要包括产品系统层级的定义信息、产品结构配置信息、产品使用信息的管理；部件的实物技术状态管理则是对其产品结构信息、研制过程信息、各类BOM信息的管理，具体的管理思路见图8。这种管理方法为实现基于部件有效性的系统配置过程打下了基础。

实物技术状态管理实质是单机档案管理，每一个确定的产品的实物技术状态信息就是系统产品管理库或部件产品管理库的一张产品信息快照。系统层的实物技术状态管理基于部件有效性和配置规则管理；部件层的实物技术状态管理通过版本追溯和基线控制进行管理。

图8　以产品结构为中轴、以部件产品为中心的实物管理思路

4.5基于部件有效性的系统配置过程

产品根据系统配置规则从部件产品库中挑选有效的部件构成特征明确而唯一的系统，每套系统产品关联着匹配特性、使用信息和系统定义信息等；所挑选部件产品也关联着部件结构信息、设计与试制过程信息以及各类BOM信息；系统配置规则是根据系统实际的匹配与使用需求制定。

这个配置过程联接了部件产品库和系统产品库，实现了系统与部件实物技术状态信息的对接。

系统配置过程如图9所示。

图9　系统配置过程

5　新思路的实施要点

上述技术状态管理新思路正在典型复杂航空产品—发动机控制系统上实施，实施的过程涉及方案的论证与部署、组织机构与人员的职责分工、费用的申请、工具的采购与开发、已有信息平台的改进与交互、资源的调配等工作，因此需要一个较长的实施周期，期望是3年成形，5年成熟。实施过程中需要关注的要点如下：

统一策划，统筹资源。上述技术状态管理完整方案涉及产品所有部件，同时涉及所有技术部门和职能部门以及人力、经费、工具等资源，因此需要统一策划和统筹资源调配，如果由单个部门推进，则会各自为战，形成相互独立的管理方法和信息。

领导重视，亲抓实干。由于技术状态管理是个系统工程，涉及重大事项的决策和资源的调配，因此需要单位顶层领导的亲自参与及推进，否则工作难以推进。

建立机构，明确职责。由于需要统一策划，统筹资源，因此建议建立技术状态管理委员会，制定推进思路和实施方案，并明确各参与部门的管理职责。

稳步推进，注重信息化建设。技术状态管理完整方案的实施不是一蹴而就的过程，需要稳步推进，一点一滴地去实践、去改进。同时要注重信息化建设，基于单位已有平台建立信息化管理工具集，明确各工具作用范围和各角色职责。

统一思想，管控供应商。对于复杂产品，存在许多部件及器件的供应商，一般外包外购件的技术状态管理由供应商负责。但作为系统单位，应该全系统负责，在实施技术状态管理完整方案的过程中，需要项供应商宣贯管理科思路和方案，统一思想，并对供应商提出相应的管理要求。

6　小结

航空复杂产品由于其结构组成、功能以及研发过程的复杂性，相应技术状态管理显得重要且复杂。产品以往的技术状态管理主要关注桌面设计阶段的内容，且单以文件为中心进行管理；但实际上产品交付以后试车试飞阶段实物技术状态的管理同样重要且繁杂，因此桌面设计和实物技术状态综合管理的方法势在必行，以文件和产品为中心，以基线为联接，这样才能保证产品技术状态文文一致、文实相符，达到技术状态管理的初衷。

［1］任世杰.技术状态管理在飞机使用过程中的实现［J］.装备制造技术，2011年第3期.

［2］阴庞龙，何景武.大型客机构型管理研究［J］.民用飞机设计与研究，2009年第S1期.

［3］冯力飞.民用飞机验证试验过程中的构型管理研究［J］.科技信息，2012年12期.

［4］李天泉，叶芃.复杂产品的技术状态管理［J］.电子质量，2006年第10期.

［5］张丽华，孙跃生.浅议技术状态管理实施［J］.机械管理开发，2012年第4期.

（编辑：雨晴）

T-65

C

1003-6660（2016）04-0033-07

［收修订稿日期］ 2016-04-18