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基于集成产品开发模式的协同设计实践

2019-12-03 来源:《航天工业管理》
摘要:通过对国际知名企业采用集成产品开发模式的分析与研究,提出了适用于我国航天预研产品研制的创新管理模式,并在航天某项目中进行了具体实践,取得了良好效果,为项目总体和分系统集成产品开发的高效运行管理奠定了基础。
航天预研产品研制面临着激烈的市场竞争以及周期、成本、质量和资源等限制条件,迫切需要研究适用于产品研制过程的创新管理模式,从而提升产品研发效率和市场竞争力。国际领先的航天产品创新团队都采用了基于集成产品开发(IPD)的并行工程模式开展创新产品研制,并取得了令世人瞩目的成绩。笔者通过对波音787、鬼怪工程部、臭鼬工厂和SpaceX公司的IPD模式的分析,结合航天某项目特点,探索适用于该项目和我国航天预研产品研制的管理模式,并创新预研产品研制管理体制机制,从而全面保障产品研制过程,为中国运载火箭技术研究院市场化转型和新体系建设提供有力支撑。
IPD是一套先进的成熟研发管理思想、模式和方法,其实质是以产品为核心,通过在产品开发过程中打破单位“壁垒”,组建跨单位、多专业的协同研制团队,基于并行工程的产品研制管理体系快速、低成本、高质量地完成产品开发。IPD模式的核心包括以产品为核心(以产品为核心目标的里程碑式管理机制),异步开发模式(并行工程),组建跨部门、跨系统的协同研制团队,搭建支持资源重用的开发环境以及柔性的结构化预研产品研制流程5个方面要素。
对IPD过程的管理需要围绕这5个方面要素展开,通过里程碑式的管理机制控制产品研发进度节点,建立基于并行工程的产品协同研制体系,打通产品研制上下游环节之间的数据链路,利用组建的跨部门、跨系统的协同研制团队打破专业之间的“壁垒”,形成高效信息共享通道,缩短信息传递周期,从而在预研产品结构化研制流程与创新需求中建立平衡点,充分发挥项目团队的创新能力,最终完成产品研制工作。
一、适用于航天产品研制的IPD模式
目前,IPD模式在国内外航天航空创新产品研制过程中得到了较多应用,也取得了较好的效果。但多数IPD模式都是注重产品数字化设计过程,适用于航天产品研制的IPD模式需要更加注重产品全生命周期内的全程协同,需要把产品设计、工艺设计、工装设计和物流采购的并行工程贯穿于项目始终,从而实现产品研制全过程的协同与优化。因此,适用于航天产品研制的IPD模式需要具备以下几个方面的特征。
1.里程碑式的结构化产品研制流程
以我国航天50多年研制经验为基础,以系统工程思想为指导,借鉴波音、SpaceX和庞巴迪公司的成功理念,在项目研制3个阶段(概念论证、样机研制和集成演示验证)的基础上进行细分,确定从概念论证到飞行试验的研制环节,并在设立多个里程碑节点的同时,设定每个节点的里程碑目标、输入条件和输出物,通过精细化管理模式推进项目进程,最终形成适用于预研产品研制的结构化流程。通过结构化流程固化节点要求,结合表格化进度控制和每周每日行动计划项目,全面保障项目研制计划节点的顺利推进,如图1所示。

图1 里程碑式结构化产品研制流程示意图
2.矩阵式管理与“微团队”结合的团队组织模式
航天集成产品开发团队的组建需要打破单位界限,实现从金字塔层级式管理模式向网络化扁平式的集成产品开发团队管理模式转变。传统的金字塔式管理模式将人员、技术和组织三者割裂开来,造成管理部门层级众多,不能集成优势资源力量,影响协同工作效率。
航天产品IPD的实施过程需要采用网络化扁平式管理模式,在将人员、技术和组织三者合而为一的基础上,建立全生命周期集成产品开发团队的扁平式管理模式,通过集成产品管理团队对集成产品开发团队和集成产品开发“微团队”进行管理,以克服管理模式层级众多带来的缺陷,如图2所示。

图2 网络化扁平式管理模式示意图
为了提高团队协同效率,缩短信息传递链路,需要把基于专业分工的矩阵式管理与“微团队”的组织模式结合,建立涵盖产品研制相关专业的“微团队”,并基于“微团队”进行产品研制过程的任务分解、技术协同和质量控制,从而全面提升研发效率。
3.基于网络的协同机制和管理规范体系
在传统基于人的协同模式下,工作的分配、协调都是由人来控制的,很难实现跨单位、多专业的大规模协同。航天产品IPD模式需要构建基于网络的协同方法,通过计算机管理工作流程,以使研制任务和全系统技术状态协调及时准确,从而保证产品设计、性能分析、工艺设计、工装设计及物流采购等存在的问题能够在源头被发现和解决,如图3所示。


图3 基于网络协同的并行产品研制模式示意图
通过建立集成产品开发过
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