系统工程在某型航空发动机立项论证过程中的应用研究

丁吉冶　屈衍静

摘 要：首先对系统工程进行了简要介绍，阐述了对系统工程的认识。然后介绍了在運用系统工程之前，航空发动机立项论证的主要工作以及存在的问题。之后以某型发动机全面贯彻了系统工程思想开展立项论证为实际案例，介绍了具体工作过程及内容。最后对在案例中的收获进行了描述。相关内容具有推广意义，可为其它航空发动机的立项论证或系统工程的应用提供参考借鉴。

关键词：系统工程，需求分析，航空发动机，立项论证

1.前言

航空发动机是一种高度复杂和精密的热力机械，集成了一系列尖端高新技术，被誉为“工业之花”。我国航空发动机经历了从引进修理、测绘仿制、改进改型的发展历程，正在向自主研制转变，特别是国家航空发动机及燃气轮机国家科技重大专项的启动实施，加快了我国航空发动机行业从测绘仿制到自主创新发展的战略转变进程。

2.系统工程简介

系统工程是组织管理复杂系统规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法，是一种对所有系统都具有普遍意义的科学方法。系统工程方法是以系统整体功能最佳为目标，应用现代数学和电子计算机等工具对系统的构成要素、组织结构、信息交换等功能进行分析研究，通过对系统要素的优化组合达到最优设计、最优控制和最优管理的目标。

3.航空发动机立项论证主要工作及存在的不足

论证的主要工作

发动机战术技术指标论证；

备选方案的论证；

识别和确定发动机关键技术；

估算生命周期的费用；

初始能力评估，分析研发风险；

确定满足能力要求的发动机方案。

在运用系统工程之前，以往的航空发动机型号/项目立项论证过程中存在一些不足：

对用户以及飞机方的要求认识不透彻、站位不高。存在部件/子系统个别专业片面论证而抵制合理提高指标的情况；

工作方式、方法不规范，凭经验进行判断，在指标论证、初步方案设计、编制经费概算报告等具体工作过程中考虑不周有遗漏的情况；

部分部件/子系统或专业欠缺团队精神，不能与相关专业有效协同。

4.实践应用事例

依据GJB 8113策划并开展工作，主要有项目系统工程技术过程及技术管理过程工作要求。包括需求分析，技术要求分析，发动机方案论证，制定集成、验证、移交和确认计划；需求、技术状态、接口、技术数据和风险管理等内容。

4.1技术要求分解

技术要求分析过程是将捕获分析后的利益攸关者需求转化成技术要求，即发动机的功能、性能和接口要求等，论证阶段的技术要求分析建议至少做到子系统/部件级。主要包括：

a）定义发动机的功能及功能边界；

b）发动机研制约束条件，包括源自订购方需求或解决方案自身不可避免的限制条件；

c）定义发动机技术参数及其量值，以及质量衡量指标；

4.2技术状态管理

按GJB 3206A开展技术状态管理。论证阶段技术状态管理工作主要是配合订购方编制规定产品功能和性能要求的技术状态文件，建立技术状态文件标识方法、管理规章制度、技术状态控制流程，需要时报告技术的情况。论证阶段技术状态管理的具体工作包括：

a）论证阶段技术状态管理的文件主要包括：

b）初步的系统规范和初步的总体技术方案；

c）初步确定发动机的技术状态项CI；

d）制定发动机技术状态管理计划。

4.3接口管理

依据GJB 2737开展接口管理，论证阶段应识别、确定关键技术，对影响关键技术确定的接口应协调确认。根据使用方的使用要求，编制和确定所需接口满足要求的可行性和相关条件，列入论证材料中，并进行相应的风险分析和确定应对措施等。

论证阶段需根据使用方的要求，与使用方进行沟通与协调，及时通报要提出的接口要求，形成初步的接口控制文件，并进行管理。接口控制文件的内容包括发动机与飞机之间的接口，也可以包括初步的各子系统、部件之间及与各附件之间的接口。应明确发动机各组成单元之间的接口定义，以及发动机与飞机等的系统的统一的接口定义。

4.4风险管理

通过风险识别、风险分析、风险缓解策划、风险缓解策划实施、风险跟踪五项活动，提出降低或控制风险的措施，主要开展以下工作：

a）初步总体方案（含技术方案、技术途径、可行性、可生产性、经济型等）风险评估；

b）初步保障方案风险评估；

c）研制进度和经费概算风险评估；

d）发动机预选方案的风险评估。

5.取得的经验与收获

本次是首次在研制过程中深入推进系统工程方法。因所内推行系统工程时间较短，尚没有一套完善成熟的系统工程方法来系统指导型号开展研制工作。从已开展的工作来看，体会有：

1）系统工程是一种新的思维方式、也是一种新的工作方法，推行新的事物必然与旧有事物相冲突。因此，“自上而下”的要求传递方式也许是一种更为高效的推行方法。

2）按系统工程方法要求，所里划分了几个总体专业承接型号各项设计指标并进行分解、分配。在工作之初，大部分总体专业尚不能转变思想，未能针对各自专业承接的指标进行统筹考虑以及牵头纳总的作用，存在等待要求及“输入”的情况，甚至于在等待“赋权”。在后期编制WBS工作时，这种情况大为改善。

3）WBS的编制需要各单位主动协调相关单位，依据技术风险和现有条件综合考量，广泛沟通形成最终的交付成果。而最终的WBS内容必须包括所有技术流程中规定的技术活动和评审点，对产品的生产制造、验证工作必须体现主责任单位。一方面，我们应该思考如何使各专业积极主动的相互合作，让型号工作能够快速有效的开展。另一方面，我们应持续的梳理、完善相关技术流程、技术规范。

6.结束语

我们应持续推进系统工程工作。系统工程值得推行，也十分有必要推行。很多团队成员已转变了思维方式，运用了系统工程中的需求分析开展相关工作。即使在推行过程中有许多预想不到的问题，但我们仍要坚定不移的继续推进，直到系统工程完全融入了我们的日常工作而看不见听不到“系统工程”四个字。

参考文献：

[1] 张新国译. 系统工程手册[M]. 北京：机械工程出版社，2017.