基于产品型谱的平台化研发模式初探

2019-07-12鲁扬林英强王嘉淼

航天标准化 2019年2期

鲁扬林英强王嘉淼

（北京无线电测量研究所，北京，100854）

从20世纪中叶起，国际一流航天企业开始推行产品系列化、型谱化。国际主要航天系统集成商重点构建了成熟公用平台，并逐步形成了以产品型谱为指导，技术成熟、质量稳定的现货产品。

近些年，国内部分航天企业将航天产品工程和IPD（集成产品开发）理论有机融合，通过产品平台建设、流程建设与信息化落地，构建了基于产品工程型谱与CBB（共用基础模块）系统的产品平台，初步实现了科研生产模式协同变革。

大量经验表明：产品平台化是降低成本、提升效率的有效途径。基于CBB的项目产品开发是世界一流企业普遍采用的系统管理方法，也是提升技术型企业产品化能力的一套行之有效的管理策略。我们在多年推进“三化”设计的基础上，结合IPD理念，将“三化”设计从基础的产品“三化”向技术“三化”发展，深入研究产品型谱与平台构建的关系，初步探索了基于产品型谱的平台化研发模式。

1 背景

我所研制的装备具有设备量大、装备组成复杂、全自主研发比例高、研制难度大、周期短等特点。同时，用户对装备的战术技术性能及全生命周期综合保障要求不断提高。为了降低研制风险，节约研制成本，缩短研制周期，保质保量完成研制任务，我所历来高度重视装备的“三化”设计。为提高装备“三化”水平而采取的各类措施已渗透到装备研制过程中的各个环节。

“十二五”以来，我所大力推行产品型谱建设，构建了不同体制的装备平台。但是，整体的平台化水平尚不能适应市场需求，与建设质量效益型企业的要求存在差距。尤其是产品平台与产品型谱结合不够紧密已成为进一步提升研制装备成熟度的“瓶颈”。从装备采用成熟产品的统计情况看，成熟产品未能被新装备充分采用主要是由于对前端需求分析不足引起的。因此在新型装备平台化成果建设中深入研究产品型谱与平台构建的关系，对于提高平台化成果采用率、推动企业形成基于平台的产品化研制模式具有重要意义。

2 产品型谱管理

从多年推进“三化”设计的经验来看，对装备前端需求分析得不够充分是导致成熟产品未能被新装备充分采用的主要原因。故而在建立产品平台时，应首先考虑产品型谱的建设。产品型谱应具有以下要求。

a）产品型谱应符合技术发展趋势并满足可预见到的较长时期及一定范围内的全部使用要求。为此，在着手编制产品型谱之前，应进行需求分析，调查研究当前及未来较长时期在研产品、立项产品及市场对该产品的需求；同时应调研国内外同类产品现状与发展趋势，综合装备牵引和技术推动两方面需求，提出当前及未来产品应达到的主要指标要求，如功能特性、性能指标、物理特性、环境适应性、接口、应用范围等。

b）产品型谱是由不同规格产品系列构成的体系。产品型谱是一棵经过优化的、由不同规格产品构成的产品树。一种产品可能有多个规格的主要特征参数。

c）产品型谱由最少数目的规范化产品组成。为了达到最少数目的要求，必须优选特征参数的取值和间隔，相邻两种规格的特征参数跨度要适当。

在产品型谱的实际建设中将产品型谱管理划分为5个阶段，各阶段主要任务如下。

a）调研规划阶段：对产品市场前景、经济价值、技术应用价值进行调研预估。

b）构建评估阶段：对技术成功和商务成功进行预估，包括对市场需求进行预估和对成本及收益进行预估。

c）型谱建立阶段：绘制产品规划路线图，拟制CBB开发、验证和上架计划。

d）模块设计阶段：开发产品数据包，对CBB的开发和各项验证进行确认，并上架。

e）型谱应用阶段：将CBB用于新项目开发，并做出评估、升级或下架的决策。

我们发现，在产品型谱建立和应用中，成熟度管理是不可或缺的工具。在产品型谱成果上架评审和装备应用评审时应开展成熟度评估，为装备成熟产品采用提供依据，评估内容包括技术成熟度评估和产品成熟度评估。

产品型谱管理应以企业发展战略为目标，实现已开发技术效益的最大化。产品型谱管理是一个产品项目不断更新的动态过程。在产品型谱管理过程中，产品项目会被评估、优化、降级乃至撤销，企业资源随之重新分配和调整，以保证企业资源合理投放，或在错误投放后进行及时纠正。

3 装备平台架构设计

近几年在产品型谱建立和应用的基础上，我们开展了装备平台架构设计。装备平台架构设计的核心是系统模块化（将复杂系统拆分为简单系统）和模块的产品化。对装备进行模块化分解首先需要明确分类依据，目前主要有5种分类依据：功能特性、物理特性、技术特性、重复使用性和产生途径。同一系统的不同层级技术或模块划分的方法可以不同。

a）按功能特性分类。在系统、分系统等各级产品分类中均适用。如：装备按照功能可分为：搜索、测量、警戒等；而所属分系统按照功能可分为：发射、接收、信号处理等；分系统产品又可按照功能划分为：采集类、存储类、接口类等。

b）按物理特性分类。按结构特性、材料或物理位置进行分类。如：风冷机箱、导冷机箱、水冷机箱；不锈钢机柜、碳钢机柜；前出线、后出线。

c）按技术特性分类。技术特性包括产品型谱中各类特征参数以及环境特性、质量等级等通用技术特性。如：装备频段可分为：C波段、S波段等；环境特性可分为：陆用型、海用型、高原型等；质量等级可分为：军品级、工业级、商用级等。

d）按重复使用性分类。多用于模块产品分类，如：必选组件、可选组件、定制组件。

e）按产生途径分类。多用于模块产品分类，如：自研产品、外协产品、外购产品等。

由这5种分类依据可以看出，装备平台架构应包含产品平台和技术平台两个方面。故而在建设装备平台时，基于PDM（产品数据管理）系统建立了产品树和技术树。产品树是按照货架层次逐层分解后形成的产品分解架构；技术树是按照学科专业进行分类后形成的技术架构。

我们全面梳理了现有典型装备，形成各装备产品树；进行对照分析，统一产品层次，规范化命名；依据技术需求，将各层次产品进行归类；评估产品成熟度；择优形成装备产品平台。同时，综合各装备技术需求，梳理形成技术树；按照学科专业将各团队技术树进行对照分析，统一技术货架层次命名；将各层次技术进行归类；评估技术成熟度；进行技术分类，择优形成装备技术平台。装备双平台建设及应用架构如图1所示。

图1 装备双平台建设及应用架构

4 CBB设计与管理

通过建设及应用装备平台架构，对平台化成果最小组成单元CBB的设计与管理进行归纳总结。首先应区分各类来源的CBB产品，然后分别细化开发流程，并明确上架鉴定流程和鉴定试验要求。CBB按照来源分为5类。

a）装备产生CBB：装备产品，符合平台化CBB定义，可补充验证试验后上架。

b）后向梳理CBB：在装备产品基础上进行升级，经验证后上架。

c）型谱规划CBB：基于产品型谱规划定义研制，按照新产品研制流程进行管理。

d）外协CBB：由外协单位按照本单位提出的技术需求定制开发，按照新产品研制流程进行管理。通常，方案和技术设计评审可合并进行。

e）外购CBB：采购的货架产品。

CBB研制流程大致分为：CBB梳理分析、CBB需求分析、CBB方案设计、CBB开发、CBB验证、鉴定发布和生命周期管理。根据CBB的来源不同和成熟度情况可对流程进行适当简化。

CBB鉴定流程要求：完成CBB样件的设计、试制、调试、试验，形成完善的产品数据包后，进行鉴定评估，成熟度达到一定级别（通常不低于6级）后准予上架发布。

5 实施效果

我们开展基于产品型谱的平台化研发模式研究以来，取得的主要研究成果包括以下几方面。

a）系统梳理了相关装备产品，编制并发布某数字阵列装备产品型谱研究报告。

b）初步建成数字阵列装备平台，包括：系统总体技术平台及其下属7个分系统级技术平台和产品平台，为新研装备技术和产品重用奠定基础，完成符合产品型谱的典型平台成果PDM归档。

c）提炼面向技术和产品双平台的产品工程化方法，编制了工作指南。

d）研究建立CBB向货架产品转换的成熟度模型，发布了企业标准《设计标准化评审规定》，在GJB7688的基础上根据产品特点细化，明确技术成熟度、产品成熟度评估原则，并据此对平台成果开展上架成熟度评估。

依托新研装备成熟度审查，开展了数字阵列装备相关接口系列规范和CBB平台成果应用考核。2018年某装备多个分系统基于数字阵列装备平台完成了技术设计，成熟度和成熟产品采用率全面达到任务书要求，装备的系统成熟度达到6级。在PDM系统中统计了数字阵列装备平台所属CBB应用情况，已通过成熟度审查的分系统中，成熟产品采用率达80%以上。