标准化系统工程提升航空装备企业效能研究

2024-06-10廖子祥

中国标准化 2024年9期

摘要：为圆满完成国家高端装备制造业标准化试点任务、提升航空装备企业效能，实施了标准化系统工程。本研究对标准化试点进行系统工程建模，设计和实现标准化系统，并在全过程中实施系统分析和控制。通过技术审查和实践确认，标准化系统能够提升企业标准化水平和效能、辐射周边产业集群。

关键词：标准化，系统工程，航空装备，效能

DOI编码：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.09.020

航空装备是我国经济发展的重要方向和基础；标准化是国家治理体系和治理能力现代化的基础性、战略性保障[1]。型号工程是一项复杂的大系统工程，装备型号标准化是装备工程科学化管理和优化设计的主要手段，系统工程理论是型号标准化工作的基础[2]。同时，企业标准化亦是一项系统工程，是企业管理的基础。针对航空装备企业实施标准化系统工程，对提升企业效益、保障装备研发、促进复杂系统成功等具有重要的应用价值。

国家标准化管理委员会、工业和信息化部批准中国直升机设计研究所实施高端装备制造业（航空装备）标准化试点。直升机所结合试点要求和型号研发实际，实施标准化系统工程，探索建立一套可复制/可推广的标准化模式，为航空装备研发企业持续健康发展提供借鉴。

1 标准化系统工程模型

1.1 系统构成

企业标准化作为一项系统工程，符合系统工程方法论的一般结构[3]。标准化试点可视作企业标准化活动综合体，将其作为系统建模，运用系统工程方法推动试点工作开展。系统构成见图1。其中：标准化系统是标准化试点的产品；直升机全生命周期标准体系、标准化信息服务平台、标准化知识工程、标准化效益综合评估体系、国际标准化工作机制为该产品的子系统；设计、实现和运行/支持为标准化试点的生存周期过程。

1.2 系统工程过程

标准化系统工程过程见图2。其中：需求分析和需求确认为系统开展设计的前置过程；系统设计、实现和试运行/验证为系统工程过程的主体；通过考核、进入支持为系统工程过程成功运行的标志；各过程的实施需伴随环境、资源、计划/进度、数据、风险、质量等方面的分析和控制活动。技术审查是系统工程的重要组成部分[4]，系统工程过程的完成需通过评审、审查、考核、评估等技术审查形式进行确认。

2 系统主要过程的展开和实现

2.1 系统设计和实现

2.1.1 直升机全生命周期标准体系

在企业既有标准体系的基础上，拓展建立直升机全生命周期标准体系。在产品领域方面整合直升机和其他航空/非航空产品标准，在技术领域方面整合设计和制造标准，在生命周期方面整合研制、试验试飞和综合保障标准，同时综合考虑适航、技术管理和其他通用标准。体系顶层框图见图3。

吸纳需求工程和基于模型的系统工程思想建设该体系。主要结合关键技术突破进行缺项标准研制，并着意加强供应商控制、产业协同环境建设等管理和基础方向。以试点工作为契机，抓住产业升级、科技创新的有利时机，构建适应产业发展的标准体系，并不断推动其优化完善，实现在外部因素动态变化中不断维持标准体系的先进性、科学性和适用性[5]。

2.1.2 标准化信息服务平台

针对直升机全面数字化研制的发展模式和并行协同、面向全生命周期的研发特点，整合、升级标准化信息服务平台。该平台整合标准和标准件、材料、技术注释等直升机设计基础资源数据库，针对国内外各级各类标准提供一体化综合查询、精确和模糊查询服务，实现对标准体系的属性化和结构化管理，提供标准在线制修订能力。

以系统工程为路径，服务平台应为用户设置需求分析步骤[6]。为满足使用要求，平台开发过程中对标准数据进行结构化处理，对设计基础资源进行补充建模，拓展有关数据库属性结构和管理模式。同时，对平台的开发和使用环境、技术架构进行更新，基于先进、成熟模块进行系统重构。该平台的升级，为标准化知识工程建设等其他有关工作提供了必要工具。

标准化信息服务平台架构见图4。

2.1.3 标准化知识工程

结合企业质量管理体系和装备研制等相关要求，主要从两方面推进标准化知识工程建设。一是自上而下，系统化开展标准化宣传、培训和交流；二是自下而上，通过标准实施信息反馈机制，整理形成标准实施知识库。有关知识可通过标准化信息服务平台进行管理和发布，界面示意见图5。

标准化宣传、培训和交流，以提升研制人员贯标水平、保障直升机设计质量、规范装备研制流程為要务。按期规划行动项并落实、调整工作计划，控制工作范围和实施过程，评估和总结工作效果。标准实施信息反馈，在制度保障和机构、人员支持下，通过直升机各专业研制过程收集、标准征求意见和函审、标准和标准化课题现场研讨、评审及质量问题反馈、设计基础资源信息反馈等途径实现。

2.1.4 标准化效益综合评估体系

分析、总结装备标准化工作的成功经验及存在的问题，深入剖析标准化工作效益的产生机理，研究定性分析和定量评估方法，建立数学模型，构建在设计和生产两个方面分别评估装备标准化效益的指标体系。通过数据收集和分析计算，反映标准化工作的费用、进度和质量效益。

通用评估模型见图6；具体型号开展效益评估时需根据研制工作实际对其进行剪裁、调整，形成适合自身的工作项目和指标体系。

2.1.5 国际标准化工作机制

我国直升机产业在国际标准化领域经历了接受、学习和追赶的过程；标准话语权的争夺也直接反映在装备研制过程中，对研制任务分工、研制程序、指标体系、设计和验证方法等产生具体影响。目前，中国标准已树立品牌效应并在国际层面日渐发挥作用，航空领域也不例外。

在直升机研制过程中进行标准化技术输出乃至标准直接输出，在跨国联合研制产品中争取对等甚至主导地位，以主要完成单位身份实现国际标准发布；将各项有关举措形成有机整体，以中国标准“走出去”为主要突破方向，创新机制，打出组合拳。

2.2 系统分析和控制

2.2.1 资源管理

在整个生存周期中提供资源、材料和服务，保证资源、信息与技术的有效协作和共享，以支持目标实现。其中，动员组织成员并协调外部关系，建立了专项机构和团队，保证具备必要资格和能力的生存周期过程执行人员；同时，提供了足够的资金保障并预先规划了充分的成果推广措施，对包括人力、物力和财力在内的各种资源进行实时调配，保障以合理、收敛的资源代价达成系统目标。

试点期间相关任务使用资金约四百三十万元，主要支出于标准制修订、标准化外协、标准化交流、标准化信息服务平台建设等方向。另外，配套奖励资金四百余万元，主要用于科技成果和成果轉化奖励。

2.2.2 计划、进度和数据管理

按照试点周期和工作任务要求拟定试点计划，并结合产品层次结构和生存周期过程进行进度表分解。计划和进度表在整个系统生存周期中进行更新以建立关键事件、相关的重要任务以及确定重要任务完成的准则[7]。关键事件随试点进展更新，以反映技术路径、分析计划和进度表偏差并调整人员、预算和其他资源分配。对于复杂技术活动、繁重任务过程或技术审查等其他必要的对象，制定专门计划并进行进度控制。

对系统工程基础模型、系统工程环境、需求基线、试点计划、进度表、系统和子系统运行成果、其他归档数据等系统工程数据的开发、控制和交付进行管理。其中，需求基线、试点计划、进度表等通过技术报告体现，系统和子系统运行成果、其他归档数据等除记录与报告外，视其可行性通过标准化信息服务平台进行存储、展示和利用。预先规划需进入平台管理的数据，设计其数据格式、模型和存储规则，使其易于访问并便于在系统生存周期过程中维护。采取适当措施保障数据的唯一性、完整性和安全性，对不允许或不宜公开的内容进行保密处理。

2.2.3 风险和质量管理

对系统工程满足标准化试点约束条件并实现开发目标过程中的不确定性进行风险管理。对潜在的风险来源进行识别和分析评估；提出具体风险发生的可能性及其潜在影响，进行风险排序；提出应对方案以将风险降低到可接受水平；在生存周期过程中持续进行风险评估和控制。

对标准化系统和生存周期过程进行质量管理。识别系统、子系统、各过程中影响其满足需求能力的质量要素并进行维护，对质量要素的分解、传递和其他变化进行追踪。保障质量要素的完整性和有效性，在合理约束条件下，实现从需求基线向系统工程产品的转化。

3 企业效能提升评价

3.1 标准化系统直接效益

健全了直升机全生命周期标准体系。促进了技术突破和研究成果沉淀，对航空装备研制、发展提供了支撑和保障。标准体系收录国家标准、国家军用标准、航空行业标准、企业级标准等现行有效标准约五千项，其中约30%与直升机设计、试验、试飞直接相关。该体系指导了标准集成应用和研制，制修订国际、国内标准三百余项。

提升了标准化信息服务平台。企业内部日均访问量超过二百人次，人均在线时长约半小时。系统有力推动了标准化资源共享，促进了产业协同集成环境的规范化和稳定、有效运行，为知识工程建设和技术推广应用提供了窗口。平台集成的基础资源库提供了两百多种材料和十几万条材料性能数据、超过四百种标准/五千项规格的标准件模型和数据、十六类愈两千项技术注释数据，将材料/技术注释信息表达、零件重量计算等工作时间压缩了2/3以上，将标准件加载、紧固件装配时间压缩了4/5以上，将管路连接设计时间缩短至少2/5；数据库信息准确率达99%以上并可快速修正。

建设了标准化知识工程。结合装备研制需求，主动策划、实施标准化培训和交流活动十余项，有效提升了研制团队的知识储备，丰富了专业人员的工具和手段。开展标准化宣传活动三十余项；其中近十次为国内公开报道。建立、运行标准实施信息反馈机制，梳理近三百项标准基础信息，提炼标准实施知识二百余条。科技创新是产品质量、生产效率、管理水平不断提升的驱动力，标准化是防止产品质量、生产效率、管理水平下滑的制动力[8]。标准化可以作为科技成果转化平台，为企业在激烈的市场竞争中占有一席之地，依靠标准的普遍性知识扩散效能维持并扩大其市场竞争优势和影响力[9]。企业自主投入、促进成果研制和转化应用，取得科技成果近三十项，实现成果/专利向标准转化近三十项，完成成果转化近二十项。

建立了标准化效益综合评估体系。分别研究设立设计、生产方面标准化效益评估指标三十余项和二十余项，其中定量指标占大多数，促进了标准化效益的显性化和量化。该体系在直升机研制过程中进行了试用、试算。经考查，设计和生产方面的标准化费用、进度、质量效益均接近或超过百分之十，生产方面的标准化进度效益甚至接近百分之三十。

形成了国际标准化工作机制。重点突破，以点带面，聚沙成塔，日渐形成良好的国际共鸣。其中：研制、翻译并输出具体直升机专用标准六十余项；参与和支撑国家重点研发计划“国家质量基础的共性技术研究与应用（NQI）”，开展直升机对外合作中的标准适用性验证等工作；推动中俄民机标准互换互认，入选《中国标准化发展年度报告（2019）》优秀案例；加入ISO等国际标准化组织的国内对口机构，主导ISO 5224：2021《旋翼飞行器-飞行动力学-术语》的国内研制，参与其他ISO标准研究。

3.2 标准化试点辐射和促进效应

试点工作对国家新型工业化直升机产业示范基地的建设起到了支撑和示范作用，促进了产业规模扩大和转型升级，提高了产业集聚度。主导产业与其他产业具有广泛、密切的技术经济联系，通过聚集经济与乘数效应的作用带动地区内相关产业的发展，进而带动整个地区的经济发展[10]。当地吸引了多家整机厂和约百家航空配套企业落户，拥有从业人员万余人，形成了包含研发制造、零部件配套、通航运营等较完整的产业链。航空产业已经成为当地三大百亿支柱产业之一，直升机产销量占到国产直升机份额的六成以上。经当地企业确认，标准化试点在促进产品发展、提升质量和效率、节约生产成本、增强竞争力、满足安全、卫生及环保要求等方面为产业集群提供了可靠的支持和保障；在标准制定、技术咨询、数据资源、基础培训等领域，创新性地开展企业标准化定制服务，不断提升企业标准化能力和水平，更好地促进企业转型升级与创新发展[11]。

标准化试点加快了以直升机为特色的产业综合示范区建设，支持了国防和国民经济事业发展；实施质量提升工程，巩固和提升了企业质量品牌，使标准整体水平得到提升、直升机产品质量达到国际先进水平；吸引了社会的广泛关注，扩大了国产航空装备的知名度和影响力。

试点工作有效促进了队伍建设，直升机所涌现了一批高水平标准化人才，包括航空工业和国内外有关委员会的委员或技术专家二百余人。

4 结语

本文得到的主要结论如下：

（1）标准化系统工程方法得当、实施有效，有力地保障了试点任务圆满通过考评验收。

（2）建立的标准化系统能够控制风险、集约资源、推动正向研发体系建设；同时具备可移植性和适应性，可用于组织开展类似企业的标准化工作，长期、有效运行并持续创造价值。

参考文献

[1]古兆兵，胡君朋，郭力仁，等.国家军用标准信息服务体系和机制研究[J].中国标准化，2021（4）：19-22.

[2]叶振信，徐文彬，孙育军.航天装备型号标准化设计实践[J].中国标准化，2020（13）：77-81.

[3]刘曦泽.基于系统工程理论的企业标准化方法探讨[J].商业经济研究，2021（16）：134-136.

[4]孙成，吕娟，贺丝雨，等.系统需求审查在航空装备的应用研究[J].航空标准化与质量，2020（5）：14-18+27.

[5]田农，沈一，孙玉龙，等.高端装备制造业先进标准体系构建研究——以广州市黄埔区为例[J].中国标准化，2021（17）：63-67.