对设计输入的控制和建模技术的正确应用，是确保虚拟仿真技术应用成功的关键。

文/许泽  蒋成  崔荣俊

关键词：数字化  研发质量  航空装备  流程  611质量管理模式  成都飞机设计研究所

     为满足新一代战斗机 “技术跨代提升、周期显著缩短、质量全面提升”的高要求，适应数字化的新环境，成都飞机设计研究所（以下简称研究所）通过构建数字化环境下的研发质量组织架构和高质量的研发流程，将质量管理要素融入研发流程和过程，建立基于建模、仿真等数字化工具方法的研发流程，创造覆盖研发全系统、全方位的精细化技术质量审查等方法，实现了从传统的质量管理到数字化环境下的质量管理的转变，简称为“6+1+1”质量管理模式（该模式荣获了第三届“中国质量奖”）。
     该模式聚焦于八个方面开展创新实践：在“培育超越质量文化”的环境下，以“设计需求生成质量”为牵引，“基于MBSE的系统工程管理质量”和“保障性研发质量”贯穿研发全过程，以“数字化设计与验证规范”和“技术审查质量”为两翼，以“一套供应商质量管理方法”和“一支追求卓越的研发团队”为高质量的动力源泉，全面提升质量保证能力。
 

一、聚焦用户需求，提升装备系统设计需求的生成质量
1.基于作战概念建模，把作战概念研究和设计纳入研发主流程
     构建需求生成质量流程，与用户一起共同开展实战化需求研究和系统能力定义。通过对战场环境、作战应用建模、仿真驱动作战概念的研究和战场环境、体系化对抗仿真，分析战场威胁，构建作战设想。通过精细推演设计作战能力，牵引出武器装备的能力需求，由能力需求转化形成武器装备的设计需求。通过这个流程实现由“研制能力推动”转变为“实战需求牵引能力供给”，确保研制的装备是用户需要的装备。
2.实施基于条目化的设计需求管理
     采用条目化需求定义，并建立基于Doors的需求管理平台。建立能力目录、条目化设计需求，能力目录和设计需求实现关联。采用建模和仿真对设计需求进行确认，确保需求定义的完整性和有效性。基于需求，开展系统架构定义，并生成下级子系统、产品需求。建立系统需求数据库，建立需求之间、以及需求与模型之间的关联，实现需求的条目化、结构化、关联化管理，如下页图1所示。通过需求追溯矩阵、需求验证追溯矩阵等工具，追踪需求在整个研制过程中的分解、贯彻和验证、实现及确认。
3.运用质量功能展开（QFD）技术，明确关键设计要求
     应用QFD方法，通过任务特性→技术特性质量屋、技术特性→技术要求质量屋，将任务特性分解到各子系统，并转化为子系统顶层设计要求，从而实现将用户需求依次映射转化为飞机、系统、子系统的技术要求。量化分析任务特性与技术特性的关系，直观显示了飞机任务特性对满足用户需求的贡献；量化排序飞机技术特性，明确了关键技术要求。

    
二、应用MBSE方法再造研发流程
1.建立正向研发的质量技术和管理流程
     在自顶向下设计、自下而上综合的研发流程框架下，强力推进基于模型的系统工程（MBSE）方法的运用，建立正向设计与质量流程，把建模和仿真贯穿设计流程活动之中。建立需求管理、系统架构定义、系统优化设计、系统集成和验证等核心技术子流程;建立技术计划管理、技术风险管理、技术性能管理、技术状态管理等核心管理子流程;建立管理子流程和技术子流程的方法和工具包，明确子流程的活动以及对应活动的方法、工具集和信息化平台。
2.基于事件和里程碑驱动的计划管理
     通过开展基于事件和里程碑驱动的项目技术计划管理，把工程技术工作和质量管理工作有机地结合起来，实现同策划、同实施、同考核的“三同时”管理。根据项目研发确定的项目事件和里程碑节点，按照产品分解结构（PBS）→工作分解结构（WBS）→具体交付物，形成项目研发交付物清单，明确计划活动的责任分配、进度安排、完成标准等管理要素，建立计划管理基线文件。以交付物进展状态，作为质量监控重点，同时以交付物为纽带，将计划管理平台与其他相关管理系统建立关联，确保计划作业反馈的质量。
     为直观、动态地展示项目进展，跟踪问题处理，基于项目利益攸关者及其关注点分析，建立研发管理看板，如图2所示。动态监控项目计划协调、项目进展、项目资源用量、试飞质量问题处置和工程更改异常流程等，提高项目质量管理效率和信息透明度，提高管理人员发现与解决问题的效率。
3.开展全数字化环境下研发技术状态管理
     通过组建技术状态管理团队，构建技术状态管理平台和工具集，推进三维全数字化研发的技术状态管理。
     基于产品分解结构（PBS）规划CI（技术状态项）树，在数字化环境中实现有效标识。建立基于事件驱动的技术状态控制流程，集成在PDM产品数据管理系统内，以“工程更改请求-工程更改建议-工程更改指令”为基本流程，创新网页式、条目化表单，结合路径设计、防错设计、在线学习等保证措施，纳入数字化协同设计、生产平台，开展技术状态更改控制。基于CI功能、性能审查，结合里程碑技术质量审查分期分层次完成技术状态审核，实现了基于数字化产品定义的技术状态标识、控制和审核。
     利用信息化平台，构建型号物料清单体系，以设计BOM-工艺BOM-制造BOM-保障BOM，保证全寿命周期内的数据一致性，同时记实、跟踪和分析全过程技术状态。
    
三、开展保障性与飞机同步设计
1.有效开展保障性设计与验证
     自主保障系统的研发纳入武器装备研发的主流程，按照V型研发流程，研制之初就与飞机同步开展保障总体设计，确保装备交付用户后能够快速形成作战能力和保障能力，实现由交付装备向交付能力转变。调整优化组织机构，打造更高效的售后服务保障和客户培训组织机构，建立平时和战时技术支援保障工作体系。构建综合保障信息化系统，实现故障远程排除引导、不离岗网络化培训以及一体化自主保障。
2.实施以信息化支撑的用户沟通及服务保障
     以信息化为支撑，建立完善的用户沟通及服务保障机制和流程，保证用户需求得到有效获取和确认，需求变更得到有效沟通，以及需求不符合问题得到及时处置和解决。开发远程技术保障支持系统，打造CBR故障诊断专家平台、QINP智能化应用平台和MSISS维修保障信息支持系统，以PMA便携式维修辅助设备、ITS空地勤培训系统、IETM交互式电子手册为支撑，实现远程维修保障信息电子化处理、典型故障排除引导、不离岗网络化技术培训、数据信息综合分析萃取和飞机技术状态电子化监控等功能，提高问题处理准确度和效率，大幅降低用户保障资源投入，保障外场完好率和顾客满意率持续提升。
    
四、建立数字化设计规范体系
1.建立基于模型的数字化产品定义规范体系和基础数据库
     归纳、整理、总结飞机产品设计知识、设计经验及建模方法，制定基于模型的三维数字化产品定义（MBD）的飞机产品设计规范及建模指南；建立数字化设计模板库，机械、管路连接、电气、标准件模型数据库，技术注释库等规范数据库；总结提炼行业专家的设计知识及经验、工艺知识和建模知识等，并与设计平台进行集成，保障基于模型的数字化规范定义。
2.把质量控制融入数字化产品定义和设计过程
     建立数字化设计质量控制和审查流程，将质量管控要点融入设计流程，纳入协同设计VPM和虚拟产品数据管理PDM工具平台，运用数字化的设计质量评价工具，实现与协同设计同步的过程在线质量控制与设计输出质量审查。制造单位在平台支持下提早介入，协同开展生产性分析，深入推进DFM（面向制造的设计）。
    
五、开展精细化技术质量审查
1.开展基于事件和里程碑的动态化精细化技术质量审查
     切实解决研发质量评审存在的“要求不够明确”“活动不够充分”和“程序不够完善”的问题。建立基于事件和里程碑的动态化质量审查流程，根据技术状态管理要求和各阶段的主要技术活动和质量控制要求，设计详细的技术质量审查表单Checklist，采用设计师系统和质量师系统联合审查的模式，按照系统、分系统、成品单位组织实施，质量师系统监督检查和管理审查结果。在原有研制阶段划分和里程碑评审设置基础上，设置里程碑前技术质量审查，以实现“条目化表单”“动态化审查”和“前置性控制”为特点的技术质量审查。
2.开展研发过程精细化技术质量问题管理
     通过构建适应航空装备研制特点的试飞问题归零管理流程、控制环节和具体方法（如图3所示），实施试飞问题的分类、分级管理，明确管理归口职责分工和问题处置进展动态监控要求。创新问题应急处置措施装机控制、改进方案放飞控制和问题归零评审“预审查”等控制环节的要求、程序和手续。细化航空武器装备质量问题的“双五归零”具体要求（即针对发生的问题,从技术上按"定位准确、机理清楚、问题复现、措施有效、举一反三"的五条要求逐项落实,并形成技术归零报告或技术文件的活动。针对发生的质量问题,从管理上按"过程清楚、责任明确、措施落实、严肃处理、完善规章"的五条要求逐项落实,并形成管理归零报告或相关文件的活动)，以及归零评审的组织、审查和遗留问题处置跟踪要求。结构化、模板化问题归零管理过程中各类文件、记录和表单要求。结合信息化手段，在型号及其配套产品试飞过程质量管理中实施。
3.实施预防性质量知识工程管理
     开展包括六个子库的质量知识库建设，对质量要求、质量过程、质量经验、质量工程方法、质量模板和质量BOM视图等子库，辅以知识推送机制，与工作包有效关联，发挥质量支持作用。同时，加强知识转化，预判型号质量状况发展趋势，推动预防性质量管理。
    
六、采用基于大数据的供方质量管理方法
1.实施对供应商的质量量化评价
     系统分析供应商的配套新成品质量影响因素和要求，从研制质量工作完成情况、质量保证能力和实物质量三个层次，开展配套新成品研制质量量化评价。构建包括94项评价指标的评价模型（见表），以评分值实施并持续完善型号质量师系统及信息沟通机制，获得质量信息数据支持和管理途径，为研制质量量化评价提供条件。
     取得对供应商研制质量量化评价结果，并且从评价中发现配套新成品质量管理的改进机会，针对性完善顶层策划；发现承制单位质量保证工作的薄弱环节，针对性促进提升；发现全机配套成品的质量问题趋势，针对性提早处置、规避风险。
2.基于“大数据”，开展供应商配套成品的研制质量成熟度管理
     汇总、统计和分析对各参研单位的动态化里程碑技术质量审查结果的“大数据”，建立各指标成熟度模型，形成质量核对指标随时间维度的成熟度增长图。同时，可以进一步分解检查某一项指标在各个单位的成熟度水平，及其各项产品的成熟度水平，如图4所示，为研制质量管理提供了量化的、精确的依据性输入。

    
七、明晰组织结构和角色的责任定义
1.建立面向型号的质量管理组织
     在研究所内各部门设立质量主管部领导、部质量员，各室/办设立室质量员，结合所科研生产WBS（工作分解结构）的逐级分解，构建“所—部—室”为横向、“型号—项目—单元”为纵向的矩阵式质量管理组织模式，实现网格化的质量管理，确保型号总体研制质量管理要求和质量信息得到快速、有序传递和落实。
     同时，作为型号质量牵头单位，各系统设计部与对口的参研单位切实履行质量控制责任，比如规范、设计要求、接口控制、设计验证活动、设计数模文档审会签等质量过程控制，同时加强与型号质量师系统的业务结合和流程融合，提高对整个型号研制质量的管控效力和效率。
2.明确定义全员的质量责任
     在研究所质量体系文件基础上编制《员工质量工作手册》，分解各部门质量职责；各部门围绕部门质量职责编制《部门技术质量工作制度》，细化各专业、岗位质量责任、通用质量要求和质量监督考核，形成“所—部门/室办—岗位”三级层次的质量角色责任定义。建立战略性的覆盖研制全过程的质量专家团队，配套完善的培养与管理体系，组织针对本专业研制过程质量管控问题，积极研究、创新和实践，提升总体研制质量保证能力。
    
八、培育“超越”的团队质量文化
1.建立与数字化研发环境相适应的研发质量行为准则
     建立与先进战斗机数字化研发特色相适应的“三个务必、八个牢记”的研发质量行为准则，并以员工质量手册的形式发布给全员遵守。
     三个务必：务必做到恪守科学规律，以顾客为关注焦点。务必做到按法律、法规、制度、流程、标准和规则做事。具备正直、诚信的职业品格，坚信质量和安全是靠流程和工具来保障的，并为研究所持续建立和完善研发体系贡献力量。务必做到严格履行自己应承担的质量职责，决不提交、会签或审查自己都认为有问题的图样、数模和各类报告，任何时候，都决不做低于质量标准的事情。
     八个牢记：牢记飞机设计是一个不断优化权衡的过程，追求的是综合最优。牢记不可闭门造车，要努力学习型号研发的经验教训，不断提升技术能力，基于研究驱动工程设计。牢记要基于系统工程的原理，做到设计缜密、试验充分，对工程问题的决策和判断绝不能凭空或想当然。牢记最好的设计是最简单但能实现功能的设计。牢记虚拟仿真技术是双刃剑，对设计输入的控制和建模技术的正确应用是关键。牢记自己是一名设计工程师，决不可忽视工程技术问题的原理和规律。牢记设计细节决定成败，可靠性、安全性应融入在每一个设计细节中。牢记我的工作事关飞行安全和部队战斗力。
2.培育“超越”质量文化
     基于PDCA过程方法，建设“超越自我现状、超越用户期待和超越对手先进水平”的“超越”质量文化。
     具体做法是针对质量文化结构化特征的物质层、行为层、制度层和道德层四个层面，定量与定性结合，分别设定质量文化建设总体目标。构建“所—部门—室”三级的质量文化建设组织网络，落实网络中各角色职责，它包括领导重视，强力推动质量文化建设；建章立制，以有形和无形规范指导员工质量行为；教育培训，覆盖性、针对性提高员工质量素质；内部沟通，以信息化手段渗透、传播和改进质量文化；有效激励，提升员工参与质量改进的积极性；全员参与，形成良好的质量文化氛围。■

作者单位 成都飞机设计研究所