基于产品成熟度模型的航空产品并行协同研发流程的研究
陈星宇 CHEN Xing-yu；王天硕 WANG Tian-shuo；朱运秋 ZHU Yun-qiu
（重庆大学机械工程学院，重庆400044）
摘要： 当前航空产品研制流程多为单向串行、设计与制造分离，从而导致航空产品研制周期长、质量低的现状。通过分析航空产品的研制流程，提出并行协同研发模式，建立航空产品成熟度模型，并提出基于成熟度模型的航空产品研制流程控制技术。同时，设计基于二级模糊综合评价的航空产品研制成熟度评价方法，实现航空产品研制成熟度的多层次、多因素评价。通过将其应用于某型号航空标准件的研制过程进行有效行的验证。通过上述方法，制造部门能够有效地提前介入研发过程，实现并行协同研发，达到缩短研发周期、保证研发成本可控和产品质量稳定的目的。
关键词： 航空产品；并行工程；协同研发；成熟度；模糊综合评价
0 引言
近年来，我国航空事业发展十分地迅速，行业内部完成了多种机型的设计和开发并且均达到预计目标[1]。同时，航空产品作为国家战略性发展的重要支撑，其还代表着国家的综合国力和科技水平。但是我国的航空研发的发展历程较短，因此在航空产品的研发过程仍然是目前行业内的重要工作。
温衡知道那是他们小时候看一本威尼斯画册时说过的玩笑话，原来他一直都记着并且当了真。他们决定回那座属于他们的小城，温衡看着一望无际的草原感慨。
复杂产品系统（Complex Product and System，CoPS）是指客户需求、产品组成、产品技术、制造过程以及项目管理复杂的产品[2]。国外学者对其有过较为全面且系统的定义，如Hobday等人[3]认为CoPS包括大型计算机、电力网络控制系统、飞机引擎、大型船舶等。国内学者曾经莲等人[4]总结出复杂产品系统具有高成本、工程及信息技术密集以及含有大量子系统的特点。航空产品是典型的复杂产品系统，其具有品种多、小批量、结构复杂、装配空间狭小、零件繁多[5]等特点。对于航空产品的研发也具有研发过程复杂、涉及相关利益方众多、系统行为复杂等特点[6]。因此传统的产品研发方法已经无法满足航空产品的研发需求，而协同创新是目前针对于复杂产品研发应用的方法之一。
协同的概念是 Ansoff[7]在《Corporate Strategy》中提到的，他认为协同是建立在资源共享的基础之上，使得共生互长的关系在企业间形成，而具体在一个企业内部就是各部门之间的协同。随后，Haken[8]创立了系统协同论（Synergetics），指出协同理论研究的内容是整体和部分之间的关系。对于“协同创新”这个概念目前并没有准确且统一的定义，Peter Gloor认为协同创新是“由自我激励的人员所组成的网络小组形成集体愿景，借助网络交流思路、信息及工作状况，合作实现共同的目标”[9]。国内的学者对协同创新也从不同的方面进行了研究：林青宁等人[10]以农业科研院为例讨论了协同创新模式对于创新能力的影响，并且提出了合作创新模式、外向开放式创新模式以及创新联盟模式。胡苏捷等人[11]则提出了创新催化理论，以此来激发研发组织内部的协同创新。对于航空产品研发的协同创新国内学者也有所涉及：聂鹏彪[12]以航空复杂产品协同设计资源的优化配置为研究内容，对航空复杂产品协同设计资源的优化配置理论和方法进行了分析和研究，提出了有效的优化设计资源配置方案。崔俊凯[1]提出了航空产品研发管理创新的相关对策，以此来提升我国航空产品研发管理的创新能力。
现有的文献的研究内容主要有以下几个方面：一是针对协同创新的影响因素和运作机理进行了探讨；二是对复杂产品系统的协同创新进行了研究，并且建立了一些模型。但是，目前针对于我国特殊复杂产品，如航空产品研发协同创新的研究还很少，同时缺乏以航空产品研发为背景进行并行协同研发的文献，因此有必要对其进行研究。传统的航空制造企业主要以串行或者V模式的协同研发模式，目前的研发模式主要是长周期的串行方式，研发周期长，从而可能会使得技术风险和研发成本增加。针对于此，本文提出在航空产品研发过程中采用并行协同研发的模式，同时进一步通过建立产品成熟度模型对其进行评价。
1 航空产品传统研发模式
航空产品作为典型的复杂产品，其研发过程涉及到多方专业领域，而且各方在项目研发过程中的关系密切。例如，在项目研发当中不仅仅需要研究所，同时还需要相关生产单位参与研发或者试制。在研制过程中，工作流程按照串行走向，如图1所示，通常后一个步骤需要等待上一个步骤完成后才能进行。这增加了等待的时间、大大延长了研发周期。同时，由于设计部门未能充分了解制造厂的制造能力，无法根据设备及工艺的变化及时地调整设计方案，从而造成设计方案无法满足实际的需求；与此同时，生产制造企业也可能无法理解设计方案，这样就有可能出现产品质量不过关，从而导致相关环节工作的大面积返工。
我国城市化建设速度，呈现出日益上升的趋势，在经济不断发展，人们生活水平不断提高的新时期，我国电力企业为了适应时代发展的要求，其施工技术与施工机械，也在逐步的变革中，电力自动化在电力工程中的运用，使电力工程的工作效率得到了很大的提高。但是，受到种种因素的制约，电力自动化系统，在运行时，还存在一些问题。这些问题对我国电力系统的整体质量产生了不同程度影响，因此，国家有关部门应该高度重视起来，在电力工程实现电力自动化的过程中，不断的加大工程监管力度和施工人员的技术水平，使得我国的电力工程自动化进程可以不断的加快。我国居民也会因此得到实惠，工业以及各项社会事业的建业也会因此得到更好的发展。
2 并行协同研发技术在航空产品中的应用
并行工程是美国国防先进研究所于二十世纪八十年代末提出的，它是对产品相关过程（如：研发过程、制造过程等）进行集成化、并行化设计的一种方法。同时，它要求开发设计人员一开始就要考虑到产品的整个周期，包括质量、成本、进度计划和用户的要求。它对于缩短项目进度、降低项目成本、提高项目质量有很大帮助[13]。
基于这点，本研究旨在探究通常定义的视野损害前青光眼（PPG）的进行SAP10-2程序检测是否比临床上通常采用的SAP24-2程序能够更敏感地发现视野功能损伤而利于青光眼的早期诊断。进一步地，分上下半侧和六个区域统计SAP10-2程序中哪些部位和位点最易发生视野损伤，以期提示临床工作中哪一块区域的诊断意义最高。
在新产品的研发设计中使用并行工程以改变以往的工作流程，从而使得相关专业人员可以提前融入设计团队进行研发工作，而这样可以使工艺准备周期缩短40%[14]。
3 基于成熟度模型的航空产品研发
3.1 航空产品成熟度模型及等级划分
①确立评价主体的候选因子集
其中子因素集合
称为二级因素集，其中m为某第一级因素集中二级因素的个数，满足
③由以上数据可以得到因素集合Ui的评判矩阵Ri：
航空工业是典型的离散型制造业，它的组成结构复杂，一般需要强度、结构、线缆、机加工等多个专业参与研发。而具体依据航空产品的研发流程，笔者将航空产品的成熟度划分为方案设计、初步设计、详细设计、工艺工装设计和制造五个阶段，用M1-M5表示，如图2所示。
目前国内外对于难治性哮喘还没有统一的定义。2010年中华医学会呼吸病学分会哮喘学组将其定义为采用包括吸入性激素和长效β2受体激动剂(LABA)两种或更多种的控制药物规范治疗至少6个月仍不能达到良好控制的哮喘[1]；2014年ERS/ATS工作组将其定义为在过去1年内超过50%的时间应用全球哮喘防治创议(GINA)4～5级治疗方案或全身激素以控制病情发展，或在上述治疗下仍表现为未控制的哮喘[2]。在此背景下，多种治疗难治性哮喘的新药物和方法应运而生，其中BT作为首选非药物方法被引入。
3.2 航空产品研发过程控制
根据划分的成熟度，相关专业的部门或单位应在不同的阶段介入研发工作，以便设计研发部门和制造部门之间沟通更加顺畅，减少或避免出现因实际制造工艺没有达到设计要求而出现的返工现象。
笔者将相关专业部门的介入节点绘制成示意图，如图3所示。
3.3 航空产品成熟度模糊综合评价分析
由于航空产品的研发过程具有复杂性、离散性等特点，笔者考虑采用二级模糊综合评判方法[17]对其成熟度进行量化评判。具体方法步骤如下：
图1 飞机研发串行流程
图2 航空产品成熟度等级划分
图3 相关部门介入示意图
产品成熟度一词最早来源于能力成熟度模型（capabilitymaturitymodel，CMM），最早由卡耐基·梅隆大学的软件工程学院于1987年提出，它是对于软件在定义、度量、实施等各个发展阶段的描述[15]。
——万科集团创始人王石近期接受采访，表示自己从未想过会当商人，直到现在中国越来越需要商人了，才认为自己可以在其中扮演一个角色
②设立评判集合
，为了保证模糊处理因素，考虑将评判集合分为5个等级：好、较好、一般、较差、差，如表1所示。
表1 评价集合元素定义
③确定一级因素权重
，其中二级因素权重为
。具体的权重确定方法有德尔菲法、AHP法等，由于航空产品的研发已经有了一定的基础，因此考虑采用德尔菲法进行权重的确定，即：请航空产品研发领域的专家对因素集合中的各个元素确定权重，然后再综合多位专家的结果来确定最终权重系数。
④评判第二级因素集合，对
中的m个因素进行评判，得到评判矩阵，
，其中rpq为集合Ui中第p个因素对集合V中第q个评判等级的隶属度。进一步可以得到一级模糊综合评判
对于模糊合成运算有多种运算方法，如：
为了避免丢失信息以及考虑多重因素的影响，本文选用
①在此采用二级模糊综合评价法，第一级评价集中包含4项一级评价因素和12项二级影响因素，同时确立各项因素的权重，如表2所示。
⑤进行单因素评判，得到Ui的单因素评判矩阵
，从而得到二级模糊综合评判
4 应用实例
在某型号航空标准件产品的研发过程中，笔者以相关部门为试点，应用了基于成熟度的航空产品研发流程控制技术。为了判断在M4时的成熟度，需要对此时的航空产品成熟度进行计算。在此之后，与该产品相关的设计、制造等部门应根据成熟度来适时调整当前的工作，同时需要判断能否开展下一项工作。下面为具体计算过程：
⑥笔者考虑将成熟度在[0，1]区间内进行离散（步长为0.25），得到评判集合
表2 因素权重
表3 各因素等级分值及隶属度
②在确定权重之后还要请相关专家进行打分并计算相关隶属度，表3为6位专家对于13项影响因素的评价结果，其中为了方便起见，笔者考虑将每个等级在区间[0，1]中分为10个分值进行打分。
产品成熟度是指产品在设计、工艺、生产和应用上的成熟程度[16]，它是对产品数据信息完成情况和详细程度的描述。
4个因素集合的相应权重如下：
进一步可得到其一级模糊评价
由以上矩阵可以得到单因素评判矩阵：
④根据相应的权重系数计算二级模糊综合评判结果，即该航空产品成熟度的评价结果：
2.4.1 家庭支持:家是一个人最坚实的依靠,家庭的支持对于患者的治疗而言具有重要的意义,具体表现在家人的态度可直接影响到患者的心情以及治疗的信心,因此,采取恰当的方式表达爱与关怀。作为患者的配偶,关键在于不嫌弃、不抱怨、不悲观,尽量保持乐观积极的心态,并将这种心态传递给患者,让其能以积极的心态接受造口。
再利用评判集合
得出最后的评价结果：
到目前而言，我国实行的医院会计制度的历史已有很久，因为现如今社会发展速度的加快，经济环境在不断改变，市场环境也面临着较大的变革，这使得医院的管理模式和经营方式不得不相应的进行调整，和之前相比已经发生了翻天覆地的变化，所以原有的医院会计制度已经不能够满足现如今的医院环境，特别是在会计核算和会计报告等方面都表现出了一定的偏差，那么对于医院会计制度进行改革，也成为现在的一个亟待解决的问题。随着医院对于新医改的不断推行，医院会计制度也在发生着根本性的变化，分析新医改对于医院会计制度及其改革的影响，能有助于促进医院会计制度的革新和优化，因此具有重要的价值和意义。
即该航空产品在M4阶段的成熟度为64.0%，以此为参考依据进行相关工作的分配。在分配下一步工作内容时应结合相关产品成熟度数据对现有流程进行分析诊断，进一步发现相应部门现存问题并加以改善。如针对制造部门要明确其加工能力，分析其工装工艺需求；针对设计过程的控制要评判其并行化程度以及标准化程度等。
所谓特种教育，就是指在特种区域推行的社会教育，是国民政府为配合其对共产党领导的赣鄂豫皖闽农村根据地的军事围剿而实施的教育［25］。特种教育主要在中山民众学校中实行，中山民校主要包括成人班、妇女班、高级班、儿童班等。在这里主要讨论特种教育中的儿童班。
5 结语
航空工业是一个国家的战略性支撑产业，对于航空产品的研发流程进行研究是有深远意义的。本文针对传统航空企业产业研发周期长、产品质量参差不齐等缺点，提出了一种基于构建航空产品成熟度模型来进一步实现产品研发过程控制的方法。该方法结合航空产品研发的现状，通过定义不同的成熟度等级来进一步划分相关节点，最后通过二级模糊综合评价法对其成熟度进行评价，并通过实例详细阐述了本文提出的方法。
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Research on Parallel Cooperative R&D Process of Aeronautical Products Based on Product Maturity Model
（School ofMechanical Engineering，Chongqing University，Chongqing 400044，China）
Abstract: At present,the development process of aviation products ismostly unidirectional serial,and the design and manufacture are separated,which leads to the long development cycle and low quality of aviation products.Based on the analysis of the development process of aviation products,the parallel collaborative research and developmentmodel is put forward,the maturity model of aviation products is established,and the control technology of aviation product development process based on maturity model is put forward.At the same time,the evaluation method of aviation product developmentmaturity based on two-level fuzzy comprehensive evaluation is designed,and the multi-level and multi-factor evaluation of aviation product developmentmaturity is realized.By applying it to the development process of a certain type of aviation standard parts,the effective line verification is carried out.Through the above methods,the manufacturing department can effectively intervene in the R&D process in advance,realize parallel collaborative R&D,shorten the R&D cycle,and ensure the controllable R&D costand stable productquality.
Key words: aviation product；concurrentengineering；collaborative R&D；maturity；fuzzy comprehensive evaluation
中图分类号： V268.7
文献标识码： A
文章编号： 1006-4311（2019）19-0042-05
作者简介： 陈星宇（1997-），男，山西晋中人，重庆大学机械工程学院，本科在读，工业工程专业。