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洞察与资讯

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航空动力控制系统研发管理变革

来源:《航空动力》作者:中国航发动控所姚华

        航空发动机控制系统的研发是一项复杂的系统工程,在我国起步较晚,基础薄弱,研发管理较为落后。随着项目的增多,研发工作陷入效率低、周期长、故障多的恶性循环。为此,中国航发动控所进行了研发管理变革的探索和实践,取得了一-定的效果。

        自20世纪80年代,我国开始研究航空发动机全权限数字式电子控制(FADEC)系统; 2002年,完成了首个航空发动机FADEC系统试飞演示验证; 2010年,我国首套航空发动机FADEC系统完成了设计定型。之后,新研发动机大都采用了FADEC系统,项目逐年增加,最多时有几十个型号项目同时开展研制,各种故障层坏穷,使航空动力控制系统的研发一度陷入困境,其中较为突出的是管理问题。

        航空动力控制系统研发困境的原因分析航空动力控制系统研发困境的主要原因还是研发管理水平的落后。国际上对研发管理水平用5个等级来评价,各等级的主要特征如表1所示。

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        我国的航空动力控制系统的研发采用了典型的职能化结构,各专业的功能能力已基本建立,项目管理的责权主要分配到各职能部门,但各专业部门]的工作流程不成体系、没有显性化,缺统-的跨越部门 ]的流程支持,协调不畅 ,无有效的产品发展战略。对照表1 ,航空动力控制系统研发管理水平处于1 ~ 2级,主要问题具体表现在以下几个方面: 缺乏完整的系统工程的研发理念;缺乏规范化、操作性强的流程及有效评审; 缺乏标准化的共享模块和知识积累及共享机制;产品发展缺乏规划,没有形成产品系列化发展平台;对核心技术缺乏有效的识别和管理。


航空动力控制系统研发的变革

       研发活动是一项知识劳动者的活动 ,如何对知识劳动者进行管理是需要破解的问题。针对存在的问题,中国航发动控所引入科学管理理念,从五个方面实施研发变革。


按系统工程方法构建研发体系

        航空发动机控制系统的研发一般包括预先研究阶段和型号研制两个阶段。 预先研究是解决技术成熟度1 ~ 4级的问题,型号研制解决技术成熟度4 ~ 9级的问题。

       预先研究包括基础研究和应用基础研究。提出新的原理并进行试验验证,这是预先研究阶段的特点,预研阶段的研发体系就是要支撑这种创新能力,因此可以称为技术创新体系。技术创新体系主要包含三个要素:技术创新的方法和平台、开放合作探索研究的模式、创新导向的机制政策。

       型号研制是产品研制的重要阶段,包括产品需求、设计、试制、试验、定型交付等过程。航空发动机FADEC系统研制是一项复杂的系统工程,可以用如图1所示的V形模型来描述。

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       构建由技术创新体系、设计体系、试制体系和验证体系组成的航空动力控制系统的研发体系是解决研发困境的系统方

案。其中, 设计体系又是系统解决方案中的重点和核心。

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       设计体系的结构构建方法可以参照系统I程的霍尔三维结构模型,建立设计体系的三维结构模型,如图2所示。设计体系的三维结构模型体现了系统工程方法,在每个阶段的工作内容包括用户域(如研制要求、需求分析等)、功能域(如系统功能、性能设计、控制律设计、系统仿真等)、物理域 (如系统结构、电路结构、液压机械结构等)、过程域(如设计审查、样机试制、产品检验等)。在这些设计过程中,对应的知识可以指导设计活动。


构建设计体系工作模型

      三维结构模型细化后,得到设计体系的工作模型,如图3所示。

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        以防案设计阶段为例,按用户域、功能域、物理域和过程域对方案设计进行工作分解。工作分解属于管理层面,主要针对研发的状态和结果,提出工作分解结构和指标要求,产品类型决定了流程的形态,流程具有一定的刚性。 对工作分解中的每一项工作建立相应的工作流,工作流是实现层面,要针对研发活动的具体执行过程,落实指标达成,工作流具有一定的柔性,取决于研发组织的工作模式及工具能力。对工作流中的每一个节点制定工作包,工作包是设计体系的灵魂,工作包中规定了工作任务、完成该项任务的输入和输出、该任务的指标要求、遵循的标准和规范、成的进度和质量要求、完成该任务所需要的资源(人财、物) ,以及支持该任务完成的知识和工具。知识和工具是工作包的核心,工具主要是指完成任务所使用的设计、计算、仿真、计算机辅助设计( CAD )等通用和专业工具软件。

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       图4表明了设计系统与多项目管理系统(MPM)、数据管理系统( PDM)、设计工具、知识管理系统和质量管理系统之间的交换关系。广义的设计体系包含上述所有系统,狭义设计体系为设计系统、设计工具和知识管理系统的集合。


建立具有共享特征的产品平台

        产品平台是整个系列产品所采用的共同要素的集合,包括共用的基本架构、子系统、模块或组件、关键技术,换而言之,产品平台就是系列产品所共用的基本组件及基本技术。产品平台是产品战略的核心环节: -方面,它明确了实现核心战略愿景的基本架构,是动控所战略愿景的承载平台; 另-方面,它为产品线战略奠定了基础,将战略愿景具体化,同时也为动控所设计产品线战略提供了指导,起到了承上启下的作用。对上,产品平台要承接发动机需求的不断变化;对下,它要能够把技术平台上的所有技术整合起来。

        新产品的研发过程就是在产品平台上对专用技术和共用技术有机组合的过程。技术平台把研制新产品所需要的关键技术提前准备好,由此,产品平台只需要把这些关键技术与发动机需求有机结合起来可以形成新产品。产品平台在发动机需求与技术之间起到了一个相互承接的作用,其本身是组织核心技术和共用技术积累而成的。

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       根据发动机控制系统的特点,产品平台总体架构如图5所示。最底层是共用技术平台,是各产品平台共用的技术要素和技术资源,设计体系就是这些共用技术的集合。产品平台主要按共用部件、共用分系统、共用试验平台、共用生产平台来划分,产品平台支撑产品线,产品线上的产品具有基本相同的系统架构,根据发动机要求的差异,在产品线上衍生发展系列产品。向上,技术平台支撑产品平台,产品平台支撑产品发展,从而提高研发效率,提升产品水平向下,产品发展牵引平台发展,平台发展牵引技术发展,促进构建共用技术,实现知识共享。

      其中,共用构建模块( CBB )是指可以在不同产品、系统间共用、并可在制造物料清单( BOM )中体现的零部件、功能模块,以及被专业确认或认可、以设计数据存在、可在不同产品和系统设计中调用、形成固定原理和架构的软硬件功能模块,是产品平台的重要技术要素。CBB - -定是成熟的技术和标准模块,并组不需要再验证和再测试,使用CBB可以提高设计效率,减少低级错误。


核心技术和关键技术的管理方法

     核心技术是产品的关键性或基础性技术,是组织独有的、不可替代的、竞争对手难以模仿的技术,产品广泛应用的并成为竞争力的基础的技术;而关键技术不-定是核心技术,但关键技术不突破,产品就不能成功。因此,核心技术和关键技术的管理对产品的发展非常重要。

       对核心技术和关键技术的管理主要包括两个方面: -是通过技术树的梳理,得到完整的核心技术和关键技术清单;二是对已掌握的核心技术模块化和标准化,对未突破的核心技术和关键技术进行技术攻关。

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      技术树梳理采用功能技术特性分解定义方法( FFBD) , 将产品功能有序转化为技术需求,如图6所示。产品功能是由技术实现的,顶级系统功能决定了产品实现技术,产品结构分解形成产品树,对产品实现技术分解形成技术树。产品树上的每一一个 部件都有独特的功能和实现功能的技术,对技术的可实施性进行逐一检查,要求外部分解到可找到成熟技术,内部分解到员工可按规范实施的程度,将每个部件、功能、技术进行整理归类,可发现共性技术、短板(关键)技术和不同的技术路径。核心技术的形成按FFBD方法经过分解和整理、归类和攻关及集成验证等三个过程的循环迭代而不断累积、加强。组织关键技术攻关应按照目的明确、路径清楚、过程可控、交付物可测试、符合性准则可化的SMART目标管理原则,组织立项评审,纳入计划考核。


评审的有效性管理方法

      针对评审有效性问题,结合GE公司主审官制度和华为公司主审人制度的最佳实践,在三个方面对传统评审体系和方法进行了变革。

      明确专家责任,建立主审人责任制。每个项目、每个部件明确主审人,形成"手”互评的机制,使用权、经验和教训共享;对专家意见和参与度进行绩效考核;主审人要对评审意见的正确性负责。

明确评审有效性测量标准。改进评估方式,从评审计划执行性、评审组织质量、专家参与度、见有效性、意见落实率等六个方面进行数据统计和分析,寻找不足。

      建立结构化的检查单和流程。借鉴适航审查的模式,建立输入、输出、案、工程设计等系统和部件不同的评审检查单,建立评审标准,实施项目组、预审、评审,保证评审内容的完整性。


从制造到创造,研发管理体系变革是关键

2015年6月16日,国务院发布了《关于大力推进大众创业万众创新若干政策措施的意见》,明确指出要激发创造活力,发展创新型创业。

如何把创新投入机制、创新驱动战略落到实处是实现“中国智造”的关键,关系着中国经济的转型和未来。

最近几年,报章杂志电台露面比较多的一个词“从制造到创造”,或者从“制造到智造”,国家领导发表讲话:要培养一大批高、精、尖人才,各地政府、企业一起行动,做战略、做规划,如成都推出“161”总体布置,制定“1+2+N”政策支持体系。专家学者也齐上阵,呼吁国家要增加资金投入、要加大知识产权保护力度,在去年底成立知识产权法院;人大代表、政协委员也开讲:中国企业要加大品牌建设,创造名牌才能从制造到创造。

我认为,从国家角度增加研发资金投入,吸引国际人才,以及加强知识产权保护,对中国企业来说是福音。但这些福音毕竟是外部的因素,企业内部因素不变革,还按照旧有的管理模式,从制造到创造,还是运动式的口号而已,运动与口号过后,又再叹息缺少创新的基因。

中国要从制造走向创造之国,国家大环境是企业创新的基础,但是,企业内部的管理环境是创新的关键,这才是内因。

我作为研发管理咨询顾问已经十多年,深入接触、了解的中国大中小企业有700多家,这些企业包括深圳企业、以及北方企业等。

深圳是一个年轻的城市,孕育一批创新型企业,如深圳华为技术、中兴通讯、迈瑞医疗、大族激光等。2014年深圳被评为中国创新城市之首,全年申请的专利创全国之首。深圳能取得这样的成绩不是偶然,深圳企业管理理念、以及对管理的重视是中国其它城市无可比拟的。

虽然风口论在中国比较流行。中国企业要创新,一定要从管理机制入手,完成管理机制的转换来实现创新转型,而不是靠风口论。



组织管理模式转换



从职能型组织转换到矩阵式组织。

科技型企业,大部分采用一种矩阵管理模式,不同于以往的职能型组织结构,这是一种网状管理模式,作为员工受到双重领导:有负责能力建设的,有负责业务管理的。

在这种组织结构中,项目团队是跨部门组建的,业务经理通过矩阵管理跨部门员工,绩效评价也是由职能经理和业务经理共同给出考核结果。

这种组织结构长期运行的结果是,员工的眼里没有领导,是因为头顶上不只一个领导,而是领导太多,所以员工更关注业务驱动,更关注流程制度,而不是更多的领导指令。

在这种矩阵式的管理模式下,作为员工更多关注从市场上传递来的业务压力,更多关注流程信息,更多关注质量的要求。

在华为技术,产品线管理部门设置有产品线经理、产品族经理、新产品开发项目经理,这些经理都是跨部门组建团队,对产品线的目标、产品族的目标、新产品开发项目的目标进行“端到端”管理,管理的是跨部门团队。

在步步高VIVO公司,设置有项目管理部门,公司有二十多位资深的项目经理,这些项目经理也是跨部门组建团队负责新产品上市成功。

这种跨部门的团队关注重点永远是来自市场的信息,以客户需求导向创新。

创新来源于客户因素,组织驱动创新。



研发管理理念转换



从依靠能人转换到依靠组织和管理机制创新。

记得我在七八年前,到过一家做功能手机的厂家,经过调研后,我总结说:虽然你们正在开发智能手机,但可能开发不出来,因为你们的研发管理模式决定的。

为什么那样说呢?因为在此公司调研,发现领导人的研发管理理念是有问题的,他们认为开发一款新产品只要找到一个厉害的工程师就足亦,因此在互联网上发布信息:百万级年薪全球招聘顶尖设计人才。事实证明,当初我的预言是符合结果的。

企业研发管理,是一套管理机制在起作用,这首先公司一把手要意识到。

这套机制也是从研发战略、研发计划、研发流程与制度、研发组织、研发绩效管理等方面入手,系统化建设这些管理机制。系统化建设,就不要老是想着“短、平、快”,有些老总老是想着管理优化有灵丹妙药,要半年见效,往往是欲速则不达。

华为公司进行研发管理体系变革时,引入IBM公司IPD(集成产品开发)管理模式,从1999年引入,然后试运行,到了2003年初才在所有产品线推广。

我们中国企业,其中有一大部分企业,公司的一把手热衷于做具体的事情,而不擅长于建立管理体系,这是一种初创企业,或者是小企业的管理思路延续。企业发展到一定规模,作为公司的一把手,一定要慢慢地从具体事务中退出。

作为一把手,关注什么?

一是管理体系建设,从人治管理过度到用机制管理企业,用管理体系驱动业务成长,靠组织驱动业务成长,而不是靠领导个人驱动业务成长。

二是将精力放在选人、用人上,将业务压力传递到人,企业管理人员能上能下,这在宇通客车、华为技术公司等优秀企业都有所实践,在宇通客车,我见到,一位研发管理人员空降过来,作为管理研发的副总,没有建树就去做部门经理,取得了成绩就再提升。

三是做决策,不管是产品规划,还是细分市场选择,不管是技术投资还是新产品开发投资,都需要公司一把手决策,通过决策管理,明确目标,传递压力。

四是管理例外,管理机制没有明确的事情,多由管理者来做定,但尽可能要把例外事情例行化。



用工程化的方法开发新产品



许多企业开发新产品没有一套工程化的方法来开发,用技术研发的方法来代替新产品开发的方法,甚至美其名曰为新产品开发,实际上是技术研发的方式。用技术研发的方式做出来的东西,肯定存在可生产性、成本、可服务性等等问题。

新产品开发,是多个部门并行的工程化过程,在研发过程中要将成本因素、可生产性、可测试性、可服务性、可靠性等因素一并设计出来。

任正非多次要求华为技术公司研发人员要做工程商人,要求这些工程商人以解决客户问题为导向,不要以技术是否先进为导向,甚至将技术人员盲目创新导致的呆废料作为奖品发给研发人员。

从制造到创造,是一个逐步转变管理理念、逐步转变管理方式的过程,不是靠口号和运动来完成的,在这个转变过程中,公司一把手是关键。


研发管理变革推进部门应该如何建设?

一 IPD推进部门(或小组)的历史地位

为了在各个企业推进IPD思想体系,建设一支力量足够的IPD推进队伍都是必然之举,但是很多企业没有深刻体会到IPD推进部门的历史价值和地位,导致IPD推进工作缓慢甚至失败。总结IPD推进成功公司的经验,需要明确IPD推进部门(或小组)的历史地位:

(1)要把IPD推进作为研发创新型制造企业的头等大事来对待。企业要从生产驱动、营销渠道走向产品驱动、创新驱动,就必须要有创新性的技术和产品,而IPD体系正是世界上科学、先进的研发管理体系,因此,要把IPD推进部门设定为公司级变革管理部门是IPD推进成功的必由之路。如果仅是设置在研发部门或者质量部门内部,它的作用将要降低,但是对于IPD推进这件需要长期坚持的变革工作来说,可以是权宜之计,但是最终目标一定是公司级的行为。

(2)IPD推进部门需要管理整个IPD变革进程,需要公司/企业一把手作为坚强的后盾。IPD推进部门主管领导在主抓IPD变革的过程中,必须得到最广大高层领导们的支持,尤其是一把手,因此,要把IPD变革部门对于公司的长远影响和贡献认识清楚。并广为人知。

(3)IPD变革推进部门应该长期存在。华为创始人任正非曾说:“IBM顾问…手把手教,历时二十年才走到今天…”。因此,不能认为IPD推进部门/办公室是一个临时机构,应该使其长期存在,并尽可能提高他的管理宽度、管理幅度和管理高度,并受一把手直接管辖。

二 IPD推进部门的人员选择和激励

(1)IPD推进部门领导的选择

从IPD变革推进部门的历史地位分析,这个部门的领导者应该是整个变革推进工作的操刀者和监控者,对于变革的成功具有十分重要的作用。因此,IPD推进部门领导应该具有与各个高层良好的沟通能力、把握高层思想动态的能力,应该与企业一把手的变革思路保持高度一致,具有高情商和智商以便将变革矛盾有效化解。他可以执行各种变革的灵活动作,但是务必保持高度的原则性和责任感。

(2)IPD推进部门成员的选择

IPD变革推进部门的组成人员,包括PQA(产品质量保证)、IPD流程管理人员、IPD项目管理人员、IPD培训管理人员、IPD变革与文化推进人员等创新体系管理人员,也可能包含项目经理、需求经理和产品经理等内容专家。本文主要指前者,即广义上的IPD创新体系管理人员,狭义指的就是PQA(其他岗位可由PQA转岗或者兼任)。

PQA是IPD推进中的关键角色,在项目中负责项目过程质量和IPD流程的保证,在职能部门里监控和推进整个IPD体系,兼有牧师、警察、法官、律师甚至政委等功能,详见表1所示

表1 PQA五大的功能

角色

对角色的解释

需要的知识和能力

牧师

IPD流程的引导者,IPD思想的传播者,在IPD具体实施过程中给予实时的指导和纠偏

演讲/口才能力;课程材料组织能力(文字+图片+动画);研讨引导能力;IPD专业知识;相关管理学知识

警察

对研发过程进行必要的审计和度量,对审计出不符合IPD流程的活动坚决予以曝光

质量管理(含统计、度量、分析等)知识;流程审计知识

法官

在公平、公正的立场上主持技术评审会议,保证每个职能代表的充分发言和会议的良好秩序

会议组织能力;活动主持能力

律师

对项目的风险和难点,及时进行阐述并请求高层领导做出对项目进展有利的决策

风险评估与管理能力;高层沟通能力

政委

PDT产品开发团队各角色成员的粘合剂,协助LPDT产品开发项目经理营造良好的团队气氛,将PDT团队管理好

团队领导力;心理学知识;团队建设技巧

综合上诉表格,PQA选择的过程中应该选择以下类型的人员:具备一定的产品研发和管理工作实践;具有过程改进意识;具有主动性、服务意识;具有亲和力、表达沟通能力;具有坚韧的性格,高逆商;具有出色的智商和学习能力;坚持原则又不缺少灵活性,高情商;结果导向、目标导向、注重过程。

(3)如何激励IPD推进部门人员

IPD变革体系推进人员是企业的宝贝,往往代表着朝气蓬勃,是企业未来发展的重要力量,一定要重视这股力量而不能轻易地失去他们。因此,激励PQA的最好的方法就是未来和进步,而且在其成长的过程中不断地进行鼓励和支持。

三 IPD推进部门建设的步骤

第一步:部门的筹建。部门在筹建的过程中,最重要的就是选人,具有上述资质和能力的人才是IPD部门的基础,把合适的人(尤其该部门领导)纳入IPD推进的大船是本阶段的头等大事。在人员数量的储备上,要保证IPD项目的正常运作,并适当储备少量备选人员。与此同时,把变革项目的规划做好,准备好风险和问题处理预案,必要时候引入IPD外部顾问。

第二步:IPD导入初期。部门建设的初期是PQA们快速成长的阶段,要用不间断的培训迅速提高他们的能力,并不断鼓励PQA们迅速成为令人尊重的“内部顾问”和过程专家。本阶段PQA们需要把变革例会、流程审计、质量双周报和月报做起来,逐渐把应该承担的推进工作步入正轨,直至IPD流程在企业100%运作。这个期间会有很多的困难,会面临部分人员甚至高层的不理解和不支持,这个阶段的关键词就是“坚持”,通过试点产品开发项目的持续成功,一定会获得企业上下的支持和理解。

第三步:IPD导入进入深水区。在IPD进入深水区后,各个职能部门的能力短板就会显露出来,IPD推进的障碍也会增大。因此,推进适合IPD运作的组织和绩效管理制度就显得的重要,要把组织调整和绩效“大棒”抓在手中,并不断地通过文化推进,获得最广泛的支持。在本阶段,高层容易动摇,尤其在企业经营业务出现低谷时,归罪到IPD体系的头上。这就需要IPD推进部门正确处理出现的困难,找出出现问题的根因并积极拓展自己的业务和能力,为企业解决实际问题,万里长征从头起,并多方面引入标杆企业的先进经验,不断地根据IPD变革步骤,不断前进。

第四步:持续的IPD导入期。IPD的目的是使产品开发“更简单、更及时、更准确”(任正非语),在IPD全面导入后,就会出现IPD体系逐渐庞大、变化缓慢、机械性的问题就会出现,这也是任何变革活动的正常现象,这就需要专业的IPD推进人员不断改革和更新IPD体系,由“僵化”走向“优化”,华为就在近几年的IPD体系优化中,不断地增加敏捷开发和可信度开发等新元素,使IPD体系“与时俱进、不断进步”(IPD咨询专家刘劲松语)。

四 IPD推进部门建设的注意事项

(1)推进节奏的把握原则

IPD变革推进的节奏不能过快也就是“拔苗助长”,也不能过慢而效果产生不明显导致信心下降。推进的节奏有两条原则,一是看“人才”,即节奏的快慢取决于具体实施人员的能力和对IPD的认同和意愿性;二是看“决心”,即节奏的快慢取决于企业一把手的决心(包括具有实权的高层们);三是看“业务状况”,即节奏的快慢取决于企业当时的经营压力和经营状况。

(2)“好”与“坏”之争

IPD推进部门在IPD推进遇到困难时,一般会限于对阻碍IPD推进的部分人员的人品评价方面,这是非常不可取的,容易树立反对面。因此,要深刻理解IPD推进的客观过程,宏观上站在企业发展的角度看问题,微观上理解对IPD提出疑问的角度,始终以解决问题的角度看问题。不对人员做评价,只是去寻找采用何种措施和方法解决问题,用“规则的确定性应对结果的不确定”,不断建设和丰富管理体系。

    (3)思想文化的洗礼

    在IPD推进过程中,应该不断加强思想文化层面的传播和熏陶,在大家的行为中潜移默化地移入IPD思想,使之溶于每个人的血液之中,广泛传播正能量,最终实现IPD思想的实际落地。