航空產品集成開發(fā)團隊運行模式研究

1、航空產品集成開發(fā)團隊運行模式研究     集成產品開發(fā)團隊已成為貫徹并行工程理念的一種標準組織模式。但是，對于航空等大型復雜產品的開發(fā)，需要建立集成產品開發(fā)團隊群，因此面臨團隊內部的組織、團隊之間的協調、多個團隊的管理、團隊群與已有組織框架結構之間的關系等一系列理論和實踐問題。本文首先介紹了航空產品集成開發(fā)團隊的組織方法，構建了集成產品開發(fā)團隊群的框架結構，然后結合我國航空產品開發(fā)過程的管理現狀，提出了集成產品開發(fā)團隊與已有組織框架的協調方案。該研究對于在組織上保證并行工程理念的貫徹執(zhí)行具有一定的指導意義。  1 概述  &

2、#160;     波音(Boeing)公司在波音777上全面使用無紙設計制造技術和并行工程的理念，極大地縮短了設計制造周期，減少了工程更改，提高了產品質量，在市場競爭中取得成功。該成功范例對于全球的航空制造企業(yè)都具有非常大的示范作用。該公司在777項目中實施并行工程理念時，成立了238個集成產品開發(fā)團隊(IPT)，有關產品開發(fā)過程中產生的所有問題都在IPT內部協商解決。由于制造提前介入設計過程，減少了制造返工和工程更改的數量，保證了產品設計制造的一次成功。        國

3、內目前在實施CIMS過程中產生的包承組、聯合設計小組等，都是具有IPT特征的組織模式，但有關IPT內部組織的一些理論問題還需要進一步探討。對于簡單產品，可以使用單一的IPT小組負責整個產品的開發(fā)工作，但對于如航空產品這樣的大型復雜產品，必須形成一個IPT團隊群來承擔整個產品的開發(fā)任務，當團隊群的組織結構形成后，還需要明確它與已有組織框架之間的關系。因此，有必要進行深入研究。        為了提高我國航空行業(yè)的市場競爭能力，在引進先進設計制造技術的同時，還需要在航空產品開發(fā)組織模式上進行變革。我國航空行業(yè)經過40多年的發(fā)展，

4、已經形成了具有自身特點的產品開發(fā)組織運行模式，需要在此基礎上研究我國航空企業(yè)實施IPT所面臨的特殊問題。  2 集成產品開發(fā)團隊的運作原則        IPT是一個由少量能力互補的人員組成的小組，所有成員被委托以共同的目的、行為目標和工作方法，并相互負責1。IPT具有四個基本屬性：承擔有限的任務；由具有多種交叉能力的成員組成，其中包括參與產品開發(fā)各階段的核心成員組；具有可定義和可度量的輸出；有唯一的團隊領導。        IPT組織

5、規(guī)范中最需要解決的問題是成立IPT的動因、團隊領導、團隊成員、工作過程和方式，以及與成員原來組織單元的關系等。這些是實際運作過程中必然碰到的問題，在大量實踐經驗的基礎上，可以總結出比較完善的規(guī)則指導IPT在整個產品開發(fā)生命周期中的運作。        IPT是有其適用條件的。技術更新率的提高是IPT的源泉。當一個產品開發(fā)任務需要的新知識超過20時，或其更新率達到某個百分比時，成立IPT來完成產品開發(fā)才能夠取得希望的效率和效益。對于一個新的研制項目，成立IPT承擔相應部件的開發(fā)任務是合適的；對于飛機的改型項目，如果有些部件改動

6、較大，成立IPT也是有效的。如果產品改動較小，則在原有組織框架內解決更好。        對于航空產品開發(fā)團隊，其成員數目應限制在一定范圍內，太大的團隊不利于成員之間的交流。說明一個團隊在確定任務時，一定要遵循有限任務的原則。典型的IPT團隊在制造階段的成員包括技術類(設計、制造)和非技術類(財務、市場、銷售)人員，團隊領導往往來自設計開發(fā)專業(yè)和管理人員。在所有IPT成員中，其核心成員是由設計、管理和制造專業(yè)人員組成，他們在產品開發(fā)的整個生命周期中都擔負主要工作。非核心成員即輔助成員，在產品開發(fā)的某一階段發(fā)揮作用，可以來自硬

7、件和軟件設計專業(yè)、工藝設計和工業(yè)工程專業(yè)、材料、質量保證、市場、會計/財務、采購/材料、公關、維護和備件供應、安全和環(huán)境、用戶培訓等，還包括供應廠商和用戶的代表。IPT內部的組織方式為強矩陣結構(如圖1)，其成員得到原功能組織單元的授權，在團隊內部代表原部門全權處理產品開發(fā)中遇到的各種問題。在運作期間，其成員只接受IPT領導的直接指揮。        IPT的典型工作階段包括概念設計、系統(tǒng)層設計、詳細設計、測試與改進和產品推出。在每一階段，IPT成員的活動如圖2所示1。     

8、60;  對于航空產品，一個飛機型號的開發(fā)需要形成一個IPT群體來承擔不同部件的開發(fā)工作。針對我國航空工業(yè)的現實情況，使用IPT進行產品開發(fā)的主要目的是為了實現設計到制造的一次成功，而不是飛機開發(fā)工作的一次成功。目前，從飛機設計出來到生產出原型機，試驗和試飛工作還需要延續(xù)相當長的時間，因此，IPT的生命周期僅到完成設計圖紙結束，并不涵蓋整個飛機開發(fā)的生命周期。  概念設計 系統(tǒng)層設計 詳細設計 測試與改進 產品推出  市場 ·確定市場空間 ·確定主要用戶 ·確定競爭產品

9、60;·開發(fā)產品選擇和拓展產品系列計劃 ·開發(fā)市場計劃 ·開發(fā)升級和發(fā)放材料 ·促進區(qū)域測試 ·與關鍵用戶一起處理早期生產  設計 ·調查產品概念的可行性 ·開發(fā)工業(yè)設計概念 ·建立和測試試驗原型 ·建立可選的產品體系結構 ·定義主要的子系統(tǒng)和接口 ·改進工業(yè)設計 ·定義部件幾何尺寸 ·選擇材料 ·分配公差 · 完成工業(yè)設計控制文檔 ·進行可靠性試驗、壽命試

10、驗和性能測試 · 獲得控制方法 · 實施設計更改 ·評估早期生產輸出  制造 ·估計制造成本 · 評估生產的可行性 ·確定關鍵部件的供應商 · 進行制造采購分析 ·定義最終裝配圖 ·定義零部件生產 ·設計工具 ·定義質量保證過程 ·開始尋求長導前期工具 ·促進供應商快速提高 ·完善制造和裝配過程 ·培訓工作人員 ·完善質量保證過程  &#

11、183;開始運作整個生產系統(tǒng)  其他功能 ·財務：促進經濟性分析 ·法律：調研專利問題 ·財務：促進制造購買分析 ·服務：確定服務問題   ·銷售：開發(fā)銷售計劃    3 航空產品集成開發(fā)團隊群的組織模式        由于航空產品的復雜性，整個飛機的設計開發(fā)任務不可能由一個IPT完成，例如，波音公司在開發(fā)波音777的時候，就成立了238個IPT，承擔整個飛機的開發(fā)任務。這樣，

12、IPT自身的組織結構往往包括以下兩種：分形組織結構、扁平網絡結構。        (1)分形組織結構IPT群最直觀的組織方式是按照飛機的產品分解結構，將多個IPT組成一個多層次的階梯型組織結構。在團隊內部組織上，該框架是一個分形組織結構。在該類型的IPT群結構中，不論位于整個群體的哪一個層次和位置，每個IPT內部的組織方式完全相同。在大型復雜產品開發(fā)中，每層的IPT提供上一層的組件。在大多數這樣的多層結構中，一層的團隊領導是上一層的團員。如圖3所示，底層IPT由相關各個專業(yè)的人員組成，他們共同完成零部件的開發(fā)任務。上層IPT

13、的成員包括來自所對應下層IPT的領導和相應的其他人員，其組織形式和運作方法與底層IPT完全相同，只是所面對的產品對象不同。在這種體系結構中，上層IPT對IPT具有領導和協調的作用，對底層進行初步設計和總體設計，定義底層IPT涉及的零部件之間的接口關系。從圖3可以看出，在這種模式中整個飛機的設計工作是從上到下逐漸展開的，IPT的成立也是從上到下逐漸形成的。這種組織結構與現有飛機的分解結構基本吻合，上層和中間各層與現有飛機設計的科室設置相類似，只是在底層IPT中包括了各個專業(yè)的人員。        這種組織方式的缺點是沒有與飛機

14、設計的過程完全吻合。雖然我們可以根據開發(fā)工作的進展逐漸展開IPT團隊群，但是有一些活動很難包容在這樣一個框架中，如整個飛機的總體設計活動很難單獨分割出來，只能由上層的IPT團隊來完成。        (2)扁平網絡結構實現所有IPT的完全扁平化和網絡化，建立扁平網絡結構。各IPT之間的協調工作可以通過人員共享完成，也可以通過行政關系連接成一個有機的整體。這種模式將航空產品開發(fā)沿生命周期和工作分解結構進行徹底的分解，形成一個扁平網狀的IPT小組群。它的優(yōu)點是，可以將IPT團隊嵌入已有的組織框架結構中，對企業(yè)的沖擊比較小，但由于

15、IPT之間沒有固定的連接關系，其協作效率將受到一定的影響。        以上兩種結構模式各有優(yōu)缺點，對于已成熟產品的改型和延伸產品的開發(fā)，階梯形的分形組織結構具有明顯的優(yōu)點。當企業(yè)原有組織框架結構非常穩(wěn)固時，使用扁平化的網絡結構能很快提高產品開發(fā)的效率，避免對原組織結構進行調整所帶來的風險和阻礙。  4 航空產品開發(fā)團隊的內部組織        航空產品的開發(fā)往往要形成IPT團隊群來協同地承擔所有的任務，因此在組織上，必須考慮與其他團

16、隊的協調問題。        IPT成員選擇的基本原則，除了要求具有基本的專業(yè)素質外，還要有較寬的專業(yè)知識面、整體意識和系統(tǒng)集成的思想，以及較強的合作精神。而團隊領導則要求具有多專業(yè)的協調能力，以及處理團隊與其他部門關系的能力，并能夠營造好的團隊文化。在IPT中，團隊成員包括團隊顧問或專題顧問，他們來自各職能組織單元，不直接參與產品的開發(fā)，但提供技術和知識上的支持。        在形成IPT時，首先根據任務需要，確立IPT的工作對象和工作方式，定義IPT

17、成員的角色，形成各角色成員的來源、權利、義務及行為規(guī)則，確定各角色成員的選拔方式和評判標準，然后通過挑選和考評，以授權的方式形成整個工作團隊。        根據并行工程的理念，產品開發(fā)階段的技術和相關經濟問題應盡量在IPT的內部協調解決。行政部門使用行政手段解決IPT內部和各IPT之間的各種資源問題，技術部門對IPT小組的運作提供技術支持和仲裁。         航空CIMS工程實施過程中，根據波音公司的IPT運作方法，總結、提煉成“PDCA工

18、作法”，可以作為我國實施IPT運作方法的一部分。         IPT一般應每周召開一次例會，由IPT組長主持，會議按PDCA程序進行，即計劃布置、具體實施、檢查、改進、下一輪PDCA。具體做法是：         (1)對照上次IPT會議紀要，檢查遺留問題的落實情況，對未完成的工作找出原因，明確責任，提出新的要求；         (2)由成員匯報上次會

19、議以來各項任務的完成情況，遇到的問題及處理情況；         (3)對各項任務完成情況進行講評，強調保證進度的嚴肅性；         (4)強度、重量方面代表就強度、重量情況給予說明，提出問題進行討論；           (5)制造、工藝、材料等專業(yè)代表積極參加討論，尋找解決相關問題的途徑；     

20、    (6)對下一周工作做出布置，提出具體要求。        更重要的是，IPT的內部運作必須有一個不斷協調的協同工作環(huán)境。每個組員代表本專業(yè)部門參加到IPT中來，組員之間相互了解工作進度，不斷溝通和協調，出現問題隨時解決。IPT可以不要求組員必須在同一個封閉的物理空間中工作，但必須有一個邏輯上的虛擬協同工作環(huán)境。組員可以一方面在自己專業(yè)部門內工作，擁有良好的專業(yè)支持環(huán)境，一方面在同一個工作數據庫工作，相互了解、相互協作。在每天下班之前，每個組員必須把自己的工作成果存入同一個工作數

21、據庫，并給出兩個比率：工作量完成比例，即已給出方案的工作占總任務的比率；置信度比例，即最終確認完成且不再改動的工作占總任務的比率。組員除了給出比率，還要給出相應內容，使同組人員可以了解到他初步完成的工作和計劃完成的工作。掌握他已完成的工作和他當前的考慮，這樣，同組成員就可以并行進行自己的設計工作。組員把自己的工作成果存入公共數據庫，并給出相應比率的頻率，可以每天一次，也可以采取定期和定額并行的方法。這個周期可根據項目實際情況而定。        IPT內所有成員都在自己的虛擬協同工作環(huán)境中面對同一塊白板。白板上應該有辦公通知

22、、自由討論區(qū)、任務進度表、魚骨圖等。這些協同環(huán)境要素在局域網上很容易實現。        同時，IPT內部應由組長召集有關人員參加的實時協調會。在工作中發(fā)現問題時，相關的組員應立刻相互協調。對于組員的知識能力不能解決的技術問題，將依靠其原專業(yè)部門進行解決。在IPT內，對于涉及單一專業(yè)部門的問題，各組員全權代表本專業(yè)部門。直接相關組員不能協調時，應提請組長協調，組長有權隨時召集組內相關人員的協調會。IPT內部不能解決的，組長提請上層IPT協調會議解決。所有組長主持的協調必須有嚴格的協調記錄；當協調工作在直接相關組員之間完成時，

23、組員作紀要記錄，并在每周PDCA例會上報告。        有關存檔是為了記錄工作，為今后可能的追究責任做準備。在整個IPT運作過程中，規(guī)范化設計文檔的產生和存儲管理是至關重要的。5飛機研制過程中IPT運作的關鍵問題及過渡方案我國航空工業(yè)經過幾十年的發(fā)展，已形成具有其自身特色的組織體系和方法，其中，最典型的是型號研制的行政指揮系統(tǒng)和技術指揮系統(tǒng)，以及總設計師、總工程師、總會計師、總工藝師和總質量師的五師系統(tǒng)(如圖4)。如果IPT群采用層次化的組織結構，則必然與已有的正在運行中的多個層次化的組織結構發(fā)生重疊、并列、交

24、叉，這樣，就會產生大量的責權利關系和協調關系?？偠灾?，在目前情況下，在飛機研制過程中需處理好以下關鍵問題。        (1)新組建的IPT與型號原各條管理線之間的整合；        (2)不同層次IPT的任務、責任、參加人、組織、運作手段、經費管理、利益分配、IPT組織及成員與原職能部門之間的關系、產品的后續(xù)服務和知識產權歸屬等；        (3)IPT與原職能部門之間在并行

25、運作中的定位，研制經費的分配和資源沖突的協調；        (4)IPT的活動范圍，IPT能否集成地解決設計和制造的銜接問題；        (5)IPT的質量、成本控制；        (6)IPT管理中的激勵機制；        (7)IPT成果評價機制；     

26、0;  (8)IPT團隊文化的建設；        (9)IPT的售后服務。屬于臨時性的IPT目前還不能承擔產品相關內容的售后服務問題。        綜上所述，在我國航空工業(yè)推廣IPT運作模式最需要解決如下問題：        (1)IPT成立的觸發(fā)機制和效益點在現行體制中，由于設計和制造部門是分離的，分別運行在兩種模式之下，因此產品開發(fā)的效益點在產品開發(fā)團隊的生命

27、周期之外。IPT的成立很難使用經濟效益作為其成立的觸發(fā)動機，而需要航空總公司從整個飛機設計制造的總體高度促進設計階段IPT的產生和運行。同時要求將IPT產生的效益回饋給IPT成員，使其保持對IPT的信心，在下一次型號任務下達時，重新集結形成真正的良性循環(huán)。        從發(fā)展趨勢來說，飛機設計和制造部門的合二為一是今后發(fā)展的一個方向，只有理順這些關系，IPT才能夠順利組建和運作。        針對廠所之間的利益目標不統(tǒng)一帶來的利益沖突問題，集團公司可本

28、著“利潤共享，風險同擔”的原則，在廠所之間建立一個較合理的利益分配體系，并在具體工作中將產品的風險/利潤分擔固化成為各級合同(或協議)中的相應條款。考慮到現階段飛機(尤其軍用機)研制回報的不確定性，我們認為廠/所伙伴i的利潤Pi分配應由兩個基本部分組成：Pi1為基本研制經費，Pi2為產品未來大批量生產可能帶來的收益。無論Pi1還是Pi2的合理分割，都必須與i的工作量和風險因子緊密聯系。        (2)IPT與技術職能部門之間的關系問題在現階段，IPT與各技術職能部門的關系決定著IPT運作的成敗。IPT是完成研發(fā)的主體，

29、行政指揮系統(tǒng)和技術指揮系統(tǒng)應該是它的有力支撐。技術職能部門為IPT成員提供了一個有利的專業(yè)氛圍。我們希望的IPT工作環(huán)境是：在物理空間中，IPT核心成員盡可能集中辦公，享受互助的專業(yè)氛圍；在邏輯空間中，IPT成員通過網絡、PDM軟件等在自己IPT的虛擬空間中協同工作。        在完善的IPT體制下，所有研發(fā)任務都應由IPT承擔。技術職能部門的主要任務是為專業(yè)人員提供技術儲備，進行專業(yè)培訓，交流技術更新、發(fā)展信息，進行技術難題攻關、咨詢等。在新的運作體制下，IPT是由效益驅動的，其組長應有權決定組員參與本團隊所得的經濟效

30、益。同時，必須有相應機制給予專業(yè)科室驅動力，使它主動提高自身業(yè)務能力、對其成員進行培訓。        (3)IPT規(guī)范化管理的技術文檔問題由于IPT的臨時性和動態(tài)性特征，為了能夠在技術上有所積累，并為產品的維護、改進以及后續(xù)產品的開發(fā)提供基礎，IPT在整個運作過程中，必須形成規(guī)范化的文檔管理制度和操作方法。為了全面從矷PT的運作情況并進行規(guī)范化管理，IPT需要建立產品的一體化文件體系，產生、積累和管理這些在產品整個生命周期中都起作用的文件。產品全生命周期數字化定義技術的成熟，為這些信息的產生、管理和使用提供了技術基礎。        基于IPT的航空產品開發(fā)模式與我國現行的航空型號研制管理體制有很大的差別，立刻全面推廣這種產品開發(fā)模式是不可行的。因此，我們需要提供組織模式的過渡方案。        (1)在航空CIMS應用工程中采取的策略在一個工作較好控制的部件上，形成一個單