航空产品集成开发团队运行模式研究

1、航空产品集成开发团队运行模式研究     集成产品开发团队已成为贯彻并行工程理念的一种标准组织模式。但是，对于航空等大型复杂产品的开发，需要建立集成产品开发团队群，因此面临团队内部的组织、团队之间的协调、多个团队的管理、团队群与已有组织框架结构之间的关系等一系列理论和实践问题。本文首先介绍了航空产品集成开发团队的组织方法，构建了集成产品开发团队群的框架结构，然后结合我国航空产品开发过程的管理现状，提出了集成产品开发团队与已有组织框架的协调方案。该研究对于在组织上保证并行工程理念的贯彻执行具有一定的指导意义。  1 概述  &

2、#160;     波音(Boeing)公司在波音777上全面使用无纸设计制造技术和并行工程的理念，极大地缩短了设计制造周期，减少了工程更改，提高了产品质量，在市场竞争中取得成功。该成功范例对于全球的航空制造企业都具有非常大的示范作用。该公司在777项目中实施并行工程理念时，成立了238个集成产品开发团队(IPT)，有关产品开发过程中产生的所有问题都在IPT内部协商解决。由于制造提前介入设计过程，减少了制造返工和工程更改的数量，保证了产品设计制造的一次成功。        国

3、内目前在实施CIMS过程中产生的包承组、联合设计小组等，都是具有IPT特征的组织模式，但有关IPT内部组织的一些理论问题还需要进一步探讨。对于简单产品，可以使用单一的IPT小组负责整个产品的开发工作，但对于如航空产品这样的大型复杂产品，必须形成一个IPT团队群来承担整个产品的开发任务，当团队群的组织结构形成后，还需要明确它与已有组织框架之间的关系。因此，有必要进行深入研究。        为了提高我国航空行业的市场竞争能力，在引进先进设计制造技术的同时，还需要在航空产品开发组织模式上进行变革。我国航空行业经过40多年的发展，

4、已经形成了具有自身特点的产品开发组织运行模式，需要在此基础上研究我国航空企业实施IPT所面临的特殊问题。  2 集成产品开发团队的运作原则        IPT是一个由少量能力互补的人员组成的小组，所有成员被委托以共同的目的、行为目标和工作方法，并相互负责1。IPT具有四个基本属性：承担有限的任务；由具有多种交叉能力的成员组成，其中包括参与产品开发各阶段的核心成员组；具有可定义和可度量的输出；有唯一的团队领导。        IPT组织

5、规范中最需要解决的问题是成立IPT的动因、团队领导、团队成员、工作过程和方式，以及与成员原来组织单元的关系等。这些是实际运作过程中必然碰到的问题，在大量实践经验的基础上，可以总结出比较完善的规则指导IPT在整个产品开发生命周期中的运作。        IPT是有其适用条件的。技术更新率的提高是IPT的源泉。当一个产品开发任务需要的新知识超过20时，或其更新率达到某个百分比时，成立IPT来完成产品开发才能够取得希望的效率和效益。对于一个新的研制项目，成立IPT承担相应部件的开发任务是合适的；对于飞机的改型项目，如果有些部件改动

6、较大，成立IPT也是有效的。如果产品改动较小，则在原有组织框架内解决更好。        对于航空产品开发团队，其成员数目应限制在一定范围内，太大的团队不利于成员之间的交流。说明一个团队在确定任务时，一定要遵循有限任务的原则。典型的IPT团队在制造阶段的成员包括技术类(设计、制造)和非技术类(财务、市场、销售)人员，团队领导往往来自设计开发专业和管理人员。在所有IPT成员中，其核心成员是由设计、管理和制造专业人员组成，他们在产品开发的整个生命周期中都担负主要工作。非核心成员即辅助成员，在产品开发的某一阶段发挥作用，可以来自硬

7、件和软件设计专业、工艺设计和工业工程专业、材料、质量保证、市场、会计/财务、采购/材料、公关、维护和备件供应、安全和环境、用户培训等，还包括供应厂商和用户的代表。IPT内部的组织方式为强矩阵结构(如图1)，其成员得到原功能组织单元的授权，在团队内部代表原部门全权处理产品开发中遇到的各种问题。在运作期间，其成员只接受IPT领导的直接指挥。        IPT的典型工作阶段包括概念设计、系统层设计、详细设计、测试与改进和产品推出。在每一阶段，IPT成员的活动如图2所示1。     

8、60;  对于航空产品，一个飞机型号的开发需要形成一个IPT群体来承担不同部件的开发工作。针对我国航空工业的现实情况，使用IPT进行产品开发的主要目的是为了实现设计到制造的一次成功，而不是飞机开发工作的一次成功。目前，从飞机设计出来到生产出原型机，试验和试飞工作还需要延续相当长的时间，因此，IPT的生命周期仅到完成设计图纸结束，并不涵盖整个飞机开发的生命周期。  概念设计 系统层设计 详细设计 测试与改进 产品推出  市场 ·确定市场空间 ·确定主要用户 ·确定竞争产品

9、60;·开发产品选择和拓展产品系列计划 ·开发市场计划 ·开发升级和发放材料 ·促进区域测试 ·与关键用户一起处理早期生产  设计 ·调查产品概念的可行性 ·开发工业设计概念 ·建立和测试试验原型 ·建立可选的产品体系结构 ·定义主要的子系统和接口 ·改进工业设计 ·定义部件几何尺寸 ·选择材料 ·分配公差 · 完成工业设计控制文档 ·进行可靠性试验、寿命试

10、验和性能测试 · 获得控制方法 · 实施设计更改 ·评估早期生产输出  制造 ·估计制造成本 · 评估生产的可行性 ·确定关键部件的供应商 · 进行制造采购分析 ·定义最终装配图 ·定义零部件生产 ·设计工具 ·定义质量保证过程 ·开始寻求长导前期工具 ·促进供应商快速提高 ·完善制造和装配过程 ·培训工作人员 ·完善质量保证过程  &#

11、183;开始运作整个生产系统  其他功能 ·财务：促进经济性分析 ·法律：调研专利问题 ·财务：促进制造购买分析 ·服务：确定服务问题   ·销售：开发销售计划    3 航空产品集成开发团队群的组织模式        由于航空产品的复杂性，整个飞机的设计开发任务不可能由一个IPT完成，例如，波音公司在开发波音777的时候，就成立了238个IPT，承担整个飞机的开发任务。这样，

12、IPT自身的组织结构往往包括以下两种：分形组织结构、扁平网络结构。        (1)分形组织结构IPT群最直观的组织方式是按照飞机的产品分解结构，将多个IPT组成一个多层次的阶梯型组织结构。在团队内部组织上，该框架是一个分形组织结构。在该类型的IPT群结构中，不论位于整个群体的哪一个层次和位置，每个IPT内部的组织方式完全相同。在大型复杂产品开发中，每层的IPT提供上一层的组件。在大多数这样的多层结构中，一层的团队领导是上一层的团员。如图3所示，底层IPT由相关各个专业的人员组成，他们共同完成零部件的开发任务。上层IPT

13、的成员包括来自所对应下层IPT的领导和相应的其他人员，其组织形式和运作方法与底层IPT完全相同，只是所面对的产品对象不同。在这种体系结构中，上层IPT对IPT具有领导和协调的作用，对底层进行初步设计和总体设计，定义底层IPT涉及的零部件之间的接口关系。从图3可以看出，在这种模式中整个飞机的设计工作是从上到下逐渐展开的，IPT的成立也是从上到下逐渐形成的。这种组织结构与现有飞机的分解结构基本吻合，上层和中间各层与现有飞机设计的科室设置相类似，只是在底层IPT中包括了各个专业的人员。        这种组织方式的缺点是没有与飞机

14、设计的过程完全吻合。虽然我们可以根据开发工作的进展逐渐展开IPT团队群，但是有一些活动很难包容在这样一个框架中，如整个飞机的总体设计活动很难单独分割出来，只能由上层的IPT团队来完成。        (2)扁平网络结构实现所有IPT的完全扁平化和网络化，建立扁平网络结构。各IPT之间的协调工作可以通过人员共享完成，也可以通过行政关系连接成一个有机的整体。这种模式将航空产品开发沿生命周期和工作分解结构进行彻底的分解，形成一个扁平网状的IPT小组群。它的优点是，可以将IPT团队嵌入已有的组织框架结构中，对企业的冲击比较小，但由于

15、IPT之间没有固定的连接关系，其协作效率将受到一定的影响。        以上两种结构模式各有优缺点，对于已成熟产品的改型和延伸产品的开发，阶梯形的分形组织结构具有明显的优点。当企业原有组织框架结构非常稳固时，使用扁平化的网络结构能很快提高产品开发的效率，避免对原组织结构进行调整所带来的风险和阻碍。  4 航空产品开发团队的内部组织        航空产品的开发往往要形成IPT团队群来协同地承担所有的任务，因此在组织上，必须考虑与其他团

16、队的协调问题。        IPT成员选择的基本原则，除了要求具有基本的专业素质外，还要有较宽的专业知识面、整体意识和系统集成的思想，以及较强的合作精神。而团队领导则要求具有多专业的协调能力，以及处理团队与其他部门关系的能力，并能够营造好的团队文化。在IPT中，团队成员包括团队顾问或专题顾问，他们来自各职能组织单元，不直接参与产品的开发，但提供技术和知识上的支持。        在形成IPT时，首先根据任务需要，确立IPT的工作对象和工作方式，定义IPT

17、成员的角色，形成各角色成员的来源、权利、义务及行为规则，确定各角色成员的选拔方式和评判标准，然后通过挑选和考评，以授权的方式形成整个工作团队。        根据并行工程的理念，产品开发阶段的技术和相关经济问题应尽量在IPT的内部协调解决。行政部门使用行政手段解决IPT内部和各IPT之间的各种资源问题，技术部门对IPT小组的运作提供技术支持和仲裁。         航空CIMS工程实施过程中，根据波音公司的IPT运作方法，总结、提炼成“PDCA工

18、作法”，可以作为我国实施IPT运作方法的一部分。         IPT一般应每周召开一次例会，由IPT组长主持，会议按PDCA程序进行，即计划布置、具体实施、检查、改进、下一轮PDCA。具体做法是：         (1)对照上次IPT会议纪要，检查遗留问题的落实情况，对未完成的工作找出原因，明确责任，提出新的要求；         (2)由成员汇报上次会

19、议以来各项任务的完成情况，遇到的问题及处理情况；         (3)对各项任务完成情况进行讲评，强调保证进度的严肃性；         (4)强度、重量方面代表就强度、重量情况给予说明，提出问题进行讨论；           (5)制造、工艺、材料等专业代表积极参加讨论，寻找解决相关问题的途径；     

20、    (6)对下一周工作做出布置，提出具体要求。        更重要的是，IPT的内部运作必须有一个不断协调的协同工作环境。每个组员代表本专业部门参加到IPT中来，组员之间相互了解工作进度，不断沟通和协调，出现问题随时解决。IPT可以不要求组员必须在同一个封闭的物理空间中工作，但必须有一个逻辑上的虚拟协同工作环境。组员可以一方面在自己专业部门内工作，拥有良好的专业支持环境，一方面在同一个工作数据库工作，相互了解、相互协作。在每天下班之前，每个组员必须把自己的工作成果存入同一个工作数

21、据库，并给出两个比率：工作量完成比例，即已给出方案的工作占总任务的比率；置信度比例，即最终确认完成且不再改动的工作占总任务的比率。组员除了给出比率，还要给出相应内容，使同组人员可以了解到他初步完成的工作和计划完成的工作。掌握他已完成的工作和他当前的考虑，这样，同组成员就可以并行进行自己的设计工作。组员把自己的工作成果存入公共数据库，并给出相应比率的频率，可以每天一次，也可以采取定期和定额并行的方法。这个周期可根据项目实际情况而定。        IPT内所有成员都在自己的虚拟协同工作环境中面对同一块白板。白板上应该有办公通知

22、、自由讨论区、任务进度表、鱼骨图等。这些协同环境要素在局域网上很容易实现。        同时，IPT内部应由组长召集有关人员参加的实时协调会。在工作中发现问题时，相关的组员应立刻相互协调。对于组员的知识能力不能解决的技术问题，将依靠其原专业部门进行解决。在IPT内，对于涉及单一专业部门的问题，各组员全权代表本专业部门。直接相关组员不能协调时，应提请组长协调，组长有权随时召集组内相关人员的协调会。IPT内部不能解决的，组长提请上层IPT协调会议解决。所有组长主持的协调必须有严格的协调记录；当协调工作在直接相关组员之间完成时，

23、组员作纪要记录，并在每周PDCA例会上报告。        有关存档是为了记录工作，为今后可能的追究责任做准备。在整个IPT运作过程中，规范化设计文档的产生和存储管理是至关重要的。5飞机研制过程中IPT运作的关键问题及过渡方案我国航空工业经过几十年的发展，已形成具有其自身特色的组织体系和方法，其中，最典型的是型号研制的行政指挥系统和技术指挥系统，以及总设计师、总工程师、总会计师、总工艺师和总质量师的五师系统(如图4)。如果IPT群采用层次化的组织结构，则必然与已有的正在运行中的多个层次化的组织结构发生重叠、并列、交

24、叉，这样，就会产生大量的责权利关系和协调关系。总而言之，在目前情况下，在飞机研制过程中需处理好以下关键问题。        (1)新组建的IPT与型号原各条管理线之间的整合；        (2)不同层次IPT的任务、责任、参加人、组织、运作手段、经费管理、利益分配、IPT组织及成员与原职能部门之间的关系、产品的后续服务和知识产权归属等；        (3)IPT与原职能部门之间在并行

25、运作中的定位，研制经费的分配和资源冲突的协调；        (4)IPT的活动范围，IPT能否集成地解决设计和制造的衔接问题；        (5)IPT的质量、成本控制；        (6)IPT管理中的激励机制；        (7)IPT成果评价机制；     

26、0;  (8)IPT团队文化的建设；        (9)IPT的售后服务。属于临时性的IPT目前还不能承担产品相关内容的售后服务问题。        综上所述，在我国航空工业推广IPT运作模式最需要解决如下问题：        (1)IPT成立的触发机制和效益点在现行体制中，由于设计和制造部门是分离的，分别运行在两种模式之下，因此产品开发的效益点在产品开发团队的生命

27、周期之外。IPT的成立很难使用经济效益作为其成立的触发动机，而需要航空总公司从整个飞机设计制造的总体高度促进设计阶段IPT的产生和运行。同时要求将IPT产生的效益回馈给IPT成员，使其保持对IPT的信心，在下一次型号任务下达时，重新集结形成真正的良性循环。        从发展趋势来说，飞机设计和制造部门的合二为一是今后发展的一个方向，只有理顺这些关系，IPT才能够顺利组建和运作。        针对厂所之间的利益目标不统一带来的利益冲突问题，集团公司可本

28、着“利润共享，风险同担”的原则，在厂所之间建立一个较合理的利益分配体系，并在具体工作中将产品的风险/利润分担固化成为各级合同(或协议)中的相应条款。考虑到现阶段飞机(尤其军用机)研制回报的不确定性，我们认为厂/所伙伴i的利润Pi分配应由两个基本部分组成：Pi1为基本研制经费，Pi2为产品未来大批量生产可能带来的收益。无论Pi1还是Pi2的合理分割，都必须与i的工作量和风险因子紧密联系。        (2)IPT与技术职能部门之间的关系问题在现阶段，IPT与各技术职能部门的关系决定着IPT运作的成败。IPT是完成研发的主体，

29、行政指挥系统和技术指挥系统应该是它的有力支撑。技术职能部门为IPT成员提供了一个有利的专业氛围。我们希望的IPT工作环境是：在物理空间中，IPT核心成员尽可能集中办公，享受互助的专业氛围；在逻辑空间中，IPT成员通过网络、PDM软件等在自己IPT的虚拟空间中协同工作。        在完善的IPT体制下，所有研发任务都应由IPT承担。技术职能部门的主要任务是为专业人员提供技术储备，进行专业培训，交流技术更新、发展信息，进行技术难题攻关、咨询等。在新的运作体制下，IPT是由效益驱动的，其组长应有权决定组员参与本团队所得的经济效

30、益。同时，必须有相应机制给予专业科室驱动力，使它主动提高自身业务能力、对其成员进行培训。        (3)IPT规范化管理的技术文档问题由于IPT的临时性和动态性特征，为了能够在技术上有所积累，并为产品的维护、改进以及后续产品的开发提供基础，IPT在整个运作过程中，必须形成规范化的文档管理制度和操作方法。为了全面从矷PT的运作情况并进行规范化管理，IPT需要建立产品的一体化文件体系，产生、积累和管理这些在产品整个生命周期中都起作用的文件。产品全生命周期数字化定义技术的成熟，为这些信息的产生、管理和使用提供了技术基础。        基于IPT的航空产品开发模式与我国现行的航空型号研制管理体制有很大的差别，立刻全面推广这种产品开发模式是不可行的。因此，我们需要提供组织模式的过渡方案。        (1)在航空CIMS应用工程中采取的策略在一个工作较好控制的部件上，形成一个单