1研究所为什么要建立货架
1.1建立货架的必要性目前不少研究所正在建立基于集成产品开发(IntegratedProductDevelopment,简称IPD)的高效研发体系,而IPD的6个核心思想(新产品开发是一项投资决策;基于市场的开发;跨部门,跨系统的协同;异步开发模式;重用性;结构化的流程),IPD框架的7个要素(异步开发与共用基础模块;跨部门团队;项目和管道管理;结构化流程;客户需求分析;优化投资组合和衡量标准)和流程与产品重整的5个方面(跨部门团队;结构化流程;项目和管道管理;产品重整;共用基础模块)都始终贯穿着共用基础模块和异步开发的理念。
共用基础模块(CommonBuildingBlocks,简称CBB)是指那些可以在不同产品,系统之间共用的零器件,模块,技术及其他相关设计成果。通过产品重整,建立CBB数据库(货架),实现CBB在不同产品之间的重用和共享,可缩短产品开发周期,降低产品成本和风险,提高产品的质量。
异步开发模式是将产品开发在纵向分为不同的层次,如技术层,模块层,分机层,整机层等。不同层次由不同的团队并行地异步开发完成,从而减少下层对上层工作的制约。
随着军队采办体制的变化,军方也提出了尽量由研究所先期投入研制,军方多采购货架产品的思路。研制周期的缩短,也要求研究所必须有一定的技术和中间件的储备。
同时研究所不仅销售系统和整机类的产品,也将销售分机和模块级的产品为其他企业配套,因此建立货架是完全必要的。
1.2研究所的货架
货架是将研究所所有可共享的技术,功能模块和产品(以下统称为产品)按照一定的层级结构进行统一管理,以利于方便地共享已有的成果或直接出售,这样就能*大程度的实现共享,减少重复开发造成的资源浪费。
货架产品的主要销售方向有:
(1)直接销售给*终用户或主机厂所,如整机及以上级别的装备和战储备件等;
(2)销售给中间用户,如分机与模块,再由他们集成为整机或系统;
(3)内部市场,在预研和研制中尽量选用货架产品和技术。
1.3货架对研究所的意义
研究所承担的任务主要有三类:预先研究,研制和装备批生产。根据常规武器研制程序#,在任务明确后,对项目进行工作分解结构(Work BreakdownStructure,缩写为WBS)分解,根据分解情况由上一级逐级向下一级下达研制任务,各层级都可能需要完成相应的关键技术攻关。在下一级研制完成后,再向上一级逐级集成,调试与测试,*终对外交付。这种传统的研发模式为定制项目的纵向研发模式。
纵向模式的主要缺点是:各层级关键技术的攻关往往是串行的,是在用技术直接支撑项目,而不是用技术支撑产品和平台,产品和平台再支撑项目。上层研发受下层制约,开发周期长,风险大,成本难以控制,产生效率低下的忙和无效重复的累。在纵向模式下,提倡的是成果导向,是工作量考核,相当部分的资源用在同一功能的不同技术实现路径上,开发人员忙且累,但产出低。
建立货架之后,研发模式将从以纵向串行开发为主,转向以CBB为核心的异步开发模式。实现积木式研发,用*快的速度,*低的资源消耗实现用户的需求。
2货架的层次
2.1模块,资源池,CBB和货架
模块:通过开发生成的广义模块,包括零部件,组件,模块,分机,技术及其他相关的设计成果;资源池:所有模块的图纸资料均已在PDM系统中归档,相当于所有的模块已经进入PDM系统资源池;CBB:在不同产品,系统之间共用的零器件,组件,模块,分机,技术及其他相关设计成果,有符合规范的接口,结构等。
货架:经过评估上架的CBB模块集合,即CBB数据库与实体库。
平台:货架产品的组合。
2.2入架条件
模块从资源池经评估并具备入架条件后成为货架上的CBB产品。入架条件有:
(1)通用性:项目或产品重用次数和生产量;更改程度;
(2)产品规格及设计:接口关系;系统配置设计;电气设计;热设计;软件设计;可靠性设计;EMC设计;用户界面设计;
(3)测试及验证:标准及安规;功能性能试验;环境及热适应性试验;可靠性;EMC验证;
(4)产品制造:工艺;材料元器件;结构加工;电路加工;装配调试;产品数据;
(5)生产条件:供应商及合作伙伴;产能;生产人员任职资格合格率;
(6)产品可销售:销售文档;产品包装;产品维护。
2.3研究所货架的层次
民用通信行业的货架按照产品的功能模块大小和技术层级划分成系统,子系统,平台,母板,单板,部件和器件等7个层次。每个货架层次上的成果都是建立在下级层次货架的基础上的。
根据WBS的顺序和从顶到底的图纸编号规则,货架产品可分成以下7个层次:
(1)系统:由若干不同功能的子系统和直接隶属于系统的整机组成,在部署上一般跨战区范围。此处可能对跨战区范围直接到总部一级的系统能否成为货架产品有疑问。我们是这样考虑的:货架产品可能销售到国际市场,将有其针对不同国度的版本,所以仍把这一级纳入了货架。而子系统及以下的各个级别的产品均已投入了批生产,是可出售的货架产品。
(2)子系统:由若干功能各异的整机组成的一个有独立作战功能的子系统,一般要求跨若干不同的专业,并在战区范围内部署。
(3)整机:完成单项一对一作战任务的装备,一般安装在某种平台上。这一级别的装备覆盖的范围较大,其中还可能存在几个不同的档次。
(4)分机:整机的组成部分,可完成某一战术功能(如测向,测频,分选处理等)的LRU(外场可更换单元)。分机由多个模块组成,具备独立可测试功能,并且可对外直接交付。从WBS看,车载整机下面可能还有工作车,机柜两个级别才到分机,我们仍然认为这是分机级别中的不同的档次。
传统意义上的分机是超外差接收机,IFM接收机,信号处理机等。
(5)模块(狭义模块):电气功能(如变频,干扰信号产生,频率合成,功率合成,电源变换等)相对独立的SRU(内场可更换单元)。模块一般由1个以上的单板或单插件级的组件构成。模块是独立可测试的功能单元;模块的机械电气接口满足相关模块标准或模块结构设计规范。
(6)组件:分机和模块的组成部分,由多个器件组成的独立可测试功能单元,但是其机械电气接口不满足相关模块标准或模块结构设计规范。
(7)器件:独立可测试的单一功能单元。如:检波对数视频放大器,开关滤波器,移相器,耦合器,点频源等。
随着小型化的进展,各个级别是在不断降级的。如CPU,在电子管时代是几间房子,在晶体管时代成为几个机柜,在中小规模集成电路时代成为一个机箱,在大规模集成电路时代只是一块单板,现在更是只成为一个器件。
2.4标准件
从第3级的整机到第6级的组件,所配属的自制通用结构件,如标准机箱,三节导轨,提耳等,按照标准件的方式进行管理,一般情况下不以货架产品的形式对外销售。
3货架的成熟度
3.1货架成熟度定义
货架成熟度就是指货架上CBB产品的成熟程度。
在这里我们借用美军广泛采用的技术成熟度评估方法,把货架成熟度定义为TRL6TRL10,共5级
(1)TRL6指完成系统/分系统/整机的总装,调试,联试和例试。即完成整机的自检与测试,预研项目完成演示验证。此时分机,模块等的性能指标得到了验证,具备了进入货架成为CBB的基本条件。
(2)TRL7指完成系统/分系统/整机外场试验。整机需要在实际应用环境中进行试验和验证,达到所预期的战技指标,并有用户代表参加,即完成所检和军检。此时分机,模块等的性能指标得到了试验外场的验证,成熟度提高一个等级。
(3)TRL8指整机完成设计定型。即完成国家靶场的设计定型试验和定委的设计定型批复。
在几乎所有的项目中,这一级别代表了实际系统开发的结束,并已经完成了第1代产品,即基本型。此时整机类产品方可进入货架,分机,模块等类产品的成熟度又提高一个等级。
(4)TRL9指完成首批生产交付用户。此时产品具备了批生产的全套工艺文件,可制造性,可测试性等又有所提高。
(5)TRL10指完成生产定型。这个级别是根据我国军方多研制,少生产的方针在国际上九级技术成熟度的基础上增加的,它主要反映了一定的批量对产品成熟度的提升。
以上定义有两个明显的特点:一是分机,模块等类产品必须在整机类产品中实际使用(至少是演示验证)并得到验证后才能进入货架;二是CBB的形成和成熟度的提高过程,与国军标规定的常规武器研制阶段密切相关。
3.2货架的星级标识
因为几乎所有的研制项目都要完成设计定型,大部分项目还将成为产品进入小批试生产,而能够生产定型的产品却少之又少。所以根据货架成熟度定义,大部分货架产品的成熟度会集中在TRL9级,部分会在TRL8级,在TRL6级的主要是预研项目中的CBB.而这种成熟度定级标准,对产品适用的范围和条件并没有描述,同时无论是模块资源池还是货架,其PDM系统是统一的,所以可引入星级标识作为补充。
首先经过评估可以进入货架的所有CBB为1星级,再根据产品使用条件升级,在地面使用的CBB定义为2星级,在航空使用的CBB定义为3星级,在航天使用的CBB定义为4星级,只在实验室环境使用的CBB就是1星级。在选用CBB时允许向下兼容,即4星级产品可用于任何一种条件,而1星级产品不得用于研制项目。
这样一个CBB就有了三个要素,货架级别,成熟度和星级。
3.3货架成熟度和星级的评定
模块从资源池经评估入架时具备了其初始的成熟度等级和星级,并随着产品研发过程自动完成升级工作。
由于产品验收是由质量部门完成的,所以在图纸资料归档时应附有质量部门对其成熟度和星级变化情况的评定,以便信息中心做出标识。
如果上面层次的产品货架成熟度和星级通过了评估,那么组成这个产品的下层次的产品成熟度和星级即使用其上层次产品的成熟度和星级。
4货架的形成
4.1CBB形成方式
CBB形成有两种方式。一是CBB沉淀,即经过一定项目或产品的积累,逐步沉淀出CBB.二是CBB规划开发,即通过产品路标规划或技术路标规划规划出CBB,然后通过平台开发流程开发出CBB,再此基础上开发产品。一般在形成**代CBB时均采用沉淀法。
4.2初始货架的建立
CBB的形成不是一蹴而就的,CBB形成过程图*初的沉淀经历以下步骤:
(1)标杆产品的确定研制项目通过各研发部门的梳理与归纳,经评审后形成**次沉淀,同时确定新的可能的V版本项目,即第二次沉淀的载体。
(2)分机以下级别的产品与技术的梳理资源部门对分机及以下级别的产品和技术进行了梳理,**次在现有产品的基础上压缩。第二次在标杆产品范围内进行功能模块的梳理整合,按照每类不多于2种的标准功能模块(个别种类不多于3种)压缩。
(3)产品线与资源部的对接由产品线和资源部门对标准功能模块进行了共同评估,*终确认原始CBB进入初始货架。
在产品线与资源部门的对接中明确了两个问题:一是并不是标杆产品中的所有模块都可以上货架;二是当前的货架毕竟是初始的,它是减肥,瘦身,压缩品种的结果,主要目的是解决派生问题,今后尚需进一步优化与完善。
(4)初始货架使用率要求按照产品品种压缩的指导性意见,在标杆产品上形成的派生类产品要求CBB的共用程度不低于60%,即CBB的种类和数量均不低于60%,对应上述货架层次,CBB明确为第5级的模块产品和第6级的组件产品。
根据业界的标准,今后在产品开发中硬件CBB的共享度要达到80%,软件CBB的共享度要达到50%.明确要求初始货架上的硬件中如果包括了嵌入式软件,则在选用时必须是整体选用。如需要改变嵌入式软件,则不计算为CBB使用率。
为了减少资源线的设计工作量,在初始货架时期对派生产品CBB的共用程度的计算,采用60%+X的做法,即在满足了选用初始货架产品的种类和数量均不低于60%的前提下,如果选用了标杆产品中未进入初始货架的模块,组件产品(只需生产,不需设计),则可计算为共享度。
(5)制造CBB将直接由制造部门根据信息中心归档的图纸进行生产,由检测部门进行独立测试验收。
5货架的维护
5.1初始货架的升级
因为初始货架是根据标杆产品梳理沉淀形成的,而这些标杆产品在设计时对共用性考虑并不充分,所以能够上架的各模块并不完全具备CBB的特点。同时因为产品的系统技术架构和设计规范还要通过可能的V版本产品平台的设计才能*终形成,所以完全具备CBB特点的货架产品还有一个发展的过程,可通过三个途径实现:
一是随着可能的V版本产品平台的研发,形成一代完全具备CBB特点的货架产品。在方案阶段有意识的按照CBB的要求进行设计,并通过平台研发流程在资源部门通过委托研制的弱矩阵形式实现,个别可先在产品部以强矩阵方式研发,然后转入资源部门继续发展。在设计定型阶段,若发现可形成CBB或V版本产品的相关内容,亦可触发平台研发流程。
二是根据产品部派生产品的需求,对初始货架进行优化和完善。在派生产品对货架产品的选择中,会提出已有货架产品的不足之处和优化完善的要求,也会提出60%以外的模块研发要求。
如果需求达到一定的程度,将触发平台研发流程。
三是根据技术的发展,由资源部门自主对CBB进行完善和升级,这时既要触发平台开发流程,又要申请战略补贴。
5.2货架管理
(1)货架信息统一以PDM数据库的形式,由信息中心进行管理;
(2)个人对货架信息的访问权限一般情况下只向下开放一到二级;
(3)不同层次的货架内容分层管理责任主体如下:
*资源线主要负责分机,模块,组件和器件等4个层次;
*产品线主要负责整机层次;
*技术管理部门主要负责子系统,系统等2个层次;
(4)每年一季度由质量部门组织进行货架更新评审,技术管理部门,产品线和资源线共同参与,经批准后发布。
(5)货架的退出:
*主动退出:根据产品路标规划,原有CBB按计划退出货架;
*强制退出:三年内该CBB的使用次数低2次的;CBB负责人提出特殊退出理由的(技术,工艺,材料等问题);CBB出现重大质量事故的;
*所有退出请求提交货架更新评审批准。
(6)货架的总容量限制:今后成熟的CBB货架的*大容量应有一个数量限制。