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基于系统工程的飞机构型管理 
定 价：148 元
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基于现代商用飞机研制的复杂性、不确定性和艰巨性，人们认识到，必须应用系统工程的方法，才能研制出先进的民用飞机，才能符合适航当局的严格要求，保证飞机安全性水平。构型管理是系统工程过程的保障机制之一。构型管理就是通过构型计划、构型标识、更改管理、构型纪实和构型审核等5大功能，用技术的和行政的手段，建立起规范化的产品研发秩序，保证客户需求和设计目标的实现。构型管理是我国民用飞机研制的一块“短板”，与系统工程严重脱节，只是工程文件更改的记录，造成了构型管理的混乱，受到各方面的质疑。面对商用飞机越来越突出的复杂性和迫切性，必须尽快纠正构型管理目前的混乱状态，建立起合理的和有效的构型管理系统，贯彻SAE ARP4754A (民用飞机和系统研制指南)，回归构型管理的本质，用系统工程方法指导构型管理，发挥构型管理的使能作用。这就是本书的目的。
近几年来，构型管理已经在我国航空业推行，有了较大进步，但也存在许多误解，在执行中暴露出许多问题。实践告诉我们：每个成功的项目都有好的构型管理；而新产品研发过程的失控，常常是因为忽视了构型管理。不做构型管理会造成项目的困惑、不确定性、低的生产率和无法管理产品数据。
本书从系统工程和并行工程出发，在阐明系统工程和并行过程的基础上，依据新的构型管理规范，论述构型管理的功能和原理，定义构型管理术语和介绍产品构型信息，推荐构型管理的适当的过程和工具，以建立与维护产品和产品需求及属性之间的一致性，保证新产品研制的成功。 虽然本书以现代飞机为研究重点，但本书介绍的内容具有普遍性和推广意义，它的理论、管理思想、方法学、系统架构、工作程序等，都可供其他机械行业和电子、软件等行业借鉴。
十几年前，有人到庞巴迪公司的民用飞机部门请教“构型管理”，遇人就问什么是构型管理。回答说，我们没有构型管理。但在他们的一份构型管理培训教材中，有这样一段评述：如果在庞巴迪公司向10个工程师请教什么是构型管理，你可能收到10个不同的答案。构型管理是一个像谜一样的东西，令人困惑不解。
今天，如果你去国内了解构型管理，问一下什么是构型管理，你也会发现“庞巴迪之谜”普遍存在，且带有“中国色彩”。在这里，同样说不清什么是构型管理。一些人把构型管理看作是图纸技术状态管理的代名词。另外，他们全盘接受外国PDM公司的软件作为构型管理系统，被外国公司的软件和方法绑架，严重脱离中国的国情和厂情。构型管理系统由IT部门主导，成为工程更改的“记事本”而已。 我国的构型管理仍处于“初级阶段”。 对于企图涉足商用飞机制造领域的后发企业来说，不论是国内企业或是国外企业，都会产生“庞巴迪之谜”，不足为奇。这是构型管理初级阶段的普遍现象。但是，能否尽快走出迷阵实现赶超先进企业，能否尽快建立适合自己的有效的构型管理系统，是摆在国内企业面前的头等大事。 庞巴迪公司用系统工程的武器和方法，迅速走上了正确的道路。他们从本国本企业的实际出发，厘清了新支线飞机的需求，建立了庞巴迪自己的构型管理系统，开发出优秀的支线飞机，获得了适航当局的适航证，牢牢占据了支线飞机的市场。 为什么“庞巴迪之谜”困扰中国的时间特别长，甚至适航当局多次质疑我们的构型管理系统不成功，常常抓住构型管理的问题不放？其根本原因是缺少现代飞机总体设计和集成的人才，不会做系统总体设计，没有把构型管理融入设计过程之中，没有发挥构型管理的能动作用。另外，体制和机制上的种种约束，至今没有打破旧的设计模式，抛弃落后的“旧军机”环境，向系统工程的新模式和新常态转型。 20世纪90年代，波音777飞机问世，这是商用飞机发展史上的一个里程碑。波音公司提出了“rolloutfromcomputerscreen”（飞机从计算机屏幕上下线），美国航空航天局（NASA）提出了“flybeforebuilt”（飞行先于制造），开始了一个系统工程应用的新概念。 近几十年来，飞机系统的组成越来越复杂，飞机系统承载着更多的功能，包括发生故障时会导致乘客丧生的“关键”功能，飞机的性能不断提高，系统间的耦合更强了，一个微小的不慎失效可能引起全机事故。飞机安全性问题变得突出了。 商用飞机的开发不能再延续旧模式了，不是先把飞机的外壳设计和制造出来，然后进行系统的配套，安装系统，进行协调，最后通过飞行试验验证。由于系统的复杂性，这种旧模式已不能保障飞机的安全性了。现在要把这个顺序颠倒过来：先集成后制造。在概念设计阶段，完成客户需求的捕获、综合和验证，在确认飞机的解决方案符合客户需求之后，才进行飞机的详细设计，把设计错误“消灭”在项目早期。系统工程把飞机看成一个整体，立足于飞机研制的全过程，解决产品的多样性、不确定性和复杂性问题，把安全放在第一位。适航当局和航空业界已一致认定，系统工程是能够保障复杂系统所需安全性水平的唯一方法。 这就是系统工程的方法论。 我国商用飞机研制正在紧锣密鼓地进行，取得了很大的进步。但与国外商用飞机研制技术相比（如A350、B787），差距还是被拉大了，构型管理是其中的一块“短板”。为了补上这块短板，急需一本构型管理教材。 本书是在《飞机构型管理》（2011年）一书的基础上改写的，书名改了一下，在原书名前加上了“基于系统工程”的前缀。其一，表示作者在构型管理方面认识的进步；其二，是强调用系统工程的思想、方法和流程指导构型管理，贯彻SAEARP4754A（民用飞机和系统研制指南），回归构型管理的本质，纠正目前构型管理的混乱状态。 我们知道，系统工程是客户需求驱动的，同样，构型管理也要从客户需求的管理入手。客户需求是产品最根本的构型，它构造了飞机的功能基线，也是飞机适航符合性审定的基准。一旦构型基线审核通过了，必须严格监督和控制对它的更改。 美国国家标准EIA-649A（构型管理标准）对构型管理定义是：构型管理的首要任务是建立及维护产品功能和物理属性与它的需求之间的一致性。 为了方便检查需求的符合性，波音公司把需求、架构和模拟分析结果整合在一起，利用基于模型的系统工程（MBSE）方法，形成了集成的数据环境，这种数据结构（管道）被称为IPA（集成产品架构）。采用这种数据结构，可以在产品整个生命周期内，严格和缜密地管理工程更改。 当今，开发新的商用飞机已不是一家OEM公司能够完成的了，必然是主制造商和供应商通力合作的结果，从研制到运营都离不开供应商的参与。另外，商用飞机本身又是民用飞机运输系统的一部分，是一个大的“系统系”（systemofsystems）。主制造商是飞机研发的“主心骨”，供应商是“红花还得绿叶扶”，两者相辅相成。商用飞机50%以上的创新来源于飞机系统的进步，特别是软件加强的系统集成，提升了商用飞机创新的水平，满足更苛刻的适航和政府法规要求。供应商的构型管理变得十分重要了。 在一个极为复杂和多变的市场环境中，为了适应市场竞争，谁能够获得技术、推出新品、占领市场、融合资金、创造价值和抵抗风险，谁就能取得成功。传统的企业运作模式受到了挑战，一种新型企业模式应运而生。 “主制造商-供应商”模式（简称主供模式）是中国商用飞机有限责任公司（简称中国商飞）的商业运行模式，也是国外商用飞机公司普遍采用的模式：OEM与供应商合作共赢、风险共担。主供模式是以市场经济和法制社会为基础的。为什么我们的供应商构型管理存在许多难题，原因就在于此。本书介绍了国外的经验，以供参考。 适航当局对机载系统和软件的验证提出更高更苛刻的要求。随着飞机综合化程度的不断提高，在系统层次上的研制、管理、综合和验证的技术难度在不断增加。OEM的系统综合难度增加了，适航审定更加严格了。这是一种发展趋势，我们仍不适应这种变化。 美国联邦航空局（FAA）明确规定，构型管理适用于产品架构中的所有系统、子系统、设备、组件和资产，包括软件、固件（firmware）、接口、文档、备件和试验设备。 飞机的构型是一个整体，既不能由分析局部的特性来认识整体，也无法用简单叠加获得飞机的完整构型。传统意义上的构型管理已不适用了。只有应用系统工程的方法论才能管好飞机的构型。 在本书的编写过程中，得到了中国商飞公司的张玉宏博士、杨艳红女士、李承立先生的帮助，在此表示感谢。最后，还要感谢我的老伴李佩佩女士的关怀和支持，才能完成本书的编写。 作者王庆林 2017年3月于上海
王庆林，上海飞机制造厂信息部主任。发表论文十余篇；曾担任：《空气动力学学报》编委；航空部科技委专业组成员；国军标强度规范－飞行载荷分册副主编。在清华大学出版社出版专著3种，在上海科学技术出版社出版专著1种。
第1章 飞机领域的系统工程
1.1 系统工程导论 1.1.1 系统和系统工程 1.1.2 系统工程标准及其演变 1.2 飞机系统工程的领域和组成 1.3 飞机系统工程需求的捕获 1.4 系统工程的过程 1.5 系统的设计过程 1.6 系统的实现过程 1.7 系统的生命周期过程 1.8 系统工程的应用环境 第2章 商用飞机研制入门 2.1 商用飞机的市场前景 2.2 商用飞机研制的特点 2.2.1 商用飞机的复杂性 2.2.2 系统组成的复杂性 2.2.3 系统功能的复杂性 2.2.4 系统设计的复杂性 2.2.5 商用飞机的适航取证 2.2.6 民用飞机研发指南体系 2.3 飞机设计的核心驱动力——客户需求 2.4 商用飞机的功能架构 2.5 飞机研制的生命周期 2.6 系统功能分析技术 2.7 飞机安全性分析 第3章 并行工程在飞机研制中的应用 3.1 并行工程的理念 3.1.1 并行工程理念的提出 3.1.2 并行工程的特征 3.2 并行工程的规划 3.2.1 并行产品定义 3.2.2 并行工程的总体规划 3.2.3 并行工程的组织架构 3.3 集成产品和过程开发 3.3.1 集成产品和过程开发的活动过程 3.3.2 集成产品和过程开发的功能模型 3.3.3 设计循环的迭代过程 3.3.4 集成产品和过程开发的运行环境 3.4 综合产品团队 3.4.1 综合产品团队的组织原则 3.4.2 综合产品团队的组建 3.4.3 战略管理层（第一层团队）的作用 3.4.4 综合产品团队的全面管理 3.4.5 谨防虚假的“团队” 3.5 能力成熟度模型与集成产品开发 3.5.1 能力成熟度模型集成 3.5.2 IPPD与CMMI的集成 3.6 并行工程在飞机研制过程中的应用举例 3.6.1 并行工作轮 3.6.2 飞机产品数据的并行定义过程 3.6.3 团队绩效的监控 3.6.4 项目节奏轮 第4章 构型管理的产生和发展 4.1 构型管理的演变 4.1.1 构型管理的由来 4.1.2 构型管理的强制性 4.1.3 构型管理的领域 4.2 构型管理的规范 4.3 商用飞机构型管理 4.4 不做构型管理的结果 第5章 构型项概述 5.1 构型项的定义 5.2 构型项的产生和选择 5.3 构型项的生命周期 5.4 构型项的架构 5.5 构型项的扩展 第6章 现代飞机的产品结构 6.1 飞机的工作分解结构 6.1.1 工作分解结构概述 6.1.2 工作分解结构的体系 6.1.3 开发WBS的步骤 6.1.4 开发WBS应遵守的规则 6.1.5 基于WBS的项目管理 6.1.6 民用飞机WBS举例 6.2 现代飞机的产品分解结构 6.2.1 产品分解结构概述 6.2.2 WBS与产品结构视图的映射 6.2.3 零件的构型信息 6.2.4 民用飞机PBS举例 6.3 架构的整合 6.4 飞机产品模块化的基础 6.4.1 模块的定义 6.4.2 模块的分类 6.4.3 模块的标识 6.5 模块化设计 6.5.1 产品模块化设计的需求 6.5.2 民用飞机模块化设计的“V”字图 6.6 飞机模块化架构 6.6.1 产品模块化平台 6.6.2 模块化架构的定义和建立过程 6.6.3 飞机模块化总体方案 6.6.4 模块的体系结构 6.6.5 基于模块的产品数据结构 6.7 飞机不同设计领域的模块化 6.7.1 机体结构的模块化 6.7.2 机载系统的模块化 6.7.3 安装、装配、试验和集成单元的应用 第7章 基于客户选项的飞机构型配置 7.1 飞机的系列化、多样化和个性化 7.1.1 飞机的系列化 7.1.2 飞机的多样化和个性化 7.2 选项的标识 7.2.1 选项的分类 7.2.2 选项的特性 7.2.3 选项目录 7.2.4 选项的值 7.2.5 变量和变量条件 7.2.6 可选选项和特定选项的编号 7.3 选项的创建 7.3.1 选项创建的原则 7.3.2 选项创建的流程 7.4 选项的管理 7.4.1 知识图概念 7.4.2 选项对选项的知识图 7.4.3 选项对模块的知识图 7.4.4 选项的管理者 7.5 客户飞机的构型配置 7.5.1 传统的客户构型配置方法 7.5.2 先进的客户构型配置方法 7.6 客户构型的确认过程 7.7 构型配置器 7.7.1 构型配置器的原理 7.7.2 客户特定选项选择 7.7.3 构型配置器的数据组织 7.8 合同签约后的更改 第8章 飞机的编码体系 8.1 产品构型信息 8.2 构型标识的功能模型 8.3 产品编码系统 8.3.1 技术出版物国际规范 8.3.2 数据模块码 8.3.3 标准编码系统 8.3.4 拆分码和拆分码变量 8.3.5 编码结构的案例 8.4 产品的标识 8.4.1 产品标识符 8.4.2 飞机的标识 8.4.3 零件的标识 8.4.4 工艺组件的标识 8.4.5 工艺版次的标识 8.4.6 物理零组件的标识 8.4.7 工装的标识 8.5 零件描述文档的标识 8.5.1 文档标识方法一 8.5.2 文档标识方法二 8.6 项目项编号 第9章 构型基线 9.1 构型基线的基本概念 9.1.1 建立构型基线的目的 9.1.2 构型基线的定义 9.1.3 构型基线的分类 9.1.4 构型基线的描述 9.1.5 军标中的研制构型 9.1.6 民用飞机的构型基线 9.1.7 构型基线与项目管理 9.2 构型基线的管理 9.2.1 基线的创建 9.2.2 基线的维护——滚动基线 9.2.3 飞机研制过程中的构型基线更新 9.3 基线管理的原理——门禁管理 9.3.1 构型基线与门禁管理 9.3.2 门禁管理概述 9.4 软件产品的基线管理 9.5 民用飞机构型基线的案例 9.5.1 波音787飞机的研制阶段划分 9.5.2 空客A380飞机的研制阶段划分 9.5.3 庞巴迪公司C系列飞机的研制阶段划分 第10章 飞机产品单一数据源 10.1 产品单一数据源概述 10.1.1 产品单一数据源的定义 10.1.2 基于产品单一数据源的企业信息系统集成 10.2 物料清单 10.2.1 产品生命周期阶段的物料清单 10.2.2 工程物料清单的结构 10.2.3 制造物料清单的结构 10.2.4 制造产品结构是设计到生产的桥梁 10.3 工艺规划的并行开发 10.4 单一物料清单 10.4.1 物料清单的管理能力 10.4.2 制造物料清单的重构 10.4.3 制造物料清单与工程产品结构的关联 10.4.4 工程产品结构与制造物料清单的对比 10.4.5 动态工艺指令的输出 10.5 产品单一数据源的访问 10.5.1 产品单一数据源的元数据 10.5.2 产品单一数据源的数据调度策略 10.5.3 访问产品单一数据源 10.5.4 供应商数据的需求 第11章 构型更改管理 11.1 构型更改管理的基础 11.2 构型更改的标识 11.2.1 更改的分类 11.2.2 改版和改号 11.2.3 零件号更改的决策树 11.3 构型更改的过程 11.3.1 构型更改的顶层模型 11.3.2 更改请求 11.3.3 构型更改的流程 11.3.4 更改的传播 11.3.5 更改影响分析 11.3.6 更改的执行和验证 11.4 更改有效性管理 11.4.1 更改的有效性 11.4.2 有效性的标注位置 11.4.3 确定有效性的关键因素 11.4.4 有效性的描述 11.4.5 版本有效性和结构有效性 11.4.6 有效性的关系模型 11.4.7 有效性的自动传递 11.5 生产阶段的工程更改 11.5.1 生产阶段的构型控制 11.5.2 生产阶段的工程更改 11.5.3 先行更改 11.5.4 工程更改的合并程序 11.5.5 不符合性管理 11.6 产品差异的控制 11.6.1 差异请求的分类 11.6.2 差异请求的管理 11.6.3 偏离请求单的内容 11.7 构型更改的主管人员 11.7.1 更改委员会 11.7.2 项目控制委员会 11.8 军用飞机的构型控制 11.8.1 国防采办系统 11.8.2 构型更改的顶层模型 11.8.3 构型更改的启动 11.8.4 构型控制委员会 11.8.5 构型更改建议的样张 11.9 常见的构型更改问题 11.9.1 不是构型更改的更改 11.9.2 工程发放的门禁管理 11.9.3 构型管理工具与构型管理过程 11.9.4 提高更改过程的效率 11.9.5 允许使用临时更改的情况 第12章 供应商和合作伙伴的构型管理 12.1 精益企业下的产品研发 12.1.1 航空精益企业 12.1.2 精益企业协同产品开发环境 12.1.3 风险合作伙伴的选择 12.1.4 工作包的定义 12.1.5 精益企业下的协同研发过程 12.1.6 联合定义阶段的综合产品团队组织 12.1.7 主制造商-供应商模式 12.2 供应商构型管理 12.2.1 供应商需求的源头 12.2.2 供应商产品开发过程 12.2.3 设备安全性过程 12.2.4 主-供模式下的构型基线 12.2.5 接口控制文件 12.2.6 供应商构型控制 第13章 构型状态纪实 13.1 构型状态纪实信息 13.1.1 产品定义信息的生命周期模型 13.1.2 构型状态纪实的功能 13.1.3 构型状态纪实活动的模型 13.2 构型状态纪实系统 13.2.1 构型状态纪实系统的建立 13.2.2 更改请求的纪实过程 13.2.3 构型更改执行的记录 13.2.4 更改指令和更改过程报告 13.2.5 创建更改请求的界面 13.2.6 更改历史记录 第14章 构型验证和审核 14.1 构型验证和审核的概念 14.1.1 构型验证 14.1.2 构型审核 14.2 构型验证和审核的目的 14.3 构型管理过程的监控 14.4 构型验证和审核的管理 14.4.1 构型验证和审核的功能模型 14.4.2 构型验证和审核的过程 14.4.3 构型审核的准备 14.4.4 构型审核的流程 14.4.5 构型审核的数据包 14.4.6 构型审核行动的创建 14.4.7 构型审核的主要议题 14.4.8 构型审核合格证 14.5 飞行试验验证 14.5.1 飞行试验的要求 14.5.2 飞行试验的类型 14.5.3 研发性和取证飞行试验的程序 14.5.4 生产性飞行试验程序 14.5.5 飞行试验过程 14.5.6 飞行试验信息流 14.6 民用飞机的构型验证和审核 14.6.1 民用飞机的完整性和符合性 14.6.2 民用飞机的构型管理和适航取证的关系 第15章 先进的飞机构型管理系统简介 15.1 波音公司的DCAC/MRM系统 15.1.1 DCAC/MRM系统的基本思想 15.1.2 四大关键技术 15.1.3 波音构型管理系统的信息流 15.1.4 DCAC/MRM系统的成功 15.2 波音787的新系统 15.3 空客A350的构型管理系统 15.3.1 空客飞机研制体制的变革 15.3.2 飞机的设计思想 15.3.3 空客飞机的产品定义过程 15.3.4 CI-LO-DS体系介绍 第16章 构型管理绩效的度量 16.1 概述 16.2 基于能力成熟度模型集成的构型管理过程的自我评估 附 录 常用缩略语 参考文献
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