基于現(xiàn)代商用飛機研制的復雜性、不確定性和艱巨性，人們認識到，必須應用系統(tǒng)工程的方法，才能研制出先進的民用飛機，才能符合適航當局的嚴格要求，保證飛機安全性水平。構型管理是系統(tǒng)工程過程的保障機制之一。構型管理就是通過構型計劃、構型標識、更改管理、構型紀實和構型審核等5大功能，用技術的和行政的手段，建立起規(guī)范化的產(chǎn)品研發(fā)秩序，保證客戶需求和設計目標的實現(xiàn)。構型管理是我國民用飛機研制的一塊“短板”，與系統(tǒng)工程嚴重脫節(jié)，只是工程文件更改的記錄，造成了構型管理的混亂，受到各方面的質疑。面對商用飛機越來越突出的復雜性和迫切性，必須盡快糾正構型管理目前的混亂狀態(tài)，建立起合理的和有效的構型管理系統(tǒng)，貫徹SAE ARP4754A (民用飛機和系統(tǒng)研制指南)，回歸構型管理的本質，用系統(tǒng)工程方法指導構型管理，發(fā)揮構型管理的使能作用。這就是本書的目的。
近幾年來，構型管理已經(jīng)在我國航空業(yè)推行，有了較大進步，但也存在許多誤解，在執(zhí)行中暴露出許多問題。實踐告訴我們：每個成功的項目都有好的構型管理；而新產(chǎn)品研發(fā)過程的失控，常常是因為忽視了構型管理。不做構型管理會造成項目的困惑、不確定性、低的生產(chǎn)率和無法管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)。
本書從系統(tǒng)工程和并行工程出發(fā)，在闡明系統(tǒng)工程和并行過程的基礎上，依據(jù)新的構型管理規(guī)范，論述構型管理的功能和原理，定義構型管理術語和介紹產(chǎn)品構型信息，推薦構型管理的適當?shù)倪^程和工具，以建立與維護產(chǎn)品和產(chǎn)品需求及屬性之間的一致性，保證新產(chǎn)品研制的成功。
雖然本書以現(xiàn)代飛機為研究重點，但本書介紹的內(nèi)容具有普遍性和推廣意義，它的理論、管理思想、方法學、系統(tǒng)架構、工作程序等，都可供其他機械行業(yè)和電子、軟件等行業(yè)借鑒。
十幾年前，有人到龐巴迪公司的民用飛機部門請教“構型管理”，遇人就問什么是構型管理�；卮鹫f，我們沒有構型管理。但在他們的一份構型管理培訓教材中，有這樣一段評述：如果在龐巴迪公司向10個工程師請教什么是構型管理，你可能收到10個不同的答案。構型管理是一個像謎一樣的東西，令人困惑不解。
今天，如果你去國內(nèi)了解構型管理，問一下什么是構型管理，你也會發(fā)現(xiàn)“龐巴迪之謎”普遍存在，且?guī)в小爸袊省�。在這里，同樣說不清什么是構型管理。一些人把構型管理看作是圖紙技術狀態(tài)管理的代名詞。另外，他們?nèi)P接受外國PDM公司的軟件作為構型管理系統(tǒng)，被外國公司的軟件和方法綁架，嚴重脫離中國的國情和廠情。構型管理系統(tǒng)由IT部門主導，成為工程更改的“記事本”而已。
我國的構型管理仍處于“初級階段”。
對于企圖涉足商用飛機制造領域的后發(fā)企業(yè)來說，不論是國內(nèi)企業(yè)或是國外企業(yè)，都會產(chǎn)生“龐巴迪之謎”，不足為奇。這是構型管理初級階段的普遍現(xiàn)象。但是，能否盡快走出迷陣實現(xiàn)趕超先進企業(yè)，能否盡快建立適合自己的有效的構型管理系統(tǒng)，是擺在國內(nèi)企業(yè)面前的頭等大事。
龐巴迪公司用系統(tǒng)工程的武器和方法，迅速走上了正確的道路。他們從本國本企業(yè)的實際出發(fā)，厘清了新支線飛機的需求，建立了龐巴迪自己的構型管理系統(tǒng)，開發(fā)出優(yōu)秀的支線飛機，獲得了適航當局的適航證，牢牢占據(jù)了支線飛機的市場。
為什么“龐巴迪之謎”困擾中國的時間特別長，甚至適航當局多次質疑我們的構型管理系統(tǒng)不成功，常常抓住構型管理的問題不放？其根本原因是缺少現(xiàn)代飛機總體設計和集成的人才，不會做系統(tǒng)總體設計，沒有把構型管理融入設計過程之中，沒有發(fā)揮構型管理的能動作用。另外，體制和機制上的種種約束，至今沒有打破舊的設計模式，拋棄落后的“舊軍機”環(huán)境，向系統(tǒng)工程的新模式和新常態(tài)轉型。
20世紀90年代，波音777飛機問世，這是商用飛機發(fā)展史上的一個里程碑。波音公司提出了“rolloutfromcomputerscreen”（飛機從計算機屏幕上下線），美國航空航天局（NASA）提出了“flybeforebuilt”（飛行先于制造），開始了一個系統(tǒng)工程應用的新概念。
近幾十年來，飛機系統(tǒng)的組成越來越復雜，飛機系統(tǒng)承載著更多的功能，包括發(fā)生故障時會導致乘客喪生的“關鍵”功能，飛機的性能不斷提高，系統(tǒng)間的耦合更強了，一個微小的不慎失效可能引起全機事故。飛機安全性問題變得突出了。
商用飛機的開發(fā)不能再延續(xù)舊模式了，不是先把飛機的外殼設計和制造出來，然后進行系統(tǒng)的配套，安裝系統(tǒng)，進行協(xié)調(diào)，最后通過飛行試驗驗證。由于系統(tǒng)的復雜性，這種舊模式已不能保障飛機的安全性了。現(xiàn)在要把這個順序顛倒過來：先集成后制造。在概念設計階段，完成客戶需求的捕獲、綜合和驗證，在確認飛機的解決方案符合客戶需求之后，才進行飛機的詳細設計，把設計錯誤“消滅”在項目早期。系統(tǒng)工程把飛機看成一個整體，立足于飛機研制的全過程，解決產(chǎn)品的多樣性、不確定性和復雜性問題，把安全放在第一位。適航當局和航空業(yè)界已一致認定，系統(tǒng)工程是能夠保障復雜系統(tǒng)所需安全性水平的唯一方法。
這就是系統(tǒng)工程的方法論。
我國商用飛機研制正在緊鑼密鼓地進行，取得了很大的進步。但與國外商用飛機研制技術相比（如A350、B787），差距還是被拉大了，構型管理是其中的一塊“短板”。為了補上這塊短板，急需一本構型管理教材。
本書是在《飛機構型管理》（2011年）一書的基礎上改寫的，書名改了一下，在原書名前加上了“基于系統(tǒng)工程”的前綴。其一，表示作者在構型管理方面認識的進步；其二，是強調(diào)用系統(tǒng)工程的思想、方法和流程指導構型管理，貫徹SAEARP4754A（民用飛機和系統(tǒng)研制指南），回歸構型管理的本質，糾正目前構型管理的混亂狀態(tài)。
我們知道，系統(tǒng)工程是客戶需求驅動的，同樣，構型管理也要從客戶需求的管理入手�？蛻粜枨笫钱a(chǎn)品最根本的構型，它構造了飛機的功能基線，也是飛機適航符合性審定的基準。一旦構型基線審核通過了，必須嚴格監(jiān)督和控制對它的更改。
美國國家標準EIA-649A（構型管理標準）對構型管理定義是：構型管理的首要任務是建立及維護產(chǎn)品功能和物理屬性與它的需求之間的一致性。
為了方便檢查需求的符合性，波音公司把需求、架構和模擬分析結果整合在一起，利用基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）方法，形成了集成的數(shù)據(jù)環(huán)境，這種數(shù)據(jù)結構（管道）被稱為IPA（集成產(chǎn)品架構）。采用這種數(shù)據(jù)結構，可以在產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)，嚴格和縝密地管理工程更改。
當今，開發(fā)新的商用飛機已不是一家OEM公司能夠完成的了，必然是主制造商和供應商通力合作的結果，從研制到運營都離不開供應商的參與。另外，商用飛機本身又是民用飛機運輸系統(tǒng)的一部分，是一個大的“系統(tǒng)系”（systemofsystems）。主制造商是飛機研發(fā)的“主心骨”，供應商是“紅花還得綠葉扶”，兩者相輔相成。商用飛機50%以上的創(chuàng)新來源于飛機系統(tǒng)的進步，特別是軟件加強的系統(tǒng)集成，提升了商用飛機創(chuàng)新的水平，滿足更苛刻的適航和政府法規(guī)要求。供應商的構型管理變得十分重要了。
在一個極為復雜和多變的市場環(huán)境中，為了適應市場競爭，誰能夠獲得技術、推出新品、占領市場、融合資金、創(chuàng)造價值和抵抗風險，誰就能取得成功。傳統(tǒng)的企業(yè)運作模式受到了挑戰(zhàn)，一種新型企業(yè)模式應運而生。
“主制造商-供應商”模式（簡稱主供模式）是中國商用飛機有限責任公司（簡稱中國商飛）的商業(yè)運行模式，也是國外商用飛機公司普遍采用的模式：OEM與供應商合作共贏、風險共擔。主供模式是以市場經(jīng)濟和法制社會為基礎的。為什么我們的供應商構型管理存在許多難題，原因就在于此。本書介紹了國外的經(jīng)驗，以供參考。
適航當局對機載系統(tǒng)和軟件的驗證提出更高更苛刻的要求。隨著飛機綜合化程度的不斷提高，在系統(tǒng)層次上的研制、管理、綜合和驗證的技術難度在不斷增加。OEM的系統(tǒng)綜合難度增加了，適航審定更加嚴格了。這是一種發(fā)展趨勢，我們?nèi)圆贿m應這種變化。
美國聯(lián)邦航空局（FAA）明確規(guī)定，構型管理適用于產(chǎn)品架構中的所有系統(tǒng)、子系統(tǒng)、設備、組件和資產(chǎn)，包括軟件、固件（firmware）、接口、文檔、備件和試驗設備。
飛機的構型是一個整體，既不能由分析局部的特性來認識整體，也無法用簡單疊加獲得飛機的完整構型。傳統(tǒng)意義上的構型管理已不適用了。只有應用系統(tǒng)工程的方法論才能管好飛機的構型。
在本書的編寫過程中，得到了中國商飛公司的張玉宏博士、楊艷紅女士、李承立先生的幫助，在此表示感謝。最后，還要感謝我的老伴李佩佩女士的關懷和支持，才能完成本書的編寫。
作者王慶林
2017年3月于上海
王慶林，上海飛機制造廠信息部主任。發(fā)表論文十余篇；曾擔任：《空氣動力學學報》編委；航空部科技委專業(yè)組成員；國軍標強度規(guī)范－飛行載荷分冊副主編。在清華大學出版社出版專著3種，在上海科學技術出版社出版專著1種。
第1章 飛機領域的系統(tǒng)工程
1.1 系統(tǒng)工程導論
1.1.1 系統(tǒng)和系統(tǒng)工程
1.1.2 系統(tǒng)工程標準及其演變
1.2 飛機系統(tǒng)工程的領域和組成
1.3 飛機系統(tǒng)工程需求的捕獲
1.4 系統(tǒng)工程的過程
1.5 系統(tǒng)的設計過程
1.6 系統(tǒng)的實現(xiàn)過程
1.7 系統(tǒng)的生命周期過程
1.8 系統(tǒng)工程的應用環(huán)境
第2章 商用飛機研制入門
2.1 商用飛機的市場前景
2.2 商用飛機研制的特點
2.2.1 商用飛機的復雜性
2.2.2 系統(tǒng)組成的復雜性
2.2.3 系統(tǒng)功能的復雜性
2.2.4 系統(tǒng)設計的復雜性
2.2.5 商用飛機的適航取證
2.2.6 民用飛機研發(fā)指南體系
2.3 飛機設計的核心驅動力——客戶需求
2.4 商用飛機的功能架構
2.5 飛機研制的生命周期
2.6 系統(tǒng)功能分析技術
2.7 飛機安全性分析
第3章 并行工程在飛機研制中的應用
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 并行工程的規(guī)劃
3.2.1 并行產(chǎn)品定義
3.2.2 并行工程的總體規(guī)劃
3.2.3 并行工程的組織架構
3.3 集成產(chǎn)品和過程開發(fā)
3.3.1 集成產(chǎn)品和過程開發(fā)的活動過程
3.3.2 集成產(chǎn)品和過程開發(fā)的功能模型
3.3.3 設計循環(huán)的迭代過程
3.3.4 集成產(chǎn)品和過程開發(fā)的運行環(huán)境
3.4 綜合產(chǎn)品團隊
3.4.1 綜合產(chǎn)品團隊的組織原則
3.4.2 綜合產(chǎn)品團隊的組建
3.4.3 戰(zhàn)略管理層（第一層團隊）的作用
3.4.4 綜合產(chǎn)品團隊的全面管理
3.4.5 謹防虛假的“團隊”
3.5 能力成熟度模型與集成產(chǎn)品開發(fā)
3.5.1 能力成熟度模型集成
3.5.2 IPPD與CMMI的集成
3.6 并行工程在飛機研制過程中的應用舉例
3.6.1 并行工作輪
3.6.2 飛機產(chǎn)品數(shù)據(jù)的并行定義過程
3.6.3 團隊績效的監(jiān)控
3.6.4 項目節(jié)奏輪
第4章 構型管理的產(chǎn)生和發(fā)展
4.1 構型管理的演變
4.1.1 構型管理的由來
4.1.2 構型管理的強制性
4.1.3 構型管理的領域
4.2 構型管理的規(guī)范
4.3 商用飛機構型管理
4.4 不做構型管理的結果
第5章 構型項概述
5.1 構型項的定義
5.2 構型項的產(chǎn)生和選擇
5.3 構型項的生命周期
5.4 構型項的架構
5.5 構型項的擴展
第6章 現(xiàn)代飛機的產(chǎn)品結構
6.1 飛機的工作分解結構
6.1.1 工作分解結構概述
6.1.2 工作分解結構的體系
6.1.3 開發(fā)WBS的步驟
6.1.4 開發(fā)WBS應遵守的規(guī)則
6.1.5 基于WBS的項目管理
6.1.6 民用飛機WBS舉例
6.2 現(xiàn)代飛機的產(chǎn)品分解結構
6.2.1 產(chǎn)品分解結構概述
6.2.2 WBS與產(chǎn)品結構視圖的映射
6.2.3 零件的構型信息
6.2.4 民用飛機PBS舉例
6.3 架構的整合
6.4 飛機產(chǎn)品模塊化的基礎
6.4.1 模塊的定義
6.4.2 模塊的分類
6.4.3 模塊的標識
6.5 模塊化設計
6.5.1 產(chǎn)品模塊化設計的需求
6.5.2 民用飛機模塊化設計的“V”字圖
6.6 飛機模塊化架構
6.6.1 產(chǎn)品模塊化平臺
6.6.2 模塊化架構的定義和建立過程
6.6.3 飛機模塊化總體方案
6.6.4 模塊的體系結構
6.6.5 基于模塊的產(chǎn)品數(shù)據(jù)結構
6.7 飛機不同設計領域的模塊化
6.7.1 機體結構的模塊化
6.7.2 機載系統(tǒng)的模塊化
6.7.3 安裝、裝配、試驗和集成單元的應用
第7章 基于客戶選項的飛機構型配置
7.1 飛機的系列化、多樣化和個性化
7.1.1 飛機的系列化
7.1.2 飛機的多樣化和個性化
7.2 選項的標識
7.2.1 選項的分類
7.2.2 選項的特性
7.2.3 選項目錄
7.2.4 選項的值
7.2.5 變量和變量條件
7.2.6 可選選項和特定選項的編號
7.3 選項的創(chuàng)建
7.3.1 選項創(chuàng)建的原則
7.3.2 選項創(chuàng)建的流程
7.4 選項的管理
7.4.1 知識圖概念
7.4.2 選項對選項的知識圖
7.4.3 選項對模塊的知識圖
7.4.4 選項的管理者
7.5 客戶飛機的構型配置
7.5.1 傳統(tǒng)的客戶構型配置方法
7.5.2 先進的客戶構型配置方法
7.6 客戶構型的確認過程
7.7 構型配置器
7.7.1 構型配置器的原理
7.7.2 客戶特定選項選擇
7.7.3 構型配置器的數(shù)據(jù)組織
7.8 合同簽約后的更改
第8章 飛機的編碼體系
8.1 產(chǎn)品構型信息
8.2 構型標識的功能模型
8.3 產(chǎn)品編碼系統(tǒng)
8.3.1 技術出版物國際規(guī)范
8.3.2 數(shù)據(jù)模塊碼
8.3.3 標準編碼系統(tǒng)
8.3.4 拆分碼和拆分碼變量
8.3.5 編碼結構的案例
8.4 產(chǎn)品的標識
8.4.1 產(chǎn)品標識符
8.4.2 飛機的標識
8.4.3 零件的標識
8.4.4 工藝組件的標識
8.4.5 工藝版次的標識
8.4.6 物理零組件的標識
8.4.7 工裝的標識
8.5 零件描述文檔的標識
8.5.1 文檔標識方法一
8.5.2 文檔標識方法二
8.6 項目項編號
第9章 構型基線
9.1 構型基線的基本概念
9.1.1 建立構型基線的目的
9.1.2 構型基線的定義
9.1.3 構型基線的分類
9.1.4 構型基線的描述
9.1.5 軍標中的研制構型
9.1.6 民用飛機的構型基線
9.1.7 構型基線與項目管理
9.2 構型基線的管理
9.2.1 基線的創(chuàng)建
9.2.2 基線的維護——滾動基線
9.2.3 飛機研制過程中的構型基線更新
9.3 基線管理的原理——門禁管理
9.3.1 構型基線與門禁管理
9.3.2 門禁管理概述
9.4 軟件產(chǎn)品的基線管理
9.5 民用飛機構型基線的案例
9.5.1 波音787飛機的研制階段劃分
9.5.2 空客A380飛機的研制階段劃分
9.5.3 龐巴迪公司C系列飛機的研制階段劃分
第10章 飛機產(chǎn)品單一數(shù)據(jù)源
10.1 產(chǎn)品單一數(shù)據(jù)源概述
10.1.1 產(chǎn)品單一數(shù)據(jù)源的定義
10.1.2 基于產(chǎn)品單一數(shù)據(jù)源的企業(yè)信息系統(tǒng)集成
10.2 物料清單
10.2.1 產(chǎn)品生命周期階段的物料清單
10.2.2 工程物料清單的結構
10.2.3 制造物料清單的結構
10.2.4 制造產(chǎn)品結構是設計到生產(chǎn)的橋梁
10.3 工藝規(guī)劃的并行開發(fā)
10.4 單一物料清單
10.4.1 物料清單的管理能力
10.4.2 制造物料清單的重構
10.4.3 制造物料清單與工程產(chǎn)品結構的關聯(lián)
10.4.4 工程產(chǎn)品結構與制造物料清單的對比
10.4.5 動態(tài)工藝指令的輸出
10.5 產(chǎn)品單一數(shù)據(jù)源的訪問
10.5.1 產(chǎn)品單一數(shù)據(jù)源的元數(shù)據(jù)
10.5.2 產(chǎn)品單一數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)調(diào)度策略
10.5.3 訪問產(chǎn)品單一數(shù)據(jù)源
10.5.4 供應商數(shù)據(jù)的需求
第11章 構型更改管理
11.1 構型更改管理的基礎
11.2 構型更改的標識
11.2.1 更改的分類
11.2.2 改版和改號
11.2.3 零件號更改的決策樹
11.3 構型更改的過程
11.3.1 構型更改的頂層模型
11.3.2 更改請求
11.3.3 構型更改的流程
11.3.4 更改的傳播
11.3.5 更改影響分析
11.3.6 更改的執(zhí)行和驗證
11.4 更改有效性管理
11.4.1 更改的有效性
11.4.2 有效性的標注位置
11.4.3 確定有效性的關鍵因素
11.4.4 有效性的描述
11.4.5 版本有效性和結構有效性
11.4.6 有效性的關系模型
11.4.7 有效性的自動傳遞
11.5 生產(chǎn)階段的工程更改
11.5.1 生產(chǎn)階段的構型控制
11.5.2 生產(chǎn)階段的工程更改
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 產(chǎn)品差異的控制
11.6.1 差異請求的分類
11.6.2 差異請求的管理
11.6.3 偏離請求單的內(nèi)容
11.7 構型更改的主管人員
11.7.1 更改委員會
11.7.2 項目控制委員會
11.8 軍用飛機的構型控制
11.8.1 國防采辦系統(tǒng)
11.8.2 構型更改的頂層模型
11.8.3 構型更改的啟動
11.8.4 構型控制委員會
11.8.5 構型更改建議的樣張
11.9 常見的構型更改問題
11.9.1 不是構型更改的更改
11.9.2 工程發(fā)放的門禁管理
11.9.3 構型管理工具與構型管理過程
11.9.4 提高更改過程的效率
11.9.5 允許使用臨時更改的情況
第12章 供應商和合作伙伴的構型管理
12.1 精益企業(yè)下的產(chǎn)品研發(fā)
12.1.1 航空精益企業(yè)
12.1.2 精益企業(yè)協(xié)同產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境
12.1.3 風險合作伙伴的選擇
12.1.4 工作包的定義
12.1.5 精益企業(yè)下的協(xié)同研發(fā)過程
12.1.6 聯(lián)合定義階段的綜合產(chǎn)品團隊組織
12.1.7 主制造商-供應商模式
12.2 供應商構型管理
12.2.1 供應商需求的源頭
12.2.2 供應商產(chǎn)品開發(fā)過程
12.2.3 設備安全性過程
12.2.4 主-供模式下的構型基線
12.2.5 接口控制文件
12.2.6 供應商構型控制
第13章 構型狀態(tài)紀實
13.1 構型狀態(tài)紀實信息
13.1.1 產(chǎn)品定義信息的生命周期模型
13.1.2 構型狀態(tài)紀實的功能
13.1.3 構型狀態(tài)紀實活動的模型
13.2 構型狀態(tài)紀實系統(tǒng)
13.2.1 構型狀態(tài)紀實系統(tǒng)的建立
13.2.2 更改請求的紀實過程
13.2.3 構型更改執(zhí)行的記錄
13.2.4 更改指令和更改過程報告
13.2.5 創(chuàng)建更改請求的界面
13.2.6 更改歷史記錄
第14章 構型驗證和審核
14.1 構型驗證和審核的概念
14.1.1 構型驗證
14.1.2 構型審核
14.2 構型驗證和審核的目的
14.3 構型管理過程的監(jiān)控
14.4 構型驗證和審核的管理
14.4.1 構型驗證和審核的功能模型
14.4.2 構型驗證和審核的過程
14.4.3 構型審核的準備
14.4.4 構型審核的流程
14.4.5 構型審核的數(shù)據(jù)包
14.4.6 構型審核行動的創(chuàng)建
14.4.7 構型審核的主要議題
14.4.8 構型審核合格證
14.5 飛行試驗驗證
14.5.1 飛行試驗的要求
14.5.2 飛行試驗的類型
14.5.3 研發(fā)性和取證飛行試驗的程序
14.5.4 生產(chǎn)性飛行試驗程序
14.5.5 飛行試驗過程
14.5.6 飛行試驗信息流
14.6 民用飛機的構型驗證和審核
14.6.1 民用飛機的完整性和符合性
14.6.2 民用飛機的構型管理和適航取證的關系
第15章 先進的飛機構型管理系統(tǒng)簡介
15.1 波音公司的DCAC/MRM系統(tǒng)
15.1.1 DCAC/MRM系統(tǒng)的基本思想
15.1.2 四大關鍵技術
15.1.3 波音構型管理系統(tǒng)的信息流
15.1.4 DCAC/MRM系統(tǒng)的成功
15.2 波音787的新系統(tǒng)
15.3 空客A350的構型管理系統(tǒng)
15.3.1 空客飛機研制體制的變革
15.3.2 飛機的設計思想
15.3.3 空客飛機的產(chǎn)品定義過程
15.3.4 CI-LO-DS體系介紹
第16章 構型管理績效的度量
16.1 概述
16.2 基于能力成熟度模型集成的構型管理過程的自我評估
附 錄 常用縮略語
參考文獻
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