数字化转型：没有退路的变革 商用发动机的研发平台探索之路
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引子：从A380说起
就在3月份，空客公司A380完成了最后架次的首飞。而位于法国图卢兹的总装厂，不久之后就会关闭。A380巨无霸飞机，是飞机产品营销史上的一个灾难。从需求而言，航空市场很快就证明了不需要这样的大飞机。然而从研发体系而言，A380对于空客公司，是一个里程碑。空客公司的历史，简单来说，就是以A380为界。此前，它是一个松散的欧洲多国航空联盟体；此后，它是一个真正强大的飞机制造巨头。在A380的研制中，空客公司建立了一个完整而统一的研发平台，彻底地整合了此前分散的制造资源，将各国的技术标准和质量体系，变成空客真正的基因。在这个研发平台进行后续机型开发，就变得轻松多了。实际上A350的快速开发，正是得益于这样的平台，而且成为抵御波音787的利器。
落后者的追赶
长期以来，中国航空发动机的发展以军用领域为重点，而商用航空发动机研制相对落后。发动机的制造复杂性，代表了制造界的巅峰。在2020年风传美国政府打算禁止提供Leap发动机给商飞919的时候，作为Leap的开发方GE公司的抗辩意见中认为，即使把发动机的结构都打开，中国也不太可能复制。制造难度，由此可见。
而担负着商用飞机发动机开发的商发公司，还面临着另外的困难。
一个是公司成立时间短，员工很年轻，许多都是刚毕业的大学生，虽然不少是名校的博士、硕士，学历层次高，但缺乏发动机的工程研发经验。如何能够将有经验的工程师的知识，快速复制和传递？如何能够让充满热情的新人，迅速成为虎狼之师？它考验一个企业的知识传递的速度。
另外一个更头疼的是，发动机最讲究数据验证。如果说发动机在飞行过程中离不开滑油的润滑，那么发动机研制过程，同样离不开大量试验数据的“润滑”支撑。发动机的可靠性是一个重点指标，例如GE的发动机要求每百万飞行小时要小于一次机毁的事故。这种概率，比单次中奖一亿元彩票都难。要达到这一点，必须要靠大量数据的经年累月的积累。国外发动机的数据记录，一直做得比较好。无论在哪个航线上，都在分分秒秒地为发动机做数据上的贡献。只要波音、空客飞机一启动，这些发动机就开始对飞行情况进行监听，监控器装在发动机上，可以静悄悄地采集各种飞行数据，哗哗地收集数据，天天下载数据。每次飞行的几千个数据通道在采集采样，逐步积累上亿个小时。而如畅销发动机型号赛峰CFM56，已经飞行了累计近3亿小时。
这些真实的飞行数据，都会跟研发数据进行回归，才能出来可靠性模型，找出不确定性，否则模型是没有用的。对于商发公司而言，这些数据不可获取，因为正在研制的发动机，是中国第一台自主研发商用大涵道比的涡扇发动机。没有飞行数据可以用来回归计算，而军用飞机发动机数据，基本不适用。
落后者的追赶，只有一条路，那就是集成研发——建立完整的研发体系，并且以集成平台作为载体。数字化转型，是唯一的追赶车道。在平台上，通过仿真建立数据库，通过知识重用加速模块开发。
发动机的研发，对国外都是直线赛道。而中国，仍然处于跨栏跑道期，到处都是障碍，可能每10米就有跨栏。如果只关注速度，而不掌握跨栏的各种技巧，很难扳回落后的局面。而集成研发，正是凝聚研发体系的魂魄。空客A380所依赖的平台，就做到了这一点。
集成研发，不是一道可选题，而是必答题。
型号和体系平台，需要双驱动
集成研发平台，就是建立一套面向管控设计过程的集成研发环境。它要求整个过程中的任务流程、工具、标准规范、数据，以及相关联的工程设计数据库等，都在一个平台上完成流转，而且还要与既有的信息化系统相融合。
这意味着在研制发动机型号的时候，需要同步为自己发展出一套合适的平台工具，这套平台将会在后续型号中，起到事半功倍的作用。二者是有矛盾的，型号研制要求速度快，而平台则要求底盘稳。但是，发动机型号的发展，如果不带着体系一起向前冲，就相当于放弃了加速器，冲到后面进行后续型号的研制时，就无法保持高速的冲力。
由于规范了操作和行为指南，集成研发平台将许多隐含的知识显性地存储下来，使得个人知识变成企业的集体能量。一个工程师，会有自己解决问题的方法，这是一种神秘武器。但一个工程师头脑中的知识，并不是企业的知识。考虑到人员的流动，许多知识会在不知不觉中丢失，使企业失去了持续增长的最大养分。
更重要的是，由于工程设计人员的变动，或者时过境迁，很难还原当时的场景，会导致很多方案无法重新计算，或者重算了却得不到同样的结果。这正是信息化时代，留下的弊端之一。信息化做到了文档归档，但基本都以文件形式存在，很容易造成静态资料的沉积。而数字化，则是把文档打开，以知识体系的模块化为基础，将数据自由流动。数字化不是简单的归档，而是包含了连接对象、过程、对应数据。例如，一台发动机的设计方案非常多，整机有多少方案，整机下系统有多少方案，此系统又有多少子系统方案，都需要一套清晰的体系结构进行关联，把数据之间的关系，也都交代得清清楚楚。只有这样，在将来的知识重用时，验证过的数据才可以成为重新使用的条件。一个轮子，不需要完整地全部定义，工程师只需要添加格外创意的部分。
民机企业作为一个法人，在后续碰到事故调查的时候，必须要拿出数据证据，否则就有责任赔偿，这意味着数据的追溯性非常重要。飞机制造要求一切数据必须具备可追溯性，非常注重过程。数据的不可追溯性，是一个灾难。人们想当然地认为，数据就是石油，却没有意识到数据是世上最善于伪装的石油，它以各种形态，试图逃脱人们对于它的捕捉。从数据变成知识，需要高级猎手的捕捉。研发平台，就是这样的猎手。它将专业软件和设计方法，实现了有效的集成封装。一方面通过设计活动规范化，固化设计。另一方面，由于工具做到了统一化的模板封装，大大减少了学习曲线，节省了时间，再通过设计过程知识化，沉淀流程、方法体系，融合个人知识，建立数据平台。集成研发是众人拾柴火焰高，从而产生了集体知识加速度。
最重要的是，由此形成了数据结构化的优势，实现数据的成套性、多方案、可追溯性。
数字化转型，就是对数据价值重新认识，而数据背后的知识体系，则是数字化转型的精髓所在。平台，就像支撑直升机再出发的乘机坪，永远坚实可靠。
这是一个双线驱动。商发选择了型号的发展和研发平台的实施，同步进行，建用结合，为用而建，以用促建，这是一种自驱动的生长机制。
从零开始启动飞轮
2014年商发在决定做统一集成的研发平台之前，首先以系统工程架构牵引，全面导入产品系统工程开发理念，从企业的纪实性流程、规范，到行业及标杆的实践经验，进行了全面分析和梳理。集成研发平台是对全业务流程和工具、方法、数据的集成，需要兼容现有的信息化系统，要有足够的兼容性。
在这个过程中，需要有效地分解体系。发动机的研发，是一个庞大的系统，内含丰富的设计流程和数据体系。仅仅靠一次项目实施，是无法解决的。因此,商发一开始就成立了类似“研发体系指挥部”的机构，负责将系统问题从顶层拆分，分层次按序列推进。A类重大需求需要先做，B类优化需求往后推，如此类推。而配套体系，就需要一个数据问题管理版本。
在这个过程中，必须要做数据字典，类似一张大表，界定业务之间的概念定义，用来约束涡轮、压气机、短舱等各个主要部件之间的数据交换等。在美国国防部开发美军体系架构框架(DoDAF)的时候，可以看到构建数据字典，是最早启动的工作。
在这一方面，从外部引入外脑显得非常重要。作为一个多年来一直为航空航天提供集成环境应用的公司，索为系统提供了多方案管理、数据接口、插件分析、共性设计的解决方案。索为系统的看法是，按照发动机的专业组别，将知识体系进行逐级分类，然后对应着各自的工具软件，尽量将流程、工具、数据三位一体地封装成知识模板。而知识模板的业务逻辑，则由各个专业处室的业务部门来提供。
这些知识模板，让使用研发平台的设计师们，只需要关注自己的设计想法和关键环节。就像是一个舵手，他只需要操纵方向盘，而方向盘之下的轴传动、链传动或者结构学等都被另外做了封装处理。人的知识，将以模块化的方式被捕捉。
集成研发的思路，开始变得清晰起来。商发决定正式启动研发平台的“研发”。领导决心已定，也进行了全体传达。但具体专业处室怎么做，却并不确定，工程师并不清楚，集成研发要干什么，也不知道日常零散使用的工具，会如何集成到一起。
发动机的设计，除了总体之外，主要包括压气机、燃烧室、涡轮、外部与短舱、空气系统、机械系统、控制系统等几个主要部件和系统。考虑到型号研发的任务同样紧迫，不可能一上来就大规模推进平台研发。商发采用了“先锋先跑，以点带面”的方式，涡轮部门率先行动。由于涡轮还可以继续细分为气动、结构、强度、传热等专业，而气动作为第一尖刀突破口。
涡轮部门的气动团队调来了业务骨干，与数字化部门一起，在研发集成环境上协力攻关。在项目方案评审通过后，经过三个月攻坚战，涡轮部分的研发环境就有了初版，可以用来进行功能展示。虽然并不具备实战性，但涡轮研发环境的雏形演示，让专业团队看到了未来的平台特征，初具震撼性效应。“飞轮效应”的示范性，开始在各个科室发酵。
商发公司决定趁热打铁，开始大规模性地开发平台。然而，老问题，又摆到了桌面上。那就是很多信息化项目，尤其是知识管理项目，最后往往是建设热闹，使用者寥寥，信息化部门和业务部门两张皮的现象，最为常见。
合作并不是轻松的，即使有着同样的业务诉求。当年美国GE跟法国赛峰集团冲破美国军方的层层阻力，最终终于形成合资公司，却在联合开发CFM56发动机的时候，发现组织的不兼容问题。一开始美国和法国工程师见面时，相互不以为然，各自不同的企业文化在二者之间划下了一道鸿沟。最后双方领导拍板，直接把双方的工程师，关在一间屋子里，任由争吵，前提是要解决问题。十天时间过去了，美法工程师在技术碰撞的火花中，相互点燃了惺惺相惜的友情，早就忘记了各自的公司身份。联合团队的攻关任务，最后力出一孔。
商发公司决定拿出魄力，来推动团队融合。从2015年6月开始，大规模地抽调各个专业团队的技术力量，跟供应商团队绑定在一起，集中办公，技术专家、流程专家，IT专家，形成“铁三角”。设计工程师的工作被临时格式化了，与原有的业务部门进行物理隔离，成为专职化的知识模板开发者。在问题导向的工程师共处时，共识就像水库大坝的水位一样，越来越高。各个科室的工程师，成为“知识讲解员”，业务过程和数据链接，被解释得清清楚楚，并被封装在知识模板里。这是一场大规模的知识迁移，知识在平台上找到了新的疆土。
上百人在一起的知识洪流，反复被梳理、定向和封装，经过百天大会战，整个平台系统的第一版，已经初具规模。尽管这个版本，依然无法直接上线应用。但已经勾勒出一个数字王国的宫殿，就像毛坯房一样，让人吃了一个定心丸。随后，精装修启动，集中开发知识模板的任务开始了。
这是一场忙碌的知识宫殿的建造。它最令人印象深刻的是小步迭代。时间节点被切分成不同的段落，由于顶层分解得当，人们可以在很短的时间内，看到阶段性成果。它激发了更多的斗志。
没有退路 才能进步
尽管集成研发体系对知识体系、质量保证和数据追溯都很重要，但真正用起来，阻力向来很大。设计人员一般并不情愿使用。每个人都会习惯于自己的行为方式，谁也不愿意用一种平台型的约束：因为平台往往是考虑公约数，而很难照顾到个性。很多企业的研发平台，一开始热闹，号召大家使用，但最后就像无人照顾的田地，逐渐长草荒芜而弃。
航发集团对此有着清醒的认识。中国发动机的发展，不能再走原生态、自由生长的模式。这种模式在一两个型号或简单任务上，会有很快的速度。但对于复杂任务、多个型号的发展，后劲会严重不足，无法满足商发的持续性发展需求。平台倒逼规范性，只有这样才能产生加速度；平台再难，也必须迎难而上。
数字化转型，既是对现有开发速度的宣战，更是对组织思维的挑战。这就必须要一把手意志推动，领导不下定决心，企业资源不可能高效调度。
作为中国航发集团的运营系统，AEOS已经成为集团的信念。AEOS在航发集团，被称为“一场没有退路的管理革命”。而商发则深入贯彻这一理念，以系统工程加速度对抗组织惯性，坚持将平台作为产品研发的核心地基。
商发启动了组织变革，成立了流程与IT部，统一公司流程与IT的策划，实施，成立了研发体系与仿真技术部，融合信息化与工程设计，统筹工程设计的信息化需求并协同IT部门落地实施构建集成研发平台，并持续维护平台上知识模板的更新与业务的发展协同。
在平台完成之后，开始逐渐引入到各个处室去使用。商发公司意识到了平台的使用是需要推广策略的。简单的硬性分派，并不会产生好的效果。商发保留了“文化先锋队”的机制，让已经激起的平台文化的涟漪，继续传播开来。最开始参与了平台建造的业务人员，在平台开发完毕重新回到原有岗位的时候，有了一个新身份：平台对接人。平时，会将处室使用的各种意见，反馈到平台的常设维护团队；与此同时，也是业务人员使用研发平台的解释人，平台的活字典。开发者，同时也是推广的种子选手，解释和沟通都是近在身边。
平台使用的便捷性，需要有一个优化过程。刚开始的时候，方便性差，自动化能力不足，也有许多人员对这种设计平台比较排斥。平台的使用，从来都是逼着进两步，放松退三步，退坡效应明显。
而为了防止平台在爬坡期，产生的退坡效应，商发制定了相应的规则，那就是型号设计，必须将集成研发平台作为一个统一使用环境。以前任务是否完成，就看线下提交报告的完整性。而现在，任务交付的论证，就看平台的数据齐全性，而不是只看报告。
这一举措，影响深远。它用一种倒逼的方式，让知识工作者的思维，以平台为支撑，而研发体系则变得越来越规范和健壮起来。
商发发动机的集成研发，已经围绕发动机各部件系统建设了200多个流程模板、800多个活动模板、500多个工具模板。通过集成平台的应用，基本实现了设计过程可控，实现了设计活动规范化、工具统一化、数据结构化、过程知识化和效率高效化。由于通过对专业软件和设计方法的集成封装，在部分专业设计上减少了设计操作步骤和数据处理时间，降低了人为出错的可能性，大大提高了设计效率。如涡轮传热数据处理，过去依靠人工交互，完成模型数据前后处理、数据导入导出，然后编制报告，约耗时3天，目前基于该平台仅需1个小时就可以完成，效率提高了近24倍；而涡轮叶片强度分析，过去需要2天左右，目前仅需15分钟即可完成。目前已经有超过5000项设计任务，在平台上完成。平台的知识加速器作用，正在彰显速度。就像飞行员的模拟训练器，新人的技能成长曲线明显加速，而研发时间也在不断压缩。
永远在路上
集成研发的背后，是一套组织方式与知识传递的变革，中间也有很多坑，跌进去再爬出来。从商发的经验来看，研发体系和集成研发平台的构建，体系架构的设计和推进方法论很重要，但实践更为关键，杜绝完美主义，不断实践，快速迭代。这意味着只有技术、体系、组织都在同步迭代进化，才能真正建立完整的研发平台。
然而，数字化转型，还只是一个开始。集成研发的背后，其实意味着一套研发体系的完善。这是一个持续发展的旅途，不会有完成时。下一步，在设计与需求之间，以及设计与制造之间，进一步打通数字化通道，这是一个更大的诱惑。实现发动机的全链条、全生命周期的全数据管理，才是真正拥有了数据石油矿。数字化转型没有退路，唯有平台支撑，方可一路向前，唯有持续变革，持续创新，才能离成功越来越近。
“创新制造 无界未来” 5月27日，我在这里，欢迎您来！
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作者简介
林雪萍：南山工业书院发起人，北京联讯动力咨询公司总经理
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