A.结构复杂性
商用飞机的研发是典型的体系工程,是飞控系统、航电系统、液压系统、电源系统、飞机结构、发动机等多个复杂系统的集成。各系统之间的信号交联、安装干涉、协同工作,进一步加剧了飞机研制的复杂性。
注:结构复杂性中的“结构”,非特指飞机机械结构,也包括人员结构、工作组成等内容。
让我们举两个例子来理解这种复杂性。波音777项目,共计产生约75000张图纸,450万个零件,投入了6500名员工(不含供应商的人力投入)。空客A380项目也产生了79000张图纸,投入了6000名员工。商用飞机的零件数量是一辆汽车的数百倍甚至上千倍,其“复杂性”不言而喻。
而且,现代商用飞机的研发,不再是一国行为。例如空客公司就是欧洲四国组建而来,中国C919飞机供应商遍布全球。因此文化多元、背景差异、语言障碍,都为结构性复杂带来了挑战。
此外,为满足航空公司和适航审定的要求,商用飞机项目对安全性和重量的要求,达到了近乎苛刻的程度。其冗余设计、非相似设计、隔离设计、减重设计,无疑增加了设计的复杂程度。
B.动态复杂性
由于新技术的应用、设计经验缺乏等原因,商用飞机的研制过程,很难避免“设计更改”的发生。结构设计、电子部件设计、软件设计等,往往要经过多轮的迭代(返工),才能到达一定的成熟度。
现在商用飞机的研发周期相对较长,通常为5-8年。我们研制的产品能否满足5-8年之后的市场需求,存在较多不确定性。英法联合设计的“协和”号飞机,其油耗巨大。最初由于燃油价格较低,用户对飞机油耗并不敏感。后来石油危机爆发,燃油价格巨幅上涨,直接导致大量用户取消了订单。
而且,由于飞机的研发周期比较长,一名飞机设计师在整个职业生涯中,最多经历3-4个飞机型号的研制过程,而新的工具和技术推陈出新,设计师所要完成的新任务层出不穷,这使其经验积累和延续变得越来越难。现如今,航空制造业岗位的竞争力,不断受到互联网、人工智能等新兴行业的挑战,人员流动和人才流失,加剧了飞机设计经验积累的难度。
此外,商用飞机的采购虽然是市场行为,但部分交易往往带有政治色彩。国际政治风云形势的变化,航空运输行业的景气程度,航空公司的运营情况,均会对商用飞机的市场需求产生决定性影响。而商用飞机长周期研制和进度容易拖后的特点,使其影响更加错综复杂。
C.风险较难管控
在飞机研制项目不多的情况下,航空制造单位不得不增加培训方面的投资,以提高员工的熟练程度,了解各种工作的基本原理,掌握最新的方法和工具。但即便如此,飞机项目的长周期研制,使得培养经验丰富的人才,变得十分困难。这已成为部分航空航天项目屡屡失败和风险失控的根本原因。
此外,商用飞机的投资额惊人,当波音747开始研制时,其预计的研制成本是波音公司净资产的3倍多。一旦资金链断裂,其风险是致命的。上世纪90年代,飞机制造商Fokker公司,在研制小型飞机F70时,就遇到了资金问题,导致公司破产。2017年,庞巴迪在C系列项目上,由于难以承受的财务压力,也不得不与空客合作,而空客持有C系列50.01%的股份。
D.小结
我们已经把商用飞机研发的“复杂性”,分为“结构复杂性”、“动态复杂性”和“风险较难管控”。逐一解决这些复杂性问题,是商用飞机研发管理的重点,也是本文的核心内容。