門徑系統(tǒng)(Stage-Gate System，SGS)于1988年由羅伯特.G.庫伯（Robert G．Cooper）博士提出，把新產(chǎn)品項目流程劃分成一系列預(yù)先設(shè)定的階段，每一個階段由一組預(yù)先規(guī)定的、跨職能的活動組成，并且設(shè)置交付物，交付物的提交表明階段的結(jié)束；在階段結(jié)束后的關(guān)卡設(shè)置預(yù)先定義的準則，符合關(guān)卡準則是項目進入下一階段繼續(xù)執(zhí)行的必要條件，從而使關(guān)卡起到質(zhì)量控制和決策檢查點的作用。門徑系統(tǒng)方法已被廣泛應(yīng)用于歐美、日本的企業(yè)指導(dǎo)新產(chǎn)品開發(fā)過程管理；近年來，隨著由“中國制造”向“中國創(chuàng)造”的發(fā)展，門徑系統(tǒng)在我國企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)中也開始有越來越多的應(yīng)用。

    復(fù)雜機械產(chǎn)品研制以型號產(chǎn)品的成功研制為目標(biāo)，分階段實現(xiàn)，是具有組織整體性、創(chuàng)造性、風(fēng)險性和具體技術(shù)上的不確定性的一次性活動，其特點突出體現(xiàn)在：產(chǎn)品結(jié)構(gòu)層次本身復(fù)雜、產(chǎn)品研制過程經(jīng)歷多個階段、計劃安排需要經(jīng)過多級分配、產(chǎn)品研制過程中需要進行跨企業(yè)多學(xué)科的異地協(xié)同、研制活動存在風(fēng)險等。針對復(fù)雜機械產(chǎn)品研制項目應(yīng)用門徑系統(tǒng)的階段一關(guān)卡方法，通過層次化的交付物分解結(jié)構(gòu)、多級工作分解結(jié)構(gòu)、跨企業(yè)組織分解結(jié)構(gòu)、工作包分解結(jié)構(gòu)以及關(guān)卡準則風(fēng)險控制等手段，實現(xiàn)對復(fù)雜機械產(chǎn)品研制項目的階段性、層次化、多級協(xié)同管理，并關(guān)注其階段性的風(fēng)險控制，實現(xiàn)復(fù)雜機械產(chǎn)品研制項目的集成管理與監(jiān)控，如圖1所示。

    圖1 復(fù)雜機械產(chǎn)品研制項目的門徑系統(tǒng)方法

    現(xiàn)代建筑工地一直存在挖掘機、鏟車和裝載車協(xié)同工作的現(xiàn)象�？墒菍τ谛⌒凸さ�，同時使用3種工程車費時費力，并且由于場地限制，往往導(dǎo)致沒有足夠的空間允許3輛工程車同時使用。就現(xiàn)代工程來說，生產(chǎn)安全一直是工程的頭等大事，可是很多的工程人員為了縮短工期使得裝載車超載。這種違規(guī)操作往往會釀成大禍。而多功能工程車可以解決上述問題。多功能工程車是一種自動安全控制挖鏟裝一體工程車，如圖2所示。

    圖2 多功能工程車草圖

    其主要設(shè)計以及創(chuàng)新點有：

    (1)挖鏟裝一體化。

    車體將載物車車斗、挖掘機挖掘鏟、鏟車裝卸鏟進行一體化裝配。并且按照工程中先挖、再鏟、后裝卸的工作順序，再結(jié)合行車方向設(shè)計成側(cè)向“前挖后鏟”的工作鏟裝配順序。從而有效地加大了工作效率并消除了小型工地的場地制約。

    (2)超載時自動蝸桿卸物。

    為杜絕超載現(xiàn)象，本工程車在車斗的下后方安裝一個自動卸貨旋轉(zhuǎn)蝸桿。一旦通過重量感應(yīng)器發(fā)現(xiàn)超載現(xiàn)象，卸貨渦輪將自動啟動進行卸貨。此裝置完全由自身實現(xiàn)自動控制，不能人為停止或改動，以此起到強制杜絕超載的作用。

    (3)旋轉(zhuǎn)車門與旋轉(zhuǎn)座椅。

    可以起到方便操作以及保護駕駛員的作用。

    (4)車鏟回收槽。

    在行車時，將挖掘鏟收進側(cè)面，裝卸鏟收入車頂。提高了行車的安全系數(shù)。

    為實現(xiàn)多、快、好、省的節(jié)約型社會，這樣一體化的設(shè)計將成為未來的趨勢。我們有理由相信這種自動安全控制挖鏟裝一體工程車將會在未來的小型工地上大有作為。

1 階段性層次化交付物分解結(jié)構(gòu)

    在項目管理中，交付物可以定義為向項目成果的使用者和所有者交付的可衡量的、有形的、可證實的項目產(chǎn)出與結(jié)果。復(fù)雜機械產(chǎn)品研制過程的交付物具有以下特征：

    (1)階段性。

    復(fù)雜機械產(chǎn)品的研制過程一般包括項目論證、方案設(shè)計、工程研制與設(shè)計定型以及生產(chǎn)定型等不同階段。隨著階段的深入，交付物會歷經(jīng)概念機、驗證機、原型機、批產(chǎn)成品等不同狀態(tài)，是一個持續(xù)詳盡的過程。在不同的階段，從宏觀上講每個階段完成一個“PDCA”的循環(huán)，并且每個循環(huán)都以A（處理、總結(jié)）為始終，大環(huán)套小環(huán)、小環(huán)保大環(huán)，通過戴明環(huán)的不斷轉(zhuǎn)動推動階段的演化與前進。從微觀上講則為執(zhí)行人員通過上一階段的結(jié)論完成所分配的任務(wù)并輸出不同的合格交付物以此推動下一階段的進展，如立項報告、可行性報告、設(shè)計方案書、圖紙、明細表等一系列文檔以及試驗結(jié)果、實際的產(chǎn)成品等。如圖3所示（設(shè)計部分只以多功能工程車挖掘臂舉例）：多功能工程車車鏟設(shè)計理念——設(shè)計方案書——各部分計算書（液壓動力分析、機械臂受力分析、關(guān)鍵軸受力分析、車鏟受力分析、螺栓受力分析等）-SolidWorks三維造型-CAD工程圖——標(biāo)準件與非標(biāo)準件型號尺寸明細表——制造原型機——對原型機進行模擬工作試驗——對試驗數(shù)據(jù)進行分析——改進原型機（可就實際情況進行重復(fù)實驗與改進）——小批量生產(chǎn)試運行——大批量生產(chǎn)。

    圖3 多功能工程車挖掘臂

    (2)層次化。

    由于復(fù)雜機械產(chǎn)品本身的復(fù)雜性．與其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相對應(yīng)，一般采用產(chǎn)品一模塊一部件一零件逐層分解的手段對于不同層次的交付物進行表達。各層交付物之間的關(guān)系為：上層描述下層交付物間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，下層對上層交付物的組成進行細化表達，應(yīng)用結(jié)構(gòu)化文檔/零部件管理技術(shù)可以對這種層次化的交付物分解進行有效的管理。

    (3)齊套性。

    交付物要在功能、數(shù)量與質(zhì)量等方面滿足項目合同中的具體要求，需要符合復(fù)雜機械產(chǎn)品研制項目的交付物齊套性規(guī)范。齊套性是在以往復(fù)雜機械產(chǎn)品型號研制經(jīng)驗的基礎(chǔ)上總結(jié)出的規(guī)范性要求，其中體現(xiàn)了產(chǎn)品全生命周期管理的思想，例如在早期的方案設(shè)計階段就在質(zhì)量、標(biāo)準化、可靠性以及可維護性等方面提出具體要求，提供包括質(zhì)量保證大綱、標(biāo)準化綜合要求、可靠性保證大綱以及維修性保證大綱等交付物。

    執(zhí)行人員提交的交付物經(jīng)過評審確認后，表示該任務(wù)的完成。根據(jù)交付物的不同形式，如果是設(shè)計圖紙或具體文檔，需要有相關(guān)的審核流程，如校對、審核、工藝、標(biāo)準化、批準等；如果是具體的產(chǎn)成品，則需要質(zhì)量、入庫等一系列的檢驗。

    針對復(fù)雜機械產(chǎn)品研制項目交付物的以上特征，對其進行分解，形成的交付物分解結(jié)構(gòu)應(yīng)具有階段性、層次化、齊套性的特性，每個階段內(nèi)按產(chǎn)品一模塊一部件一零件逐層細化，符合相關(guān)的齊套性規(guī)范，并隨著階段的發(fā)展持續(xù)詳盡，如圖4所示。

    圖4 復(fù)雜機械產(chǎn)品研制過程交付物分解結(jié)構(gòu)

2 復(fù)雜機械產(chǎn)品研制項目多級工作分解結(jié)構(gòu)

    產(chǎn)品研制過程具有很明顯的項目性，因此，項目管理中的工作分解結(jié)構(gòu)(Work Breakdown Structure，WBS)適用于對產(chǎn)品開發(fā)過程進行分解與描述。項目工作分解結(jié)構(gòu)WBS是把項目按照系統(tǒng)原理和要求分解成相互獨立、相互影響、相互聯(lián)系的項目單元，將它們作為項目的計劃、實施、控制和信息傳遞等一系列項目管理工作對象，通過項目管理將所有的項目單元合并成一個工作整體，以達到綜合的計劃和控制要求。

    與交付物分解結(jié)構(gòu)相對應(yīng)，復(fù)雜機械產(chǎn)品研制項目工作分解結(jié)構(gòu)也具有階段性層次化的特點，不同階段的產(chǎn)品一模塊一部件一零件多級交付物由相應(yīng)的項目一子項目一活動一任務(wù)完成并提交，通過階段評審后，將產(chǎn)品研制過程推向下一階段，如圖5所示。

    圖5 復(fù)雜機械產(chǎn)品開發(fā)項目階段性層次化工作分解結(jié)構(gòu)模型

    復(fù)雜機械產(chǎn)品研制項目工作分解結(jié)構(gòu)是隨著生命周期階段的發(fā)展持續(xù)詳盡的。以多功能工程車研制項目的WBS的建立過程為例，由于工程車結(jié)構(gòu)相似，各參研單位在研制周期內(nèi)的分工相對固定，許多組織都形成了不同層次的工作分解結(jié)構(gòu)模板，其WBS建立流程如圖6所示。

    圖6 多功能工程車工作分解結(jié)構(gòu)建立流程圖

    在項目的論證階段，總承制單位根據(jù)航空發(fā)動機研制總體要求，將需求細化，形成初步的項目綱要性WBS，并以此為依據(jù)，制定總體研制方案和論證報告，對綱要性WBS進行修訂和審批，形成批準的項目綱要WBS�？偝兄茊挝桓鶕�(jù)相對固定的行業(yè)分工模式確定參研單位，并于參研單位一起制定研制任務(wù)書以及階段研制合同。各參研單位根據(jù)研制任務(wù)書，從項目綱要WBS中派生出初步的合同WBS，經(jīng)過與總承制單位的談判、修訂形成正式的合同WBS。由企業(yè)內(nèi)部管理的需要，參研單位內(nèi)部將合同WBS擴展至適當(dāng)?shù)募墑e，形成更為詳細具體的擴延合同WBS，通過與項目綱要WBS的匯編，最終形成工程項目WBS，進人工程研制及后續(xù)階段。

3 跨企業(yè)集成產(chǎn)品開發(fā)團隊

    項目組織中人員的創(chuàng)造性是產(chǎn)品研制活動的動力，要建立一個協(xié)同、并行的產(chǎn)品研制環(huán)境，應(yīng)合理規(guī)劃項目組織模式，建立與工作分解結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的組織分解結(jié)構(gòu)。組織分解結(jié)構(gòu)(Organizational Breakdown Structure，OBS)由WBS演化而來，也是層次化逐級細分的，具體表現(xiàn)為集成產(chǎn)品開發(fā)團隊(IPT)的矩陣化組織形式。集成產(chǎn)品開發(fā)團隊(IPT)是由能力互補的（即擁有不同角色）人員組成的小組，有唯一的團隊領(lǐng)導(dǎo)負責(zé)任務(wù)分派與小組任務(wù)的完成，所有成員被委托以共同的目的、行為目標(biāo)和工作方法，并相互負責(zé)。

    在即時協(xié)同技術(shù)的支持下，組織結(jié)構(gòu)突破設(shè)計所、制造廠間的部門限制，形成集成開發(fā)團隊。與復(fù)雜機械產(chǎn)品開發(fā)項目多層工作分解結(jié)構(gòu)相應(yīng)，為底層任務(wù)指派相應(yīng)的人員，在活動級組成子IPT，并進一步組成子項目級的集成開發(fā)團隊組織結(jié)構(gòu)，由各個團隊間的相互協(xié)同組成面向復(fù)雜機械產(chǎn)品開發(fā)項目的虛擬企業(yè)，從而形成了復(fù)雜機械產(chǎn)品開發(fā)項目階段性、層次化、跨企業(yè)的組織分解結(jié)構(gòu)，如圖7所示。

    圖7 復(fù)雜機械產(chǎn)品研制階段性、層次化、跨企業(yè)的組織分解結(jié)構(gòu)

4 工作包分解結(jié)構(gòu)

    交付物分解結(jié)構(gòu)、工作分解結(jié)構(gòu)、組織分解結(jié)構(gòu)分別從信息、功能、組織方面描述產(chǎn)品開發(fā)項目活動的屬性，在此基礎(chǔ)上，使用項目進度安排來識別各項活動的相互關(guān)聯(lián)與依存關(guān)系，并據(jù)此對項目任務(wù)的邏輯順序進行安排和確定，形成復(fù)雜機械產(chǎn)品開發(fā)項目工作包。工作包以各級WBS為編制單位，繼承了工作分解結(jié)構(gòu)階段性層次化的特點，如圖8所示。

    圖8 階段性層次化工作包分解結(jié)構(gòu)

    工作包作為特定的可獨立交付的WBS工作單元，需要明確定義可交付的任務(wù)要求；其工作責(zé)任落實到具體的人員或組織單位；定義確定的交付物形式，如報告、試驗結(jié)果、軟硬件產(chǎn)品、檢驗文件等；反映工作包任務(wù)的計劃起止日期安排；定義與其他工作包之間的依存關(guān)系。以工作包為單位，通過集成化工作流管理技術(shù)的支持，實現(xiàn)任務(wù)的下發(fā)執(zhí)行與實時反饋監(jiān)控。

5 項目關(guān)卡準則風(fēng)險控制

    在門徑系統(tǒng)中，關(guān)卡通過項目階段中提交的交付物，根據(jù)預(yù)先定義的準則，由評審委員會進行項目是否可以進入下一階段的決策，如圖9所示。

    圖9 基于項目關(guān)卡準則的決策

    項目管理過程中，關(guān)卡的具體作用包括風(fēng)險識別、風(fēng)險評估與風(fēng)險消除3個方面：

    (1)風(fēng)險識別：通過在審核階段溝通一些關(guān)鍵和現(xiàn)有的問題識別風(fēng)險，包括技術(shù)風(fēng)險進度風(fēng)險、財務(wù)風(fēng)險、客戶需求風(fēng)險等。

    (2)風(fēng)險評估：從發(fā)生的可能性以及對產(chǎn)品開發(fā)項目的影響程度的角度對風(fēng)險進行評估，歸類為不必消除的風(fēng)險、應(yīng)該消除的風(fēng)險、以及必須消除的風(fēng)險。

    (3)風(fēng)險消除：使問題發(fā)生可能性或影響最小化。

    準則作為項目能否向下一階段進行的決策依據(jù)，定義了對階段交付物的具體要求，是完成風(fēng)險識別、風(fēng)險評估以及風(fēng)險消除過程得關(guān)鍵。以多功能工程車開發(fā)項目關(guān)卡準則為例，如表1所示。

    表1 多功能工程車開發(fā)項目關(guān)卡準則示例

6 應(yīng)用示例

    目前，我國復(fù)雜機械產(chǎn)品研制項目的典型管理方式是由產(chǎn)品項目辦公室與產(chǎn)品總體部組成綜合評審委員會進行項目頂層規(guī)劃。產(chǎn)品項目辦公室負責(zé)組織整個型號研制項目的管理評審委員會，產(chǎn)品總體部負責(zé)組織各主要設(shè)計所與制造廠的技術(shù)代表形成虛擬技術(shù)評審委員會，從管理與技術(shù)兩方面協(xié)同決定型號研制項目的階段與關(guān)鍵節(jié)點，進一步定義交付物分解結(jié)構(gòu)、工作分解結(jié)構(gòu)以及組織分解結(jié)構(gòu)，明確活動間的關(guān)系進行項目總體進度安排，從而得到型號研制項目頂層計劃，并據(jù)此向各設(shè)計所與制造廠分配項目任務(wù)，設(shè)置關(guān)鍵節(jié)點里程碑并控制整體項目預(yù)算。在以上要建立綜合評審委員會的同時，還要加強機械產(chǎn)品本身的質(zhì)量設(shè)計，在這里田口玄一的三次設(shè)計理論將發(fā)揮至關(guān)重要的作用。其理論基礎(chǔ)為田口質(zhì)量觀、質(zhì)量損失函數(shù)、信噪比、正交實驗法。產(chǎn)品質(zhì)量控制分為線內(nèi)質(zhì)量控制和線外質(zhì)量控制。線外質(zhì)量控制就是采用三次設(shè)計法（系統(tǒng)設(shè)計、參數(shù)設(shè)計、容差設(shè)計）對產(chǎn)品進行質(zhì)量設(shè)計。線內(nèi)質(zhì)量控制側(cè)重于制造過程中對產(chǎn)品質(zhì)量進行控制，分為工序診斷與調(diào)整、預(yù)測與校正、檢驗與處理。

    由產(chǎn)品項目辦公室與總體部建立產(chǎn)品級項目計劃階段與控制節(jié)點，并將其分解形成模塊級子計劃分派給各相關(guān)設(shè)計所與制造廠進行進一步細化。在產(chǎn)品級項目計劃與模塊級子計劃之間通過關(guān)鍵節(jié)點里程碑的鏈接建立關(guān)聯(lián)，子計劃中對關(guān)鍵節(jié)點的執(zhí)行情況將自動反映到產(chǎn)品級項目計劃中，便于產(chǎn)品項目辦公室與總體部對整個項目的執(zhí)行進度進行宏觀協(xié)調(diào)與控制。在項目管理與產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理集成應(yīng)用環(huán)境中，通過父子項目工作區(qū)鏈接的方式形成層次化的項目階段一關(guān)卡結(jié)構(gòu)，如圖10所示。

    圖10 層次化的項目階段一關(guān)卡結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)

    在定義階段一關(guān)卡項目計劃后，為階段中需要協(xié)同執(zhí)行的任務(wù)定義交付物并映射相應(yīng)的工作流程。工作流程中的活動執(zhí)行者根據(jù)任務(wù)資源的分配進行指派，交付物的審批發(fā)放流程結(jié)束標(biāo)志任務(wù)的完成，自動向項目管理更新任務(wù)完成狀態(tài)；為關(guān)卡定義準則并映射相應(yīng)的工作流程，準則的審批結(jié)果決定項目關(guān)卡是否通過，從而決定項目能否順利進入下一階段的執(zhí)行，如圖11所示。

    圖11 定義工作流程、任務(wù)交付物及關(guān)卡準則映射的實現(xiàn)

7 結(jié)論

    本文提出了通過門徑系統(tǒng)的階段一關(guān)卡方法進行復(fù)雜機械產(chǎn)品研制項目管理的途徑。復(fù)雜機械產(chǎn)品研制項目門徑系統(tǒng)通過階段關(guān)卡定義、交付物分解結(jié)構(gòu)、工作分解結(jié)構(gòu)、組織分解結(jié)構(gòu)及項目進度安排，可以實現(xiàn)對復(fù)雜機械產(chǎn)品開發(fā)過程從信息、功能、組織及行為等多個方面進行階段化的完整描述，并且通過關(guān)卡對項目風(fēng)險進行有效控制。結(jié)合在項目管理與產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理集成環(huán)境中的應(yīng)用示例，為門徑系統(tǒng)在復(fù)雜機械產(chǎn)品研制項目管理中的實施與應(yīng)用提供了可供參考的方法和步驟。

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本文標(biāo)題：門徑系統(tǒng)在多功能工程車設(shè)計制造過程中的應(yīng)用

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