基于ASDC模型的民用飛機供應商 評估和監控準則研究

劉建方 孫景華 陳一可 花 卉 / Liu Jianfang Sun Jinghua Chen Yike Hua Hui

(上海飛機設計研究院，上海 201210)

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基于ASDC模型的民用飛機供應商 評估和監控準則研究

劉建方 孫景華 陳一可 花 卉 / Liu Jianfang Sun Jinghua Chen Yike Hua Hui

(上海飛機設計研究院，上海 201210)

在“主制造商-供應商”的民用飛機研制模式下，供應商的選擇和監控在某種程度上決定著民用飛機項目的成敗。從供應商機載軟件的研制資質、經驗、體系規范和資源等角度出發，建立了供應商機載軟件研制能力(Airborne Software Development Capability，簡稱ASDC)模型，并結合具體機載軟件項目的技術要求提出了一套確定供應商評價和監控準則的機制。在此基礎上對ASDC模型向系統/技術/價格/質量/服務層級擴展，就可以建立一套完整的民用飛機項目供應商選擇和監控準則。

機載軟件；供應商評估；供應商監控

0 引言

民用飛機的研制具有零部件眾多、投入高、風險大、項目周期長等特點?；陲L險共擔、利益共享的原則，當前民用飛機項目普遍采用“主制造商-供應商”的研制模式。在這種研制模式下，主制造商承擔總體和系統方案定義、系統集成等工作，而將零部件、機載設備的設計制造分包給供應商。以波音787項目為例，波音公司作為主制造商，負責總體定義和系統集成等核心工作，工作份額只占總量的35%。而機體部件研發和制造任務則更多地分包給全球各地的供應商，以期轉移風險、降低成本[1]。

在“主制造商-供應商”的研制模式下，對供應商的評估選擇和監控決定著整個項目的成敗。波音787項目五次推遲首飛、延遲三年半交付，其中的一個重要原因就是供應商協調和管理出現了問題。

隨著技術的進步和發展，民用飛機項目逐漸走向智能化、集成化。以表1中空客公司的民用飛機項目為例，從A310到A340飛機中機載軟件的數量和規模越來越大。因此，機載軟件在供應商的研制任務中占據了越來越大的比例，對供應商機載軟件研制能力進行評估也逐漸成為民用飛機項目供應商選擇和監控的重要依據。

表1 數字化機載設備的增長趨勢

1 國內外研究現狀

國內外對供應商評價與選擇的研究大致經歷了定性、定量、定性與定量相結合的方法等幾個階段。常見的供應商評價與選擇方法包括費爾德法、模式識別法、運籌優化法、經濟分析法等幾類[2]。其中層次分析法是運籌優化方法中的典型代表，具有可靠性高、誤差小的特點，在很多領域得到了廣泛應用。模式識別法中，Akram Zouggari等人建立了一個模糊系統，采用績效、服務質量、創新、風險等四類指標對供應商進行評估[3]。

我國“大飛機”重大科技專項啟動以來，國內眾多科研院所從不同角度對民用飛機供應商的評價和選擇進行了研究。例如，翟子鈞借鑒波音公司的五色碼評估體系提出一種我國“大飛機”供應商選擇模型[4]；徐建新等人選取質量、價格、交付、服務、管理等指標建立了一個多層次評估模型[5]。

隨著機載軟件在民用飛機項目中占據的比重越來越大，適航局方也在適航審查中提出了機載軟件項目介入程度的概念。FAA根據軟件級別、申請人/開發商的軟件適航審定經驗、開發能力、服務歷史、委任人員的能力以及系統/軟件的實際情況(復雜度、規模、新技術等)等因素對軟件項目進行評分，然后依據項目得分定義LOW、MEDIUM、HIGH三種FAA介入程度( Level of FAA Involvement，簡稱LOFI)[6]。對于三種介入程度，FAA在人力資源、DER授權、資料提交、軟件評審等方面都提出了不同的要求。EASA根據相似的因素界定NONE、LOW、MEDIUM、 HIGH四種介入程度(Level of Involvement，簡稱LOI)及每種介入程度中EASA軟件評審、申請人軟件評審、文件提交等要求[7]。除此以外，EASA還提出了LOI的變更機制以及確定申請人LOI的要求。

2 機載軟件研制能力模型

鑒于機載軟件在民用飛機項目研制過程中占據的重要地位，有必要明確供應商機載軟件研制能力的評估指標和方法以支持整個民用飛機項目的供應商評估過程。因此，選取供應商機載軟件研制相關的技術評估指標，搭建了供應商機載軟件研制能力(Airborne Software Development Capability，簡稱ASDC)模型。另一方面，對于復雜的問題很難直接確定相關技術指標的相對權重，所以根據層次分析法構造判斷矩陣，進而計算ASDC模型中各個技術指標的權重。具體過程如圖1所示。

圖1 ASDC模型構建過程

2.1 選取技術指標

總體而言，影響供應商機載軟件研制能力的因素主要包括如下幾方面。

1)機載軟件供應商資質：權威評估機構頒發給供應商的CMMI、GJB5000A等軟件資質證書以及證書的等級；

2)機載軟件研制經驗：供應商先前研制的機載軟件項目，需要綜合考慮項目數量、級別、復雜度等；

3)機載軟件研制體系：供應商是否建立了指導機載軟件開發、驗證、構型管理、質量保證、適航審定工作的指導規范、操作程序、技術手冊等；

4)機載軟件研制資源：供應商是否具備支持機載軟件研制的各種資源，包括人力資源、軟件研制工具和平臺以及咨詢專家等外部資源。

具體的ASDC模型的技術指標及相關說明見表2。

2.2 構造/調整判斷矩陣

構造判斷矩陣就是評價者以上一層某一技術指標為基準，將本層次的技術指標兩兩比較，從而確定本層次技術指標的相對重要程度。為了量化比較結果，本文采用Saaty 的1～9 標度法來反映同層指標間的相對重要性，見表3。

表2 ASDC模型的指標體系

表3 Saaty的1～9標度法

判斷矩陣如圖2所示，其中eijk表示技術指標Eij與Eik兩兩比較對于Ei目標的重要程度的標度值，n表示判斷矩陣階數。

圖2 判斷矩陣示意圖

2.3 一致性檢驗

判斷矩陣是評價者在主觀上兩兩比較技術指標得出的，評價時的思維偏差有可能影響對技術指標相對重要性的判斷，而一致性檢驗就是檢驗判斷矩陣是否存在邏輯錯誤。只有通過一致性檢驗的判斷矩陣才是有效的，否則應當進行修正。檢驗步驟如下：

1)計算一致性指標CI:

CI=(λmax-n)/(n-1)

其中，λmax為判斷矩陣的最大特征值。

2)計算一致性率CR:

CR=CI/RI

其中，RI是平均隨機一致性比率，可由表4得出。

表4 平均隨機一致性比率RI

當CR<0.1時，判斷矩陣具有一致性，否則應重新調整判斷矩陣中的元素，直至具有滿意的一致性為止。

2.4 計算指標權重

按照如下步驟采用方根法計算各個技術指標的權重：

1)將判斷矩陣Ei的每一行要素相乘，得到一新的向量：

2)計算Mij的n次方根：

3)對Sij進行歸一化后即得到所求的權重向量：

建立ASDC模型后，對于某一供應商，就可以根據其機載軟件研制的技術水平按照表2中的技術指標逐項打分，然后按照如下公式計算該供應商的ASDC值：

3 基于ASDC模型的供應商評估準則

對于每一個候選供應商，按照ASDC模型的技術指標進行評分，可以很容易看出供應商在機載軟件研制上的能力差異。但是，民用飛機項目中不同系統中的機載軟件在級別、規模和復雜度等方面存在很大差異，對供應商的要求也各不相同。而且，“最優秀”的供應商由于價格和成本上普遍較高，不一定是最好的選擇。所以，本文還針對機載軟件本身的技術要求提出了機載軟件研制要求(Airborne Software Development Requirement，簡稱ASDR)模型，并通過ASDR模型與ASDC模型的對比計算來選擇“最合適”的供應商。

3.1 機載軟件研制要求模型

ASDR模型是通過評估某個系統中機載軟件的級別、規模和復雜度等指標，從而明確對機載軟件供應商研制水平的要求。ASDR選取的評估技術指標見表5。

表5 ASDR技術指標體系

對于表5中的技術指標，按照本文第2章的過程采用層次分析法可以計算出各個ASDR技術指標的相對權重。對某個系統中的機載軟件按照表5的技術指標逐項打分，則可以根據下式計算該機載軟件的ASDR值：

3.2 供應商機載軟件評估準則

根據某個系統機載軟件的ASDR模型和候選供應商的ASDC模型，可以按照下式計算供應商的評價指標SEL：

sel=|asdr-asdc|

SEL體現了供應商機載軟件研制能力與機載軟件研制要求的差距。對于不同供應商按照SEL的值從小到大排序，SEL值越小的供應商就越“適合”該系統機載軟件的研制任務。

3.3 供應商機載軟件監控準則

由于供應商的選擇受技術、價格、質量、風險等多重因素制約，所以民用飛機項目選定的供應商對于機載軟件而言未必是“最合適”的。因此，仍然有必要根據機載軟件的技術要求和選定供應商的技術水平對機載軟件研制過程進行合適的監控。根據某個系統機載軟件的ASDR模型和選定供應商的ASDC模型，供應商監控準則SOL可以按照下式計算：

sol=asdr×[1 +(asdr-asdc)]

由上式可見，選定供應商機載軟件研制能力越差，承擔的機載軟件的研制要求越高，則對該供應商的監控力度就越要加強。反之，對供應商機載軟件研制過程的監控力度則可以適當降低。

根據不同的SOL區間，本文定義的供應商機載軟件研制過程監控準則見表6。

表6 供應商機載軟件研制過程監控準則

4 總結

民用飛機項目的供應商選擇需要考慮技術、價格、質量、服務等多種因素，如圖3所示。本文從機載軟件的角度出發，以供應商機載軟件研制能力評估入手，提出了一種供應商評估和監控的機制。在此基礎上擴展，逐層建立機載軟件/電子硬件、機載系統、技術/價格/質量/服務層級的評估模型，就可以形成一套民用飛機項目供應商選擇和監控的機制。

圖3 民用飛機供應商評估因素

[1] 姜香美，張亞莉，徐祎飛.波音供應商合作關系對大飛機項目的啟示[J] .航空制造技術，2010，24：102-105.

[2] 王圓.航空制造業供應商評估體系研究[D] .西安：西安電子科技大學，2010.

[3] Akram Zouggari , Lyes Benyoucef, Vipul Jain. A Knowledge-based Discrete Event Simulation Approach for Supplier Selection with Order Allocation [C]. Proceedings of the 2009 IEEE IEEM,1673-1678.

[4] 翟子鈞. 我國大飛機供應商選擇模型的初探[C]//西安：中國航空學會管理科學分會學術交流會議論文集，2011.

[5] 徐建新，李洋，郭巧榮. 民用飛機供應商評估體系研究[J] . 中國民航大學學報，2012,8， 30(4)：17-21.

[6] 8110.49 Chg 1, Software Approval Guidelines [S]. FAA,Sep 28， 2011．

[7] CM - SWCEH - 002 Issue: 01, Subject Software Aspects of Certification[S]. EASA,Aug 11, 2011.

Evaluation and Overseeing Regulation for Civil Aircraft Supplier Based on ASDC Model

(Shanghai Aircraft Design and Research Institute，Shanghai 201210，China)

The success of civil aircraft program is mainly determined by the supplier selection and overseeing in the 'airframer-supplier' development mode. The Airborne Software Development Capability (ASDC) model for supplier is established from airborne software development qualification, experiences, procedures and resource. Based on the process, the supplier evaluation and overseeing criteria is proposed. The supplier selection and overseeing criteria mechanism will be established based on the extending form the ASDC model to system /technology /price /quality.

airborne software; supplier evaluation; supplier overseeing

G272.7

A