技術(shù)性能測量在武器裝備研制過程中的應(yīng)用

技術(shù)性能測量（TechnicalPerformance Measure，TPM）是一種跟蹤技術(shù)進(jìn)展?jié)M足武器性能規(guī)范的工具。在武器裝備研制項(xiàng)目的不同階段，性能指標(biāo)的要求變化很大，將性能指標(biāo)的評(píng)審節(jié)點(diǎn)定在武器裝備研制過程的里程碑事件上，可以及時(shí)有效地利用里程碑事件發(fā)生時(shí)匯總的性能指標(biāo)信息，來把握性能指標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化，從而對武器裝備研制過程性能指標(biāo)的滿足情況做出風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)。

技術(shù)性能測量在美軍裝備研制中的一般流程

項(xiàng)目需求階段，政府和承包商團(tuán)隊(duì)選取技術(shù)指標(biāo)，形成指標(biāo)列表，如重量、速度、MTBF等，通過項(xiàng)目成本和進(jìn)度分析規(guī)劃技術(shù)性能測量流程，形成項(xiàng)目進(jìn)程規(guī)劃，通過技術(shù)性能測量評(píng)估過程，形成風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果。

一、支撐美軍裝備需求論證和驗(yàn)證

作為使用方和建設(shè)方，美軍制定裝備的使用需求，并通過里程碑節(jié)點(diǎn)審查確保需求通過技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。

從美軍的裝備正向開發(fā)設(shè)計(jì)流程來看，利益攸關(guān)方的需求通過任務(wù)要求（Mission Needs）——效能指標(biāo)（MOE）——性能指標(biāo)（MOP）傳遞到技術(shù)實(shí)現(xiàn)方，而技術(shù)實(shí)現(xiàn)方通過開發(fā)過程的技術(shù)性能測量進(jìn)行技術(shù)實(shí)現(xiàn)的監(jiān)管和風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控。

效能指標(biāo)、關(guān)鍵性能參數(shù)（KPP）、性能指標(biāo)和技術(shù)性能測量的關(guān)系

項(xiàng)目采購方通過任務(wù)需求明確裝備的效能指標(biāo)，制定關(guān)鍵性能參數(shù)。競標(biāo)方根據(jù)效能指標(biāo)和關(guān)鍵性能參數(shù)提出方案并明確性能指標(biāo)。競標(biāo)成功后，在研制過程中通過技術(shù)性能測量確保技術(shù)實(shí)現(xiàn)。從效能指標(biāo)到技術(shù)性能測量的過程中技術(shù)途徑和階段性目標(biāo)逐漸顯現(xiàn)，以作戰(zhàn)需求為輸入的，輸出具體技術(shù)落地和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。從技術(shù)性能測量到效能指標(biāo)則是技術(shù)解決視野逐漸清晰。

經(jīng)過需求論證，任務(wù)要求形成了效能指標(biāo)，并列出關(guān)鍵性能參數(shù)清單。效能指標(biāo)經(jīng)過設(shè)計(jì)推演、迭代和驗(yàn)證，形成性能指標(biāo)，完成需求論證過程。

關(guān)鍵性能參數(shù)和技術(shù)性能測量的關(guān)系

如上圖所示，在美軍某項(xiàng)目的技術(shù)分解示意圖中，關(guān)鍵性能參數(shù)主要反映客戶對任務(wù)完成目標(biāo)的需求。技術(shù)性能測量需要解決的問題是對構(gòu)成關(guān)鍵性能參數(shù)的關(guān)鍵可度量技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行量化評(píng)估。

選取的技術(shù)性能測量需要反映飛機(jī)關(guān)鍵性能，把握飛機(jī)研制風(fēng)險(xiǎn)，做到自底向上地技術(shù)管控，通過技術(shù)性能測量可確認(rèn)飛機(jī)性能指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，確認(rèn)飛機(jī)效能指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，最終滿足客戶需求。被跟蹤參數(shù)的選定是基于成本、風(fēng)險(xiǎn)和該參數(shù)是否是系統(tǒng)成功的關(guān)鍵指標(biāo)。被選定的參數(shù)起著衡量和評(píng)估技術(shù)進(jìn)展?fàn)顩r的度量作用。

效能指標(biāo)、性能指標(biāo)、技術(shù)性能測量的數(shù)量關(guān)系示意

如上圖所示，在美軍項(xiàng)目中，一般定義2～12項(xiàng)效能指標(biāo)（平均6項(xiàng)），定義的每項(xiàng)效能指標(biāo)可牽引1～10項(xiàng)性能指標(biāo)的設(shè)計(jì)（平均5項(xiàng)），每項(xiàng)性能指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需跟蹤關(guān)鍵的1～7項(xiàng)技術(shù)性能測量（平均4項(xiàng)）。

技術(shù)性能測量也是分層開展的。通過開展技術(shù)性能測量工作，每一個(gè)技術(shù)性能測量描述的性能可逐級(jí)支持型號(hào)上一級(jí)產(chǎn)品性能，并最終有助于實(shí)現(xiàn)飛機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、保障或訓(xùn)練系統(tǒng)的整體性能。

在里程碑節(jié)點(diǎn)處評(píng)估性能指標(biāo)時(shí)，性能指標(biāo)的權(quán)重值會(huì)影響技術(shù)性能測量值的計(jì)算。根據(jù)每個(gè)技術(shù)性能測量指標(biāo)在系統(tǒng)需求中所處的重要程度，結(jié)合專家打分或仿真預(yù)計(jì)等方法為每一指標(biāo)確定權(quán)重系數(shù)，然后綜合考慮三類指標(biāo)，作為技術(shù)性能測量綜合指標(biāo)。

二、支持項(xiàng)目管理、開發(fā)方的風(fēng)險(xiǎn)管控

在系統(tǒng)工程V字模型中，效能指標(biāo)和關(guān)鍵性能參數(shù)在作戰(zhàn)需求文檔初始化能力文件中明確，其中效能指標(biāo)需要用裝備性能進(jìn)行確認(rèn)和驗(yàn)證。性能指標(biāo)和技術(shù)性能測量在體系和系統(tǒng)需求指標(biāo)中明確，并通過系統(tǒng)測試進(jìn)行確認(rèn)和驗(yàn)證。

系統(tǒng)工程V字模型中效能指標(biāo)、關(guān)鍵性能參數(shù)、性能指標(biāo)、技術(shù)性能測量的相對位置

雖然工程中要求某些指標(biāo)越高越好或越低越好，但在實(shí)際情況中，它們也不可能達(dá)到最高或是最低，因此只要符合需求即可。因此，對A類性能指標(biāo)可以規(guī)定一個(gè)滿足需求的容忍區(qū)間，區(qū)間的下限值可以根據(jù)對指標(biāo)的需求給出，上限則為正無窮；對于B類性能指標(biāo)也規(guī)定一個(gè)滿足需求的容忍區(qū)間，區(qū)間的上限值根據(jù)對指標(biāo)的需求給出，下限則為0；對于C類性能指標(biāo)的容忍區(qū)間，則需要根據(jù)對指標(biāo)的需求對上限和下限都進(jìn)行限制，形成置信帶。無論是哪一類指標(biāo)，指標(biāo)數(shù)值只要包含在置信帶內(nèi)，就說明符合需求。

F-22技術(shù)性能測量示意圖

如上圖所示，在F-22項(xiàng)目中，技術(shù)性能測量跟蹤項(xiàng)目里程碑（標(biāo)注于標(biāo)準(zhǔn)圖表上部，分別為需求設(shè)計(jì)評(píng)審、初步設(shè)計(jì)評(píng)審、關(guān)鍵設(shè)計(jì)評(píng)審）及其對應(yīng)的目標(biāo)值（產(chǎn)品規(guī)范確定的數(shù)值，以中部的虛線表示）和當(dāng)前估算值（以黑三角形表示），以對研發(fā)產(chǎn)品應(yīng)達(dá)到性能進(jìn)行預(yù)測。

在美國航空航天局（NASA）某項(xiàng)目中，不同的技術(shù)指標(biāo)在不同的階段，其技術(shù)性能測量范圍和指標(biāo)隨著項(xiàng)目階段的開展而不斷更新。而在每個(gè)項(xiàng)目階段結(jié)尾開展評(píng)審可以更清晰、直觀地看出項(xiàng)目開發(fā)是否達(dá)成此階段的目標(biāo)。

NASA某項(xiàng)目技術(shù)性能測量值隨項(xiàng)目進(jìn)程的變化

在工程項(xiàng)目的初始設(shè)計(jì)階段，通過歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、仿真預(yù)計(jì)或解析等方法，確定技術(shù)性能測量閾值后，可以動(dòng)態(tài)地控制技術(shù)性能測量指標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)，更有效地對工程項(xiàng)目進(jìn)行性能風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作。

技術(shù)性能測量可以讓項(xiàng)目管理者跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程和研制過程狀態(tài)。對參數(shù)的實(shí)際值隨時(shí)間變化偏離計(jì)劃值的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，項(xiàng)目指揮根據(jù)監(jiān)測結(jié)果來判斷實(shí)際值偏離計(jì)劃值的程度是否可以接受。

以波音公司某個(gè)項(xiàng)目中的某項(xiàng)技術(shù)性能測量指標(biāo)為例。對于技術(shù)性能測量測量值與指標(biāo)的偏離，通常采用不同顏色的圖例來評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)程度。綠色表示系統(tǒng)完全符合性能需求，黃色表示系統(tǒng)能夠達(dá)到要求，但目前沒有完全符合性能需求，紅色表示系統(tǒng)不能滿足需求。藍(lán)色表示系統(tǒng)超過了性能需求，暗示系統(tǒng)需求制定過于寬松，利益攸關(guān)方可審慎考慮修改指標(biāo)。

技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的可視化描述

在該項(xiàng)目中，隨著項(xiàng)目進(jìn)行，綠色區(qū)間逐漸縮窄，表示對系統(tǒng)開發(fā)的要求越來越高，到達(dá)某個(gè)階段后，綠色區(qū)域范圍不再變化，表示指標(biāo)固化，如下圖所示。

波音公司某項(xiàng)目技術(shù)性能測量與風(fēng)險(xiǎn)管理結(jié)合實(shí)例

技術(shù)性能測量評(píng)估可與工作分解結(jié)構(gòu)（WBS）結(jié)合，繪制出系統(tǒng)開發(fā)工作分解風(fēng)險(xiǎn)圖。在工作分解結(jié)構(gòu)圖中，技術(shù)性能測量風(fēng)險(xiǎn)較高的指標(biāo)標(biāo)紅，表示系統(tǒng)研制存在風(fēng)險(xiǎn)，需要制定風(fēng)險(xiǎn)消減計(jì)劃。

技術(shù)性能測量與工作分解結(jié)構(gòu)圖結(jié)合使用案例

對高風(fēng)險(xiǎn)的技術(shù)性能測量，需編制風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告，分析技術(shù)性能測量不達(dá)標(biāo)的原因，并制定風(fēng)險(xiǎn)消減計(jì)劃，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)消減風(fēng)險(xiǎn)因素并通過在里程碑節(jié)點(diǎn)的連續(xù)監(jiān)控，確認(rèn)風(fēng)險(xiǎn)因素是否已經(jīng)消減，是否對裝備研制產(chǎn)生影響。