技术选择和分解

一、技术选择和分解

复杂项目组件较多，如一台航空引擎就可能有数万个零部件，涉及多个学科专业领域。为使得能够对其进行创新开发，首先要对创新项目进行技术选择和分解，即根据用户的功能要求，对技术进行选择，并将复杂的技术系统和项目开发活动分解为可以实际执行、任务目标明确的具体单元。技术选择和分解有助于明确用户需要什么以及如何满足用户需求；同时也有助于研究开发人员明确应该做什么以及如何做。

(一)技术选择与分解示例

P.Nightingale关于航空引擎开发中的技术分解，可以作为技术选择与分解的一个例子(图6-6)。

对用户而言，航空引擎的作用是为飞机的飞行提供推力。因此(为简单起见)，其开发活动的技术选择和分解，也首先是从如何产生推力以满足用户要求开始，然后逐级进行，分解到次级系统，直到最后的单元。

第一，推力的产生是通过加速和高速喷出空气或气体，以产生一个相等且相反的推进力。

第二，为“加速空气/气体到高速度”，可通过使用喷气发动机或螺旋桨发动机，假设选择的是喷气发动机。

第三，喷气发动机通过点燃空气/燃料混合气来加速空气/气体到高速度。点燃空气/燃料混合气有多种方式，如冲压式喷气引擎(前进运动压缩空气)，脉冲式喷气引擎(点火时关闭气门)，火箭式发动机(使用自带氧/空气资源)，涡轮喷气引擎(排出涡轮压缩机空气)。假设选择的是涡轮喷气引擎。

第四，涡轮喷气引擎有“两轴”“三轴”两种设计，假设选择了“三轴”设计。

第五，“三轴”设计的涡轮喷气引擎，涉及到风扇、低压压缩机、高压压缩机、燃烧室、燃料系统、排气系统等多个次级系统的联系。开发设计问题也进一步分解为围绕每一个引擎次级系统为基础的次级问题，例如燃料系统。

第六，燃料系统的功能是控制燃料的流动，以便在任一运行条件(如不同的温度、高度、速度、起动和加速等)下燃烧。它必须得保证引擎气体温度、压缩机释放的压力、运转的速度是安全的，以及运行像燃油冷却这样的辅助功能。由于燃料的流动对油门的位置、空气温度、空气压力、速度、引擎速度、温度和压缩机释放的压力是敏感的，燃料系统的设计标准与引擎的其他组件的设计标准相互关联。

图6-6　航空引擎的技术分解

燃料系统本身也是多部件的组合，如：高压燃料泵、低压燃料泵、燃料流动调节器、油门系统、低压轴调节器、高压开关、传感器和控制系统等。燃料系统的开发设计需要对其再进行分解，例如传感器和控制系统等。以下还可以再继续分解。

这一整个过程就是：飞机制造商对引擎提出了新的特性要求，并传达给引擎制造商。引擎制造商评价技术要求，并把引擎设计分解成次级系统(如压缩机风扇等)。次级系统设计团队进一步分解设计，直到最终的组件说明书(或规范)。在这个等级体系中，“要求向下传达，定义向上传达”，从而使得设计问题越来越专业化，开发的任务和目标也越来越明确。

(二)技术选择与分解应注意的问题

首先，技术选择与分解将贯穿于整个技术系统，即从产品系统的技术要求(或用户的需求)开始，分解到次级系统，直到达到等级系统的最底层，如螺母、螺栓这样的发挥其应有功能的简单组件，由此而形成的将是一个产品技术系统的逻辑等级体系。在这一分解过程中，伴随着技术系统逻辑体系的形成，也可以明确与之相关的需要进行创新开发的问题体系。这两种体系(即产品技术系统或次级系统的等级体系以及主要问题和次级问题的等级体系)应该相互关联，从而构成一个“技术—任务”的总体框架。

其次，技术选择与分解是为随后的创新开发做准备，因此其任务不仅仅只是选择了某种技术并将其分解为基本的组成单元，同时还应为其后的创新开发规定“技术—产品”的基本构架。其中，技术方面包括技术的定义与规范；任务方面包括必须进行的工作和要求。这一构架的形成是与技术选择与分解同时进行的，也即随着分解的逐级进行，工作任务和要求也逐级向下传达、技术定义和规范则逐级向上传达。从而使得在产品技术系统(相应的也是在问题体系)的每一层次，创新开发问题也越来越专业化和明确。

再次，产品技术系统的等级体系(以及与之相关联的问题体系)不仅仅是像一根主树根分成很多次级树根一样，只有从上到下的垂直关系，而是同时存在许多组件还与其他“分枝”的组件系统相互关联，从而形成等级体系中复杂的纵向及横向的联系。由于这些联系的存在，任务要求和技术规范也将跨越等级体系各个“分枝”，形成纵向与横向的整体联系。

最后，产品技术系统中各次级系统和组件之间的纵向和横向联系同时存在的系统性质，使得创新开发过程中，某一次级系统或组件的设计改变对其他次级系统或组件有一种普遍的影响，甚至可能会导致出现“重新设计连锁反应”现象，这是造成项目计划延迟和成本费用上升的一个重要原因。为了避免类似情况的发生，在管理上的一个重要要求是：力求使研究开发人员能够“看到更大的画面”(即不是仅仅只关注他们自己的工作内容，而是力求形成对整个项目的整体认识)，明确他们的工作在整个项目系统中所处的位置和要求，以便改进他们对自己所设计的部件如何在与其他次级系统的关系中、并沿着技术系统等级体系而发挥作用的理解。这将能最大限度地减少设计改变的程度和影响，同时也能降低设计的不确定性及尽可能消除实际运行与预期运行之间的差别，最终也将会减少重新设计的可能性。