門徑系統(Stage-Gate System，SGS)于1988年由羅伯特.G.庫伯（Robert G．Cooper）博士提出，把新產品項目流程劃分成一系列預先設定的階段，每一個階段由一組預先規定的、跨職能的活動組成，并且設置交付物，交付物的提交表明階段的結束；在階段結束后的關卡設置預先定義的準則，符合關卡準則是項目進入下一階段繼續執行的必要條件，從而使關卡起到質量控制和決策檢查點的作用。門徑系統方法已被廣泛應用于歐美、日本的企業指導新產品開發過程管理；近年來，隨著由“中國制造”向“中國創造”的發展，門徑系統在我國企業新產品開發中也開始有越來越多的應用。
復雜機械產品研制以型號產品的成功研制為目標，分階段實現，是具有組織整體性、創造性、風險性和具體技術上的不確定性的一次性活動，其特點突出體現在：產品結構層次本身復雜、產品研制過程經歷多個階段、計劃安排需要經過多級分配、產品研制過程中需要進行跨企業多學科的異地協同、研制活動存在風險等。針對復雜機械產品研制項目應用門徑系統的階段一關卡方法，通過層次化的交付物分解結構、多級工作分解結構、跨企業組織分解結構、工作包分解結構以及關卡準則風險控制等手段，實現對復雜機械產品研制項目的階段性、層次化、多級協同管理，并關注其階段性的風險控制，實現復雜機械產品研制項目的集成管理與監控，如圖1所示。
圖1 復雜機械產品研制項目的門徑系統方法
現代建筑工地一直存在挖掘機、鏟車和裝載車協同工作的現象。可是對于小型工地，同時使用3種工程車費時費力，并且由于場地限制，往往導致沒有足夠的空間允許3輛工程車同時使用。就現代工程來說，生產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
其主要設計以及創新點有：
(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，再結合行車方向設計成側向“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。
為杜絕超載現象，本工程車在車斗的下后方安裝一個自動卸貨旋轉蝸桿。一旦通過重量感應器發現超載現象，卸貨渦輪將自動啟動進行卸貨。此裝置完全由自身實現自動控制，不能人為停止或改動，以此起到強制杜絕超載的作用。
(3)旋轉車門與旋轉座椅。
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，將挖掘鏟收進側面，裝卸鏟收入車頂。提高了行車的安全系數。
為實現多、快、好、省的節約型社會，這樣一體化的設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構
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、可證實的項目產出與結果。復雜機械產品研制過程的交付物具有以下特征：
(1)階段性。
復雜機械產品的研制過程一般包括項目論證、方案設計、工程研制與設計定型以及生產定型等不同階段。隨著階段的深入，交付物會歷經概念機、驗證機、原型機、批產成品等不同狀態，是一個持續詳盡的過程。在不同的階段，從宏觀上講每個階段完成一個“PDCA”的循環，并且每個循環都以A（處理、總結）為始終，大環套小環、小環保大環，通過戴明環的不斷轉動推動階段的演化與前進。從微觀上講則為執行人員通過上一階段的結論完成所分配的任務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、設計方案書、圖紙、明細表等一系列文檔以及試驗結果、實際的產成品等。如圖3所示（設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計理念——設計方案書——各部分計算書（液壓動力分析、機械臂受力分析、關鍵軸受力分析、車鏟受力分析、螺栓受力分析等）-SolidWorks三維造型-CAD工程圖——標準件與非標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——對試驗數據進行分析——改進原型機（可就實際情況進行重復實驗與改進）——小批量生產試運行——大批量生產。
圖3 多功能工程車挖掘臂
(2)層次化。
由于復雜機械產品本身的復雜性．與其產品結構相對應，一般采用產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系為：上層描述下層交付物間的關聯關系，下層對上層交付物的組成進行細化表達，應用結構化文檔/零部件管理技術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、數量與質量等方面滿足項目合同中的具體要求，需要符合復雜機械產品研制項目的交付物齊套性規范。齊套性是在以往復雜機械產品型號研制經驗的基礎上總結出的規范性要求，其中體現了產品全生命周期管理的思想，例如在早期的方案設計階段就在質量、標準化、可靠性以及可維護性等方面提出具體要求，提供包括質量保證大綱、標準化綜合要求、可靠性保證大綱以及維修性保證大綱等交付物。
執行人員提交的交付物經過評審確認后，表示該任務的完成。根據交付物的不同形式，如果是設計圖紙或具體文檔，需要有相關的審核流程，如校對、審核、工藝、標準化、批準等；如果是具體的產成品，則需要質量、入庫等一系列的檢驗。
針對復雜機械產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構應具有階段性、層次化、齊套性的特性，每個階段內按產品一模塊一部件一零件逐層細化，符合相關的齊套性規范，并隨著階段的發展持續詳盡，如圖4所示。
圖4 復雜機械產品研制過程交付物分解結構
2 復雜機械產品研制項目多級工作分解結構
產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構(Work Breakdown Structure，WBS)適用于對產品開發過程進行分解與描述。項目工作分解結構WBS是把項目按照系統原理和要求分解成相互獨立、相互影響、相互聯系的項目單元，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。
與交付物分解結構相對應，復雜機械產品研制項目工作分解結構也具有階段性層次化的特點，不同階段的產品一模塊一部件一零件多級交付物由相應的項目一子項目一活動一任務完成并提交，通過階段評審后，將產品研制過程推向下一階段，如圖5所示。
圖5 復雜機械產品開發項目階段性層次化工作分解結構模型
復雜機械產品研制項目工作分解結構是隨著生命周期階段的發展持續詳盡的。以多功能工程車研制項目的WBS的建立過程為例，由于工程車結構相似，各參研單位在研制周期內的分工相對固定，許多組織都形成了不同層次的工作分解結構模板，其WBS建立流程如圖6所示。
圖6 多功能工程車工作分解結構建立流程圖
在項目的論證階段，總承制單位根據航空發動機研制總體要求，將需求細化，形成初步的項目綱要性WBS，并以此為依據，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。總承制單位根據相對固定的行業分工模式確定參研單位，并于參研單位一起制定研制任務書以及階段研制合同。各參研單位根據研制任務書，從項目綱要WBS中派生出初步的合同WBS，經過與總承制單位的談判、修訂形成正式的合同WBS。由企業內部管理的需要，參研單位內部將合同WBS擴展至適當的級別，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階段。
3 跨企業集成產品開發團隊
項目組織中人員的創造性是產品研制活動的動力，要建立一個協同、并行的產品研制環境，應合理規劃項目組織模式，建立與工作分解結構相對應的組織分解結構。組織分解結構(Organizational Breakdown Structure，OBS)由WBS演化而來，也是層次化逐級細分的，具體表現為集成產品開發團隊(IPT)的矩陣化組織形式。集成產品開發團隊(IPT)是由能力互補的（即擁有不同角色）人員組成的小組，有唯一的團隊領導負責任務分派與小組任務的完成，所有成員被委托以共同的目的、行為目標和工作方法，并相互負責。
在即時協同技術的支持下，組織結構突破設計所、制造廠間的部門限制，形成集成開發團隊。與復雜機械產品開發項目多層工作分解結構相應，為底層任務指派相應的人員，在活動級組成子IPT，并進一步組成子項目級的集成開發團隊組織結構，由各個團隊間的相互協同組成面向復雜機械產品開發項目的虛擬企業，從而形成了復雜機械產品開發項目階段性、層次化、跨企業的組織分解結構，如圖7所示。
圖7 復雜機械產品研制階段性、層次化、跨企業的組織分解結構
4 工作包分解結構
交付物分解結構、工作分解結構、組織分解結構分別從信息、功能、組織方面描述產品開發項目活動的屬性，在此基礎上，使用項目進度安排來識別各項活動的相互關聯與依存關系，并據此對項目任務的邏輯順序進行安排和確定，形成復雜機械產品開發項目工作包。工作包以各級WBS為編制單位，繼承了工作分解結構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構
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要求；其工作責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、試驗結果、軟硬件產品、檢驗文件等；反映工作包任務的計劃起止日期安排；定義與其他工作包之間的依存關系。以工作包為單位，通過集成化工作流管理技術的支持，實現任務的下發執行與實時反饋監控。
5 項目關卡準則風險控制
在門徑系統中，關卡通過項目階段中提交的交付物，根據預先定義的準則，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 基于項目關卡準則的決策
項目管理過程中，關卡的具體作用包括風險識別、風險評估與風險消除3個方面：
(1)風險識別：通過在審核階段溝通一些關鍵和現有的問題識別風險，包括技術風險進度風險、財務風險、客戶需求風險等。
(2)風險評估：從發生的可能性以及對產品開發項目的影響程度的角度對風險進行評估，歸類為不必消除的風險、應該消除的風險、以及必須消除的風險。
(3)風險消除：使問題發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，定義了對階段交付物的具體要求，是完成風險識別、風險評估以及風險消除過程得關鍵。以多功能工程車開發項目關卡準則為例，如表1所示。
表1 多功能工程車開發項目關卡準則示例
6 應用示例
目前，我國復雜機械產品研制項目的典型管理方式是由產品項目辦公室與產品總體部組成綜合評審委員會進行項目頂層規劃。產品項目辦公室負責組織整個型號研制項目的管理評審委員會，產品總體部負責組織各主要設計所與制造廠的技術代表形成虛擬技術評審委員會，從管理與技術兩方面協同決定型號研制項目的階段與關鍵節點，進一步定義交付物分解結構、工作分解結構以及組織分解結構，明確活動間的關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，并據此向各設計所與制造廠分配項目任務，設置關鍵節點里程碑并控制整體項目預算。在以上要建立綜合評審委員會的同時，還要加強機械產品本身的質量設計，在這里田口玄一的三次設計理論將發揮至關重要的作用。其理論基礎為田口質量觀、質量損失函數、信噪比、正交實驗法。產品質量控制分為線內質量控制和線外質量控制。線外質量控制就是采用三次設計法（系統設計、參數設計、容差設計）對產品進行質量設計。線內質量控制側重于制造過程中對產品質量進行控制，分為工序診斷與調整、預測與校正、檢驗與處理。
由產品項目辦公室與總體部建立產品級項目計劃階段與控制節點，并將其分解形成模塊級子計劃分派給各相關設計所與制造廠進行進一步細化。在產品級項目計劃與模塊級子計劃之間通過關鍵節點里程碑的鏈接建立關聯，子計劃中對關鍵節點的執行情況將自動反映到產品級項目計劃中，便于產品項目辦公室與總體部對整個項目的執行進度進行宏觀協調與控制。在項目管理與產品數據管理集成應用環境中，通過父子項目工作區鏈接的方式形成層次化的項目階段一關卡結構，如圖10所示。
圖10 層次化的項目階段一關卡結構的實現
在定義階段一關卡項目計劃后，為階段中需要協同執行的任務定義交付物并映射相應的工作流程。工作流程中的活動執行者根據任務資源的分配進行指派，交付物的審批發放流程結束標志任務的完成，自動向項目管理更新任務完成狀態；為關卡定義準則并映射相應的工作流程，準則的審批結果決定項目關卡是否通過，從而決定項目能否順利進入下一階段的執行，如圖11所示。
圖11 定義工作流程、任務交付物及關卡準則映射的實現
7 結論
本文提出了通過門徑系統的階段一關卡方法進行復雜機械產品研制項目管理的途徑。復雜機械產品研制項目門徑系統通過階段關卡定義、交付物分解結構、工作分解結構、組織分解結構及項目進度安排，可以實現對復雜機械產品開發過程從信息、功能、組織及行為等多個方面進行階段化的完整描述，并且通過關卡對項目風險進行有效控制。結合在項目管理與產品數據管理集成環境中的應用示例，為門徑系統在復雜機械產品研制項目管理中的實施與應用提供了可供參考的方法和步驟。
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