基于需求定義的軍用飛機文件體系建立探討

韓蘇征 韓 祎

基于需求定義的軍用飛機文件體系建立探討

韓蘇征 韓 祎

（中航工業一飛院， 陜西 西安 710089）

提出了需求管理的過程模型和需求定義的層級關系，結合現有的標準資料，簡要介紹了基于需求定義的軍用飛機文件體系的構成，并給出了各類需求文件的內容，最后總結了型號需求管理文件體系建立的體會。

軍用飛機；需求定義；文件體系

軍用飛機是技術密集型的高科技產品，是眾多高、精、尖技術的綜合集成系統，其研制工作涉及專業面廣，參研單位多，其研制管理具有相對的復雜性。隨著我國工業技術的發展，國內飛機的研制也逐步在推行基于模型的系統工程的研制方法，而飛機各層級的需求定義和管理是基于模型的系統工程研制的基礎，是研發技術管理的一個重要環節。在民機研制方面， SAE ARP4754A《民用飛機和系統研制指導方針》中一個重要的組成部分就是需求管理體系的要求，也就是說建立飛機需求管理體系是民機研制適航審定的要求，是必須采取的一項管理技術。近年來，我國軍機在型號研制過程中也正在全面采用需求管理，而建立型號需求管理和定義的文件體系是型號全面推行需求管理的基礎，然而我國軍機研制經過幾十年的發展，積累了大量的經驗和財富，形成了比較完善的國軍標和行業標準體系，在飛機的各類技術要求、接口定義以及配套的流程管理方面都有相應的規定。如何在滿足軍機研發流程以及相關要求的基礎上建立并優化需求管理和定義的文件體系，保障各級產品定義的完整性和正確性，提高型號技術狀態管理的清晰化程度，方便后續產品的快速借用和重用是型號實施需求管理亟待解決的技術難題。

1 需求管理的過程模型

基于需求的工程研發過程是以正確理解用戶需求為基礎，把用戶需求正確傳遞和分解給研發團隊，針對需求開發解決方案，通過驗證證明各層級的設計和產品滿足需求，最終保證交付用戶的產品滿足要求，其涉及的領域包括需求管理（Requirement Engineering, RE）、技術狀態（構型）管理（Configuration Management, CM）、驗證和確認（Verification and Validation, V&V）、設計。基于需求的工程研發過程是“自上而下”的產品需求定義和“自下而上”的需求驗證和確認過程，其管理的V模型如圖1所示。

2 需求定義的層級關系

需求定義應按照產品分解結構逐個對象、逐層向下分配、分解，并形成相應的追溯邏輯關系，見圖2。需求自頂向下逐層進行分解，除衍生需求外，所有需求都應能夠向上追溯至飛機級需求乃至項目級需求或源需求。

在飛機研制過程中，在需求定義的每個層級至少都有一個研發過程，而不同層次的研發過程基本是一致的，均要開展需求的捕獲、分析、確認、分配、變更等的設計活動。以系統和分系統級需求定義活動為例說明需求在某一層級設計工程師開展的需求設計活動和需求之間的追溯關系，如圖3所示。系統級設計工程師捕獲的來自上一層的分配需求、公共專業提出的本層的公共需求和其他系統的橫向接口需求，經確認后形成了本層的頂層輸入需求。以頂層輸入需求為依據開展本系統的設計工作，形成設計方案，確定系統內的功能邏輯構架和物理構架，將功能需求沿物理構架進行分配，其結構就構成了向下一層分系統傳遞的底層分配需求。

[收修訂稿日期] 2014-11-24

圖1 基于需求的工程研發過程模型

圖2 飛機需求定義的層級

3 基于需求定義的文件體系的構成

3.1 概述

傳統的飛機研發流程主要依賴各類技術文件明確相應的要求（需求）、設計方案、驗證結果等，各類技術文件之間的鏈接關系一般沒有文字明確，文件的使用者需要花費大量的時間閱讀理解才能獲得追溯關系和建立上下游的層次關系，再加上技術文件按章節和段落的描述，造成在要求（需求）的傳遞、確認和驗證、接口控制以及更改的追溯等方面存在管理和控制困難。基于需求的工程研發過程通過軟件平臺，將各個級別的需求與相應的設計方案、驗證結果等建立鏈接，使系統模型與需求之間的上下游和鏈接關系更加明確，更改造成的影響也更加透明。

圖3 需求設計活動和需求之間的追溯關系

基于需求定義的文件主要包括需求管理類文件、需求定義類文件、需求分配過程類文件和需求更改控制類文件。

3.2 需求管理類文件

需求管理類文件在范圍和定義方面軍民機應該是相同的，一般含以下內容：

a) 需求管理計劃：描述項目需求管理的目標、范圍、角色和職責、過程和程序，以及初步的文件體系規劃；

b) 需求管理組織架構：描述項目需求管理的組織架構、角色和職責的定義，以及相關的工作要求；

c) 基于需求的文件體系定義：描述項目需求管理過程中需要編制的管理類和定義類文件及要求；

d) 基于需求的研發流程：描述項目基于需求的研制流程，包括研制層級劃分、基于需求的通用流程和具體任務活動；

e) 需求書寫的要求：描述項目需求書寫原則、格式、需求編號規則、類別和追溯性，并給出了需求檢查單模板和典型需求文件模板；

f) 需求管理規定：描述項目實施需求管理的具體業務流程和要求，包括需求屬性定義、需求分配、需求發布和確認、需求驗證和需求變更等；

g) 項目需求驗證計劃：按照需求層級的劃分及其每一層級中包含的產品，制定的基于產品的需求驗證計劃，每一項產品（飛機、系統、分系統、設備）制定一個需求驗證計劃，計劃的內容一般包括驗證的項目、內容、方法、程序和需提供的結果證據等；

h) 需求管理平臺規劃和實施方案：確定基于軟件平臺的項目需求管理實施內容和方案；

i) 需求管理信息化平臺操作手冊：描述需求管理平臺具體操作程序。

3.3 需求定義類文件

需求定義類文件是需求管理的核心部分，是需求的直接體現，以往軍機型號研制過程中一般在項目的研制總要求和型號專用規范體系文件中加以明確。GJB 6387-2008《武器裝備研制項目專用規范編寫規定》中包含了6類型號專用規范，其中系統規范、研制規范、產品規范和軟件規范就是重要的需求定義類文件。根據文中圖1的研發過程模型和圖2的層次關系，結合GJB 3206A-2010《技術狀態管理》和GJB 6387-2008《武器裝備研制項目專用規范編寫規定》的要求，需求定義的層級、類型、內容、對應研制階段和基線文件之間的關系如表1所示。

3.4 需求分配過程類文件

需求分配過程類文件是指每一層級的需求在進行分析、分解和向下分配時，所形成的技術方案和各類分析評估報告。

3.5 需求更改控制類文件

需求更改控制類文件是指需求更改過程中使用的文件，主要包括更改請求單（ECR）、工程更改建議單（ECP）、文件工程指令/更改單（ECN）等。

4 結論

基于模型的系統工程是系統工程重要的一個環節，是復雜產品研制技術手段的發展趨勢，而需求定義和管理是基于模型的系統工程的基礎。本文結合軍用飛機需求管理工作，在分析型號研制流程和所遵循的有關標準規范的基礎上，給出了基于需求定義的文件體系框架，為飛機型號需求管理工作提供了參考。從文件體系框架不難看出，在飛機型號研制過程中要推行和有效實施需求管理，需要建立相應的組織架構保障多專業協同，需要依托定制的軟件平臺，保障 “自上而下”的需求定義和“自下而上”的需求確認、驗證以及接口協調工作的順利開展；需要以需求驅動設計，將需求定義和管理活動融入型號研制流程，建立基于需求的控制基線，實施有效的技術狀態管理和控制，保障各級產品數據的完整性、一致性和協調性，確保最終產品真正滿足各方面需求。

表1 需求定義的層級、類型、內容、對應研制階段和基線文件之間的關系

[1] SAE ARP 4754A Guidelines for Development of Civil Aircraft and Systems[S].

（編輯：勞邊）

V221

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1003-6660（2015）01-0003-04

10.13237/j.cnki.asq.2015.01.001