需求工程在民用飛機(jī)全壽命周期項(xiàng)目管理中的應(yīng)用概述

鄧智亮

（上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院動(dòng)力燃油部APU室，中國 上海 201210）

0 引言

現(xiàn)代民用飛機(jī)是典型的復(fù)雜產(chǎn)品系統(tǒng)，其研制工作具有高新技術(shù)密集程度高、學(xué)科交叉性強(qiáng)、系統(tǒng)綜合集成度高、研制周期長、項(xiàng)目投入巨大和管理復(fù)雜等特點(diǎn)。伴隨著市場對飛機(jī)經(jīng)濟(jì)性、安全性、環(huán)保性和舒適性要求的進(jìn)一步提高，飛機(jī)功能也日趨復(fù)雜，進(jìn)一步增加民用飛機(jī)研制和管理的難度[1]。目前國內(nèi)民機(jī)的研制和管理更多依托以前為數(shù)不多的型號研制經(jīng)驗(yàn)，對項(xiàng)目管理方面的研究較少，管理效率相對民用航空發(fā)達(dá)國家較低。因此研究和應(yīng)用更加高效的民用飛機(jī)全壽命周期項(xiàng)目管理方法和流程，對民用飛機(jī)項(xiàng)目預(yù)研、設(shè)計(jì)研制、適航取證、生產(chǎn)交付和市場運(yùn)營的全面成功具有相當(dāng)重要意義。

1 需求工程概述

需求工程分為需求開發(fā)、需求管理、確認(rèn)與驗(yàn)證三大塊內(nèi)容，其中需求開發(fā)包括需求獲取、需求分析、需求定義、需求分解和需求分配；需求管理包括需求狀態(tài)、追蹤、版本和變更的管理；而確認(rèn)和驗(yàn)證則包括需求確認(rèn)和基于需求的產(chǎn)品驗(yàn)證。

需求開發(fā)是指通過調(diào)查與分析獲取用戶需求并定義產(chǎn)品需求，是產(chǎn)品項(xiàng)目中所有設(shè)計(jì)活動(dòng)的基礎(chǔ)，決定所研發(fā)的產(chǎn)品與客戶需求的匹配程度。需求獲取和分析指通過調(diào)查等方式獲取市場需求、客戶需求、相關(guān)利益方需求和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范需求等，并對這些需求加以分析、歸類和總結(jié)，以便后續(xù)的需求定義的工作開展。需求定義則是將獲取的并經(jīng)過整理的需求按照規(guī)定的格式編制形成需求文檔，明確相關(guān)的需求。需求定義完成以后還需對所定義的需求進(jìn)行分解，劃分成為不同類型的、清晰準(zhǔn)確且易于理解的需求，并將這些分解好的需求分配給確定的相關(guān)方。

需求管理是一個(gè)動(dòng)態(tài)管理的過程，產(chǎn)品研制的每個(gè)環(huán)節(jié)都有可能與原始的需求產(chǎn)生偏差，為了嚴(yán)格控制各個(gè)環(huán)節(jié)的活動(dòng)和結(jié)果滿足對應(yīng)的需求，有必要對需求的狀態(tài)進(jìn)行控制和追蹤。清晰的標(biāo)識和掌握各類需求的狀態(tài)，并且有效地實(shí)現(xiàn)需求的追蹤，可以確保頂層的需求被相關(guān)的子需求滿足和確認(rèn)。并且通過不同層級需求的追溯關(guān)系，還可以清楚掌握需求的發(fā)展情況和以及不同層級需求的關(guān)系，有利于產(chǎn)品研制過程中需求變更時(shí)所需的影響評估分析工作的開展。需求的變更和版本的控制經(jīng)常聯(lián)系在一起，可以非常有效的了解不同項(xiàng)目階段的需求變化情況。

需求確認(rèn)就是確認(rèn)定義的需求滿足初始的、通過各種途徑收集的需求，并在范圍上全部覆蓋，從而確保所定義的需求是正確的和完整的。驗(yàn)證指的是通過檢查、分析、計(jì)算和試驗(yàn)等方法驗(yàn)證所研制的產(chǎn)品是否滿足對應(yīng)的需求。通過需求的確認(rèn)與驗(yàn)證，可以有效保證研制產(chǎn)品的質(zhì)量。

2 民用飛機(jī)典型研制流程

圖1 民用飛機(jī)典型研制流程

如圖1所示，民用飛機(jī)研制流程大致可以分為五大階段，即項(xiàng)目前期論證階段、可行性研究階段、預(yù)發(fā)展階段、工程發(fā)展階段和批生產(chǎn)及產(chǎn)業(yè)化階段[3]。需求驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品的研發(fā)活動(dòng)，各個(gè)階段的工作也應(yīng)圍繞著需求展開，因此在項(xiàng)目管理實(shí)際工作中也應(yīng)考慮需求工程的應(yīng)用。

3 需求工程在民機(jī)全壽命周期項(xiàng)目管理中的應(yīng)用

需求驅(qū)動(dòng)了整個(gè)民用飛機(jī)項(xiàng)目研制的全壽命周期活動(dòng)，將需求工程融入到民用飛機(jī)項(xiàng)目管理中，以需求為抓手開展其中的項(xiàng)目計(jì)劃編制、技術(shù)狀態(tài)管理、風(fēng)險(xiǎn)管理和決策分析等工作，將使得復(fù)雜項(xiàng)目的管理?xiàng)l線更加地清晰，工作更加的高效。圖2為典型的民用飛機(jī)研制“V”模型。

圖2 民用飛機(jī)研制V模型

對照圖1民用飛機(jī)典型研制流程和圖2民用飛機(jī)研制V模型，在項(xiàng)目前期論證階段，項(xiàng)目管理人員可將此階段的工作集中在需求工程中的需求開發(fā)上，并將整個(gè)項(xiàng)目頂層需求的捕獲作為該階段工作的重點(diǎn)。項(xiàng)目計(jì)劃的編制應(yīng)圍繞著客戶和市場的需求獲取來展開，具體可以通過調(diào)研和數(shù)據(jù)分析等方式，并將是否全面收集各類需求作為項(xiàng)目管理的考核指標(biāo)。該階段對技術(shù)研究并不深入，只需初步確定若干滿足項(xiàng)目頂層需求的關(guān)鍵技術(shù)。結(jié)合需求工程的理念，該階段的主要特點(diǎn)是“頂層需求的收集和確認(rèn)”。可行性論證階段項(xiàng)目開始深入進(jìn)行需求開發(fā)工作，逐步完善、分析、定義和分解頂層需求，形成飛機(jī)的初步設(shè)計(jì)與要求，構(gòu)建最初的飛機(jī)技術(shù)狀態(tài)。以頂層需求的進(jìn)一步獲取、分析、定義、分解和分配為重點(diǎn)編制此階段計(jì)劃。并可考慮按下圖3所列形式對整個(gè)項(xiàng)目的需求進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，掌握需求整體情況，該需求狀態(tài)統(tǒng)計(jì)和更新將貫穿整個(gè)項(xiàng)目研制周期。項(xiàng)目開始通過對基于需求構(gòu)建的飛機(jī)技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行管理，來保證正確的產(chǎn)品技術(shù)從而降低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。開展基于需求的風(fēng)險(xiǎn)管理工作，將需求和設(shè)計(jì)相鏈接，確保每一條需求都在項(xiàng)目研制過程中得到確認(rèn)和驗(yàn)證，避免需求的缺失或?qū)?yīng)設(shè)計(jì)的不當(dāng)產(chǎn)生項(xiàng)目時(shí)間和成本的風(fēng)險(xiǎn)，從而對整個(gè)項(xiàng)目研制造成影響。“飛機(jī)需求的初步開發(fā)”可作為這個(gè)階段的主要特點(diǎn)。

圖3 需求狀態(tài)統(tǒng)計(jì)示例

飛機(jī)的需求和系統(tǒng)的需求在初步設(shè)計(jì)階段進(jìn)行完善和確定，這階段可作為“飛機(jī)級及系統(tǒng)級需求的開發(fā)與確認(rèn)”階段。該階段重點(diǎn)工作應(yīng)為建立初始的飛機(jī)需求控制基線，確保飛機(jī)級和系統(tǒng)級的需求被充分獲取、分析、定義、分解和分配，同時(shí)依此更新整個(gè)飛機(jī)技術(shù)狀態(tài)，階段計(jì)劃也應(yīng)圍繞需求這幾項(xiàng)工作展開。技術(shù)狀態(tài)管理將此階段的飛機(jī)技術(shù)狀態(tài)作為其初始基線，而項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理以此時(shí)的飛機(jī)需求作為初始基線，后續(xù)產(chǎn)生的設(shè)計(jì)更改將直接作用這些基線上。詳細(xì)設(shè)計(jì)階段中計(jì)劃工作重點(diǎn)是依據(jù)之前已經(jīng)確定的飛機(jī)級及系統(tǒng)級需求開展子系統(tǒng)級和部件級的需求開發(fā)與確認(rèn)，從而形成完整的飛機(jī)需求基線和技術(shù)基線，該基線將涵蓋飛機(jī)級、系統(tǒng)級、子系統(tǒng)級和部件級的需求和技術(shù)。由于在此階段可能開始產(chǎn)生因?yàn)橹饔^和客觀等各種因素引起的設(shè)計(jì)更改，每一項(xiàng)設(shè)計(jì)狀態(tài)的變化都有可能影響初始的飛機(jī)需求基線和技術(shù)基線，大量的決策分析工作也逐步展開。

民用飛機(jī)工程設(shè)計(jì)工作的開展，以滿足需求為前提。由于民用飛機(jī)系統(tǒng)非常復(fù)雜，需求數(shù)量龐大，而且隨著項(xiàng)目和產(chǎn)品研制工作的不斷推進(jìn)，項(xiàng)目人員對于產(chǎn)品的認(rèn)識逐步具體、全面，同時(shí)市場需求和用戶需求的變化也會(huì)使得產(chǎn)品的需求發(fā)生相應(yīng)的變化，從而產(chǎn)生一系列需求的更改，這也給需求的管理帶來新的要求。通過傳統(tǒng)的文件管理難以滿足對需求的管理需要，文件既不直觀又難以快速查找。可以考慮通過定制的需求管理平臺(tái)來完成對研制過程中各級需求的管理，推動(dòng)工程設(shè)計(jì)的發(fā)展。首先可考慮在平臺(tái)中將需求分為不同的層級，按照飛機(jī)級、系統(tǒng)級、子系統(tǒng)級和部件級層層展開，保證需求從高層級到低層級的延續(xù)性和完整性；然后將開展的設(shè)計(jì)工作與需求一一對應(yīng)，表明設(shè)計(jì)的符合性，避免設(shè)計(jì)與目標(biāo)需求的不一致；最后將試驗(yàn)驗(yàn)證內(nèi)容與對應(yīng)的需求鏈接在一起，從而最終實(shí)現(xiàn)需求，設(shè)計(jì)和試驗(yàn)驗(yàn)證這三者之間的關(guān)聯(lián)和追溯，便于后續(xù)需求的更改和項(xiàng)目管理工作的開展。通過管理平臺(tái)的方式開展需求管理工作，將有利于整個(gè)工程設(shè)計(jì)工作的有序進(jìn)行，保證設(shè)計(jì)與需求的對應(yīng)性和完整性，確保活動(dòng)和目標(biāo)的一致性，同時(shí)為研制過程中項(xiàng)目管理的技術(shù)狀態(tài)管理、風(fēng)險(xiǎn)管理和決策分析等相關(guān)工作提供支持。

4 總結(jié)

本文結(jié)合需求工程的概念，針對民用飛機(jī)全壽命周期典型研制流程，初步提出需求工程在項(xiàng)目全壽命周期管理中研制計(jì)劃編制、技術(shù)狀態(tài)管理、風(fēng)險(xiǎn)管理和決策分析這幾個(gè)核心要素上的基本應(yīng)用方法，闡述了整個(gè)民機(jī)全壽命周期項(xiàng)目管理中需求工程的應(yīng)用，說明了需求管理工作在工程設(shè)計(jì)上的應(yīng)用，表明了將需求工程融入到項(xiàng)目全壽命周期管理中有助于實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目管理的精細(xì)化，保證項(xiàng)目的成功實(shí)施。

[1]郭博智,李浩敏.大型客機(jī)設(shè)計(jì)中的需求管理[J].民用飛機(jī)設(shè)計(jì)與研究,2013(4)-1.

[2]SAE ARP4754A,Guidelines for development of civil aircraft and system[S].2010，12.

[3]NASA 系統(tǒng)工程手冊[J].朱一凡,李群,楊峰,等譯.2012.