民用飛機(jī)需求確認(rèn)流程研究

陳冬生

【摘 要】基于需求的民用飛機(jī)研發(fā)是按照系統(tǒng)工程的思想，以利益相關(guān)方需求為出發(fā)點(diǎn)開展復(fù)雜產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工作。需求確認(rèn)作為系統(tǒng)工程的重要活動，目的是為了保證需求的正確性和完整性。本文根據(jù)SAE ARP4754A的要求并結(jié)合實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，定義了一套較為適用的民用飛機(jī)需求確認(rèn)流程，用以指導(dǎo)民機(jī)設(shè)計(jì)人員開展實(shí)際的需求確認(rèn)工作。

【關(guān)鍵詞】民用飛機(jī)；需求確認(rèn)；流程

0 引言

民用飛機(jī)是典型的復(fù)雜產(chǎn)品，具有研制周期長、投入成本巨大、涉及學(xué)科領(lǐng)域眾多的特點(diǎn)，基于需求開展自頂向下的設(shè)計(jì)研發(fā)活動，可以大幅減少后期研制成本、加快研制進(jìn)度，保證設(shè)計(jì)的產(chǎn)品能夠滿足航空公司、審定局方等利益相關(guān)方的要求和期望。

確認(rèn)和驗(yàn)證活動是民機(jī)研制過程的重要活動。需求確認(rèn)是通過一系列規(guī)定的活動確保每個層級需求的正確性和完整性以及其對其上一層級需求的符合性，最終保證所研制的產(chǎn)品滿足頂層設(shè)計(jì)與客戶要求。Boeing、Airbus等民機(jī)主制造商根據(jù)系統(tǒng)工程的要求并結(jié)合自身的組織架構(gòu)，制定了成熟的確認(rèn)和驗(yàn)證流程和方法，在項(xiàng)目研制過程中指導(dǎo)工程、適航、可靠性等各領(lǐng)域?qū)＜夜餐_展需求確認(rèn)活動。此外，對各層級需求進(jìn)行全壽命周期管理是一項(xiàng)至關(guān)重要、又異常復(fù)雜的工作，通過數(shù)據(jù)管理平臺全程記錄和管控需求捕獲、確認(rèn)和驗(yàn)證活動被實(shí)踐證明是需求管理有效手段。

1 需求的正確性和完整性

需求的正確性是指需求的描述和屬性不存在歧義和錯誤。需求集的正確性是指需求彼此之間沒有出現(xiàn)矛盾沖突。

需求或需求集的完整性是指沒有遺漏任何屬性，并且描述的內(nèi)容可以完全滿足設(shè)計(jì)的實(shí)施。需求的完整性包括與相關(guān)的上一級需求已被覆蓋（追溯）。

2 需求確認(rèn)計(jì)劃

在項(xiàng)目伊始應(yīng)編制需求確認(rèn)計(jì)劃，主要包括確認(rèn)策略、流程以及組織和管理規(guī)定。明確需求確認(rèn)的要素：

a）應(yīng)采用的方法，如追溯性、分析、建模、試驗(yàn)、相似性和工程評審，具體確認(rèn)所需采用的方法及相應(yīng)佐證材料取決于需求對應(yīng)的研制保障等級；

b）需收集的數(shù)據(jù)信息，如上一層級需求、適航規(guī)章、特定工程的要求等；

c）應(yīng)記錄的內(nèi)容，如確認(rèn)總結(jié)、評審紀(jì)要、分析研究報告等；

d）如何記錄確認(rèn)狀態(tài)、管理需求變更；

e）需求確認(rèn)的參與者和職責(zé)，如飛機(jī)/系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員、相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜摇踩院涂煽啃詫＜摇⑷艘蚬こ虒＜摇⒔?仿真專家、系統(tǒng)集成測試專家等；

f）如何表明需求確認(rèn)和需求定義之間的獨(dú)立性。

3 需求確認(rèn)流程

需求確認(rèn)貫穿于整個飛機(jī)研制過程，通過多輪次的迭代不斷提高需求的成熟度；通過長期捕獲和確認(rèn)證據(jù)，最終達(dá)到較高水平的置信度。圖1給出了需求確認(rèn)的一般流程。

3.1 識別需求源

識別與該層級需求相關(guān)的必要上層輸入（如更高層級的需求文件、適航規(guī)章、領(lǐng)域知識和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等），保證已覆蓋這部分頂層輸入。

3.2 完善需求模塊

在進(jìn)行需求確認(rèn)前，首先應(yīng)保證需求中英文描述準(zhǔn)確無誤，需求已追溯至上層需求，需求的研制保障等級明確，需求管理數(shù)據(jù)庫需求模塊中的需求條目和屬性已填寫。

3.3 選擇確認(rèn)方法

SAE ARP4754A中推薦的需求確認(rèn)方法包括了追溯性、分析、建模、試驗(yàn)、相似性和工程評審。需求本身正確性和完整性可通過上述方法進(jìn)行確認(rèn)及分析論證，同時需求確認(rèn)所需采用的方法及相應(yīng)佐證材料取決于需求相應(yīng)的研制保障等級。

3.4 執(zhí)行確認(rèn)方法

針對已選的確認(rèn)方法，組織相關(guān)領(lǐng)域人員開展相應(yīng)的確認(rèn)工作，記錄所有相關(guān)的證據(jù)（如分析報告、工程評審紀(jì)要、建模仿真結(jié)果等）。如“起落架應(yīng)能在TBD秒內(nèi)收起”的需求確認(rèn)，針對追溯性應(yīng)將該需求鏈接至相應(yīng)的上層需求；針對分析，首先明確該需求最嚴(yán)酷場景為單發(fā)越障，收集高原機(jī)場及近場障礙物數(shù)據(jù)，分析單發(fā)失效場景下飛機(jī)的起飛越障能力，計(jì)算對起落架收起時間的要求；針對工程評審，應(yīng)組織需求實(shí)現(xiàn)方（如起落架系統(tǒng)）、支持方（如液壓系統(tǒng)）等利益相關(guān)方開展評審工作。

3.5 完成確認(rèn)矩陣

為了向評審專家和局方表明置信度，應(yīng)記錄每項(xiàng)確認(rèn)方法對應(yīng)的確認(rèn)證據(jù)。填寫確認(rèn)矩陣中的屬性，包括中英文確認(rèn)描述、確認(rèn)結(jié)論等（如表1所示）。記錄并追蹤需求定義中存在的假設(shè)項(xiàng)（不確定性），直到問題已完全解決。

3.6 發(fā)布確認(rèn)總結(jié)報告

需求確認(rèn)總結(jié)報告是對確認(rèn)活動的情況進(jìn)行總體描述，主要包括對確認(rèn)計(jì)劃的符合性和偏離說明、確認(rèn)矩陣、支撐數(shù)據(jù)和證據(jù)、假設(shè)項(xiàng)的描述等。

4 總結(jié)

需求確認(rèn)作為系統(tǒng)工程的重要活動，目的是保證需求的正確性和完整性。本文根據(jù)SAE ARP4754A的要求并結(jié)合實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，定義了一套較為適用的民用飛機(jī)需求確認(rèn)流程，介紹了需求確認(rèn)的主要步驟，為民用飛機(jī)的需求確認(rèn)工作提供一定的借鑒意義。

【參考文獻(xiàn)】

[1]ARP 4754A Guidelines for Development of Civil Aircraft and System[S].SAE Aerospace， 2010.

[2]張莘艾，李浩敏，丁鼎，田彬等.基于需求的工程方法在復(fù)雜產(chǎn)品系統(tǒng)研制中的應(yīng)用[J].科技信息，2013 （448）：416-417.

[責(zé)任編輯：張濤]