基于需求的軍用飛機規范體系研究

張 巧 韓 祎

（第一飛機設計研究院，陜西 西安 710089）

基于需求的軍用飛機規范體系研究

張 巧 韓 祎

（第一飛機設計研究院，陜西 西安 710089）

分析現有軍用飛機規范體系的現狀及目前規范編制存在的問題，結合基于需求工程傳遞及分解活動，提出了建立基于需求的軍用飛機規范體系的方法，并給出了基于需求的軍用飛機規范體系的內容及需考慮因素，可為后續軍用飛機型號規范體系建立提供有效參考。

軍用飛機；規范體系；需求

上世紀60年代早期，美國軍方發現規范并不能完全引導產品滿足用戶要求，因此為確保產品最終能夠滿足用戶需求，必須提供一個系統工程方法使要被定義的要求與用戶需求完全一致，于是提出了基于需求的系統工程。

軟件領域首先成功的應用需求管理進行軟件研發、測試、集成等；空客公司從A380到A350也采用需求管理模式，進行了飛機的市場需求分析、研發、安全性評估、適航及驗證等全壽命周期的飛機研制，并形成了基于需求的一整套完整的文件體系；目前國內也在積極摸索需求管理在民機研制方面的應用，如C919、MA700等。

我國軍用飛機研制一直沿襲傳統系統工程理念，但隨著對軍用飛機各方面性能的進一步提高，飛機功能日趨復雜、系統間信息交換量劇增，大大增加了軍用飛機的設計難度，面對新的挑戰更應探索并應用滿足現代軍用飛機研制需要的全新設計方法和流程。軍用飛機規范體系是軍用飛機規范及相關文件的集合，是軍用飛機研制的技術核心，因此如何在基于需求系統工程全新設計理念下構建和優化軍用飛機規范體系，保障各級產品定義的完整性和正確，確保飛機研制質量、縮短研制周期，成為亟待解決的技術難題。

1 軍用飛機規范體系現狀分析

GJB 6387-2008《武器裝備研制項目專用規范編寫規定》中定義規范是規定實體（即飛機級、系統/分系統級和設備級）基本技術要求及其驗證要求和合格判據（功能特性、接口要求和驗證要求等）的一類文件，是軍用飛機研制的技術核心。

我國軍機研制從上世紀80年代開始初步嘗試建立規范體系，隨后在型號中引入系統工程概念，建立了系統級規范、子系統級設計規范、子系統級試驗規范、產品規范以及相關文件的為型號研制服務的規范體系，且隨著GJB 6387-2008的發布，專用規范體系層次較之以前更加清晰、完善，但受到之前型號的影響，仍采用以“文檔”為中心的規范體系編制，帶來各方溝通交流的困難，造成驗證要求符合性困難、系統間接口不明確以及更改流程復雜耗時等諸多問題，同時傳統設計工作要遵循一定的時間順序，而且還有一定的空間限制。比如，先對軍方需求進行分析，然后轉化成總體要求，按照一定的順序進行流轉，上一個專業學科分析做完，才能夠進行下一個專業的分析，并且只有等樣機做出來了，各方才能夠進行測試。如不滿足要求，則使迭代周期加長，成本增大。

目前軍用飛機規范體系層次劃分見圖1。

軍用飛機規范編制存在的問題：

a）對于同一技術狀態項，在同一層級所包含的技術內容應相同，但實際規范編制中會涉及下一層級或更低層級的內容，致使各技術狀態項描述的層次上下不一；

b）規范中的一個條款可能包含多條要求，如果進行下層技術分解，很有可能出現4種情況即：一對多、多對多、多對一、一對一，這樣容易造成追溯時無法快速找到源頭。

c）傳統的以“文檔”為中心的規范傳遞、執行、更改和驗收的要求雖然明確，但具體實施方式比較籠統，傳遞的程度多數情況靠設計員自己把握，由于不在同一平臺進行工作，因此協調周期長，更改帶來的影響反饋不及時，造成部分技術要求有出入，無法完全滿足用戶需求。

2 基于需求的系統工程

基于需求的系統工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設計和產品滿足需求，最終保證交付用戶的產品滿足要求。需求的層次劃分如圖2。

各層級需求的傳遞和分解如圖3。設計工程師捕獲來自上一層的底層分配需求、公共專業提出的需求和其他專業系統的橫向接口需求，經分析確認后形成本層級的頂層需求，是本層最終產品（飛機/系統/子系統）作為一個“黑盒”要實現的需求。底層需求是由頂層需求分解而來的需求，是通過對飛機/系統/子系統的“白盒化”架構設計（設計方案），產生的對下一層級輸出的需求和對其他專業的接口需求、安裝需求。同時，在各層級需求傳遞和分解過程中，通過需求管理平臺將各層級的需求與其父需求、子需求、相應的設計方案和驗證結果等建立追溯鏈接，使之傳遞、更改和驗證更加透明，確保設計數據的唯一性，最終引導產品滿足用戶需求。

由此可知基于需求的系統工程的產物需求與GJB 6387-2008中所要求的規范是飛機研制過程中兩種管理模式下產生的兩個形態的技術結果，其內涵一致且協調統一。

但需求的外延更加廣闊。同時需求管理平臺的使用，使得需求輸入、分配和最終的驗證過程更加程序化、規范化，同時需求更改的實時追蹤可確保要求的統一性，最終引導產品滿足用戶需求。

3 基于需求的軍用飛機規范體系的建立

鑒于規范現狀和目前的發展需要，我們應在飛機研制過程尋求一種能直觀全面明確反映飛機的方法，使各方溝通無障礙，且在研制初期就可以通過需求捕獲確認，對虛擬系統進行分析、驗證并優化，即應用“基于需求的系統工程”進行飛機研制，同時又能兼顧原有的飛機研制體系，最終建立基于需求的軍用飛機規范體系，即把現有的軍用飛機規范體系，優化成為既能滿足GJB 6387-2008又能滿足需求管理的規范體系。

3.1 規范與需求的輸出的對應關系

通過對各層級需求的傳遞和分解的分析，可知需求在每一層級傳遞過程中都會產生頂層需求和底層分配需求，如果將這兩層需求集合分別輸出，便形成了頂層需求規范（本層級的需求）和底層分配需求規范（向下分配給系統或分系統的需求）。

而GJB 6387-2008所定義的系統/研制規范/產品規范僅需描述本層級（系統或分系統）的功能特性、接口要求和驗證要求，不涉及其他層級的要求，與頂層需求規范所包含的內容一致。

因此可知輸出的各層級頂層需求集合與系統規范/研制規范是一一對應的關系，具體對應關系見圖4。

3.2 基于需求的規范體系

通過上述分析，所需建立的基于需求的軍用飛機規范體系包含：

a）型號專用規范中的系統規范、研制規范和產品規范；

b）飛機級、系統/分系統級的底層分配需求規范；

c）飛機級、系統/分系統級接口控制文件。

基于需求的規范體系框架如圖5所示。

系統規范：通過對源需求中針對飛機級提出的需求進行分析確認，加上行業適用的法律法規、技術標準規范提出的需求，共同構成飛機級頂層輸入需求，是開展本層需求分解的依據，主要描述飛機的功能特性、接口要求和驗證要求等。

研制規范：根據上一層級底層分配需求，加上本層系統的行業標準和規范、公共需求和其他系統的接口需求、系統相對結構的安裝要求，形成本系統的設計輸入。主要描述本層級系統/分系統的功能特性、接口要求和驗證要求等。

產品規范：依據分系統級的底層分配需求，加上設備級的標準和規范、公共需求和其他設備的接口需求以及設備相對結構的安裝需求，形成本設備的設計輸入。主要描述產品的功能特性、物理特性和驗證要求。

公共專業需求文件：安全性、可靠性、維修性、測試性、保障性、經濟性、強度、標材等公共專業傳遞給飛機各層級的直接用于設計的需求。

飛機級底層分配需求規范：系統規范沿著系統架構傳遞給各系統/分系統需求的集合。

系統/分系統底層分配需求規范：研制規范沿著系統架構傳遞給下層、其他分系統/設備需求的集合。

接口控制文件：各級系統與系統之間的輸入接口要求，以及向一下級的分配接口要求。

3.3 建立基于需求的軍用飛機規范體系還應考慮的因素

如何保證所構建的基于需求的規范體系，最終滿足用戶，還需要我們考慮以下因素：

a）確保需求的層次劃分合理

需求層次的劃分應滿足GJB 6387-2008對規范層次的劃分要求，即按照使用方下達的飛機研制總要求提出的戰技指標，根據型號的研制特點和難點進行不同層次的技術狀態項的選擇。

GJB 3206A-2010中規定應選擇功能特性和物理特性能被單獨管理且有助于達到最終使用要求的產品作為技術狀態項。可從多個角度選擇技術狀態項，被選擇作為技術狀態項的產品一般是：

1）武器裝備、分系統級產品或跨單位、跨部門研制的產品；

2）在風險、安全、完成作戰任務等方面具有關鍵特性和重要特性的產品；

3）新研制產品；

4）接口復雜且重要的產品；

5）單獨采購的重要產品；

6）使用和保障方面需著重考慮的產品。

技術狀態項按層次選擇完畢，需求的層次也就明晰了。

b）確保需求的追溯關系明晰

需求編寫時應確保一句話表達一條需求；進行需求分解時應建立一對一或一對多的關系，避免多對多和多對一的關系；同時，應通過需求管理平臺建立追溯鏈接，使之傳遞、更改和驗證更加透明，確保設計數據的唯一性。

c）確保需求的編寫特定、可驗證、可實現

編寫的需求應獨立、無歧義，要求明確，可操作、可被驗證。

4 結論

本文通過對傳統軍用飛機規范體系的分析，結合基于需求的系統工程分解和傳遞活動，提出了建立基于需求的軍用飛機規范體系的新思路，并梳理分析了建立規范體系需考慮的因素，使最終使建立的規范體系具有一定的先進性和實用性，可支撐軍用飛機的型號研制。

[1] 韓蘇征，韓祎. 基于需求定義的軍用飛機文件體系建立探討[J]. 航空標準化與質量，2015，1.

[2] GJB 3206A-2006 技術狀態管理[S].

[3] GJB 6387-2008 武器裝備研制項目專用規范編寫規定[S].

[4] SAE ARP 4754A Guidelines for Development of Civil Aircraft and System[S].■

T-65

C

1003-6660（2017）03-0019-04

10.13237/j.cnki.asq.2017.03.005

[收修訂稿日期] 2017-03-10

（編輯：勞邊）