基于系統工程的適航審定和AEG評審需求管理初探

□ 洪兆貴 沈蘇華 曾 坤/文

民用飛機研制應充分考慮各個利益相關方的需求，并進行有效管理。本文從民用飛機制造商角度，借鑒系統工程的思維，嘗試建立一種管理模型，進行適航審定和AEG評審的需求管理與協同，以盡量避免因需求捕獲的不充分或需求管理不善而導致研制工作反復。同時，建議采用風險管理思維，分析需求管理可能存在的風險，提出應對措施。

對于新的飛機設計項目，通常我們說的適航審定指的就是型號合格審定，即中國民用航空局對民用航空產品（指航空器、發動機和螺旋槳）進行設計批準的過程，其重點是民用航空產品本身的安全性。按照 C C A R-23、25、27、29 部為審定基礎申請型號合格證的國產航空器，在首次投入運行前應當經過航空器評審組（AEG）的運行符合性評審（以下簡稱AEG評審），其評審項目主要包括運行相關的型號設計信息、駕駛員資格規范、維修人員資格規范、最低設備清單、計劃維修要求、運行和持續適航文件以及民用飛機制造商提出并經局方同意的其他項目，其重點是建立民用航空產品的運行支持。

在民用飛機研制的過程中，民用飛機制造商應充分考慮各個利益相關方的需求。本文借鑒系統工程的思維，針對適航審定需求和AEG評審需求，嘗試從頂層設計角度考慮建立一種管理模型或者模式，對適航審定和AEG評審的需求進行管理與協同，盡量避免因需求捕獲的不充分而導致型號研制工作反復。同時，針對研究模型，用風險管理思維，分析需求管理中可能存在的風險，并提出風險應對措施。

系統工程與需求管理

從20世紀30年代開始，伴隨著航空、航天、防務等領域的發展，系統工程作為一門學科逐漸發展起來并不斷完善。隨著標準《系統工程-系統生命周期過程》（ISO/I E C 15288）的引入，系統工程為面向產品全壽命周期的民用飛機產品研制提供了一種系統化的方法和指南，尤其強調需求管理的重要性。

首先要廣泛識別民用飛機產品研制項目的早期階段各利益相關方，并且充分捕獲各利益相關方的需求。然后將捕獲的需求文檔化、結構化、條目化，并進行按層級分配、逐級確認，做到需求的可追溯性。在全壽命周期內，民用飛機產品的利益相關方包括航空公司客戶、監管方、維修機構和公眾等。作為民用飛機研制的兩個重要需求來源——適航審定和AEG評審，民用飛機制造商應采用需求管理的思維和工具進行協同管理。

建立管理模型

結合民用飛機研制計劃，自上而下對適航審定需求和AEG評審需求進行分解，自下而上對需求進行驗證。在《民用飛機與系統研制指南》“需求確認和需求驗證”雙V模型的基礎上，進行了適應性修改，包括適航審定和AEG評審的需求捕獲、需求確認、需求分析、方案設計、設計集成和需求驗證的系統化過程，具體見圖1。

在需求捕獲階段，民用飛機制造商應及早與項目利益相關方進行溝通和協調，針對本文的研究對象，項目利益相關方是型號合格審定審查組和航空器評審組。按照《航空器型號合格審定程序》（A P-21-A A-2011-03-R 4）的要求，在“概念設計階段”，型號合格證的民用飛機制造商和審查組進行“潛在審定項目的熟悉”和“審定適用規章的指導”。在此階段，民用飛機制造商可及早的捕獲其需求。同時，盡可能的同步捕獲AEG評審需求，為后續的需求確認打下良好基礎。

在需求確認階段，在A P-21-A A-2011-03-R 4定義的“要求確定階段”，民用飛機制造商應就“適航審定需求”與審查組反復迭代、不斷討論，以審定基礎問題紀要的形式予以確認。而在“符合性計劃制定階段”，會進一步以審定計劃的形式予以固化。一般來說，“AEG評審需求”則是通過評審會會議紀要等方式進行需求確認。需求確認完成后，適航審定與AEG評審的需求基線就建立起來了。

在需求分析階段，民用飛機制造商應著重對兩類需求的共同性和互補性進行分析比較。對于共同性需求，可采用同一項符合性驗證工作進行驗證；對于互補性需求，在設計時應統籌考慮、綜合管理，合理規劃驗證方案，以盡量避免后期的設計更改。

在完成需求分析之后，進入方案設計階段和設計集成階段，進行詳細設計細節的定義，甚至包括持續適航文件規范編制等。最后，通過既定的審定計劃或者會議紀要要求的驗證方法對設計方案驗證，最終驗證方案滿足適航審定和AEG的需求。

以駕駛艙設計為例

駕駛艙是飛行機組執行其任務的環境和直接界面，歷來是適航審定人為因素方向和AEG評審的關注重點，各國局方都予以了高度重視。美國聯邦航空管理局（FAA）與歐洲航空安全局（EASA）的適航規章針對駕駛艙人為因素都制定了相應的條款，C A A C的適航規章雖然沒有專門的條款，但有些在審型號結合現有規章條款制定了專用條件。同時，AEG評審也將駕駛艙設計作為重要的審查對象，要求在設計過程中考慮人為因素并引入飛行專家、人為因素專家評估，有助于提前發現和解決型別等級測試、航線運營等方面的潛在問題。

因此，本文以駕駛艙設計為例，考慮到方案設計和設計驗證的復雜性，本文著重論述圖1需求管理模型中的需求捕獲、需求確認和需求分析，為型號研制的需求管理提供一種思路上的參考。同時用風險管理的思維分析需求管理過程中存在的風險，并提出風險應對措施。

（一）需求捕獲

民用飛機制造商開展駕駛艙設計之前，應及早開展兩個重要需求來源——適航審定和AEG評審的需求捕獲工作。駕駛艙設計是否滿足需求，主要通過規章條款的符合性驗證和駕駛艙評審來完成。

適航審定需求。數據表明，有超過2/3的航空事故是與人相關的。即提高系統的可靠性并不能從根本上解決航空安全問題，即使飛機系統設計很好，操縱飛機的人（飛行員/飛行機組）仍然可能會犯錯誤（絕大多數是無意的），最終導致事故發生。因此，人為因素作為影響飛行安全的重要因素，不僅成為民用飛機設計中重要的一環，也成為適航審定過程重點關注的對象。

以駕駛艙設計為例，適航審定關注重點之一是駕駛艙人為因素對安全性的影響。國內外適航當局在相關的適航規章、咨詢通告以及審定政策方面納入了人為因素的要求，構成了對人為因素進行適航審定的法規體系。美國聯邦航空局（FAA）曾與歐洲聯合航空局（J A A，現EASA）聯合波音、空客等民機制造商成立了人為因素協調工作組，聯合研究駕駛艙人為因素，旨在推進適航標準的修訂，在型號合格審定上提出明確的人為因素要求，降低設計導致的人為差錯。EASA率先于2007年在適航標準增加了人為因素的專門條款25.1302；FAA于2013年也在其137號修正案中增加25.1302條款。該條款將整個駕駛艙中與駕駛員飛行任務相關的設備和功能視為一個整合交互的人機系統，以駕駛員任務為導向，以能否支持駕駛員有效和安全完成規定的飛行任務為目標，規定了這些設備和功能的設計必須與駕駛員能力相匹配，并有效地支持駕駛員進行任務實施和人為差錯管理，從而最大限度地減少由設計引發的駕駛員人為差錯。

中國民用航空規章C C A R-25-R 4相當于FAA適航規章的125號修正案水平，因此，暫時沒有專門的人為因素條款進行統籌要求。我們通過對C C A R-25-R 4的逐條分析研究，總結駕駛艙人為因素驗證主要包含以下幾方面內容，僅供參考：

機組工作量，主要條款有：25.143、25.671、25.771、25.1523等；

駕駛艙環境，主要條款有：25.771、25.773、25.785、25.1321、25.1381、25.1543等；

駕駛艙布置，主要條款有：25.777、25.1141、25.785等；

駕駛艙系統功能，主要條款有：25.1301、25.1309等；

可達可視性，主要條款有：25.611、25.1543、25.1545、25.1555、25.1563等；

操縱器件，主要條款有：25.697、25.777、25.779、25.1141、25.1142、25.1143等；

機組告警，主要條款有：25.1322等。

AEG需求。AEG向來非常重視對駕駛艙設計的評審工作（一般稱為駕駛艙評審），為駕駛員資格規范和型別等級的確定奠定基礎。開展型別等級評審，飛機型號必須達到兩個基本條件：（1）飛機基本設計構型凍結；（2）運行文件經過試飛驗證達到可用狀態。因此，AEG的飛行標準委員會（F S B）會在飛機基本設計構型凍結之前，會適時開展駕駛艙評審工作，從飛行員的角度開展對駕駛艙設計的人機工效評價。

但是，AEG對駕駛艙設計沒有具體的條款要求，多是飛行標準委員會（F S B）團隊成員的直觀感受和評價。因此，在項目早期駕駛艙設計時，民用飛機制造商在捕獲其需求時，除了向F S B團隊詳細描述駕駛艙設計的初步方案，進行深入的溝通外，還可適當的參考歷史型號的AEG評審經驗和教訓。因此，可以考慮建立國內相關型號開展駕駛艙評審的問題數據庫，并進行總結和分類。目前而言，AEG評審主要問題包括機型特點類、人機界面類、設計邏輯類、運行類和標識類等。

（二）需求確認

在捕獲適航審定和AEG評審關于駕駛艙設計的需求后，首先應對需求進行文檔化、結構化、條目化。同時結合駕駛艙設計方案、駕駛艙評審方案和方法，通過“會議評審”“工程模擬器試驗”“駕駛艙物理樣段評審”等方式進行需求可行性的內部評估，并將評估結果及早與審查組和AEG進行溝通確認，并且以審定計劃、問題紀要以及會議紀要等形式固化，為工程設計打下良好的基礎，避免因需求的不明確或者不清晰導致的設計更改。

以駕駛艙機組告警系統（C A S）為例介紹需求確認。C A S是指監控、觸發和通告將影響操作人員近期活動情況的電子機械系統，其顯示特性對于飛行員的信息輸入非常重要，往往其設計通常圍繞顯示告警機制展開。如對于“在特定的飛行階段，應考慮進行C A S文本信息的抑制，其目的是以不影響飛機安全飛行為前提，減輕機組在關鍵階段的工作負荷…”的需求，民用飛機制造商可以采用“會議評審”的方式開展內部評估后，將該需求及早與審查組和AEG進行溝通確認，并且以審定計劃、問題紀要以及會議紀要等形式固化。

（三）需求分析

在進行方案設計之前，應進一步研究適航審定需求和AEG需求的共同性和互補性，以對兩者進行綜合管理、降低表明符合性的成本。適航審定和AEG評審需求的共同性主要是關注駕駛艙設計的人機工效，如機組工作量、駕駛艙環境、駕駛艙布置、系統功能、可達可視性、操縱器件和機組告警等。

適航審定和AEG評審兩者的需求是相互補充的，但實現方式有所不同。適航審定需求是基于安全性的強制要求，有明確的條款要求；AEG需求是從飛行員人為因素專家的角度評審駕駛艙設計對運行的影響評估，沒有明確的條款要求。在駕駛艙設計早期，民用飛機制造商可以從歷史型號的AEG評審數據庫進行初始需求捕獲，保持AEG進行溝通和交流。

（四）風險評價

民用飛機制造商在需求管理過程中，應加強風險管理的意識，著重解決問題并防范風險。以駕駛艙設計為例，本文分析了需求管理可能存在的風險，并提出了建議措施。

風險識別。

風險1：C C A R-25-R 4沒有關于駕駛艙人為因素沒有專門條款，民用飛機制造商在捕獲駕駛艙設計人為因素的適航審定需求時，可能會缺乏統籌管理。風險2：AEG評審問題數據庫的數據量不夠，導致需求捕獲不充分。

風險應對。

針對風險1，適當借鑒FAA或EASA適航規章的要求，保持與局方的溝通協調。

針對風險2，加強對國內外局方AEG評審歷史數據的收集，收集類似機型數據，聯合業內其他民用飛機制造商共同打造數據庫，做到信息共享。

結論：

隨著國家對民用航空的重視和支持，新舟系列飛機和A R J 21-700飛機商業運行的日趨成熟，C 919和T A 600飛機的首飛成功，我國航空工業取得了顯著成果。但在國產民機的研制、取證和運行過程中，也暴露了民用飛機研制的需求管理存在一定的問題。

本文基于系統工程的思維，嘗試研究民用飛機研制的適航審定和AEG評審的需求，提出一個需求協同管理的模型，并以駕駛艙設計為例，重點描述了需求捕獲、需求確認和需求分析，分析了兩方需求的共同性和互補性。同時，建議采用風險管理思維，分析需求管理中可能存在的風險，制定應對措施。希望本文的研究能夠為民用飛機制造商的適航審定和AEG評審需求管理提供一定的啟發。（其他作者：趙濤、劉建軍、辛慧秋）