駕駛艙人機界面設計過程中的需求管理方法研究

向天龍

【摘要】? ? 本文針對駕駛艙人機界面設計過程中，人機交互需求數量龐大，設計結果與需求之間關系不夠清晰，且發生更改時影響范圍難以確定的問題，提出一種設計過程中的需求管理方法。

【關鍵詞】? ? 人機界面? ? 影響范圍? ? 需求管理

引言

對于現代飛機駕駛艙人機界面設計工作而言，其過程并不是單向進行的，而是一個往復迭代過程。對需求和設計的各種更改活動貫穿其中。在這個程中，設計人員面臨著三個問題：（1）設計是否始終源于需求？（2）需求最終是否都被實現？（3）需求或設計變更后影響范圍有多大？如果不使用科學合理的方法對需求和設計之間的關系進行管理，而僅僅依靠人腦記憶進行關聯，將會失去對系統狀態的掌控。

因此，本文提出一種人機界面設計過程中的需求管理方法。首先梳理出條目化需求并建立需求庫，然后在設計過程中對設計和需求建立可見的關聯關系，最后分別對需求和設計進行雙向追蹤。通過將需求和設計的關聯關系可視化來解決這三個問題。

一、需求庫建立

需求是整個工作的起點。對于駕駛艙人機界面設計工作，前置條件是通過需求分析得到明確的需求內容。需求分析是個多層級的工作，從頂至下逐層細化。這里涉及的需求分析指人機界面設計本層級的需求分析工作，主要為條目化需求梳理、需求庫建立。

駕駛艙人機界面的交互需求源自飛機的任務使命需求。任務使命決定了飛機所應具備的能力和功能，能力和功能約束著飛機系統的組成，系統組成所應具備的人機接口逐級細化分解得到飛機的駕駛艙人機界面的交互需求。在本層級需求分析的范圍內，使用ORD作為需求的輸入。ORD——Operational Requirement Document（操作需求文檔）描述的是站在“用戶”的角度，通過一系列使用場景和操作來描述飛機如何完成任務。

為了便于需求的管理，使用“條目化需求”。“條目化需求”是指：需求不再是傳統的描述文檔中的大片文字段落的形式，而是以一條條語句的形式呈現，每條語句描述一個單一、具體的內容。 條目化需求的優點在于：

1、需求規模明確;

2、需求的增、刪、查、改為顯性操作;

3、便于建立需求與設計的追蹤關系。

形成條目化需求庫之后，需要依據設計實現方案對需求進行分配。駕駛艙顯控資源的配置是設計過程中需求分配的結果。設計方案和需求分配依據行業標準、功能可達性和同類集中等原則進行。最后針對中每一條需求，添加對應的屬性：顯示需求/控制需求、實現資源、是否實現等，使用DOORS工具建立需求庫。

二、需求與設計關聯

2.1 概述

條目化的需求需要配合數字化的設計模型以便建立關聯。本文使用SCADE系列工具中的SCADE Display搭建的人機界面模型作為設計載體為例進行介紹。SCADE Display支持DOORS中的條目化需求導入，并能將設計元素與導入的條目化需求建立關聯關系。

將DOORS中的條目化需求導入到SCADE Display建立的人機界面模型當中。在模型的搭建過程中，將每一條需求與對應的設計元素建立關聯關系。然后在整個設計工作完成或階段性節點工作完成后，進行設計向需求追蹤、需求向設計追蹤工作。在需求和設計發生變更時，就可以利用建立的可見的關聯關系，確定影響的范圍。

2.2 設計向需求追蹤

設計向需求追蹤是指將每一個設計元素都與其對應的需求進行追蹤關聯，確保所有設計都有來源，避免出現脫離需求的設計。對于在SCADE Display模型中設計的每一個顯示元素，都與其源需求進行關聯綁定。明確因果關系。如果模型中有某個設計元素找不到其源需求，那么這個設計元素就是一個沒有依據的設計。

這個過程解決了“設計是否始終源于需求？”這一問題。

2.3 需求向設計追蹤

需求向設計追蹤是指：確保所有需求都被實現，避免出現遺漏的需求。即通過關注未建立關聯關系的需求比例和詳細列表，掌控需求覆蓋率。使用SCADE自帶的LifeCycle Requirements Management Gateway工具，能夠統計模型中已建立關聯關系的需求（已滿足的需求）占導入需求總量的比例，以及提供未被覆蓋的需求列表。對于有龐大需求數量的復雜工程，使用自動化工具進行統計，遠比人腦整理覆蓋率要高效和可靠。統計出的所有未被覆蓋的需求，就是設計工作未完成的部分。

這個過程解決了“需求是否都被滿足？”這一問題。

三、影響范圍確定

某一條需求可能被分配至多個實現資源，或多個設計當中。當這種需求發生更改時，通過這種追蹤關系就可以明確這些顯示控制資源的中相應的設計都需要進行更改。此外，針對一個設計結果，經過用評審或戶實際使用發現該設計不合理，則需要分析該設計實現的方式是否有問題，并且根據追蹤關系找到該條設計對應的需求，分析該條需求是否合理。

在動態模型開發過程中，需求和設計實現之間建立的關聯關系是可見的。可以在需求/設計更改時，明確受影響范圍，以確認受影響范圍是否需要跟著一并更改。這樣從工具和方法層面使工作變得可控和有序。

這個過程解決了“需求或設計變更后影響范圍有多大？”的問題。

四、總結

本文提出的人機界面設計過程中的需求管理方法，通過建立條目化需求庫、使用數字化模型對需求和設計之間建立可見的關聯關系，確保了設計始終源于需求、需求都被滿足，以及更改后的影響范圍清晰可見。整個過程形成了一個完整、一致的設計流程，提升了設計的質量。

參? 考? 文? 獻

[1] Leszek A.Maciaszek.需求分析與系統設計[M].機械工業出版社，2004.