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(dòng)，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(zhǎng)、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(dòng)，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(dòng)是民機(jī)研制過程的重要活動(dòng)。需求確認(rèn)是通過一系列規(guī)定的活動(dòng)確保每個(gè)層級(jí)需求的正確性和完整性以及其對(duì)其上一層級(jí)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(dòng)。此外，對(duì)各層級(jí)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(tái)全程記錄和管控需求捕獲、確認(rèn)和驗(yàn)證活動(dòng)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(cuò)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(jí)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(píng)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(duì)應(yīng)的研制保障等級(jí)；

b）需收集的數(shù)據(jù)信息，如上一層級(jí)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(píng)審紀(jì)要、分析研究報(bào)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)＜?、安全性和可靠性專家、人因工程專家、建?仿真專家、系統(tǒng)集成測(cè)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(gè)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(zhǎng)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(shí)別需求源

識(shí)別與該層級(jí)需求相關(guān)的必要上層輸入（如更高層級(jí)的需求文件、適航規(guī)章、領(lǐng)域知識(shí)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(wú)誤，需求已追溯至上層需求，需求的研制保障等級(jí)明確，需求管理數(shù)據(jù)庫(kù)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(píng)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(shí)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(jí)。

3.4 執(zhí)行確認(rèn)方法

針對(duì)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(bào)告、工程評(píng)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(duì)追溯性應(yīng)將該需求鏈接至相應(yīng)的上層需求；針對(duì)分析，首先明確該需求最嚴(yán)酷場(chǎng)景為單發(fā)越障，收集高原機(jī)場(chǎng)及近場(chǎng)障礙物數(shù)據(jù)，分析單發(fā)失效場(chǎng)景下飛機(jī)的起飛越障能力，計(jì)算對(duì)起落架收起時(shí)間的要求；針對(duì)工程評(píng)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(píng)審工作。

3.5 完成確認(rèn)矩陣

為了向評(píng)審專家和局方表明置信度，應(yīng)記錄每項(xiàng)確認(rèn)方法對(duì)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(bào)告

需求確認(rèn)總結(jié)報(bào)告是對(duì)確認(rèn)活動(dòng)的情況進(jìn)行總體描述，主要包括對(duì)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(dòng)，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]