鄭藍(lán)

摘 要：隨著飛機(jī)系統(tǒng)工程的廣泛應(yīng)用以及“制造商-供應(yīng)商”模式的發(fā)展，飛機(jī)需求成為決定飛機(jī)研制成本及進(jìn)度的重要因素。需求成為各級設(shè)計人員要求下級或供應(yīng)商設(shè)計系統(tǒng)的依據(jù)，那么需求本身質(zhì)量的好壞就顯得極為關(guān)鍵。該文首先給出了飛機(jī)需求用語約定，以幫助快速識別需求。隨后對飛機(jī)需求進(jìn)行了分類，從這幾方面進(jìn)行考慮，能夠保證需求的完整性。再次提出了飛機(jī)需求本身的編寫原則。最后根據(jù)這些原則，提出可操作的書寫注意事項和高質(zhì)量需求檢查單。

關(guān)鍵詞：需求類型 編寫原則 書寫技巧 檢查單

中圖分類號：G71 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（a）-0085-02

飛機(jī)研制是一項產(chǎn)品極其復(fù)雜，技術(shù)難度很大，質(zhì)量要求最高的龐大的系統(tǒng)工程[1]。飛機(jī)需求作為飛機(jī)研制的設(shè)計輸入，需求是否正確、完整直接影響設(shè)計研發(fā)活動的有效性和研發(fā)產(chǎn)品的質(zhì)量，它指明了系統(tǒng)開發(fā)所需要和必須完成的每一件事，明確了所有設(shè)計應(yīng)該提供的功能和必然受到的制約[2]?，F(xiàn)在隨著對SAE ARP4754A的認(rèn)識程度越來越高，國內(nèi)飛機(jī)制造商對飛機(jī)需求管理的工作越重視。較多文獻(xiàn)圍繞著需求管理的“V”過程以及平臺的開發(fā)進(jìn)行研究，而該文將圍繞需求編寫本身的質(zhì)量進(jìn)行介紹，從需求的類型、編寫的一般原則和書寫的注意事項等方面進(jìn)行總結(jié)，為飛機(jī)需求編寫的高質(zhì)量提供參考。

1 用語約定

飛機(jī)需求的編寫應(yīng)有嚴(yán)格的用語約定，可以讓人清晰的閱讀出一份需求文檔中哪一句是需求，哪一句是簡單的陳述：“應(yīng)”用于表達(dá)一條強(qiáng)制性的需求；“應(yīng)當(dāng)”用于定義一個被強(qiáng)烈推薦的行為，此行為并非強(qiáng)制性的，不用于表達(dá)需求；“可以”用于定義一個被允許的行為。不用于表達(dá)需求；“將”用于表達(dá)一個意愿或事實(shí)。不用于表達(dá)需求。

2 需求的類型

對飛機(jī)需求進(jìn)行分類，實(shí)際上是要求設(shè)計人員從這幾方面進(jìn)行考慮，這樣能夠保證所出需求不會被遺忘，在后續(xù)的確認(rèn)中可以將重復(fù)的需求刪除。

2.1 非功能性需求

非功能性需求是那些與飛機(jī)功能分配無關(guān)的需求，一般包括過程需求、供應(yīng)商需求和其他與設(shè)備直接相關(guān)的需求。

示例：

系統(tǒng)部件不“應(yīng)”鍍鎘。

2.2 功能需求[3]

根據(jù)ARP 4754A《民用飛機(jī)與系統(tǒng)研制指南》，以下的功能需求類別需要在不同的研制階段活動中考慮。功能需求是以“……應(yīng)……”句型表達(dá)的飛機(jī)或系統(tǒng)級功能。

示例：飛機(jī)“應(yīng)”具備減速能力。

安全性需求

安全性需求來自于安全性評估過程，例如飛機(jī)級FHA、PASA、系統(tǒng)級FHA和PSSA過程等。安全性需求一般包含獨(dú)立性需求、概率可用性和完整性要求、無單點(diǎn)失效準(zhǔn)則、研制保證等級等。

示例：

剎車系統(tǒng)“應(yīng)”提供與正常剎車相獨(dú)立的備用剎車。

在爬升、巡航和下降飛行階段，高于25000英尺服務(wù)門意外打開的概率“應(yīng)”小于1E-9每飛行小時。

功能性需求

功能性需求是指在具體條件下獲得系統(tǒng)預(yù)期性能所需要的需求。功能性需求分為以下幾種：

客戶需求

客戶需求隨飛機(jī)型號、系統(tǒng)特定功能或者系統(tǒng)類型不同而變化。需求包括運(yùn)營商的預(yù)期載荷、航路系統(tǒng)、使用經(jīng)驗、維護(hù)概念和所期望的特性。

示例：

飛機(jī)“應(yīng)”有三種客艙布置構(gòu)型：混合級、全經(jīng)濟(jì)級和高密度級。

飛機(jī)“應(yīng)”提供每排4個座位（2座椅+過道+2座椅）的公務(wù)艙構(gòu)型。

使用需求

使用需求定義了飛行機(jī)組與功能系統(tǒng)之間、維護(hù)人員與飛機(jī)系統(tǒng)之間、其它飛機(jī)支持人員與相關(guān)功能及設(shè)備之間的接口。活動、決定、信息需求和時間形成了主要的使用需求。定義使用需求時需要考慮正常和非正常情況。

示例：

飛機(jī)“應(yīng)”具備可以在飛機(jī)客艙或駕駛艙內(nèi)調(diào)節(jié)客艙溫度的能力。

飛機(jī)“應(yīng)”提供手動控制應(yīng)急燈的能力。

性能需求

性能需求定義了使得功能或系統(tǒng)對飛機(jī)和其運(yùn)行有用的特性。除了定義預(yù)期的性能類型外，性能需求還包括功能的一些細(xì)節(jié)，如：精度、保真度、范圍、解析度、速度和響應(yīng)時間。

示例：

飛機(jī)“應(yīng)”保證在客艙中心線上任意兩個位置的溫度差不超過4.5°C。

飛機(jī)“應(yīng)”確保在整個飛行包線內(nèi)，不考慮飛行員或自動駕駛的輸入，傾斜角不會超過33度。

物理和安裝需求

物理和安裝需求與系統(tǒng)的物理特性和飛機(jī)環(huán)境相關(guān)，包括：尺寸、安裝要求、動力、冷卻、環(huán)境限制、可見度、接近方式、調(diào)整、搬運(yùn)和存儲。生產(chǎn)限制也在需求中起作用。

示例：

飛機(jī)“應(yīng)”確?？团摽諝馀欧趴诎惭b在地板上。

飛機(jī)“應(yīng)”在機(jī)翼前緣和前起落架上安裝著陸燈。

維修性需求

維修性需求包括計劃和非計劃維修需求，并且與具體的安全性相關(guān)功能有關(guān)。失效探測率或者故障隔離率等因素也很重要。需求也需定義外部試驗設(shè)備的信號和連接。

示例：

飛機(jī)“應(yīng)”具備測試所有閱讀燈的能力。

接口需求

接口需求包括：物理系統(tǒng)與項目的互聯(lián)，以及確定的信息交互的相關(guān)特性。接口包括所有輸入和輸出的定義，應(yīng)詳盡表述信號的特征。接口文件中的接口信息應(yīng)完整的描述信號特征并能追述到相關(guān)的需求。

示例：

飛機(jī)電源系統(tǒng)“應(yīng)”給駕駛艙照明提供正常和應(yīng)急電源。

空氣管理系統(tǒng)“應(yīng)”向機(jī)載維護(hù)系統(tǒng)提供其健康和構(gòu)型狀態(tài)。

補(bǔ)充審定需求

根據(jù)適航規(guī)章要求或為了表明對適航規(guī)章的符合性，可能需要補(bǔ)充功能、特性或執(zhí)行要求。此類需求應(yīng)與適航當(dāng)局協(xié)商確定。endprint

衍生需求

衍生需求來源于設(shè)計過程本身，所以衍生需求與上層需求不相關(guān)。

3 需求的一般原則

好的需求一般要應(yīng)滿足以下原則[4]。

3.1 具體

需求必須確切地說明需求所要求的內(nèi)容，需求的具體性應(yīng)包括以下幾方面。

（1）清楚明確。需求表述無歧義，清楚明確地表達(dá)需求以保證任何閱讀需求的人對需求的理解與解釋是唯一的。同時，必須明確應(yīng)開展哪些工作以滿足該條需求、具體由誰或者系統(tǒng)適用于該條需求。

（2）一致性。在用以描述系統(tǒng)或者概念的需求文件中應(yīng)采用相同的專業(yè)術(shù)語。

（3）需求層級恰當(dāng)。需求是對于設(shè)計者（或者實(shí)施人）的要求。編制需求應(yīng)注意需求層級是否恰當(dāng)。客戶需求可能來自不同層級，如果用戶給出的需求限定了具體的設(shè)計工作，就需要判斷該條需求是否定義的恰當(dāng)。當(dāng)編制需求時，需求應(yīng)被傳遞至下一個層級的需求而非更低層級（除非是使用合理的客戶需求）。定義恰當(dāng)層級的需求只將事物作為一個類似“黑盒”的整體，描述該“黑盒”按預(yù)期將會以何種形式呈現(xiàn)。需求應(yīng)定義在該層級需要完成的內(nèi)容，但不應(yīng)定義如何需求內(nèi)容的實(shí)現(xiàn)方式。

3.2 可量度

每一條需求必須在一定程度上通過標(biāo)準(zhǔn)的方法來驗證（試驗，分析，相似性或設(shè)計）?？蛻艨梢杂妙愃啤帮w機(jī)航程應(yīng)該盡量長”。這是一條正當(dāng)?shù)男枨?，但卻是一條無法驗證的需求。對于這樣的需求，需要通過權(quán)衡分析以確定可以驗證的最大航程。最理想的情況下，每一條測試需求均可通過一個單獨(dú)的試驗得到驗證。如果一條需求需要多個試驗方能得到驗證，即應(yīng)該將該條需求分解為多條需求?？梢酝ㄟ^單個試驗驗證多條需求，但是這取決于是否可以將多條需求歸類或者合并。當(dāng)完成系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計時，系統(tǒng)各個層級的需求在測試階段均有其對應(yīng)層級的驗證試驗。如有必要定義子系統(tǒng)級的需求以描述系統(tǒng)，那么也應(yīng)開展相應(yīng)的子系統(tǒng)級需求驗證。必須建立明確的標(biāo)準(zhǔn)用以衡量每條需求實(shí)現(xiàn)的情況。這些標(biāo)準(zhǔn)常被成為測試準(zhǔn)則或者接受準(zhǔn)則，如若未明確定義上述準(zhǔn)則將無法證明需求的滿足情況。

3.3 可實(shí)現(xiàn)

有必要請設(shè)計人員參與需求定義的工作，參與需求定義的設(shè)計人員必須有足夠的專業(yè)知識以判斷需求是否可實(shí)現(xiàn)。對于簽署了子合同開發(fā)部件的情況，則需要要求子合同相關(guān)部件的設(shè)計人員參加需求定義的工作。同時，邀請生產(chǎn)單位和用戶參加需求定義工作也可有效保證需求的可實(shí)現(xiàn)性。每一條需求必須和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)內(nèi)容一致。一般情況下，需求必須滿足相關(guān)適用的政府、行業(yè)和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范以及接口等內(nèi)容。

3.4 現(xiàn)實(shí)的

為保證需求的現(xiàn)實(shí)性，需求本身必須是代表一個目標(biāo)。所有的團(tuán)隊愿意并且有能力去實(shí)現(xiàn)這個目標(biāo)。為實(shí)現(xiàn)某個需求，我們可以找到很多技術(shù)上可行的想法，但是每個解決方案均有不同的成本。因此，關(guān)鍵問題不是我們隨意找到一個技術(shù)上可行的方案，而是需要找到一個我們能夠承受其成本的解決方案。

3.5 可追蹤

必須保證每條需求可以追溯至該需求的來源。每一條用戶需求必須可以追溯至相應(yīng)的用戶。同樣地，每一項功能與特征也需要鏈接至最初的用戶需要。因此，也必須建立每一條需求與后續(xù)的設(shè)計、實(shí)施以及試驗之間的鏈接關(guān)系。

4 需求的書寫技巧

4.1 需求語句分析

每一條單獨(dú)的需求語句必須包含一個主語、一個謂語和一個賓語，如果需要，也可增加其他補(bǔ)充語句。

主語是即將滿足或執(zhí)行需求的產(chǎn)品或責(zé)任單位。

謂語應(yīng)以標(biāo)準(zhǔn)的格式出現(xiàn)，“應(yīng)+動詞”。

賓語則是一段什么必須進(jìn)行的描述。

狀語描述的是需求發(fā)生需要的條件。

定語是對主語或賓語的補(bǔ)充說明。

4.2 提高需求書寫質(zhì)量的指南

語法正確。

不要出現(xiàn)錄入、拼寫或者標(biāo)點(diǎn)的錯誤。

需求應(yīng)被安排至文檔中合適的位置。

避免使用長句和復(fù)雜句。

避免使用復(fù)合句（如使用類似“和”，“但是”這樣的詞語）。應(yīng)將句子分割為短句。

避免使用沒有實(shí)際意義的詞。

使用強(qiáng)烈的，主動的，準(zhǔn)確的動詞。

使用明確的詞語代替藝術(shù)化的、有修飾涵義的詞語。

避免一些沒用的介詞。

避免在描述同一事物時，使用不一樣的詞，如“禁止”“不被允許”。

盡量避免使用無法驗證的、模糊的詞語，如適當(dāng)?shù)?、合適的、大概、和/或、最大化、最小化、部分的、充足的等。

應(yīng)盡量避免使用縮略語。縮略語應(yīng)該盡量避免，因為可能會影響到需求讀者對需求的理解。如果必須出現(xiàn)縮略語，則所有縮略語必須列在需求文檔的正文之前。

4.3 需求中插圖和表格的使用

一條需求如需用插圖或表格表達(dá)，則插圖或表格的內(nèi)容只能與此條需求相關(guān)。

盡管對理解系統(tǒng)工作有幫助，原理圖一般不能作為需求。原理圖既沒有完整的數(shù)據(jù)流和控制流，也不能提供準(zhǔn)確的邊界或者接口。

插圖或表格應(yīng)代表一個性能在不同條件下的數(shù)值。典型的包括差值數(shù)值的表格，包線圖等。

4.4 高質(zhì)量需求檢查單

當(dāng)編寫需求時，以下檢查單問題需要被考慮：

需求是否含有并只含有一個助動詞“應(yīng)”？

需求是否包含多個特性要求，是否列為多個獨(dú)立的需求更好？檢查復(fù)雜的需求，這些需求可能可以分解為別的需求。

需求是否不清楚？

需求所在層級是否正確？

物理上是否可以實(shí)現(xiàn)需求？

在項目的約束下是否可以實(shí)現(xiàn)需求？

需求是否描述了在哪兒執(zhí)行、誰來執(zhí)行、執(zhí)行的程度，而不是描述怎樣執(zhí)行？

需求是否包含明確的公差？

需求是否可以通過檢查評審、分析、建模、試驗、展示或相似性的方法進(jìn)行驗證？一般否定的表達(dá)“不應(yīng)”比較難以驗證，需要檢查。

需求是否可以正確連接至父輩？

是否需要其他需求滿足父輩需求？

需求的來源是否正確？

衍生需求是否有來源？

需求的假設(shè)是否正確？

多個相似需求的內(nèi)容是否真的合適？檢查這些需求，它們可能可以合并一條需求。

需求是否與其他需求沖突？

需求是否是多余的？

5 結(jié)語

該文對飛機(jī)需求的分類源于SAE ARP4754A規(guī)范，通過此分類情況對需求進(jìn)行編排可使需求組的表達(dá)更加清晰，本文還對高質(zhì)量需求的語句表達(dá)形式進(jìn)行了規(guī)范，形成的需求檢查單可以作為需求確認(rèn)檢查過程的標(biāo)準(zhǔn)。隨著對飛機(jī)需求的理解加深，對高質(zhì)量需求本身的規(guī)范性將進(jìn)一步加強(qiáng)，使得需求的表達(dá)更加清晰無誤。

參考文獻(xiàn)

[1] 季建琴.民用飛機(jī)需求管理技術(shù)研究與應(yīng)用[J].科技視界，2012（9）：55-57.

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[3] SAE ARP4754A.Guidelines for development of civil aircraft and systems [S].2010-12.

[4] 郭博智，李浩敏.大型客機(jī)設(shè)計中的需求管理[J].民用飛機(jī)設(shè)計與研究， 2013（4）：1-5.endprint