王閃閃

摘 要：民用飛機是典型的復雜產品系統(tǒng)，具有高新技術密集程度高、系統(tǒng)綜合集成度高、研制周期長、項目投入巨大、管理復雜的特點。在研制過程中，無論是設計、集成還是驗證都是圍繞系統(tǒng)需求的管理展開的。該文根據民用飛機通信系統(tǒng)的研制過程，淺談通信系統(tǒng)需求管理過程。

關鍵詞：通信系統(tǒng) 需求捕獲 需求確認 需求驗證

中圖分類號：V221 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）03（c）-0123-02

為適應當前民機研制特點，民機項目的管理要從粗放的模式轉入精細化模式，確保民機研制、適航取證、市場、運營的全面成功，而需求管理是項目精細化的基礎。通過需求管理，可明確客戶需求到飛機需求、系統(tǒng)需求及設備需求的追溯關系。從而保證客戶的要求得到落實，同時使設計要求條目化，設計過程的可追溯性、可實施性、可驗證性都得到保證。該文以民機通信系統(tǒng)為例，介紹系統(tǒng)需求捕獲、確認和驗證的管理過程。

1 系統(tǒng)需求管理流程

根據SAE ARP 4754A 《民用飛機與系統(tǒng)研制指南》[1]中描述的需求管理流程，民機需求管理工作實施步驟如圖1所示。通過各階段工作實施，實現(xiàn)飛機系統(tǒng)設計需求的條目化管理，形成需求捕獲、確認、驗證的完整過程，加強飛機集成與技術管控能力。

1.1 需求捕獲

需求管理的出發(fā)點是捕獲需求。系統(tǒng)需求捕獲要點可分為以下幾個方面。

1.1.1 明確利益相關方的需求

利益相關方指某一系統(tǒng)或其擁有的特征中具有權利、份額或要求權的一方或當事人。通信系統(tǒng)的利益相關方主要有航空公司、飛行員、飛機制造廠、地勤維修人員和適航當局。利益相關方會從自身的角度出發(fā)對通信系統(tǒng)提需求。比如：航空公司出于航材備件的考慮，會要求某一機上通信設備件號盡量一致；飛機制造廠出于設備安裝的考慮，會要求機上通信設備能夠正確地安裝在飛機上，尺寸、電纜接口合適等。

在需求捕獲過程中，需確認每一個利益相關方的要求，綜合考慮。

1.1.2 明確需求類型

需求層級的界定可分為如下幾個。

（1）飛機級需求：描述飛機應具備的功能、性能指標或相應的技術約束條件，如飛機應提供衛(wèi)星通信功能。

（2）系統(tǒng)級需求：描述系統(tǒng)應具備的功能、性能指標或相應的技術約束條件，不涉及具體產品實現(xiàn)，如甚高頻通信系統(tǒng)應提供駕駛艙與外界的視距雙向語音通信功能。

（3）產品級需求：描述設備應具備的功能、性能指標或相應的技術約束條件。如甚高頻天線至少應能覆蓋118～137 MHz的頻率范圍。

對需求層級定位后，需進一步對需求類型進行劃分。需求類型一般有：功能、性能、接口、安全性、布置、重量、環(huán)境、可靠性、維修性、EWIS、人為因素等。

1.1.3 明確需求關鍵指標

利益相關方往往會比較關注某些關鍵性指標。對通信系統(tǒng)來說，有MTBF（Mean Times Between Failure，平均故障間隔時間）、MTTR（Mean Time To Repair，平均維修時間）、天線側向氣動力等。需與利益相關方明確哪些是他們關注的關鍵性指標，并通過評估分析確定雙方都可接受的指標值。

1.2 需求確認

捕獲到系統(tǒng)需求后，應開展需求確認工作。根據ARP 4754A《民用飛機與系統(tǒng)研制指南》，需求的確認過程是為了確保所提出的需求是足夠正確、完整和一致的，且產品能夠滿足客戶、供應商、維護人員、審定局方以及研制人員的需求。

在通信系統(tǒng)設計過程中，常用的需求確認方法有：工程評審、分析、追溯性及試驗中的一種或者幾種。

（1）工程評審：設計人員編制設計方案，組織具有通信系統(tǒng)設計經驗的專家小組進行評審。通過評審，檢查和梳理系統(tǒng)需求的完整性和準確性。

（2）分析：設計人員通過功能、性能和安全性分析等編制功能與需求分析報告確認需求類型。

（3）追溯性：一條需求應可以追溯至其上一層級的需求，或追溯至產生該條需求的具體設計決策或者數(shù)據。通過追溯性檢查系統(tǒng)的需求是否滿足已經確認的飛機級需求，以保證通信系統(tǒng)需求的完整性和正確性。

（4）試驗：通過試驗室試驗、機上地面試驗或飛行試驗對系統(tǒng)需求進行確認。

通過安全性分析報告對捕獲到的系統(tǒng)需求分配FDAL（Functional Development Assurance Level，功能研制保證等級）。根據需求不同的FDAL，需求確認的嚴苛度也不一樣。根據4754A，建議FDAL為A/B級的需求，確認時應使用需求追溯、測試（分析、建模或試驗）和工程評審的方法，另外，部分需求可根據運營經驗進行相似性說明；FDAL為C級的需求，確認時應使用需求追溯、測試（分析、建?；蛟囼灒┗蚬こ淘u審及相似性說明中的一種或多種；FDAL為D級的需求可根據局方要求，選擇采用任意一種方法；FDAL為E級的需求，不需要確認。

1.3 需求驗證

完成需求確認后，需通過一系列驗證活動表明各級設計實現(xiàn)都滿足了其對應的需求。驗證活動的主要目標如下。

（1）確定預期的功能被正確的實現(xiàn)了。

（2）確定所有需求都被滿足了。

（3）確保安全性分析對已實現(xiàn)的系統(tǒng)仍然是有效的。

用于驗證的方法主要有以下10種[2]：符合性聲明（MC0）、說明性文件（MC1）、計算/分析（MC2）、安全評估（MC3）、試驗室試驗（MC4）、地面試驗（MC5）、飛行試驗（MC6）、航空器檢查（MC7）、模擬器試驗（MC8）、設備合格性（MC9）。選擇驗證方法時，應注意以下幾點。

（1）若需求中有明確驗證狀態(tài)要求，應至少包含能滿足該狀態(tài)的驗證方法。

例如“新甚高頻收發(fā)機的功能應不影響甚高頻通信系統(tǒng)正常通信”，驗證方式應至少包含MC5或MC6。

（2）必須保證驗證工作的充分性。

例如“無線電接口裝置（RIU）應具有通信管理功能”。首先航空器適航標準對無線電接口裝置有功能要求，可考慮使用MC1進行驗證。對于“通信管理功能的正常”，需通過MC4或MC5或MC6進行驗證。此外，某些設備應同時采納MC9，提交設備合格鑒定報告，表明設備滿足的各種環(huán)境要求。

（3）必須考慮實際驗證活動的可行性。

例如“甚高頻收發(fā)機應提供音響告警功能”。告警信息大多是在設備故障條件下觸發(fā)，而一些告警在設備正常的情況下很難出現(xiàn)，在選擇驗證方法的時候需要考慮警告條件成立的環(huán)境，可考慮采用MC4模擬警告觸發(fā)邏輯來驗證。

（4）還需考慮驗證活動的效率和經濟性。盡量選擇簡單易行的驗證方法，并考慮并行開展驗證活動。

驗證結束后需要提交在驗證過程中所產生的試驗、分析結果報告作為系統(tǒng)需求驗證的證據。

2 結語

將精細化的需求管理流程和方法應用于民機通信系統(tǒng)的設計工作中，貫徹由上至下的頂層設計，由下至上的集成驗證理念，可確保飛機研制過程中系統(tǒng)需求的有效傳遞與實施，以滿足民機適航審定對過程管理的要求。

參考文獻

[1] ARP 4754A Guidelines for Development of Civil Aircraft and System[Z].SAE Aerospace，2010.

[2] 曹繼軍，張越梅，趙平安.民用飛機適航符合性驗證方法探討[J].民用飛機設計與研究，2008（4）：37-41.