周璇 史肖飛

摘要：現(xiàn)代民用飛機項目采用基于需求的研發(fā)流程，在整個項目進(jìn)展過程中，需求變更不可避免。作為設(shè)計的輸入，需求的變更可能帶來重大項目風(fēng)險，因此需求變更管理在民用飛機項目中至關(guān)重要。本文解析了需求變更、需求工程與構(gòu)型管理之間的關(guān)系，提出了根據(jù)成熟度實施需求變更控制的思想，給出了需求變更的流程，為工程人員更為深刻的認(rèn)識需求變更具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：民用飛機;需求變更;需求管理;需求工程;構(gòu)型控制

中圖分類號：V37 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

隨著現(xiàn)代民用飛機產(chǎn)品復(fù)雜性的急劇上升，傳統(tǒng)設(shè)計往往由于設(shè)計目標(biāo)不夠明確、系統(tǒng)頂層要求不夠完善等，容易造成系統(tǒng)接口不清晰甚至接口丟失、團隊之間缺乏溝通、項目進(jìn)度拖延、反復(fù)工作量大，直接導(dǎo)致項目成本增加甚至項目取消。

需求工程（Requirements Engineering，RE）始于20世紀(jì)60-70年代，早期主要應(yīng)用于軟件工程領(lǐng)域[1]，是一種以需求為驅(qū)動的貫穿于系統(tǒng)研制全生命周期的系統(tǒng)研制和管理技術(shù)。民用飛機采用基于需求的研發(fā)流程，有利于產(chǎn)品研制的有序開展，有利于減少項目成本、降低項目風(fēng)險，對項目的成功實施具有重大意義。目前，需求工程在現(xiàn)代民用飛機項目中的應(yīng)用越來越受到人們的關(guān)注，尤其是一些國際大型飛機制造商或者系統(tǒng)供應(yīng)商，需求工程技術(shù)已經(jīng)成為產(chǎn)品研制所依據(jù)的基礎(chǔ)技術(shù)。

需求是對產(chǎn)品或流程在使用、功能、設(shè)計特征或約束等方面的一種形式化陳述，具有必要性、無歧義、可測試驗證等特征[2]。民用飛機的研制是一項長期、復(fù)雜、開放、集成度高的工程活動，期間必將產(chǎn)生數(shù)量龐大的需求[3]。在民用飛機研制過程中，隨著設(shè)計人員對產(chǎn)品功能的理解逐漸加深，方案的多輪迭代，新技術(shù)的推廣應(yīng)用，甚至適航規(guī)章的不斷修訂，數(shù)量龐大的需求也必將不斷動態(tài)變化。作為設(shè)計依據(jù)和目標(biāo)，需求的變更是飛機產(chǎn)品研制項目中突出的風(fēng)險源。因此，需求變更管理在民用飛機研制過程中具有極其重要的作用。

1 需求變更概述

1.1 需求變更、需求工程與構(gòu)型管理

需求變更是需求工程中需求管理的一項重要活動，圖1顯示出了需求變更、需求管理和需求工程的關(guān)系。其中，需求工程是在產(chǎn)品研制項目生命周期中實施基于需求的、以需求為驅(qū)動的工程流程，通過合適的語言和符號系統(tǒng)地描述和演進(jìn)待開發(fā)的需求（包括功能、性能和約束等），并對需求進(jìn)行管控。需求管理作為需求工程中的一部分，其目的是在研制各層級團隊、同一層級各聯(lián)合團隊之間建立對需求的共同理解，維護需求、設(shè)計和產(chǎn)品的一致性，并實現(xiàn)對需求變更的有效控制。而需求變更一般是在需求正式發(fā)布或建立需求基線之后，通過變更申請、評估、建議和實施的過程，確保需求的變更是必要的、影響分析是全面的、最終的實施是正確的。

另外，需求變更也是構(gòu)型管理中構(gòu)型控制的一項重要活動，圖2顯示出了需求變更、構(gòu)型管理和需求工程的關(guān)系。其中，需求標(biāo)識和需求基線是需求開發(fā)中需求定義以及構(gòu)型管理中構(gòu)型標(biāo)識的公共活動。需求是產(chǎn)品構(gòu)型信息的組成部分，因此，需求變更應(yīng)該符合構(gòu)型控制的原則和要求。

1.2 需求變更與需求工程其他活動的關(guān)系

在一個系統(tǒng)中，構(gòu)成該系統(tǒng)的元素本身可能需要被當(dāng)作系統(tǒng)來考慮，這種系統(tǒng)包含子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)通常稱為系統(tǒng)層級結(jié)構(gòu)。民用飛機產(chǎn)品通常包含項目級、飛機級、系統(tǒng)級、子系統(tǒng)級和設(shè)備級等多個層級。在民用飛機研制過程中，需求工程技術(shù)并不是使用一次即可丟掉，相反，這種技術(shù)在飛機研制的各個層級上都需要應(yīng)用，且通常在某一系統(tǒng)層級內(nèi)的多個子系統(tǒng)間是并行的。另外，根據(jù)所在的層級以及實際產(chǎn)品的復(fù)雜程度，可以對需要開展的活動進(jìn)行適當(dāng)裁剪。

圖3顯示出了在某一層級需求變更與圖1所示的其他需求工程活動之間的關(guān)系。

理想化的需求工程過程不包括需求變更，首先開展需求捕獲，需要獲取到的信息（稱為源需求）包括潛在的利益相關(guān)方、利益相關(guān)方的需要和期望、法律法規(guī)的約束、競爭產(chǎn)品的信息等。然后，通過需求分析對所捕獲到的信息進(jìn)行排列、篩選、權(quán)衡、重新組織和進(jìn)一步細(xì)化，從而使得源需求更加準(zhǔn)確、有效，產(chǎn)品功能、性能目標(biāo)更加明確、細(xì)化和完整。進(jìn)而采用標(biāo)準(zhǔn)化的語言對需求進(jìn)行描述，并與源需求或需求依據(jù)建立追溯性，完成需求定義。需求確認(rèn)是對需求正確性和完整性的檢查，通常伴隨飛機項目里程碑的評審?fù)瓿?，作為后續(xù)設(shè)計、驗證的依據(jù)。需求驗證是指通過檢查、分析、測試等驗證方法表明設(shè)計方案、產(chǎn)品符合需求的過程。但是，在現(xiàn)實的民用飛機研制項目中，需求定義、需求確認(rèn)甚至需求驗證之后都可能需要進(jìn)行需求變更。另外，根據(jù)SAEARP4754A，需求確認(rèn)計劃中應(yīng)明確發(fā)生需求變更時，如何對需求進(jìn)行重新確認(rèn)和管理。

1.3 需求成熟度

隨著民用飛機研制工作的不斷深入進(jìn)行，需求的成熟度逐漸提高。

（1）在需求得到正式確認(rèn)之前，需求尚不成熟，需求的更改可以通過版次管理來進(jìn)行控制。

（2）當(dāng)需求得到正式確認(rèn)之后（即建立了正式基線），需求的更改應(yīng)該按照嚴(yán)格的需求變更流程來進(jìn)行控制，以避免因需求變更問題，不斷地調(diào)整項目計劃進(jìn)度、成本以及質(zhì)量，最終導(dǎo)致項目失控。

典型的民用飛機研制階段劃分如圖4所示[4]，其中：

（1）飛機級需求在總體技術(shù)方案審查（決策門Gate）G5處應(yīng)該得到確認(rèn)。

（2）系統(tǒng)級需求在初步設(shè)計審查G6處應(yīng)該得到確認(rèn)。

也就是說，在G5/G6之前，飛機級/系統(tǒng)級需求可以通過版次進(jìn)行更改，而G5/G6之后，飛機級/系統(tǒng)級需求應(yīng)經(jīng)過嚴(yán)格的需求變更流程進(jìn)行更改。

2 需求變更流程

按照SAE ARP4754A，一旦各層級需求建立基線后，就應(yīng)該開展需求變更控制，并確保變更得到記錄、批準(zhǔn)和實施。作為設(shè)計的輸入，需求的更改可能帶來重大項目風(fēng)險，因此，應(yīng)通過科學(xué)的變更控制流程最大程度地規(guī)避這種風(fēng)險。如圖5所示，在民用飛機研制過程中，需求變更通常包括變更請求、變更審批和變更實施。

2.1 需求變更請求

當(dāng)已得到正式確認(rèn)的需求需要進(jìn)行變更時，申請者應(yīng)識別擬變更的需求，分析變更的合理性和緊迫性，提交正式的變更請求，指出需求變更的原因，并開展變更影響分析，詳細(xì)說明變更的影響范圍，并提出初步的需求變更建議。

2.1.1 需求變更產(chǎn)生原因

在民用飛機研制項目中，需求變更的形式包括修改、刪除或增加，需求變更產(chǎn)生的原因是多方面的，通常可從外部因素和內(nèi)部因素兩方面來考慮。

常見的外部因素有：（1）原有設(shè)計不符合市場需要;（2）利益相關(guān)方提出了新的需求，如新的適航法規(guī);（3）客戶或供應(yīng)商對需求的理解產(chǎn)生歧義;（4）供應(yīng)商提供的產(chǎn)品無法滿足技術(shù)指標(biāo)要求。

內(nèi)部因素主要包括：（1）項目成本、進(jìn)度的制約，需要對需求進(jìn)行調(diào)整;（2）隨著項目的進(jìn)行，設(shè)計團隊對需求的理解程度逐漸加深;（3）初始需求存在不一致、不明確、不可實現(xiàn)等間題;（4）聯(lián)合設(shè)計團隊內(nèi)部對需求的理解存在分歧;（5）聯(lián)合設(shè)計團隊中其他專業(yè)的需求變更所造成的影響;（6）在方案設(shè)計或產(chǎn)品驗證過程中，由于受到現(xiàn)有技術(shù)條件或手段的限制，設(shè)計方案或最終產(chǎn)品無法實現(xiàn)現(xiàn)有需求。

2.1.2 需求變更影響分析

需求變更影響分析是指通過對擬變更需求的內(nèi)容和追溯性進(jìn)行檢查，多方面分析變更對其他對象（如其他需求、設(shè)計方案、接口、驗證程序、工藝工裝、產(chǎn)品組件等）的影響，進(jìn)一步確定需求變更對項目進(jìn)度、成本、產(chǎn)品構(gòu)型、質(zhì)量等方面的影響，為決策者提供判斷依據(jù)。

需求變更的影響分析可結(jié)合需求的追溯性來完成。需求的追溯性是指飛機產(chǎn)品研發(fā)過程中需求與其他元素（如需求來源、其他需求、方案、驗證方法、驗證活動等）之間建立的關(guān)聯(lián)，它貫穿于整個需求工程過程。

2.2 需求變更審批

需求變更請求應(yīng)提交至變更控制委員會（ChangeControl Board，CCB）進(jìn)行審批，通過對擬變更需求的分析、變更影響的評估以及對變更建議的審查，得出是否開展需求變更的結(jié)論。

民用飛機研制是一種多專業(yè)高度綜合項目，需求變更可能會牽一發(fā)而動全身，因此，需要一個權(quán)威機構(gòu)多方面權(quán)衡變更造成的影響，并做出變更決策。CCB是需求變更的最高決策機構(gòu)，通常由具有技術(shù)能力、項目經(jīng)驗的多方成員聯(lián)合組成，包括項目管理、總設(shè)計師系統(tǒng)、質(zhì)量控制等人員。應(yīng)設(shè)置一名權(quán)威的CCB主任，當(dāng)CCB會議中存在意見不一致的情況時，由其根據(jù)情況綜合考慮，做出最后決策。 CCB主任可以由飛機型號總設(shè)計師或項目負(fù)責(zé)人擔(dān)任。

在對需求變更進(jìn)行審批時，應(yīng)謹(jǐn)慎對待優(yōu)先級較高的需求。具有較高優(yōu)先級的需求一般對產(chǎn)品的功能、性能、安全性、可靠性等重要技術(shù)指標(biāo)有更為重要的影響，對這類需求進(jìn)行變更可能會對飛機項目產(chǎn)生更大的影響。

另外，一旦需求變更請求處于CCB審批時，CCB應(yīng)對該請求做出最后的決策，確定需求的影響范圍，明確是否通過該請求，并提出最終的需求實施建議（包括實施人員、期限、內(nèi)容等）。

2.3 需求變更實施

當(dāng)需求變更請求得到批準(zhǔn)之后，根據(jù)實際情況，需求變更可能會轉(zhuǎn)化為多個變更指令，由需求變更實施人員根據(jù)指令實施。另外，擬變更的需求應(yīng)與其他變更對象一并控制，包括設(shè)計方案、設(shè)計模塊、驗證程序等，并對成本、進(jìn)度等做出調(diào)整。

為確保需求變更實施與CCB決議一致，應(yīng)由質(zhì)量控制人員對需求的實施情況進(jìn)行監(jiān)控、評估，并給出最終的需求變更總結(jié)報告。

當(dāng)需求變更完成之后，應(yīng)建立新的基線，記錄變更的需求內(nèi)容、時間、人員，并與需求變更過程、變更活動建立關(guān)聯(lián)，并應(yīng)妥善保管需求變更中所產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)、文檔、記錄等信息，確保需求變更的可追溯性，為后續(xù)設(shè)計打下基礎(chǔ)。

3 結(jié)論

需求工程最早應(yīng)用于軟件工程領(lǐng)域，隨著現(xiàn)代民用飛機項目對研制流程的重視程度越來越高，其在民用飛機領(lǐng)域中的應(yīng)用也日趨廣泛。民用飛機項目中需求的數(shù)量極其龐大，小型通用飛機約有數(shù)萬條需求，大型飛機可能會有十幾萬條需求，如此量級的需求在研制過程中必然會發(fā)生變更，而作為設(shè)計輸入的需求的變更，可能會為項目帶來災(zāi)難性的風(fēng)險。因此，更加深入地認(rèn)識需求變更，分析需求變更產(chǎn)生的原因，了解需求變更流程，在民用飛機項目研制中尤為重要。

參考文獻(xiàn)

[1]劉忠寶，趙文娟.需求工程現(xiàn)狀和發(fā)展研究叨.電腦開發(fā)與應(yīng)用，2011（11）：1-4.

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[3]季建琴.民用飛機需求管理技術(shù)研究與應(yīng)用[J].科技視界，2012（25）：55-57.

[4]HB8525-2017民用飛機研制程序[S].中華人民共和國工業(yè)和信息化部，2017.