需求工程在民用飛機全壽命周期項目管理中的應用概述

鄧智亮

（上海飛機設計研究院動力燃油部APU室，中國 上海 201210）

0 引言

現(xiàn)代民用飛機是典型的復雜產(chǎn)品系統(tǒng)，其研制工作具有高新技術密集程度高、學科交叉性強、系統(tǒng)綜合集成度高、研制周期長、項目投入巨大和管理復雜等特點。伴隨著市場對飛機經(jīng)濟性、安全性、環(huán)保性和舒適性要求的進一步提高，飛機功能也日趨復雜，進一步增加民用飛機研制和管理的難度[1]。目前國內(nèi)民機的研制和管理更多依托以前為數(shù)不多的型號研制經(jīng)驗，對項目管理方面的研究較少，管理效率相對民用航空發(fā)達國家較低。因此研究和應用更加高效的民用飛機全壽命周期項目管理方法和流程，對民用飛機項目預研、設計研制、適航取證、生產(chǎn)交付和市場運營的全面成功具有相當重要意義。

1 需求工程概述

需求工程分為需求開發(fā)、需求管理、確認與驗證三大塊內(nèi)容，其中需求開發(fā)包括需求獲取、需求分析、需求定義、需求分解和需求分配；需求管理包括需求狀態(tài)、追蹤、版本和變更的管理；而確認和驗證則包括需求確認和基于需求的產(chǎn)品驗證。

需求開發(fā)是指通過調(diào)查與分析獲取用戶需求并定義產(chǎn)品需求，是產(chǎn)品項目中所有設計活動的基礎，決定所研發(fā)的產(chǎn)品與客戶需求的匹配程度。需求獲取和分析指通過調(diào)查等方式獲取市場需求、客戶需求、相關利益方需求和標準規(guī)范需求等，并對這些需求加以分析、歸類和總結(jié)，以便后續(xù)的需求定義的工作開展。需求定義則是將獲取的并經(jīng)過整理的需求按照規(guī)定的格式編制形成需求文檔，明確相關的需求。需求定義完成以后還需對所定義的需求進行分解，劃分成為不同類型的、清晰準確且易于理解的需求，并將這些分解好的需求分配給確定的相關方。

需求管理是一個動態(tài)管理的過程，產(chǎn)品研制的每個環(huán)節(jié)都有可能與原始的需求產(chǎn)生偏差，為了嚴格控制各個環(huán)節(jié)的活動和結(jié)果滿足對應的需求，有必要對需求的狀態(tài)進行控制和追蹤。清晰的標識和掌握各類需求的狀態(tài)，并且有效地實現(xiàn)需求的追蹤，可以確保頂層的需求被相關的子需求滿足和確認。并且通過不同層級需求的追溯關系，還可以清楚掌握需求的發(fā)展情況和以及不同層級需求的關系，有利于產(chǎn)品研制過程中需求變更時所需的影響評估分析工作的開展。需求的變更和版本的控制經(jīng)常聯(lián)系在一起，可以非常有效的了解不同項目階段的需求變化情況。

需求確認就是確認定義的需求滿足初始的、通過各種途徑收集的需求，并在范圍上全部覆蓋，從而確保所定義的需求是正確的和完整的。驗證指的是通過檢查、分析、計算和試驗等方法驗證所研制的產(chǎn)品是否滿足對應的需求。通過需求的確認與驗證，可以有效保證研制產(chǎn)品的質(zhì)量。

2 民用飛機典型研制流程

圖1 民用飛機典型研制流程

如圖1所示，民用飛機研制流程大致可以分為五大階段，即項目前期論證階段、可行性研究階段、預發(fā)展階段、工程發(fā)展階段和批生產(chǎn)及產(chǎn)業(yè)化階段[3]。需求驅(qū)動產(chǎn)品的研發(fā)活動，各個階段的工作也應圍繞著需求展開，因此在項目管理實際工作中也應考慮需求工程的應用。

3 需求工程在民機全壽命周期項目管理中的應用

需求驅(qū)動了整個民用飛機項目研制的全壽命周期活動，將需求工程融入到民用飛機項目管理中，以需求為抓手開展其中的項目計劃編制、技術狀態(tài)管理、風險管理和決策分析等工作，將使得復雜項目的管理條線更加地清晰，工作更加的高效。圖2為典型的民用飛機研制“V”模型。

圖2 民用飛機研制V模型

對照圖1民用飛機典型研制流程和圖2民用飛機研制V模型，在項目前期論證階段，項目管理人員可將此階段的工作集中在需求工程中的需求開發(fā)上，并將整個項目頂層需求的捕獲作為該階段工作的重點。項目計劃的編制應圍繞著客戶和市場的需求獲取來展開，具體可以通過調(diào)研和數(shù)據(jù)分析等方式，并將是否全面收集各類需求作為項目管理的考核指標。該階段對技術研究并不深入，只需初步確定若干滿足項目頂層需求的關鍵技術。結(jié)合需求工程的理念，該階段的主要特點是“頂層需求的收集和確認”。可行性論證階段項目開始深入進行需求開發(fā)工作，逐步完善、分析、定義和分解頂層需求，形成飛機的初步設計與要求，構(gòu)建最初的飛機技術狀態(tài)。以頂層需求的進一步獲取、分析、定義、分解和分配為重點編制此階段計劃。并可考慮按下圖3所列形式對整個項目的需求進行統(tǒng)計，掌握需求整體情況，該需求狀態(tài)統(tǒng)計和更新將貫穿整個項目研制周期。項目開始通過對基于需求構(gòu)建的飛機技術狀態(tài)進行管理，來保證正確的產(chǎn)品技術從而降低技術風險。開展基于需求的風險管理工作，將需求和設計相鏈接，確保每一條需求都在項目研制過程中得到確認和驗證，避免需求的缺失或?qū)O計的不當產(chǎn)生項目時間和成本的風險，從而對整個項目研制造成影響?！帮w機需求的初步開發(fā)”可作為這個階段的主要特點。

圖3 需求狀態(tài)統(tǒng)計示例

飛機的需求和系統(tǒng)的需求在初步設計階段進行完善和確定，這階段可作為“飛機級及系統(tǒng)級需求的開發(fā)與確認”階段。該階段重點工作應為建立初始的飛機需求控制基線，確保飛機級和系統(tǒng)級的需求被充分獲取、分析、定義、分解和分配，同時依此更新整個飛機技術狀態(tài)，階段計劃也應圍繞需求這幾項工作展開。技術狀態(tài)管理將此階段的飛機技術狀態(tài)作為其初始基線，而項目風險管理以此時的飛機需求作為初始基線，后續(xù)產(chǎn)生的設計更改將直接作用這些基線上。詳細設計階段中計劃工作重點是依據(jù)之前已經(jīng)確定的飛機級及系統(tǒng)級需求開展子系統(tǒng)級和部件級的需求開發(fā)與確認，從而形成完整的飛機需求基線和技術基線，該基線將涵蓋飛機級、系統(tǒng)級、子系統(tǒng)級和部件級的需求和技術。由于在此階段可能開始產(chǎn)生因為主觀和客觀等各種因素引起的設計更改，每一項設計狀態(tài)的變化都有可能影響初始的飛機需求基線和技術基線，大量的決策分析工作也逐步展開。

民用飛機工程設計工作的開展，以滿足需求為前提。由于民用飛機系統(tǒng)非常復雜，需求數(shù)量龐大，而且隨著項目和產(chǎn)品研制工作的不斷推進，項目人員對于產(chǎn)品的認識逐步具體、全面，同時市場需求和用戶需求的變化也會使得產(chǎn)品的需求發(fā)生相應的變化，從而產(chǎn)生一系列需求的更改，這也給需求的管理帶來新的要求。通過傳統(tǒng)的文件管理難以滿足對需求的管理需要，文件既不直觀又難以快速查找?？梢钥紤]通過定制的需求管理平臺來完成對研制過程中各級需求的管理，推動工程設計的發(fā)展。首先可考慮在平臺中將需求分為不同的層級，按照飛機級、系統(tǒng)級、子系統(tǒng)級和部件級層層展開，保證需求從高層級到低層級的延續(xù)性和完整性；然后將開展的設計工作與需求一一對應，表明設計的符合性，避免設計與目標需求的不一致；最后將試驗驗證內(nèi)容與對應的需求鏈接在一起，從而最終實現(xiàn)需求，設計和試驗驗證這三者之間的關聯(lián)和追溯，便于后續(xù)需求的更改和項目管理工作的開展。通過管理平臺的方式開展需求管理工作，將有利于整個工程設計工作的有序進行，保證設計與需求的對應性和完整性，確?；顒雍湍繕说囊恢滦?，同時為研制過程中項目管理的技術狀態(tài)管理、風險管理和決策分析等相關工作提供支持。

4 總結(jié)

本文結(jié)合需求工程的概念，針對民用飛機全壽命周期典型研制流程，初步提出需求工程在項目全壽命周期管理中研制計劃編制、技術狀態(tài)管理、風險管理和決策分析這幾個核心要素上的基本應用方法，闡述了整個民機全壽命周期項目管理中需求工程的應用，說明了需求管理工作在工程設計上的應用，表明了將需求工程融入到項目全壽命周期管理中有助于實現(xiàn)項目管理的精細化，保證項目的成功實施。

[1]郭博智,李浩敏.大型客機設計中的需求管理[J].民用飛機設計與研究,2013(4)-1.

[2]SAE ARP4754A,Guidelines for development of civil aircraft and system[S].2010，12.

[3]NASA 系統(tǒng)工程手冊[J].朱一凡,李群,楊峰,等譯.2012.