淺析SAE ARP 4754 A版與初版的區(qū)別

王立震 李鵬昌

(中航沈飛民用飛機(jī)有限責(zé)任公司,遼寧沈陽 110000)

淺析SAE ARP 4754 A版與初版的區(qū)別

王立震 李鵬昌

(中航沈飛民用飛機(jī)有限責(zé)任公司,遼寧沈陽 110000)

本文對SAE ARP 4754A版與初版文件進(jìn)行對比分析,闡述了該文件的歷史演變以及A版與初版之間應(yīng)用范圍及具體內(nèi)容的區(qū)別,為更好的理解并使用該文件提供一定的理論參考。A版比初版更加系統(tǒng)、規(guī)范,全面的介紹了民用飛機(jī)和系統(tǒng)基于安全性與適航符合性考慮的研制過程控制要求,以及與其他文件的接口及相互關(guān)系,更易于讀者理解與應(yīng)用。

綜合流程 研制流程 差異性 分配流程

1　文件背景[1]

SAE ARP 4754初版文件《高度集成或復(fù)雜飛機(jī)系統(tǒng)適航審定考慮》是美國汽車工程師協(xié)會(SAE)于1996年應(yīng)FAA的要求制定并發(fā)布的。其目的是為了用于保證所研制的飛機(jī)或系統(tǒng)能夠滿足適航規(guī)章以及安全性等各方面要求。系統(tǒng)綜合要求工作小組(SIRT)作為主要起草部門，歐洲民用航空電子學(xué)組織(EUROCAE)與FAA、JAA雙方代表均有參與，通過該文件的制定使得各國業(yè)內(nèi)人士在國際層面上達(dá)成共識。但隨著飛機(jī)與系統(tǒng)集成度與復(fù)雜程度的日益增加，飛機(jī)逐漸向“多電”或“全電”方向發(fā)展，而且根據(jù)航空規(guī)章制定咨詢委員會(ARAC)推薦的咨詢材料，提到了為符合14CFR/CS23.1309和§25.1309的要求，在飛機(jī)審定中SAE ARP 4754的使用日益普遍。隨著使用的不斷增加，尤其在初版SAE ARP 4754中5.4節(jié)研制保證等級的分配中的不足已經(jīng)顯而易見。使得SAE ARP 4754初版內(nèi)容已經(jīng)無法滿足新形式下的研制需要。因此，對初版進(jìn)行更新并完善越發(fā)變得迫切與重要。SAE再次應(yīng)FAA要求，對初版進(jìn)行了更新與完善，并于2010年12月發(fā)布了A版本文件，名稱改為《民用飛機(jī)與系統(tǒng)研制指南》。

2　A版與初版文件的差異性分析

更新后的A版本文件，考慮了在過去的這些年中的行業(yè)演變，加強(qiáng)了本文和《民用機(jī)載系統(tǒng)和設(shè)備安全評估過程的指南與方法》(SAE ARP4761)以及與《機(jī)載系統(tǒng)和設(shè)備軟件審定考慮》(RTCA DO-178B/ED-12B)和《關(guān)于機(jī)載電子硬件的開發(fā)保證指導(dǎo)》(RTCA DO-254/ED-80)的關(guān)系。A版本在整機(jī)和系統(tǒng)級為申請者擴(kuò)展了設(shè)計(jì)保證概念，對研制保證術(shù)語進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。同時(shí)，A版本也包括第一次出版后的行業(yè)內(nèi)反饋。另外，SAE與航空無線電技術(shù)委員會(RTCA)進(jìn)行協(xié)調(diào)，以確保使用的技術(shù)和方法與更新的RTCA DO-178B協(xié)調(diào)一致。相對于初版文件，A版本文件無論從應(yīng)用范圍到文件架構(gòu)等方面都有較大改變，并且在正文中也增加了研制保證等級的分類與分配原則，在附錄中增加了流程目標(biāo)數(shù)據(jù)、安全性項(xiàng)目計(jì)劃以及研制保證等級的分配流程等內(nèi)容。具體區(qū)別如下文所述。

2.1應(yīng)用范圍及具體內(nèi)容的變化

(1)應(yīng)用范圍的變化[2];SAE ARP 4754初版文件主要用于指導(dǎo)高度集成或復(fù)雜系統(tǒng)的研制，即航電系統(tǒng)及設(shè)備的研制。而對于其他系統(tǒng)的研制，該文件也有些借鑒意義。SAE ARP 4754 A版明確指出其適用范圍已不僅限于航電系統(tǒng)的研制，而是用于指導(dǎo)并支持整機(jī)級飛機(jī)功能和系統(tǒng)研制工作;適用周期也從飛機(jī)的研制階段擴(kuò)展到了包括運(yùn)營直至報(bào)廢的整個(gè)飛機(jī)生命周期。SAE ARP 4754 A版在系統(tǒng)部件的研制階段增加了針對軟、硬件集成工作的指導(dǎo)文件—《模塊化航空設(shè)備集成指南》(RTCA DO-297/ED-124);針對應(yīng)用范圍的變化，提出了適用于服役運(yùn)營階段所使用的《商業(yè)服役中的飛機(jī)安全性評估》(SAE ARP 5150)和《通用航空飛機(jī)和商業(yè)旋翼飛機(jī)安全性評估》(SAE ARP 5151)。(2)文件內(nèi)容的差異性;SAE ARP 4754 A版文件中提出，在開展研制工作之初應(yīng)首先編制研制計(jì)劃，并為讀者提供了編寫研制計(jì)劃的指導(dǎo)依據(jù)。SAE ARP 4754 A將初版文件的大部分內(nèi)容進(jìn)行了整理與整合，將其分類為“飛機(jī)和系統(tǒng)研制流程”與“綜合流程”，使得文件在構(gòu)架上更加清晰、明了，且該文在附錄中也增加了“流程目標(biāo)數(shù)據(jù)”、“安全性項(xiàng)目計(jì)劃”以及“研制保證等級分配流程”三部分內(nèi)容 ，使讀者在閱讀完正文后，通過參考附錄案例，便可更加清晰、準(zhǔn)確的開展相應(yīng)的工作。

A版本文件對研制保證等級進(jìn)行了更加細(xì)致的分析與闡述，并將研制保證等級分為飛機(jī)和系統(tǒng)的功能研制保證等級(FDALFunctional Development Assurance Level)和部件級的 “部件研制保證等級”(IDAL-Item Development Assurance Level)。同時(shí)，也對上述兩種研制保證等級如何進(jìn)行分配，提供了具體的指導(dǎo)依據(jù)。

2.2具體區(qū)別

圖1　防護(hù)功能的FDAL分配

(1)研制計(jì)劃流程;在飛機(jī)和系統(tǒng)研制之初，SAE ARP 4754A提出首先要進(jìn)行研制計(jì)劃流程的制定，該計(jì)劃流程為了確保所研制的飛機(jī)或系統(tǒng)能滿足其設(shè)計(jì)要求，并為符合適航要求而提供足夠的置信度。研制計(jì)劃流程確定了所有的計(jì)劃要素，包括:研制流程與方法、安全性計(jì)劃、要求的管理與確認(rèn)、實(shí)施的驗(yàn)證、構(gòu)型管理、流程保證以及適航認(rèn)證。研制計(jì)劃為飛機(jī)和系統(tǒng)研制與其他綜合流程中所涉及到的工作進(jìn)行了集成，為后續(xù)工作開展提供了依據(jù)。而該文件初版在第三章節(jié)中僅提供了系統(tǒng)研制的研制流程模型，并沒有詳細(xì)闡述，且文中也沒有提出綜合流程的概念，只是將相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了羅列。(2)飛機(jī)和系統(tǒng)研制流程;SAE ARP 4754 A將初版文件附錄1中的內(nèi)容納入到正文第四章節(jié)中，即“飛機(jī)和飛機(jī)系統(tǒng)研制的常用方法”，其內(nèi)容包括:飛機(jī)級的功能研制、功能向系統(tǒng)的分配、系統(tǒng)架構(gòu)研制、部件的研制以及系統(tǒng)與飛機(jī)的集成等。該部分介紹了如何進(jìn)行飛機(jī)和系統(tǒng)以及部件的研制過程，作為飛機(jī)研制的主線。(3)綜合流程;SAE ARP 4754 A版中第五章節(jié)的綜合流程將初版中的相關(guān)章節(jié)進(jìn)行了整合，集成了安全性評估、研制保證等級、要求的捕捉與確認(rèn)、實(shí)現(xiàn)的驗(yàn)證、構(gòu)型管理、流程保證以及合格審定與適航當(dāng)局的協(xié)調(diào)等方面的內(nèi)容。以飛機(jī)和系統(tǒng)的研制流程為主線，將上述各方面內(nèi)容集成在其中，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)飛機(jī)與系統(tǒng)的研制，確保產(chǎn)品滿足安全性與適航等各方面要求，并體現(xiàn)了飛機(jī)研制不斷優(yōu)化的特性。該章節(jié)中增加的最主要的內(nèi)容就是研制保證等級的分類與分配流程的確定。一、研制保證等級分配流程;如前文所述，在SAE ARP 4754A版提出了FDAL與IDAL的概念，并提供了詳細(xì)的分配原則。在分配FDAL/IDAL過程中，分為”考慮系統(tǒng)架構(gòu)”與”不考慮系統(tǒng)架構(gòu)”兩種情況。在考慮系統(tǒng)架構(gòu)情況下進(jìn)行分配時(shí)，引出了功能失效集、成員和獨(dú)立性等概念。分配流程需結(jié)合安全性分析，將可能導(dǎo)致

············頂層失效狀態(tài)各種情況進(jìn)行歸類，進(jìn)而分配不同等級的FDAL/ IDAL以控制相關(guān)的研制嚴(yán)酷度等級，以確保每個(gè)功能、部件的研制流程都得到有效控制。二、防止外部事件系統(tǒng)的研制保證等級分配; A版文件第五章中也提供了對防止外部事件系統(tǒng)的FDAL分配原則，具體如圖1所示:(4)附錄內(nèi)容變化;在SAE ARP 4754初版文件中的附錄1介紹了飛機(jī)系統(tǒng)研制的一般方法和飛機(jī)系統(tǒng)研制中風(fēng)險(xiǎn)分配的考慮;而在A版本中，將初版的附錄1，即飛機(jī)系統(tǒng)研制的一般方法納入到了第四章節(jié)中進(jìn)行了詳細(xì)介紹。同時(shí)，A版附錄中增加了流程目標(biāo)數(shù)據(jù)、安全性項(xiàng)目計(jì)劃以及FDAL/IDAL分配流程三部分內(nèi)容。

附錄A-流程目標(biāo)數(shù)據(jù)以矩陣形式規(guī)定了在飛機(jī)和系統(tǒng)研制過程中的每個(gè)階段根據(jù)不同的研制保證等級而進(jìn)行不同的適航審定項(xiàng)，并產(chǎn)生相應(yīng)的交付物。附錄B-安全性項(xiàng)目計(jì)劃為讀者提供了制定安全性項(xiàng)目計(jì)劃的參考文件。該計(jì)劃制定了公司內(nèi)部在開展項(xiàng)目研制時(shí)應(yīng)該具有的安全相關(guān)的組織機(jī)構(gòu)，以及各組織機(jī)構(gòu)在開展各項(xiàng)工作時(shí)的職責(zé)等方面內(nèi)容。附錄C為讀者詳細(xì)介紹了FDAL/ IDAL的分配流程及方法。

3　結(jié)語

通過對SAE ARP 4754A版與初版進(jìn)行的簡略分析可以看到，A版比初版更加系統(tǒng)、規(guī)范，全面的介紹了民用飛機(jī)和系統(tǒng)基于安全性與適航符合性考慮的研制過程控制要求，以及與其他文件的接口及相互關(guān)系，更易于讀者理解與應(yīng)用，相信未來會更加廣泛的用于飛機(jī)和系統(tǒng)的研制之中。

[1]SAE ARP4754A. Guidelines for Development of Civil Aircraft and Systems.2010.12.

[2]SAE ARP4754. Certification Considerations for Highly-Integrated or Complex Aircraft Systems.1996.