機載電子產(chǎn)品硬件設(shè)計和開發(fā)驗證方法思考

席 鵬 於二軍

（航空計算技術(shù)研究所，陜西 西安 710065）

機載電子產(chǎn)品硬件設(shè)計和開發(fā)驗證方法思考

席 鵬 於二軍

（航空計算技術(shù)研究所，陜西 西安 710065）

結(jié)合復(fù)雜機載電子設(shè)備設(shè)計和開發(fā)過程中遇到的產(chǎn)品驗證問題，從產(chǎn)品需求入手，提出了一套以基于需求的設(shè)計和開發(fā)驗證思路，并對各類驗證方法進(jìn)行了研究，為機載電子產(chǎn)品的設(shè)計和開發(fā)驗證工作提供了一套行之有效的理論、方法和工具。

驗證；需求； 評審

近年來，機載電子設(shè)備功能不斷增強，產(chǎn)品復(fù)雜度成倍增長，在工程開發(fā)過程中暴露出了許多新的問題，如需求遺漏、驗證不全面等，傳統(tǒng)的設(shè)計和管理手段已經(jīng)不能滿足現(xiàn)階段的應(yīng)用需求。

在工程實踐中，我國的飛機設(shè)計在上世紀(jì)90年代以前主要是仿制開發(fā)，在這種開發(fā)大背景下，對于需求的梳理工作不是那么緊迫和必要，進(jìn)入21世紀(jì)之后，國內(nèi)也開始進(jìn)行多個型號飛機的正向開發(fā)，在這種新的形勢下，加強對需求的分析、驗證管理方面的研究就顯得非常緊迫。

1 設(shè)計和開發(fā)驗證定義

1.1 驗證

在GJB 9001B-2009《質(zhì)量管理體系要求》中關(guān)于“驗證”有明確的定義及表述，在附錄D中對“驗證”的定義如下：“驗證是指通過提供客觀證據(jù)對規(guī)定要求已得到滿足的認(rèn)定?！?/p>

認(rèn)定可包括下述活動，如：

· 變換方法進(jìn)行計算；

· 將新設(shè)計規(guī)范與已證實的類似設(shè)計規(guī)范進(jìn)行比較；

· 進(jìn)行試驗和演示；

· 文件發(fā)布前進(jìn)行評審。

1.2 設(shè)計和開發(fā)驗證

在GJB 9001B―2009中 7.3.5“設(shè)計和開發(fā)驗證”的表述如下：“為確保設(shè)計和開發(fā)輸出滿足輸入的要求，應(yīng)依據(jù)所策劃的安排對設(shè)計和開發(fā)進(jìn)行驗證。驗證結(jié)果及任何必要措施的記錄應(yīng)予保持?！?/p>

通過對標(biāo)準(zhǔn)的理解，可見“設(shè)計和開發(fā)驗證”強調(diào)的是：設(shè)計輸出是否滿足設(shè)計輸入的要求。也就是首先要將比對的“標(biāo)準(zhǔn)”，即 “設(shè)計輸入要求”與“設(shè)計輸出”一一核實，嚴(yán)格按設(shè)計輸入的要求進(jìn)行驗證。

2 設(shè)計和開發(fā)驗證現(xiàn)狀

目前，在機載電子產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)過程中大致存在以下幾個方面的典型問題。

2.1 設(shè)計輸入不明確

目前大部分課題在開始研制時，由于用戶需求不確定，導(dǎo)致對產(chǎn)品技術(shù)要求不明確，在硬件接口方面的描述通常比較含混、簡單，缺少詳細(xì)的技術(shù)要求，導(dǎo)致設(shè)計師在設(shè)計產(chǎn)品時無法進(jìn)一步獲取詳細(xì)需求，同時也導(dǎo)致了后期反復(fù)的設(shè)計更改工作。

2.2 硬件需求管理粗放

以本單位為例，本單位對硬件需求及驗證方面的管理基本上從3份文檔上體現(xiàn)，分別為《技術(shù)需求書》、《產(chǎn)品驗證大綱》、《產(chǎn)品驗證報告》。

而目前大部分課題的《技術(shù)需求書》只是簡單的將技術(shù)協(xié)議的內(nèi)容轉(zhuǎn)移過來，幾乎沒有進(jìn)行硬件接口需求分析?！懂a(chǎn)品驗證大綱》及《產(chǎn)品驗證報告》中大部分內(nèi)容也是將《驗收測試程序》中的內(nèi)容重復(fù)，也沒有體現(xiàn)出對需求的驗證。

2.3 硬件需求驗證不全面

由于對需求分析不到位，導(dǎo)致產(chǎn)品設(shè)計過程中對部分需求的遺漏，在后期產(chǎn)品驗收交付過程中也沒有對部分需求進(jìn)行驗證，這些沒有驗證的需求往往到了后期需要進(jìn)行設(shè)計更改，增加了工作量。

3 需求分析和管理

3.1 需求分析

需求是設(shè)計和開發(fā)的依據(jù)，需求分析工作就是要對用戶提出的技術(shù)要求進(jìn)行分析梳理，結(jié)合進(jìn)行分解，條目化，建立需求分析表，明確產(chǎn)品接口信號特性，如功能和性能，以及結(jié)構(gòu)性考慮，如隔離、自測試、可測試性、外部接口、環(huán)境、測試和維護(hù)性考慮、功耗和物理特性等。

特別需要注意的是，在用戶技術(shù)要求不明確的情況下，應(yīng)當(dāng)結(jié)合以往的類似設(shè)計梳理出本課題的硬件需求，并且也應(yīng)當(dāng)形成需求分析表，隨后邀請用戶對該需求分析表進(jìn)行確認(rèn)（評審）。

以某離散量輸入接口（DISIN）為例，建立如表1所示的需求分析表。

3.2 需求評審

需求評審是一種保證需求可接受性的方法。是對“需求分析表”（見表1）的正確性和完整性進(jìn)行確認(rèn)，在初始的需求評審之后發(fā)生的需求更改，應(yīng)進(jìn)行與初始評審相同的評審過程或一個同等的評審過程，在進(jìn)行需求評審時，評審人員可以按照“需求活動檢查表”（見表2）中的評審要點開展需求評審，對于評審?fù)ㄟ^后的需求就納入管理，形成基線。

3.3 需求知識庫管理

需求知識庫的建立是個漸進(jìn)的過程，不可能一蹴而就，需要有人來負(fù)責(zé)，來完善。需要兩個階段來完成相關(guān)工作。

3.3.1 需求樣本整理階段

課題各自管理，由課題負(fù)責(zé)人來管理本課題的“需求分析表”，統(tǒng)一管理（按配置管理活動進(jìn)行管理，形成課題級“需求樣本庫”），以便積累大量需求樣本，由兼職人員進(jìn)行維護(hù)。

3.3.2 需求知識庫階段

該階段指定資深設(shè)計人員對“需求樣本庫”進(jìn)行梳理，并形成和維護(hù)“需求知識庫”。

4 設(shè)計和開發(fā)驗證

4.1 設(shè)計和開發(fā)驗證方法

設(shè)計和開發(fā)驗證中的核心是驗證的充分性問題。采用以覆蓋需求的驗證方法來達(dá)到充分驗證的目的。本階段根據(jù)表1“需求分析表”，制定硬件接口驗證大綱，硬件接口驗證大綱描述為了驗證“需求分析表”而采用的程序、方法和標(biāo)準(zhǔn)以及進(jìn)行的過程和活動。常見的驗證方法和手段見表3。

表1 離散量輸入接口需求分析表

表2 需求活動檢查表

4.2 設(shè)計更改驗證流程

在科研活動中經(jīng)常忽略的一個環(huán)節(jié)就是設(shè)計更改后產(chǎn)品的驗證，開發(fā)完成的產(chǎn)品，將會投入生產(chǎn)，還會有檢驗、測試、試驗、調(diào)試、驗收、維護(hù)等環(huán)節(jié)。每一個環(huán)節(jié)也都可能會發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品因設(shè)計而產(chǎn)生的各種問題。因為這些環(huán)節(jié)的工作依據(jù)都來自于設(shè)計輸出，這一類問題必須通過“設(shè)計更改”來解決。對此，需要對更改后的驗證流程加以規(guī)范，以防止由于設(shè)計更改驗證不充分造成的產(chǎn)品質(zhì)量問題。本文通過對機載電子產(chǎn)品實際開發(fā)過程中遇到的各類設(shè)計更改驗證方法進(jìn)行梳理，形成設(shè)計更改驗證流程圖，見圖1。

表3 設(shè)計和開發(fā)驗證方法

5 結(jié)束語

機載電子產(chǎn)品設(shè)計驗證必須選取有效的驗證方法，以提高產(chǎn)品設(shè)計驗證工作的充分性、加快設(shè)計工作進(jìn)度和提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量。電子產(chǎn)品的設(shè)計過程復(fù)雜、步驟多，為防止設(shè)計錯誤，需要在多個環(huán)節(jié)進(jìn)行設(shè)計驗證，不能僅靠單一的驗證方法和驗證工具。隨著機載電子產(chǎn)品設(shè)計復(fù)雜度的增加，驗證工作量會越來越大，驗證工作也會越來越重要。

（編輯：勞邊）

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C

1003-6660（2016）06-0025-03

10.13237/j.cnki.asq.2016.06.006