淺談民機(jī)通信系統(tǒng)需求管理

王閃閃

摘 要：民用飛機(jī)是典型的復(fù)雜產(chǎn)品系統(tǒng)，具有高新技術(shù)密集程度高、系統(tǒng)綜合集成度高、研制周期長(zhǎng)、項(xiàng)目投入巨大、管理復(fù)雜的特點(diǎn)。在研制過(guò)程中，無(wú)論是設(shè)計(jì)、集成還是驗(yàn)證都是圍繞系統(tǒng)需求的管理展開(kāi)的。該文根據(jù)民用飛機(jī)通信系統(tǒng)的研制過(guò)程，淺談通信系統(tǒng)需求管理過(guò)程。

關(guān)鍵詞：通信系統(tǒng) 需求捕獲 需求確認(rèn) 需求驗(yàn)證

中圖分類(lèi)號(hào)：V221 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）03（c）-0123-02

為適應(yīng)當(dāng)前民機(jī)研制特點(diǎn)，民機(jī)項(xiàng)目的管理要從粗放的模式轉(zhuǎn)入精細(xì)化模式，確保民機(jī)研制、適航取證、市場(chǎng)、運(yùn)營(yíng)的全面成功，而需求管理是項(xiàng)目精細(xì)化的基礎(chǔ)。通過(guò)需求管理，可明確客戶需求到飛機(jī)需求、系統(tǒng)需求及設(shè)備需求的追溯關(guān)系。從而保證客戶的要求得到落實(shí)，同時(shí)使設(shè)計(jì)要求條目化，設(shè)計(jì)過(guò)程的可追溯性、可實(shí)施性、可驗(yàn)證性都得到保證。該文以民機(jī)通信系統(tǒng)為例，介紹系統(tǒng)需求捕獲、確認(rèn)和驗(yàn)證的管理過(guò)程。

1 系統(tǒng)需求管理流程

根據(jù)SAE ARP 4754A 《民用飛機(jī)與系統(tǒng)研制指南》[1]中描述的需求管理流程，民機(jī)需求管理工作實(shí)施步驟如圖1所示。通過(guò)各階段工作實(shí)施，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求的條目化管理，形成需求捕獲、確認(rèn)、驗(yàn)證的完整過(guò)程，加強(qiáng)飛機(jī)集成與技術(shù)管控能力。

1.1 需求捕獲

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

1.1.1 明確利益相關(guān)方的需求

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

在需求捕獲過(guò)程中，需確認(rèn)每一個(gè)利益相關(guān)方的要求，綜合考慮。

1.1.2 明確需求類(lèi)型

需求層級(jí)的界定可分為如下幾個(gè)。

（1）飛機(jī)級(jí)需求：描述飛機(jī)應(yīng)具備的功能、性能指標(biāo)或相應(yīng)的技術(shù)約束條件，如飛機(jī)應(yīng)提供衛(wèi)星通信功能。

（2）系統(tǒng)級(jí)需求：描述系統(tǒng)應(yīng)具備的功能、性能指標(biāo)或相應(yīng)的技術(shù)約束條件，不涉及具體產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)，如甚高頻通信系統(tǒng)應(yīng)提供駕駛艙與外界的視距雙向語(yǔ)音通信功能。

（3）產(chǎn)品級(jí)需求：描述設(shè)備應(yīng)具備的功能、性能指標(biāo)或相應(yīng)的技術(shù)約束條件。如甚高頻天線至少應(yīng)能覆蓋118～137 MHz的頻率范圍。

對(duì)需求層級(jí)定位后，需進(jìn)一步對(duì)需求類(lèi)型進(jìn)行劃分。需求類(lèi)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(guān)鍵指標(biāo)

利益相關(guān)方往往會(huì)比較關(guān)注某些關(guān)鍵性指標(biāo)。對(duì)通信系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，有MTBF（Mean Times Between Failure，平均故障間隔時(shí)間）、MTTR（Mean Time To Repair，平均維修時(shí)間）、天線側(cè)向氣動(dòng)力等。需與利益相關(guān)方明確哪些是他們關(guān)注的關(guān)鍵性指標(biāo)，并通過(guò)評(píng)估分析確定雙方都可接受的指標(biāo)值。

1.2 需求確認(rèn)

捕獲到系統(tǒng)需求后，應(yīng)開(kāi)展需求確認(rèn)工作。根據(jù)ARP 4754A《民用飛機(jī)與系統(tǒng)研制指南》，需求的確認(rèn)過(guò)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(chǎn)品能夠滿足客戶、供應(yīng)商、維護(hù)人員、審定局方以及研制人員的需求。

在通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，常用的需求確認(rèn)方法有：工程評(píng)審、分析、追溯性及試驗(yàn)中的一種或者幾種。

（1）工程評(píng)審：設(shè)計(jì)人員編制設(shè)計(jì)方案，組織具有通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的專(zhuān)家小組進(jìn)行評(píng)審。通過(guò)評(píng)審，檢查和梳理系統(tǒng)需求的完整性和準(zhǔn)確性。

（2）分析：設(shè)計(jì)人員通過(guò)功能、性能和安全性分析等編制功能與需求分析報(bào)告確認(rèn)需求類(lèi)型。

（3）追溯性：一條需求應(yīng)可以追溯至其上一層級(jí)的需求，或追溯至產(chǎn)生該條需求的具體設(shè)計(jì)決策或者數(shù)據(jù)。通過(guò)追溯性檢查系統(tǒng)的需求是否滿足已經(jīng)確認(rèn)的飛機(jī)級(jí)需求，以保證通信系統(tǒng)需求的完整性和正確性。

（4）試驗(yàn)：通過(guò)試驗(yàn)室試驗(yàn)、機(jī)上地面試驗(yàn)或飛行試驗(yàn)對(duì)系統(tǒng)需求進(jìn)行確認(rèn)。

通過(guò)安全性分析報(bào)告對(duì)捕獲到的系統(tǒng)需求分配FDAL（Functional Development Assurance Level，功能研制保證等級(jí)）。根據(jù)需求不同的FDAL，需求確認(rèn)的嚴(yán)苛度也不一樣。根據(jù)4754A，建議FDAL為A/B級(jí)的需求，確認(rèn)時(shí)應(yīng)使用需求追溯、測(cè)試（分析、建?；蛟囼?yàn)）和工程評(píng)審的方法，另外，部分需求可根據(jù)運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行相似性說(shuō)明；FDAL為C級(jí)的需求，確認(rèn)時(shí)應(yīng)使用需求追溯、測(cè)試（分析、建?；蛟囼?yàn)）或工程評(píng)審及相似性說(shuō)明中的一種或多種；FDAL為D級(jí)的需求可根據(jù)局方要求，選擇采用任意一種方法；FDAL為E級(jí)的需求，不需要確認(rèn)。

1.3 需求驗(yàn)證

完成需求確認(rèn)后，需通過(guò)一系列驗(yàn)證活動(dòng)表明各級(jí)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)都滿足了其對(duì)應(yīng)的需求。驗(yàn)證活動(dòng)的主要目標(biāo)如下。

（1）確定預(yù)期的功能被正確的實(shí)現(xiàn)了。

（2）確定所有需求都被滿足了。

（3）確保安全性分析對(duì)已實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)仍然是有效的。

用于驗(yàn)證的方法主要有以下10種[2]：符合性聲明（MC0）、說(shuō)明性文件（MC1）、計(jì)算/分析（MC2）、安全評(píng)估（MC3）、試驗(yàn)室試驗(yàn)（MC4）、地面試驗(yàn)（MC5）、飛行試驗(yàn)（MC6）、航空器檢查（MC7）、模擬器試驗(yàn)（MC8）、設(shè)備合格性（MC9）。選擇驗(yàn)證方法時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

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

例如“新甚高頻收發(fā)機(jī)的功能應(yīng)不影響甚高頻通信系統(tǒng)正常通信”，驗(yàn)證方式應(yīng)至少包含MC5或MC6。

（2）必須保證驗(yàn)證工作的充分性。

例如“無(wú)線電接口裝置（RIU）應(yīng)具有通信管理功能”。首先航空器適航標(biāo)準(zhǔn)對(duì)無(wú)線電接口裝置有功能要求，可考慮使用MC1進(jìn)行驗(yàn)證。對(duì)于“通信管理功能的正?！保柰ㄟ^(guò)MC4或MC5或MC6進(jìn)行驗(yàn)證。此外，某些設(shè)備應(yīng)同時(shí)采納MC9，提交設(shè)備合格鑒定報(bào)告，表明設(shè)備滿足的各種環(huán)境要求。

（3）必須考慮實(shí)際驗(yàn)證活動(dòng)的可行性。

例如“甚高頻收發(fā)機(jī)應(yīng)提供音響告警功能”。告警信息大多是在設(shè)備故障條件下觸發(fā)，而一些告警在設(shè)備正常的情況下很難出現(xiàn)，在選擇驗(yàn)證方法的時(shí)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(lái)驗(yàn)證。

（4）還需考慮驗(yàn)證活動(dòng)的效率和經(jīng)濟(jì)性。盡量選擇簡(jiǎn)單易行的驗(yàn)證方法，并考慮并行開(kāi)展驗(yàn)證活動(dòng)。

驗(yàn)證結(jié)束后需要提交在驗(yàn)證過(guò)程中所產(chǎn)生的試驗(yàn)、分析結(jié)果報(bào)告作為系統(tǒng)需求驗(yàn)證的證據(jù)。

2 結(jié)語(yǔ)

將精細(xì)化的需求管理流程和方法應(yīng)用于民機(jī)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作中，貫徹由上至下的頂層設(shè)計(jì)，由下至上的集成驗(yàn)證理念，可確保飛機(jī)研制過(guò)程中系統(tǒng)需求的有效傳遞與實(shí)施，以滿足民機(jī)適航審定對(duì)過(guò)程管理的要求。

參考文獻(xiàn)

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

[2] 曹繼軍，張?jiān)矫?，趙平安.民用飛機(jī)適航符合性驗(yàn)證方法探討[J].民用飛機(jī)設(shè)計(jì)與研究，2008（4）：37-41.