民用飞机需求确认流程研究

陈冬生

【摘 要】基于需求的民用飞机研发是按照系统工程的思想，以利益相关方需求为出发点开展复杂产品的设计工作。需求确认作为系统工程的重要活动，目的是为了保证需求的正确性和完整性。本文根据SAE ARP4754A的要求并结合实际工程经验，定义了一套较为适用的民用飞机需求确认流程，用以指导民机设计人员开展实际的需求确认工作。

【关键词】民用飞机；需求确认；流程

0 引言

民用飞机是典型的复杂产品，具有研制周期长、投入成本巨大、涉及学科领域众多的特点，基于需求开展自顶向下的设计研发活动，可以大幅减少后期研制成本、加快研制进度，保证设计的产品能够满足航空公司、审定局方等利益相关方的要求和期望。

确认和验证活动是民机研制过程的重要活动。需求确认是通过一系列规定的活动确保每个层级需求的正确性和完整性以及其对其上一层级需求的符合性，最终保证所研制的产品满足顶层设计与客户要求。Boeing、Airbus等民机主制造商根据系统工程的要求并结合自身的组织架构，制定了成熟的确认和验证流程和方法，在项目研制过程中指导工程、适航、可靠性等各领域专家共同开展需求确认活动。此外，对各层级需求进行全寿命周期管理是一项至关重要、又异常复杂的工作，通过数据管理平台全程记录和管控需求捕获、确认和验证活动被实践证明是需求管理有效手段。

1 需求的正确性和完整性

需求的正确性是指需求的描述和属性不存在歧义和错误。需求集的正确性是指需求彼此之间没有出现矛盾冲突。

需求或需求集的完整性是指没有遗漏任何属性，并且描述的内容可以完全满足设计的实施。需求的完整性包括与相关的上一级需求已被覆盖（追溯）。

2 需求确认计划

在项目伊始应编制需求确认计划，主要包括确认策略、流程以及组织和管理规定。明确需求确认的要素：

a）应采用的方法，如追溯性、分析、建模、试验、相似性和工程评审，具体确认所需采用的方法及相应佐证材料取决于需求对应的研制保障等级；

b）需收集的数据信息，如上一层级需求、适航规章、特定工程的要求等；

c）应记录的内容，如确认总结、评审纪要、分析研究报告等；

d）如何记录确认状态、管理需求变更；

e）需求确认的参与者和职责，如飞机/系统设计人员、相关领域专家、安全性和可靠性专家、人因工程专家、建模/仿真专家、系统集成测试专家等；

f）如何表明需求确认和需求定义之间的独立性。

3 需求确认流程

需求确认贯穿于整个飞机研制过程，通过多轮次的迭代不断提高需求的成熟度；通过长期捕获和确认证据，最终达到较高水平的置信度。图1给出了需求确认的一般流程。

3.1 识别需求源

识别与该层级需求相关的必要上层输入（如更高层级的需求文件、适航规章、领域知识和工业标准等），保证已覆盖这部分顶层输入。

3.2 完善需求模块

在进行需求确认前，首先应保证需求中英文描述准确无误，需求已追溯至上层需求，需求的研制保障等级明确，需求管理数据库需求模块中的需求条目和属性已填写。

3.3 选择确认方法

SAE ARP4754A中推荐的需求确认方法包括了追溯性、分析、建模、试验、相似性和工程评审。需求本身正确性和完整性可通过上述方法进行确认及分析论证，同时需求确认所需采用的方法及相应佐证材料取决于需求相应的研制保障等级。

3.4 執行确认方法

针对已选的确认方法，组织相关领域人员开展相应的确认工作，记录所有相关的证据（如分析报告、工程评审纪要、建模仿真结果等）。如“起落架应能在TBD秒内收起”的需求确认，针对追溯性应将该需求链接至相应的上层需求；针对分析，首先明确该需求最严酷场景为单发越障，收集高原机场及近场障碍物数据，分析单发失效场景下飞机的起飞越障能力，计算对起落架收起时间的要求；针对工程评审，应组织需求实现方（如起落架系统）、支持方（如液压系统）等利益相关方开展评审工作。

3.5 完成确认矩阵

为了向评审专家和局方表明置信度，应记录每项确认方法对应的确认证据。填写确认矩阵中的属性，包括中英文确认描述、确认结论等（如表1所示）。记录并追踪需求定义中存在的假设项（不确定性），直到问题已完全解决。

3.6 发布确认总结报告

需求确认总结报告是对确认活动的情况进行总体描述，主要包括对确认计划的符合性和偏离说明、确认矩阵、支撑数据和证据、假设项的描述等。

4 总结

需求确认作为系统工程的重要活动，目的是保证需求的正确性和完整性。本文根据SAE ARP4754A的要求并结合实际工程经验，定义了一套较为适用的民用飞机需求确认流程，介绍了需求确认的主要步骤，为民用飞机的需求确认工作提供一定的借鉴意义。

【参考文献】

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

[2]张莘艾，李浩敏，丁鼎，田彬等.基于需求的工程方法在复杂产品系统研制中的应用[J].科技信息，2013 （448）：416-417.

[责任编辑：张涛]