浅谈民机通信系统需求管理

摘 要：民用飞机是典型的复杂产品系统，具有高新技术密集程度高、系统综合集成度高、研制周期长、项目投入巨大、管理复杂的特点。在研制过程中，无论是设计、集成还是验证都是围绕系统需求的管理展开的。该文根据民用飞机通信系统的研制过程，浅谈通信系统需求管理^程。

关键词：通信系统 需求捕获 需求确认 需求验证

中图分类号：V221 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）03（c）-0123-02

为适应当前民机研制特点，民机项目的管理要从粗放的模式转入精细化模式，确保民机研制、适航取证、市场、运营的全面成功，而需求管理是项目精细化的基础。通过需求管理，可明确客户需求到飞机需求、系统需求及设备需求的追溯关系。从而保证客户的要求得到落实，同时使设计要求条目化，设计过程的可追溯性、可实施性、可验证性都得到保证。该文以民机通信系统为例，介绍系统需求捕获、确认和验证的管理过程。

1 系统需求管理流程

根据SAE ARP 4754A 《民用飞机与系统研制指南》[1]中描述的需求管理流程，民机需求管理工作实施步骤如图1所示。通过各阶段工作实施，实现飞机系统设计需求的条目化管理，形成需求捕获、确认、验证的完整过程，加强飞机集成与技术管控能力。

1.1 需求捕获

需求管理的出发点是捕获需求。系统需求捕获要点可分为以下几个方面。

1.1.1 明确利益相关方的需求

利益相关方指某一系统或其拥有的特征中具有权利、份额或要求权的一方或当事人。通信系统的利益相关方主要有航空公司、飞行员、飞机制造厂、地勤维修人员和适航当局。利益相关方会从自身的角度出发对通信系统提需求。比如：航空公司出于航材备件的考虑，会要求某一机上通信设备件号尽量一致；飞机制造厂出于设备安装的考虑，会要求机上通信设备能够正确地安装在飞机上，尺寸、电缆接口合适等。

在需求捕获过程中，需确认每一个利益相关方的要求，综合考虑。

1.1.2 明确需求类型

需求层级的界定可分为如下几个。

（1）飞机级需求：描述飞机应具备的功能、性能指标或相应的技术约束条件，如飞机应提供卫星通信功能。

（2）系统级需求：描述系统应具备的功能、性能指标或相应的技术约束条件，不涉及具体产品实现，如甚高频通信系统应提供驾驶舱与外界的视距双向语音通信功能。

（3）产品级需求：描述设备应具备的功能、性能指标或相应的技术约束条件。如甚高频天线至少应能覆盖118～137 MHz的频率范围。

对需求层级定位后，需进一步对需求类型进行划分。需求类型一般有：功能、性能、接口、安全性、布置、重量、环境、可靠性、维修性、EWIS、人为因素等。

1.1.3 明确需求关键指标

利益相关方往往会比较关注某些关键性指标。对通信系统来说，有MTBF（Mean Times Between Failure，平均故障间隔时间）、MTTR（Mean Time To Repair，平均维修时间）、天线侧向气动力等。需与利益相关方明确哪些是他们关注的关键性指标，并通过评估分析确定双方都可接受的指标值。

1.2 需求确认

捕获到系统需求后，应开展需求确认工作。根据ARP 4754A《民用飞机与系统研制指南》，需求的确认过程是为了确保所提出的需求是足够正确、完整和一致的，且产品能够满足客户、供应商、维护人员、审定局方以及研制人员的需求。

在通信系统设计过程中，常用的需求确认方法有：工程评审、分析、追溯性及试验中的一种或者几种。

（1）工程评审：设计人员编制设计方案，组织具有通信系统设计经验的专家小组进行评审。通过评审，检查和梳理系统需求的完整性和准确性。

（2）分析：设计人员通过功能、性能和安全性分析等编制功能与需求分析报告确认需求类型。

（3）追溯性：一条需求应可以追溯至其上一层级的需求，或追溯至产生该条需求的具体设计决策或者数据。通过追溯性检查系统的需求是否满足已经确认的飞机级需求，以保证通信系统需求的完整性和正确性。

（4）试验：通过试验室试验、机上地面试验或飞行试验对系统需求进行确认。

通过安全性分析报告对捕获到的系统需求分配FDAL（Functional Development Assurance Level，功能研制保证等级）。根据需求不同的FDAL，需求确认的严苛度也不一样。根据4754A，建议FDAL为A/B级的需求，确认时应使用需求追溯、测试（分析、建模或试验）和工程评审的方法，另外，部分需求可根据运营经验进行相似性说明；FDAL为C级的需求，确认时应使用需求追溯、测试（分析、建模或试验）或工程评审及相似性说明中的一种或多种；FDAL为D级的需求可根据局方要求，选择采用任意一种方法；FDAL为E级的需求，不需要确认。

1.3 需求验证

完成需求确认后，需通过一系列验证活动表明各级设计实现都满足了其对应的需求。验证活动的主要目标如下。

（1）确定预期的功能被正确的实现了。

（2）确定所有需求都被满足了。

（3）确保安全性分析对已实现的系统仍然是有效的。

用于验证的方法主要有以下10种[2]：符合性声明（MC0）、说明性文件（MC1）、计算/分析（MC2）、安全评估（MC3）、试验室试验（MC4）、地面试验（MC5）、飞行试验（MC6）、航空器检查（MC7）、模拟器试验（MC8）、设备合格性（MC9）。选择验证方法时，应注意以下几点。

（1）若需求中有明确验证状态要求，应至少包含能满足该状态的验证方法。

例如“新甚高频收发机的功能应不影响甚高频通信系统正常通信”，验证方式应至少包含MC5或MC6。

（2）必须保证验证工作的充分性。

例如“无线电接口装置（RIU）应具有通信管理功能”。首先航空器适航标准对无线电接口装置有功能要求，可考虑使用MC1进行验证。对于“通信管理功能的正常”，需通过MC4或MC5或MC6进行验证。此外，某些设备应同时采纳MC9，提交设备合格鉴定报告，表明设备满足的各种环境要求。

（3）必须考虑实际验证活动的可行性。

例如“甚高频收发机应提供音响告警功能”。告警信息大多是在设备故障条件下触发，而一些告警在设备正常的情况下很难出现，在选择验证方法的时候需要考虑警告条件成立的环境，可考虑采用MC4模拟警告触发逻辑来验证。

（4）还需考虑验证活动的效率和经济性。尽量选择简单易行的验证方法，并考虑并行开展验证活动。

验证结束后需要提交在验证过程中所产生的试验、分析结果报告作为系统需求验证的证据。

2 结语

将精细化的需求管理流程和方法应用于民机通信系统的设计工作中，贯彻由上至下的顶层设计，由下至上的集成验证理念，可确保飞机研制过程中系统需求的有效传递与实施，以满足民机适航审定对过程管理的要求。

参考文献

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

[2] 曹继军，张越梅，赵平安.民用飞机适航符合性验证方法探讨[J].民用飞机设计与研究，2008（4）：37-41.