机载电子产品硬件设计和开发验证方法思考

席 鹏 於二军

（航空计算技术研究所，陕西 西安 710065）

机载电子产品硬件设计和开发验证方法思考

席 鹏 於二军

（航空计算技术研究所，陕西 西安 710065）

结合复杂机载电子设备设计和开发过程中遇到的产品验证问题，从产品需求入手，提出了一套以基于需求的设计和开发验证思路，并对各类验证方法进行了研究，为机载电子产品的设计和开发验证工作提供了一套行之有效的理论、方法和工具。

验证；需求； 评审

近年来，机载电子设备功能不断增强，产品复杂度成倍增长，在工程开发过程中暴露出了许多新的问题，如需求遗漏、验证不全面等，传统的设计和管理手段已经不能满足现阶段的应用需求。

在工程实践中，我国的飞机设计在上世纪90年代以前主要是仿制开发，在这种开发大背景下，对于需求的梳理工作不是那么紧迫和必要，进入21世纪之后，国内也开始进行多个型号飞机的正向开发，在这种新的形势下，加强对需求的分析、验证管理方面的研究就显得非常紧迫。

1 设计和开发验证定义

1.1 验证

在GJB 9001B-2009《质量管理体系要求》中关于“验证”有明确的定义及表述，在附录D中对“验证”的定义如下：“验证是指通过提供客观证据对规定要求已得到满足的认定。”

认定可包括下述活动，如：

· 变换方法进行计算；

· 将新设计规范与已证实的类似设计规范进行比较；

· 进行试验和演示；

· 文件发布前进行评审。

1.2 设计和开发验证

在GJB 9001B―2009中 7.3.5“设计和开发验证”的表述如下：“为确保设计和开发输出满足输入的要求，应依据所策划的安排对设计和开发进行验证。验证结果及任何必要措施的记录应予保持。”

通过对标准的理解，可见“设计和开发验证”强调的是：设计输出是否满足设计输入的要求。也就是首先要将比对的“标准”，即 “设计输入要求”与“设计输出”一一核实，严格按设计输入的要求进行验证。

2 设计和开发验证现状

目前，在机载电子产品设计和开发过程中大致存在以下几个方面的典型问题。

2.1 设计输入不明确

目前大部分课题在开始研制时，由于用户需求不确定，导致对产品技术要求不明确，在硬件接口方面的描述通常比较含混、简单，缺少详细的技术要求，导致设计师在设计产品时无法进一步获取详细需求，同时也导致了后期反复的设计更改工作。

2.2 硬件需求管理粗放

以本单位为例，本单位对硬件需求及验证方面的管理基本上从3份文档上体现，分别为《技术需求书》、《产品验证大纲》、《产品验证报告》。

而目前大部分课题的《技术需求书》只是简单的将技术协议的内容转移过来，几乎没有进行硬件接口需求分析。《产品验证大纲》及《产品验证报告》中大部分内容也是将《验收测试程序》中的内容重复，也没有体现出对需求的验证。

2.3 硬件需求验证不全面

由于对需求分析不到位，导致产品设计过程中对部分需求的遗漏，在后期产品验收交付过程中也没有对部分需求进行验证，这些没有验证的需求往往到了后期需要进行设计更改，增加了工作量。

3 需求分析和管理

3.1 需求分析

需求是设计和开发的依据，需求分析工作就是要对用户提出的技术要求进行分析梳理，结合进行分解，条目化，建立需求分析表，明确产品接口信号特性，如功能和性能，以及结构性考虑，如隔离、自测试、可测试性、外部接口、环境、测试和维护性考虑、功耗和物理特性等。

特别需要注意的是，在用户技术要求不明确的情况下，应当结合以往的类似设计梳理出本课题的硬件需求，并且也应当形成需求分析表，随后邀请用户对该需求分析表进行确认（评审）。

以某离散量输入接口（DISIN）为例，建立如表1所示的需求分析表。

3.2 需求评审

需求评审是一种保证需求可接受性的方法。是对“需求分析表”（见表1）的正确性和完整性进行确认，在初始的需求评审之后发生的需求更改，应进行与初始评审相同的评审过程或一个同等的评审过程，在进行需求评审时，评审人员可以按照“需求活动检查表”（见表2）中的评审要点开展需求评审，对于评审通过后的需求就纳入管理，形成基线。

3.3 需求知识库管理

需求知识库的建立是个渐进的过程，不可能一蹴而就，需要有人来负责，来完善。需要两个阶段来完成相关工作。

3.3.1 需求样本整理阶段

课题各自管理，由课题负责人来管理本课题的“需求分析表”，统一管理（按配置管理活动进行管理，形成课题级“需求样本库”），以便积累大量需求样本，由兼职人员进行维护。

3.3.2 需求知识库阶段

该阶段指定资深设计人员对“需求样本库”进行梳理，并形成和维护“需求知识库”。

4 设计和开发验证

4.1 设计和开发验证方法

设计和开发验证中的核心是验证的充分性问题。采用以覆盖需求的验证方法来达到充分验证的目的。本阶段根据表1“需求分析表”，制定硬件接口验证大纲，硬件接口验证大纲描述为了验证“需求分析表”而采用的程序、方法和标准以及进行的过程和活动。常见的验证方法和手段见表3。

表1 离散量输入接口需求分析表

表2 需求活动检查表

4.2 设计更改验证流程

在科研活动中经常忽略的一个环节就是设计更改后产品的验证，开发完成的产品，将会投入生产，还会有检验、测试、试验、调试、验收、维护等环节。每一个环节也都可能会发现产品因设计而产生的各种问题。因为这些环节的工作依据都来自于设计输出，这一类问题必须通过“设计更改”来解决。对此，需要对更改后的验证流程加以规范，以防止由于设计更改验证不充分造成的产品质量问题。本文通过对机载电子产品实际开发过程中遇到的各类设计更改验证方法进行梳理，形成设计更改验证流程图，见图1。

表3 设计和开发验证方法

5 结束语

机载电子产品设计验证必须选取有效的验证方法，以提高产品设计验证工作的充分性、加快设计工作进度和提高产品设计质量。电子产品的设计过程复杂、步骤多，为防止设计错误，需要在多个环节进行设计验证，不能仅靠单一的验证方法和验证工具。随着机载电子产品设计复杂度的增加，验证工作量会越来越大，验证工作也会越来越重要。

（编辑：劳边）

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C

1003-6660（2016）06-0025-03

10.13237/j.cnki.asq.2016.06.006