复杂系统需求管理

田彬

【摘 要】这篇文章讨论了需求管理在保证系统研制成功中的重要作用。文章将讨论需求的源和类型，需求如何表达，需求管理工具的作用是和需求管理保持一致，并避免一些缺点。

【关键词】需求；管理；系统

1 介绍

成功的系统研制必须有一个目标，一系列目标的影响是直接的。系统工程把这些目标作为“需求”。系统变的越来越复杂，关键是如何管理这些需求变的尤其关键。管理需求之所以不仅是系统工程应用的关键，而且也是复杂项目成功的先决条件。

2 需求管理的重要性

项目和系统研制需要目标。目标和需求关系是明显的。然而研究显示需求管控的失败是一个项目失败的主要原因。这些是和需求管理直接相关的。

影响需求的问题归类：

1）缺少用户输入—12.8%；2）不完整的需求—12.3%

3）模糊的需求—5.3%；4）不且实际的期盼—5.9%

5）需求的一致性—7.0%；6）更改控制—11.8%

7）新技术—8%；8）缺乏可执行的支持—7.5%

9）缺少资源—6.4%；10）其它—23%

3 需求的源和捕获

考虑到需求的源能帮助更好的理解需求，能实现一个目标，源可以按照以下类别来归类：

利益相关方，环境，接口，系统的具体实现方，具体应用方。

需求捕获活动流程的目的是，实现以一种统一的方式记录相关方的需求，并确保需求被正确理解，以实现在项目开始即确保满足利益攸关方的需要和期望。需求捕获的目的是挖掘并且与相关方认可所有的需要和限制，以确保这些内容已经在产品定义过程中予以考慮。目标是确保所有对飞机感兴趣的人都能够表达各自的需求。在捕获需求时，还要记录需求的、源、以及来自的相关方。

4 需求的类型

功能性需求：功能性需求定义了通过飞机/系统/设备执行的行为。例如：提供推力。

非功能性需求：非功能性需求是指那些与飞机功能分配无直接关系，但是必须满足的要求。例如，可以重复使用的需求，设计限制。

客户需求：随着飞机型号，特定功能或者特殊考虑的系统类别的不同，客户需求将变化。需求包括与运行相关的载重、航线系统、操作实践、维修概念以及必备的运行特性。

操作需求：定义飞机机组和每个功能系统之间，维修人员和飞机系统之间，以及其它不同飞机支持人员和相关功能或设备之间的接口关系。操作需求的内容包括行为、决断、信息需求以及时间。在正常和非正常情况下都要考虑何时定义操作需求。

性能需求：定义了功能或系统的特性，这些特性对于飞机及其操作来说是有用的。除了定义要考虑性能的类别以外，性能需求包括功能的特性，例如：准确性，真实性，范围，解决方案，速度以及响应时间。

物理和安装需求：把系统的物理环境与飞机环境联接起来。包括：尺寸、安装便利性、能源、制冷、环境限制、能见度、可达性、调整、处理和存储。生产限制对于建立这些需求也有影响。

维修性需求：包括定期和非定期的维修需求，以及与特定安全性关联功能之间的任何链接。失效探测的百分比或故障隔离的百分比，这些要素很重要。在这些需求中，还应定义外部测试设备信号以及连接。

接口需求：包括带有相关特定通讯信息特性的物理系统和组件的内部连接关系。应将该接口定义为带有源数据输入和目的数据的输出。接口描述应全面描述信号的特征

5 需求管理的过程

5.1 识别需求对象

工程师把所有需求相关方的需求捕获出来，确定需求的来源。飞机研制周期的顶层过程包括确定飞机功能及其相关的需求。飞机级功能（包括功能接口和相应的安全性需求）是建立系统架构的基础。架构的选择确立了必需的补充需求。在需求确定和分配过程（即系统、项目和软硬件）的每一个阶段都需要对现有需求的详细补充的和新的衍生需求进行确定。在实施阶段作出的选择和遇到的问题是衍生需求出现的一个主要来源，并可能会产生新的系统安全性需求。详细设计活动将不断引入新的需求或者修正现有的需求。

5.2 需求数据架构

5.2.1 需求层次

定义需求的层次，提供需求组织和分解的标准，描述项目开发阶段和需求文件层次的关系。对多系统项目建立需求组织架构。

5.2.2 模块化需求

由飞机和系统产生的需求模块并对每份模块进行编号，对每份在需求管理工具中的模块进行编号规则定义。每一个需求模块都按照分类的需求模板填写章节的相关内容。

5.2.3 规范化需求

根据每份需求的类别建立不同的属性，在研制的不同阶段建立不同的属性可以便于需求捕获，需求确认，需求验证等活动的展开。每个属性都应可见，其值可更新。需求管理工具产生的系统属性有创建日期、版本号，并且允许客户定义其他类型的属性。比如：需求ID，需求类型，假设，需求源，成熟度。

应该存储有关每个需求的各种信息，或者属性。团队中的每个人必须能够浏览这些属性，并且选定的人必须能够更新它们的数值。需求管理工具生成几个系统定义的属性，例如产生的日期和版本号，它们还可以让你定义数据各种类型的附加属性。考虑定义的属性，比如作者、责任人、出处或者说明、发放号、状态、优先级、成本、难度、稳定性以及风险。

6 需求的表述

根据好的需求标准，需求的编写要具体、可测量、可接受、可实现和可追溯5大标准来初步规范化。根据每份需求的类别建立不同的属性，在研制的不同阶段建立不同的属性便于需求捕获、需求确认、需求验证等活动的展开。每个属性都应可见，其值可更新。

7 需求数据库

自动化的需求管理工具可以针对工程和管理的需求的进行管理。此类工具必须对技术和项目的需求均能收集和管理。

由工具集执行的共同功能包括需求识别、浏览和编辑、原始需求的跟踪，以及报告的生成。工具集要求的技术功能包括更改影响分析。当一个需求被更改之后，所有受影响的需求必须是能被识别的。必须检查所有驱动此需求更改的全部需求，以验证需求的符合性是否受到影响。必须检查受被更改需求驱动的全部需求，以验证在更改之后的完整性。另一个要执行的有用功能是完整性和一致性检查。

工具要求的管理功能包括衡量需求集和通过更改控制监控需求稳定性。更改控制包括对现有需求的添加、删除或者更改的持续跟踪。跟踪更改和更改的原因可以使得过程得到完善，以便，在以后的项目中减少更改，并节约成本。通过这类数据收集，能够不断提高，以减少今后的不稳定性。

8 需求管理应避免的缺点

1）需求管理的复杂化。2）需求可变更的控制。3）划定需求管理的合理范围。

9 结论

这篇文章得出好的需求管理是必要的，尤其是针对复杂系统的管理，需求管理做为复杂系统设计的一部分，它是必须递项目和满足客户的需求，需求的质量随着产品成熟度的不断提高而增长，尤其是做为一个复杂系统要和客户的需求保持一致。

【参考文献】

[1]SAE ARP 4754 Certification considerations for highly integrated or complex aircraft systems.

[2]陈颖.从复杂系统观点看模块级综合集成航空电子结构[J].电讯技术.

[3]系统需求管理.Andrew Bourne.

[责任编辑：田吉捷]