基于需求的军用飞机规范体系研究

张 巧 韩 祎

（第一飞机设计研究院，陕西 西安 710089）

基于需求的军用飞机规范体系研究

张 巧 韩 祎

（第一飞机设计研究院，陕西 西安 710089）

分析现有军用飞机规范体系的现状及目前规范编制存在的问题，结合基于需求工程传递及分解活动，提出了建立基于需求的军用飞机规范体系的方法，并给出了基于需求的军用飞机规范体系的内容及需考虑因素，可为后续军用飞机型号规范体系建立提供有效参考。

军用飞机；规范体系；需求

上世纪60年代早期，美国军方发现规范并不能完全引导产品满足用户要求，因此为确保产品最终能够满足用户需求，必须提供一个系统工程方法使要被定义的要求与用户需求完全一致，于是提出了基于需求的系统工程。

软件领域首先成功的应用需求管理进行软件研发、测试、集成等；空客公司从A380到A350也采用需求管理模式，进行了飞机的市场需求分析、研发、安全性评估、适航及验证等全寿命周期的飞机研制，并形成了基于需求的一整套完整的文件体系；目前国内也在积极摸索需求管理在民机研制方面的应用，如C919、MA700等。

我国军用飞机研制一直沿袭传统系统工程理念，但随着对军用飞机各方面性能的进一步提高，飞机功能日趋复杂、系统间信息交换量剧增，大大增加了军用飞机的设计难度，面对新的挑战更应探索并应用满足现代军用飞机研制需要的全新设计方法和流程。军用飞机规范体系是军用飞机规范及相关文件的集合，是军用飞机研制的技术核心，因此如何在基于需求系统工程全新设计理念下构建和优化军用飞机规范体系，保障各级产品定义的完整性和正确，确保飞机研制质量、缩短研制周期，成为亟待解决的技术难题。

1 军用飞机规范体系现状分析

GJB 6387-2008《武器装备研制项目专用规范编写规定》中定义规范是规定实体（即飞机级、系统/分系统级和设备级）基本技术要求及其验证要求和合格判据（功能特性、接口要求和验证要求等）的一类文件，是军用飞机研制的技术核心。

我国军机研制从上世纪80年代开始初步尝试建立规范体系，随后在型号中引入系统工程概念，建立了系统级规范、子系统级设计规范、子系统级试验规范、产品规范以及相关文件的为型号研制服务的规范体系，且随着GJB 6387-2008的发布，专用规范体系层次较之以前更加清晰、完善，但受到之前型号的影响，仍采用以“文档”为中心的规范体系编制，带来各方沟通交流的困难，造成验证要求符合性困难、系统间接口不明确以及更改流程复杂耗时等诸多问题，同时传统设计工作要遵循一定的时间顺序，而且还有一定的空间限制。比如，先对军方需求进行分析，然后转化成总体要求，按照一定的顺序进行流转，上一个专业学科分析做完，才能够进行下一个专业的分析，并且只有等样机做出来了，各方才能够进行测试。如不满足要求，则使迭代周期加长，成本增大。

目前军用飞机规范体系层次划分见图1。

军用飞机规范编制存在的问题：

a）对于同一技术状态项，在同一层级所包含的技术内容应相同，但实际规范编制中会涉及下一层级或更低层级的内容，致使各技术状态项描述的层次上下不一；

b）规范中的一个条款可能包含多条要求，如果进行下层技术分解，很有可能出现4种情况即：一对多、多对多、多对一、一对一，这样容易造成追溯时无法快速找到源头。

c）传统的以“文档”为中心的规范传递、执行、更改和验收的要求虽然明确，但具体实施方式比较笼统，传递的程度多数情况靠设计员自己把握，由于不在同一平台进行工作，因此协调周期长，更改带来的影响反馈不及时，造成部分技术要求有出入，无法完全满足用户需求。

2 基于需求的系统工程

基于需求的系统工程是以正确理解用户需求为基础，把用户需求正确传递和分解给研发团队，针对需求开发解决方案，通过验证证明各层级设计和产品满足需求，最终保证交付用户的产品满足要求。需求的层次划分如图2。

各层级需求的传递和分解如图3。设计工程师捕获来自上一层的底层分配需求、公共专业提出的需求和其他专业系统的横向接口需求，经分析确认后形成本层级的顶层需求，是本层最终产品（飞机/系统/子系统）作为一个“黑盒”要实现的需求。底层需求是由顶层需求分解而来的需求，是通过对飞机/系统/子系统的“白盒化”架构设计（设计方案），产生的对下一层级输出的需求和对其他专业的接口需求、安装需求。同时，在各层级需求传递和分解过程中，通过需求管理平台将各层级的需求与其父需求、子需求、相应的设计方案和验证结果等建立追溯链接，使之传递、更改和验证更加透明，确保设计数据的唯一性，最终引导产品满足用户需求。

由此可知基于需求的系统工程的产物需求与GJB 6387-2008中所要求的规范是飞机研制过程中两种管理模式下产生的两个形态的技术结果，其内涵一致且协调统一。

但需求的外延更加广阔。同时需求管理平台的使用，使得需求输入、分配和最终的验证过程更加程序化、规范化，同时需求更改的实时追踪可确保要求的统一性，最终引导产品满足用户需求。

3 基于需求的军用飞机规范体系的建立

鉴于规范现状和目前的发展需要，我们应在飞机研制过程寻求一种能直观全面明确反映飞机的方法，使各方沟通无障碍，且在研制初期就可以通过需求捕获确认，对虚拟系统进行分析、验证并优化，即应用“基于需求的系统工程”进行飞机研制，同时又能兼顾原有的飞机研制体系，最终建立基于需求的军用飞机规范体系，即把现有的军用飞机规范体系，优化成为既能满足GJB 6387-2008又能满足需求管理的规范体系。

3.1 规范与需求的输出的对应关系

通过对各层级需求的传递和分解的分析，可知需求在每一层级传递过程中都会产生顶层需求和底层分配需求，如果将这两层需求集合分别输出，便形成了顶层需求规范（本层级的需求）和底层分配需求规范（向下分配给系统或分系统的需求）。

而GJB 6387-2008所定义的系统/研制规范/产品规范仅需描述本层级（系统或分系统）的功能特性、接口要求和验证要求，不涉及其他层级的要求，与顶层需求规范所包含的内容一致。

因此可知输出的各层级顶层需求集合与系统规范/研制规范是一一对应的关系，具体对应关系见图4。

3.2 基于需求的规范体系

通过上述分析，所需建立的基于需求的军用飞机规范体系包含：

a）型号专用规范中的系统规范、研制规范和产品规范；

b）飞机级、系统/分系统级的底层分配需求规范；

c）飞机级、系统/分系统级接口控制文件。

基于需求的规范体系框架如图5所示。

系统规范：通过对源需求中针对飞机级提出的需求进行分析确认，加上行业适用的法律法规、技术标准规范提出的需求，共同构成飞机级顶层输入需求，是开展本层需求分解的依据，主要描述飞机的功能特性、接口要求和验证要求等。

研制规范：根据上一层级底层分配需求，加上本层系统的行业标准和规范、公共需求和其他系统的接口需求、系统相对结构的安装要求，形成本系统的设计输入。主要描述本层级系统/分系统的功能特性、接口要求和验证要求等。

产品规范：依据分系统级的底层分配需求，加上设备级的标准和规范、公共需求和其他设备的接口需求以及设备相对结构的安装需求，形成本设备的设计输入。主要描述产品的功能特性、物理特性和验证要求。

公共专业需求文件：安全性、可靠性、维修性、测试性、保障性、经济性、强度、标材等公共专业传递给飞机各层级的直接用于设计的需求。

飞机级底层分配需求规范：系统规范沿着系统架构传递给各系统/分系统需求的集合。

系统/分系统底层分配需求规范：研制规范沿着系统架构传递给下层、其他分系统/设备需求的集合。

接口控制文件：各级系统与系统之间的输入接口要求，以及向一下级的分配接口要求。

3.3 建立基于需求的军用飞机规范体系还应考虑的因素

如何保证所构建的基于需求的规范体系，最终满足用户，还需要我们考虑以下因素：

a）确保需求的层次划分合理

需求层次的划分应满足GJB 6387-2008对规范层次的划分要求，即按照使用方下达的飞机研制总要求提出的战技指标，根据型号的研制特点和难点进行不同层次的技术状态项的选择。

GJB 3206A-2010中规定应选择功能特性和物理特性能被单独管理且有助于达到最终使用要求的产品作为技术状态项。可从多个角度选择技术状态项，被选择作为技术状态项的产品一般是：

1）武器装备、分系统级产品或跨单位、跨部门研制的产品；

2）在风险、安全、完成作战任务等方面具有关键特性和重要特性的产品；

3）新研制产品；

4）接口复杂且重要的产品；

5）单独采购的重要产品；

6）使用和保障方面需着重考虑的产品。

技术状态项按层次选择完毕，需求的层次也就明晰了。

b）确保需求的追溯关系明晰

需求编写时应确保一句话表达一条需求；进行需求分解时应建立一对一或一对多的关系，避免多对多和多对一的关系；同时，应通过需求管理平台建立追溯链接，使之传递、更改和验证更加透明，确保设计数据的唯一性。

c）确保需求的编写特定、可验证、可实现

编写的需求应独立、无歧义，要求明确，可操作、可被验证。

4 结论

本文通过对传统军用飞机规范体系的分析，结合基于需求的系统工程分解和传递活动，提出了建立基于需求的军用飞机规范体系的新思路，并梳理分析了建立规范体系需考虑的因素，使最终使建立的规范体系具有一定的先进性和实用性，可支撑军用飞机的型号研制。

[1] 韩苏征，韩祎. 基于需求定义的军用飞机文件体系建立探讨[J]. 航空标准化与质量，2015，1.

[2] GJB 3206A-2006 技术状态管理[S].

[3] GJB 6387-2008 武器装备研制项目专用规范编写规定[S].

[4] SAE ARP 4754A Guidelines for Development of Civil Aircraft and System[S].■

T-65

C

1003-6660（2017）03-0019-04

10.13237/j.cnki.asq.2017.03.005

[收修订稿日期] 2017-03-10

（编辑：劳边）