邓智亮
（上海飞机设计研究院动力燃油部APU室，中国 上海 ２０１２１０）
【摘 要】介绍了需求工程的基本概念，说明了需求开发、需求管理、确认与验证的具体内容，结合民用飞机典型研制流程，阐述了以需求为牵引，开展整个民机全寿命周期项目管理中项目计划编制、技术状态管理、风险管理和决策分析等工作，描述了通过需求管理平台开展的需求管理工作在工程设计上的应用，表明了将需求工程融入到项目全寿命周期管理中有助于提升项目管理的效率，保证最终产品与预定的项目目标一致性。
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关键词 需求工程；需求开发；全寿命周期项目管理
0 引言
现代民用飞机是典型的复杂产品系统，其研制工作具有高新技术密集程度高、学科交叉性强、系统综合集成度高、研制周期长、项目投入巨大和管理复杂等特点。伴随着市场对飞机经济性、安全性、环保性和舒适性要求的进一步提高，飞机功能也日趋复杂，进一步增加民用飞机研制和管理的难度[1]。目前国内民机的研制和管理更多依托以前为数不多的型号研制经验，对项目管理方面的研究较少，管理效率相对民用航空发达国家较低。因此研究和应用更加高效的民用飞机全寿命周期项目管理方法和流程，对民用飞机项目预研、设计研制、适航取证、生产交付和市场运营的全面成功具有相当重要意义。
1 需求工程概述
需求工程分为需求开发、需求管理、确认与验证三大块内容，其中需求开发包括需求获取、需求分析、需求定义、需求分解和需求分配；需求管理包括需求状态、追踪、版本和变更的管理；而确认和验证则包括需求确认和基于需求的产品验证。
需求开发是指通过调查与分析获取用户需求并定义产品需求，是产品项目中所有设计活动的基础，决定所研发的产品与客户需求的匹配程度。需求获取和分析指通过调查等方式获取市场需求、客户需求、相关利益方需求和标准规范需求等，并对这些需求加以分析、归类和总结，以便后续的需求定义的工作开展。需求定义则是将获取的并经过整理的需求按照规定的格式编制形成需求文档，明确相关的需求。需求定义完成以后还需对所定义的需求进行分解，划分成为不同类型的、清晰准确且易于理解的需求，并将这些分解好的需求分配给确定的相关方。
需求管理是一个动态管理的过程，产品研制的每个环节都有可能与原始的需求产生偏差，为了严格控制各个环节的活动和结果满足对应的需求，有必要对需求的状态进行控制和追踪。清晰的标识和掌握各类需求的状态，并且有效地实现需求的追踪，可以确保顶层的需求被相关的子需求满足和确认。并且通过不同层级需求的追溯关系，还可以清楚掌握需求的发展情况和以及不同层级需求的关系，有利于产品研制过程中需求变更时所需的影响评估分析工作的开展。需求的变更和版本的控制经常联系在一起，可以非常有效的了解不同项目阶段的需求变化情况。
需求确认就是确认定义的需求满足初始的、通过各种途径收集的需求，并在范围上全部覆盖，从而确保所定义的需求是正确的和完整的。验证指的是通过检查、分析、计算和试验等方法验证所研制的产品是否满足对应的需求。通过需求的确认与验证，可以有效保证研制产品的质量。
2 民用飞机典型研制流程
如图1所示，民用飞机研制流程大致可以分为五大阶段，即项目前期论证阶段、可行性研究阶段、预发展阶段、工程发展阶段和批生产及产业化阶段[3]。需求驱动产品的研发活动，各个阶段的工作也应围绕着需求展开，因此在项目管理实际工作中也应考虑需求工程的应用。
3 需求工程在民机全寿命周期项目管理中的应用
需求驱动了整个民用飞机项目研制的全寿命周期活动，将需求工程融入到民用飞机项目管理中，以需求为抓手开展其中的项目计划编制、技术状态管理、风险管理和决策分析等工作，将使得复杂项目的管理条线更加地清晰，工作更加的高效。图2为典型的民用飞机研制“V”模型。
对照图1民用飞机典型研制流程和图2民用飞机研制V模型，在项目前期论证阶段，项目管理人员可将此阶段的工作集中在需求工程中的需求开发上，并将整个项目顶层需求的捕获作为该阶段工作的重点。项目计划的编制应围绕着客户和市场的需求获取来展开，具体可以通过调研和数据分析等方式，并将是否全面收集各类需求作为项目管理的考核指标。该阶段对技术研究并不深入，只需初步确定若干满足项目顶层需求的关键技术。结合需求工程的理念，该阶段的主要特点是“顶层需求的收集和确认”。可行性论证阶段项目开始深入进行需求开发工作，逐步完善、分析、定义和分解顶层需求，形成飞机的初步设计与要求，构建最初的飞机技术状态。以顶层需求的进一步获取、分析、定义、分解和分配为重点编制此阶段计划。并可考虑按下图3所列形式对整个项目的需求进行统计，掌握需求整体情况，该需求状态统计和更新将贯穿整个项目研制周期。项目开始通过对基于需求构建的飞机技术状态进行管理，来保证正确的产品技术从而降低技术风险。开展基于需求的风险管理工作，将需求和设计相链接，确保每一条需求都在项目研制过程中得到确认和验证，避免需求的缺失或对应设计的不当产生项目时间和成本的风险，从而对整个项目研制造成影响。“飞机需求的初步开发”可作为这个阶段的主要特点。
飞机的需求和系统的需求在初步设计阶段进行完善和确定，这阶段可作为“飞机级及系统级需求的开发与确认”阶段。该阶段重点工作应为建立初始的飞机需求控制基线，确保飞机级和系统级的需求被充分获取、分析、定义、分解和分配，同时依此更新整个飞机技术状态，阶段计划也应围绕需求这几项工作展开。技术状态管理将此阶段的飞机技术状态作为其初始基线，而项目风险管理以此时的飞机需求作为初始基线，后续产生的设计更改将直接作用这些基线上。详细设计阶段中计划工作重点是依据之前已经确定的飞机级及系统级需求开展子系统级和部件级的需求开发与确认，从而形成完整的飞机需求基线和技术基线，该基线将涵盖飞机级、系统级、子系统级和部件级的需求和技术。由于在此阶段可能开始产生因为主观和客观等各种因素引起的设计更改，每一项设计状态的变化都有可能影响初始的飞机需求基线和技术基线，大量的决策分析工作也逐步展开。
民用飞机工程设计工作的开展，以满足需求为前提。由于民用飞机系统非常复杂，需求数量庞大，而且随着项目和产品研制工作的不断推进，项目人员对于产品的认识逐步具体、全面，同时市场需求和用户需求的变化也会使得产品的需求发生相应的变化，从而产生一系列需求的更改，这也给需求的管理带来新的要求。通过传统的文件管理难以满足对需求的管理需要，文件既不直观又难以快速查找。可以考虑通过定制的需求管理平台来完成对研制过程中各级需求的管理，推动工程设计的发展。首先可考虑在平台中将需求分为不同的层级，按照飞机级、系统级、子系统级和部件级层层展开，保证需求从高层级到低层级的延续性和完整性；然后将开展的设计工作与需求一一对应，表明设计的符合性，避免设计与目标需求的不一致；最后将试验验证内容与对应的需求链接在一起，从而最终实现需求，设计和试验验证这三者之间的关联和追溯，便于后续需求的更改和项目管理工作的开展。通过管理平台的方式开展需求管理工作，将有利于整个工程设计工作的有序进行，保证设计与需求的对应性和完整性，确保活动和目标的一致性，同时为研制过程中项目管理的技术状态管理、风险管理和决策分析等相关工作提供支持。
４ 总结
本文结合需求工程的概念，针对民用飞机全寿命周期典型研制流程，初步提出需求工程在项目全寿命周期管理中研制计划编制、技术状态管理、风险管理和决策分析这几个核心要素上的基本应用方法，阐述了整个民机全寿命周期项目管理中需求工程的应用，说明了需求管理工作在工程设计上的应用，表明了将需求工程融入到项目全寿命周期管理中有助于实现项目管理的精细化，保证项目的成功实施。
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参考文献
［１］郭博智,李浩敏.大型客机设计中的需求管理[J].民用飞机设计与研究,2013(4)-1.
［２］SAE ARP4754A, Guidelines for development of civil aircraft and system [S]. 2010，12.
［３］NASA系统工程手册[J].朱一凡,李群,杨峰,等译.2012.
［责任编辑：邓丽丽］