民用飛機EWIS需求及確認要求研究

李鵬昌 萬方

摘 要：在SAE ARP4754A中，需求的確認和驗證是系統研制過程的重要環節。EWIS作為連接民用客機所有用電設備的重要系統，如何在設計過程中提出需求確認的要求，是EWIS設計中不可或缺的一個重要內容。本文以SAE ARP4754A為理論基礎，針對EWIS需求確認的目的，提出了確認要求，對EWIS的研制起到了一定的指導意義。

關鍵詞：EWIS 需求確認 正確性 完整性

中圖分類號：V22 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）12（a）-0000-00

1 引言

EWIS的系統需求確認，是指通過追溯性、分析、試驗、相似機型經驗評估以及工程評審等方法對捕獲的EWIS系統需求進行檢查，以確保EWIS的系統需求的足夠正確和完整，并且產品能夠滿足用戶、維護人員、審定局方以及飛機、系統和項目研制人員的需求。

2 一般要求

需求的確認過程在EWIS的系統研制過程中是一個貫穿研制周期的、持續的、迭代性的完整性過程。通過系統需求確認，可以在研制周期的早期識別到需求的錯誤和遺漏，以減少在后期對系統設計進行更改而帶來的不必要成本上升和進度延遲。

根據SAE ARP4754A飛機系統V&V研制流程，V形左半部分是確認過程，V形右半部分是驗證過程，如圖1所示。驗證過程（虛線和藍色箭頭部分）不在本文范圍內討論。

根據圖1所示，EWIS需求確認活動的對象是EWIS的系統需求，即EWIS的各層級需求文件。EWIS的需求文件體系主要由四個層次構成：

（a）飛機級向EWIS 直接分配的需求；（b）各系統對EWIS 的需求（SWR）；（c）EWIS 的系統需求文件（SRD）；（d）EWIS 元器件、組件級需求。

在需求定義階段形成飛機級、系統級的需求。在初步設計和概念設計階段應開始開展飛機級需求中與EWIS 相關內容、飛機級向系統分配的與EWIS相關的需求以及各功能系統對EWIS的需求，并形成EWIS的系統需求文件。在初步設計評審（PDR）時，應階段性地評估需求確認結果和SRD，并以此作為系統設計能否轉入下一階段的評判標準之一。

在PDR后，隨著各功能系統設計的深入和凍結，應對初步設計階段的功能系統對EWIS需求結果進行更新，并進行EWIS元器件和組件的需求確認活動。在關鍵設計評審（CDR）時，應基本完成飛機級與EWIS相關需求的確認，SWR和SRD需求確認，并階段性完成EWIS元器件、組件級需求確認活動。在詳細設計階段的初期，應完成EWIS元器件、組件級的需求確認，從而進行EWIS元器件、組件的設計活動。

系統需求確認過程中，會產生一些開口項，這是因為部分需求需要等待下一級需求分解確定、系統設計進一步細化、乃至飛機和系統設計實現后才能實現。對于這些開口項，應制定嚴格的跟蹤和關閉流程，以控制其風險。

系統需求確認過程中，還會遇到需求更改的情況，此時就要重新對更改后的需求進行確認，為了避免個別需求的更改帶來全部需求的重新確認，在這種情況下，需嚴格評估更改需求的關聯需求，僅對相關需求進行重新確認。因此，EWIS的需求確認是EWIS的系統研制周期中的一個持續、階段性的迭代過程，并且隨著每一次迭代的循環，對需求的確認和理解不斷增加，對EWIS需求正確性和完整性更加清晰。

4 EWIS的系統需求確認目標

根據SAE ARP4754A要求，EWIS的系統需求確認過程的目標是保證需求的正確性和完整性，對需求進行檢查以確保這些需求是必要和充分的。確認過程的另一個目標是限制出現系統內非預期功能或相關系統間非預期功能的潛在可能[1]。

4.1 正確性

在確認過程期間，應對失效狀態等級和所制定需求的正確性進行評審并證明其合理性。應在需求的每個層級進行正確性檢查。正確性表示一種程度，意指需求個體是否是清楚的、可驗證的、與其它需求是相符合的，以及對需求集是必要的。

在需求確認過程中，應根據實際情況對需求的正確性進行確認：需求的解釋是否是唯一一種；需求是否已被明確定義；是否與其它需求有沖突；需求是否包含錯誤；是否能從根本上對需求進行滿足；是否允許需求具有具體偏差；需求是否可驗證；需求來源是否是正確的并且已經得到確定；是否有必要將需求分為單獨需求。

4.2 完整性

完整性表示一種程度，意指當一個系統滿足了一組正確的需求時，這組需求是否在所確定運行環境的壽命周期各個階段的所有運行模式下滿足客戶、用戶、維修人員、審定局方以及飛機、系統、項目開發人員等方面的需求。

需求集本身的完整性可能很難進行證明。可利用需求類型清單作為需求完整性檢查的基礎。通過EWIS 的需求文件體系，包括需求類型，確認矩陣模板/檢查單，以及實際用戶、維修人員、合格審定局方和研制人員的參與來保證完整性。

需求完整性確認需要對以下內容進行確認：需求能否明顯滿足上層需求；是否確定了與其他系統、人員和過程的接口；對每個接口相關限制條件定義是否足夠詳細；對于一個動作是否存在一個對應的禁止動作等。

4.3 實例

根據飛機級和系統級需求，EWIS需求類型可以分為：功能需求、安裝需求、隔離需求、可靠性需求、維修需求、安全性需求、適航需求、重量需求、設備安裝需求、元器件選用需求等系統級頂層需求。

根據需求分解的要求，在安裝需求中，根據SAE AS50881的規定，可分解出以下需求內容：除裝在艙底中心線兩側150mm（6.0in）范圍以內的天線等設備所需連接線以外，該區域內不得布線（迫降安全），也不得使用對潮濕敏感的電線[2]。

以正確性為例對該需求進行確認，完全滿足本文4.1節中的要求及SAE ARP4754A要求的描述，該需求具有唯一一種解釋，可以從根本上予以滿足，且不具備多重特征。因此該需求可作為EWIS設計需求之一。在實際工作中，可用確認矩陣開展對需求的確認活動。

5 結語

EWIS需求作為EWIS設計的原始目標，直接關系到EWIS設計是否能夠被局方認可，而需求的確認作為工作中的重要一環，不僅影響EWIS設計的方案，也影響著EWIS的設計進度，進而可能影響了整個項目的設計進度。因此，在EWIS設計階段的初期一定要提出一套切實可行的需求確認要求，為下一步的設計工作指明設計方向。

參考文獻

[1] SAE ARP4754A， Guidelines for Development of Civil Aircraft and Systems [S].

[2] SAE AS50881F， Wiring Aerospace Vehicle [S].