復雜系統需求管理

田彬

【摘 要】這篇文章討論了需求管理在保證系統研制成功中的重要作用。文章將討論需求的源和類型，需求如何表達，需求管理工具的作用是和需求管理保持一致，并避免一些缺點。

【關鍵詞】需求；管理；系統

1 介紹

成功的系統研制必須有一個目標，一系列目標的影響是直接的。系統工程把這些目標作為“需求”。系統變的越來越復雜，關鍵是如何管理這些需求變的尤其關鍵。管理需求之所以不僅是系統工程應用的關鍵，而且也是復雜項目成功的先決條件。

2 需求管理的重要性

項目和系統研制需要目標。目標和需求關系是明顯的。然而研究顯示需求管控的失敗是一個項目失敗的主要原因。這些是和需求管理直接相關的。

影響需求的問題歸類：

1）缺少用戶輸入—12.8%；2）不完整的需求—12.3%

3）模糊的需求—5.3%；4）不且實際的期盼—5.9%

5）需求的一致性—7.0%；6）更改控制—11.8%

7）新技術—8%；8）缺乏可執行的支持—7.5%

9）缺少資源—6.4%；10）其它—23%

3 需求的源和捕獲

考慮到需求的源能幫助更好的理解需求，能實現一個目標，源可以按照以下類別來歸類：

利益相關方，環境，接口，系統的具體實現方，具體應用方。

需求捕獲活動流程的目的是，實現以一種統一的方式記錄相關方的需求，并確保需求被正確理解，以實現在項目開始即確保滿足利益攸關方的需要和期望。需求捕獲的目的是挖掘并且與相關方認可所有的需要和限制，以確保這些內容已經在產品定義過程中予以考慮。目標是確保所有對飛機感興趣的人都能夠表達各自的需求。在捕獲需求時，還要記錄需求的、源、以及來自的相關方。

4 需求的類型

功能性需求：功能性需求定義了通過飛機/系統/設備執行的行為。例如：提供推力。

非功能性需求：非功能性需求是指那些與飛機功能分配無直接關系，但是必須滿足的要求。例如，可以重復使用的需求，設計限制。

客戶需求：隨著飛機型號，特定功能或者特殊考慮的系統類別的不同，客戶需求將變化。需求包括與運行相關的載重、航線系統、操作實踐、維修概念以及必備的運行特性。

操作需求：定義飛機機組和每個功能系統之間，維修人員和飛機系統之間，以及其它不同飛機支持人員和相關功能或設備之間的接口關系。操作需求的內容包括行為、決斷、信息需求以及時間。在正常和非正常情況下都要考慮何時定義操作需求。

性能需求：定義了功能或系統的特性，這些特性對于飛機及其操作來說是有用的。除了定義要考慮性能的類別以外，性能需求包括功能的特性，例如：準確性，真實性，范圍，解決方案，速度以及響應時間。

物理和安裝需求：把系統的物理環境與飛機環境聯接起來。包括：尺寸、安裝便利性、能源、制冷、環境限制、能見度、可達性、調整、處理和存儲。生產限制對于建立這些需求也有影響。

維修性需求：包括定期和非定期的維修需求，以及與特定安全性關聯功能之間的任何鏈接。失效探測的百分比或故障隔離的百分比，這些要素很重要。在這些需求中，還應定義外部測試設備信號以及連接。

接口需求：包括帶有相關特定通訊信息特性的物理系統和組件的內部連接關系。應將該接口定義為帶有源數據輸入和目的數據的輸出。接口描述應全面描述信號的特征

5 需求管理的過程

5.1 識別需求對象

工程師把所有需求相關方的需求捕獲出來，確定需求的來源。飛機研制周期的頂層過程包括確定飛機功能及其相關的需求。飛機級功能（包括功能接口和相應的安全性需求）是建立系統架構的基礎。架構的選擇確立了必需的補充需求。在需求確定和分配過程（即系統、項目和軟硬件）的每一個階段都需要對現有需求的詳細補充的和新的衍生需求進行確定。在實施階段作出的選擇和遇到的問題是衍生需求出現的一個主要來源，并可能會產生新的系統安全性需求。詳細設計活動將不斷引入新的需求或者修正現有的需求。

5.2 需求數據架構

5.2.1 需求層次

定義需求的層次，提供需求組織和分解的標準，描述項目開發階段和需求文件層次的關系。對多系統項目建立需求組織架構。

5.2.2 模塊化需求

由飛機和系統產生的需求模塊并對每份模塊進行編號，對每份在需求管理工具中的模塊進行編號規則定義。每一個需求模塊都按照分類的需求模板填寫章節的相關內容。

5.2.3 規范化需求

根據每份需求的類別建立不同的屬性，在研制的不同階段建立不同的屬性可以便于需求捕獲，需求確認，需求驗證等活動的展開。每個屬性都應可見，其值可更新。需求管理工具產生的系統屬性有創建日期、版本號，并且允許客戶定義其他類型的屬性。比如：需求ID，需求類型，假設，需求源，成熟度。

應該存儲有關每個需求的各種信息，或者屬性。團隊中的每個人必須能夠瀏覽這些屬性，并且選定的人必須能夠更新它們的數值。需求管理工具生成幾個系統定義的屬性，例如產生的日期和版本號，它們還可以讓你定義數據各種類型的附加屬性。考慮定義的屬性，比如作者、責任人、出處或者說明、發放號、狀態、優先級、成本、難度、穩定性以及風險。

6 需求的表述

根據好的需求標準，需求的編寫要具體、可測量、可接受、可實現和可追溯5大標準來初步規范化。根據每份需求的類別建立不同的屬性，在研制的不同階段建立不同的屬性便于需求捕獲、需求確認、需求驗證等活動的展開。每個屬性都應可見，其值可更新。

7 需求數據庫

自動化的需求管理工具可以針對工程和管理的需求的進行管理。此類工具必須對技術和項目的需求均能收集和管理。

由工具集執行的共同功能包括需求識別、瀏覽和編輯、原始需求的跟蹤，以及報告的生成。工具集要求的技術功能包括更改影響分析。當一個需求被更改之后，所有受影響的需求必須是能被識別的。必須檢查所有驅動此需求更改的全部需求，以驗證需求的符合性是否受到影響。必須檢查受被更改需求驅動的全部需求，以驗證在更改之后的完整性。另一個要執行的有用功能是完整性和一致性檢查。

工具要求的管理功能包括衡量需求集和通過更改控制監控需求穩定性。更改控制包括對現有需求的添加、刪除或者更改的持續跟蹤。跟蹤更改和更改的原因可以使得過程得到完善，以便，在以后的項目中減少更改，并節約成本。通過這類數據收集，能夠不斷提高，以減少今后的不穩定性。

8 需求管理應避免的缺點

1）需求管理的復雜化。2）需求可變更的控制。3）劃定需求管理的合理范圍。

9 結論

這篇文章得出好的需求管理是必要的，尤其是針對復雜系統的管理，需求管理做為復雜系統設計的一部分，它是必須遞項目和滿足客戶的需求，需求的質量隨著產品成熟度的不斷提高而增長，尤其是做為一個復雜系統要和客戶的需求保持一致。

【參考文獻】

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

[2]陳穎.從復雜系統觀點看模塊級綜合集成航空電子結構[J].電訊技術.

[3]系統需求管理.Andrew Bourne.

[責任編輯：田吉捷]