民用飛機(jī)IMA平臺開發(fā)計(jì)劃過程研究

黃勁松

【摘 要】綜合模塊化航電（IMA）平臺作為一種靈活、可重用、可交互操作的軟硬件共享資源集合，越來越廣泛地應(yīng)用在民用飛機(jī)上。IMA平臺開發(fā)計(jì)劃過程作為平臺開發(fā)的第一階段尤為重要。本文在分析研究DO-297等相關(guān)規(guī)范的基礎(chǔ)上，提出了IMA平臺開發(fā)計(jì)劃過程的工作目標(biāo)，制定了計(jì)劃過程的主要活動(dòng)，并詳細(xì)闡述了計(jì)劃文件的編制要點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】民用飛機(jī)；IMA平臺；計(jì)劃過程；DO-297

中圖分類號： V243 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）02-0139-002

【Abstract】Integrated Modular Avionics（IMA），as a shared set of flexible，reusable，and interoperable hardware and software resources，is more and more widely used in Civil aircraft.IMA Platform Development Planning Process is particularly important as the first phase of platform development. Based on the analysis and research of DO-297 and other related specifications，this paper puts forward the working objectives of the IMA platform development planning process， formulates the main activities of the planning process，and elaborates the key points of preparing planning document.

【Key words】Civil Aircraft；IMA Platform；Planning Process；DO-297

0 引言

綜合模塊化航電（IMA）平臺作為一種靈活、可重用、可交互操作的軟硬件共享資源集合，越來越廣泛地應(yīng)用在民用飛機(jī)上。目前，我國正處于大力發(fā)展民用飛機(jī)的關(guān)鍵時(shí)期，深入研究IMA技術(shù)對我國航空電子技術(shù)的發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。

IMA平臺是包含核心軟件的一個(gè)或者一組模塊，它能夠?yàn)轳v留功能提供計(jì)算、通信、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、接口等公共資源。IMA平臺的開發(fā)可分為計(jì)劃過程、需求定義過程、設(shè)計(jì)過程、實(shí)現(xiàn)過程、集成過程、驗(yàn)證和確認(rèn)過程。其中，IMA平臺開發(fā)計(jì)劃過程作為平臺開發(fā)的第一階段尤為重要。本文從DO-297任務(wù)1（IMA平臺認(rèn)可）目標(biāo)著手，提出了IMA平臺開發(fā)計(jì)劃過程的工作目標(biāo)，制定了計(jì)劃過程的主要活動(dòng)，在分析研究相關(guān)規(guī)范的基礎(chǔ)上，給出了計(jì)劃文件的編制要點(diǎn)。

1 IMA平臺開發(fā)計(jì)劃過程工作目標(biāo)和主要活動(dòng)

DO-297任務(wù)1的10項(xiàng)目標(biāo)中有3項(xiàng)涉及到IMA平臺開發(fā)計(jì)劃過程，分別為：

1）平臺/模塊開發(fā)與認(rèn)可的生命周期以及相關(guān)過程的計(jì)劃和實(shí)施應(yīng)符合DO-297、DO-178C、DO-254、和DO-160G規(guī)范[1]；

2）若需要，驗(yàn)證工具和開發(fā)工具應(yīng)被評估和鑒定[1]；

3）平臺/模塊的質(zhì)量保證、構(gòu)型管理、綜合、確認(rèn)、驗(yàn)證以及認(rèn)證聯(lián)絡(luò)已實(shí)施并且已完成[1]。

上述3個(gè)目標(biāo)分解到IMA平臺開發(fā)計(jì)劃過程，相應(yīng)的工作目標(biāo)分別為：

1）完成平臺認(rèn)可計(jì)劃、設(shè)備鑒定試驗(yàn)計(jì)劃、軟硬件相關(guān)計(jì)劃的編制；

2）完成工具鑒定計(jì)劃的編制；

3）完成質(zhì)量保證計(jì)劃、構(gòu)型管理計(jì)劃、確認(rèn)驗(yàn)證計(jì)劃的編制。

根據(jù)計(jì)劃文件的適用范圍，可將計(jì)劃過程中的上述3個(gè)目標(biāo)分成4個(gè)主要活動(dòng)，分別為：編制平臺相關(guān)計(jì)劃、編制平臺軟件相關(guān)計(jì)劃、編制平臺硬件相關(guān)計(jì)劃和編制工具相關(guān)計(jì)劃。

2 IMA平臺開發(fā)計(jì)劃過程相關(guān)計(jì)劃文件編制要點(diǎn)

IMA平臺開發(fā)在遵循DO-297規(guī)范的同時(shí)，平臺軟件開發(fā)應(yīng)遵循DO-178C規(guī)范，平臺硬件開發(fā)應(yīng)遵循DO-254規(guī)范，工具開發(fā)應(yīng)遵循DO-330規(guī)范，環(huán)境試驗(yàn)應(yīng)遵循DO-160G規(guī)范。本節(jié)在分析研究上述規(guī)范的基礎(chǔ)上，詳細(xì)闡述計(jì)劃過程各活動(dòng)的主要工作內(nèi)容和相應(yīng)計(jì)劃文件的編制要點(diǎn)。

2.1 編制平臺相關(guān)計(jì)劃

編制平臺相關(guān)計(jì)劃活動(dòng)主要完成下述3份IMA平臺相關(guān)計(jì)劃的編制。各計(jì)劃文件概述和編制要點(diǎn)如下：

a）平臺認(rèn)可計(jì)劃：平臺認(rèn)可計(jì)劃應(yīng)規(guī)定用以實(shí)現(xiàn)DO-297任務(wù)1目標(biāo)所涉及的所有相關(guān)考慮，包括平臺的開發(fā)、驗(yàn)證、構(gòu)型管理、質(zhì)量保證以及符合性驗(yàn)證。平臺認(rèn)可計(jì)劃是建立平臺認(rèn)可的基礎(chǔ)，該計(jì)劃應(yīng)重點(diǎn)描述：平臺所在系統(tǒng)的概述、平臺/模塊概述、認(rèn)可準(zhǔn)則、平臺生命周期、平臺生命周期數(shù)據(jù)、進(jìn)度計(jì)劃、工具鑒定、模塊重用、可能影響到平臺認(rèn)可的附加考慮。平臺認(rèn)可計(jì)劃可以是一個(gè)單獨(dú)的文件，也可以拆分成多個(gè)文件[1]（例如，拆分為單獨(dú)的平臺開發(fā)計(jì)劃、平臺構(gòu)型管理計(jì)劃、平臺質(zhì)量保證計(jì)劃和平臺驗(yàn)證與確認(rèn)計(jì)劃等）。實(shí)際應(yīng)用中IMA平臺多由一組模塊組成，因此平臺認(rèn)可計(jì)劃中可以引用多份模塊認(rèn)可計(jì)劃，模塊認(rèn)可計(jì)劃的編制要點(diǎn)與平臺認(rèn)可計(jì)劃相同。

b）平臺的安全性工作計(jì)劃：平臺安全性工作計(jì)劃應(yīng)規(guī)定用以證明平臺滿足產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范或飛機(jī)安全性需求的所有相關(guān)考慮。該計(jì)劃應(yīng)重點(diǎn)描述：安全性工作的組織架構(gòu)、分工、目標(biāo)、內(nèi)容、過程和輸出。

c）設(shè)備環(huán)境鑒定試驗(yàn)計(jì)劃：設(shè)備環(huán)境鑒定試驗(yàn)計(jì)劃應(yīng)規(guī)定平臺設(shè)備進(jìn)行環(huán)境鑒定試驗(yàn)的相關(guān)考慮。該計(jì)劃應(yīng)重點(diǎn)描述：設(shè)備構(gòu)型、試驗(yàn)項(xiàng)目、試驗(yàn)等級、進(jìn)度計(jì)劃、試驗(yàn)環(huán)境構(gòu)型、試驗(yàn)程序、通過/失敗準(zhǔn)則[2]。其中，試驗(yàn)環(huán)境構(gòu)型、試驗(yàn)程序和通過/失敗準(zhǔn)則也可形成單獨(dú)的設(shè)備環(huán)境鑒定試驗(yàn)程序文件，不在此計(jì)劃文件中描述。

2.2 編制平臺軟件相關(guān)計(jì)劃

編制平臺軟件相關(guān)計(jì)劃活動(dòng)主要完成下述5份平臺軟件相關(guān)計(jì)劃的編制。各文件概述和編制要點(diǎn)如下：

a）軟件合格審定計(jì)劃：軟件合格審定計(jì)劃應(yīng)規(guī)定用以實(shí)現(xiàn)DO-178C中目標(biāo)的過程、程序、方法和標(biāo)準(zhǔn)。該計(jì)劃應(yīng)重點(diǎn)描述：系統(tǒng)概述、軟件概述、合格審定的考慮、軟件生命周期、軟件生命周期數(shù)據(jù)、進(jìn)度計(jì)劃、可能影響到合格審定過程的附加考慮[3]。

b）軟件開發(fā)計(jì)劃：軟件開發(fā)計(jì)劃應(yīng)規(guī)定軟件開發(fā)過程涉及的目標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)和軟件生命周期。該計(jì)劃應(yīng)重點(diǎn)描述：軟件相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、軟件生命周期、軟件開發(fā)環(huán)境。

c）軟件驗(yàn)證計(jì)劃：軟件驗(yàn)證計(jì)劃應(yīng)規(guī)定用以滿足軟件驗(yàn)證過程目標(biāo)的方法和程序。該計(jì)劃應(yīng)重點(diǎn)描述：組織架構(gòu)與職責(zé)、獨(dú)立性、驗(yàn)證方法、驗(yàn)證環(huán)境、轉(zhuǎn)換準(zhǔn)則、分區(qū)考慮、編譯器假定、重新驗(yàn)證指南、先前開發(fā)軟件、多版本非相似軟件。

d）軟件質(zhì)量保證計(jì)劃：軟件質(zhì)量保證計(jì)劃應(yīng)規(guī)定用來達(dá)到軟件質(zhì)量保證過程目標(biāo)的方法，可能包括過程改進(jìn)、衡量標(biāo)準(zhǔn)和改進(jìn)管理方法。該計(jì)劃應(yīng)重點(diǎn)描述：環(huán)境、授權(quán)、質(zhì)量保證活動(dòng)、轉(zhuǎn)換準(zhǔn)則、進(jìn)度計(jì)劃、質(zhì)量保證記錄的定義、供應(yīng)商控制。

e）軟件構(gòu)型管理計(jì)劃：軟件構(gòu)型管理計(jì)劃應(yīng)規(guī)定在整個(gè)軟件生命周期中用來達(dá)到軟件構(gòu)型管理過程目標(biāo)的方法。該計(jì)劃應(yīng)重點(diǎn)描述：環(huán)境、構(gòu)型管理活動(dòng)、轉(zhuǎn)換準(zhǔn)則、軟件構(gòu)型管理數(shù)據(jù)的定義、供應(yīng)商控制。

2.3 編制平臺硬件相關(guān)計(jì)劃

編制平臺硬件相關(guān)計(jì)劃活動(dòng)主要完成下述6份平臺硬件相關(guān)計(jì)劃的編制。各文件概述和編制要點(diǎn)如下：

a）硬件合格審定計(jì)劃：硬件合格審定計(jì)劃應(yīng)規(guī)定用以實(shí)現(xiàn)DO-254中目標(biāo)的過程、程序、方法和標(biāo)準(zhǔn)。該計(jì)劃應(yīng)重點(diǎn)描述：系統(tǒng)概述、硬件概述、合格審定的考慮、硬件設(shè)計(jì)生命周期、硬件生命周期數(shù)據(jù)、替代方法、進(jìn)度計(jì)劃、可能影響到合格審定過程的附加考慮[4]。

b）硬件設(shè)計(jì)計(jì)劃：硬件設(shè)計(jì)計(jì)劃應(yīng)規(guī)定硬件開發(fā)要采用的程序，方法和標(biāo)準(zhǔn)，以及要進(jìn)行的過程和活動(dòng)。該計(jì)劃應(yīng)重點(diǎn)描述：硬件設(shè)計(jì)生命周期、硬件產(chǎn)品、硬件設(shè)計(jì)方法、硬件設(shè)計(jì)環(huán)境、硬件項(xiàng)數(shù)據(jù)定義、其他可能影響硬件設(shè)計(jì)的附加考慮。

c）硬件確認(rèn)計(jì)劃：硬件確認(rèn)計(jì)劃應(yīng)規(guī)定為達(dá)到DO-254中確認(rèn)目標(biāo)所采用的程序、方法、標(biāo)準(zhǔn)，以及要進(jìn)行的過程和活動(dòng)。該計(jì)劃應(yīng)重點(diǎn)描述：確認(rèn)方法、確認(rèn)數(shù)據(jù)和確認(rèn)環(huán)境。

d）硬件驗(yàn)證計(jì)劃：硬件驗(yàn)證計(jì)劃應(yīng)規(guī)定為達(dá)到DO-254中驗(yàn)證目標(biāo)所采用的程序、方法、標(biāo)準(zhǔn)，以及要進(jìn)行的過程和活動(dòng)。該計(jì)劃應(yīng)重點(diǎn)描述：驗(yàn)證方法、驗(yàn)證數(shù)據(jù)、驗(yàn)證獨(dú)立性、驗(yàn)證環(huán)境、組織職責(zé)。

e）硬件構(gòu)型管理計(jì)劃：硬件構(gòu)型管理計(jì)劃應(yīng)規(guī)定為達(dá)到DO-254中構(gòu)型管理目標(biāo)所要采用的策略、程序、標(biāo)準(zhǔn)和方法。該計(jì)劃應(yīng)重點(diǎn)描述：硬件構(gòu)型管理方法、硬件基線、問題報(bào)告機(jī)制、更改控制、存儲和恢復(fù)、環(huán)境控制、構(gòu)型管理工具。

f）硬件過程保證計(jì)劃：硬件過程保證計(jì)劃應(yīng)規(guī)定為達(dá)到DO-254中過程保證目標(biāo)所要采用的程序、方法、標(biāo)準(zhǔn)，以及要進(jìn)行的過程和活動(dòng)。該計(jì)劃應(yīng)重點(diǎn)描述：過程控制、組織職責(zé)、一致性、過程保證活動(dòng)、偏差處理方法。

2.4 編制工具相關(guān)計(jì)劃

編制工具相關(guān)計(jì)劃活動(dòng)主要完成工具鑒定計(jì)劃的編制。工具根據(jù)使用范圍可分為系統(tǒng)工具、軟件工具和硬件工具。這些使系統(tǒng)、軟件、硬件生命周期過程活動(dòng)自動(dòng)化的工具，均需進(jìn)行工具鑒定活動(dòng)。

工具鑒定計(jì)劃的概述和編制要點(diǎn)如下：工具鑒定計(jì)劃應(yīng)規(guī)定用以實(shí)現(xiàn)DO-330目標(biāo)和相應(yīng)系統(tǒng)/軟件/硬件需求的所有相關(guān)考慮，目的是確保工具至少能提供與被工具簡化或省略過程等價(jià)的置信度[5]。該計(jì)劃應(yīng)重點(diǎn)描述：工具構(gòu)型標(biāo)識、工具功能概述、工具架構(gòu)和接口、工具級別、鑒定原因、工具操作環(huán)境、工具生命周期和鑒定活動(dòng)、工具鑒定數(shù)據(jù)。

3 結(jié)論

本文從DO-297任務(wù)1著手，提出了IMA平臺開發(fā)計(jì)劃過程的工作目標(biāo)，制定了計(jì)劃過程的主要活動(dòng)，并在分析研究相關(guān)規(guī)范的基礎(chǔ)上，給出了計(jì)劃文件的編制要點(diǎn)，指導(dǎo)民用飛機(jī)IMA平臺開發(fā)計(jì)劃過程的實(shí)施。

【參考文獻(xiàn)】

[1]RTCA DO-297，Integrated Modular Avionics （IMA） Development Guidance and Certification Considerations[S].RTCA Inc.，2005.

[2]RTCA DO-160G， Environmental Conditions and Test Procedures for Airborne Equipment[S].RTCA， Inc.，2010.

[3]RTCA DO-178C， Software Considerations in Airborne Systems and Equipment Certification[S].RTCA， Inc.，2011

[4]RTCA DO-254， Design Assurance Guidance for Airborne Electronic Hardware[S].RTCA， Inc.，2000

[5]RTCA DO-330， Software Tool Qualification Considerations[S]. RTCA， Inc.，2011.