民机研制系统工程若干基本概念的哲学思考

出于自主创新的需要,国内航空工业界已逐渐认识到系统工程方法在民机研制中的重要性。因此,越来越多的民机企业开始采用国际权威的《民用飞机与系统研制指南(SAE ARP 4754A)》来进行民机型号的研制,以确保民机型号研制过程能满足适航审查的要求。然而,由于这一指南中的一些基本概念不够清晰、逻辑也不严密,使得国内民机工程师难以准确把握系统工程的本质,进而导致他们实施系统工程方法时面临着很大的困难。从科学哲学、设计哲学等与民机研制紧密相关的学科出发,对民机研制系统工程中的若干基本概念进行了剖析,并在此基础上提出了一组更加清晰的系统工程概念(即行为、作用、功能、需求、要求等),以方便民机工程师能更好地理解系统工程方法的本质,并能在民机型号研制过程中进行应用。     

大型客机设计中的需求管理

介绍了需求开发和需求管理的基本概念,说明了需求捕获、需求分析、需求定义、需求确认以及需求管理的具体内容。结合大型客机的设计研制特点,阐述了在大型客机设计中开展需求管理工作的重要作用与意义,重点介绍大型客机需求管理流程定义、需求管理策略、需求确认与验证等内容。实践证明,在大型客机设计中实施需求管理工作、实现需求的规范化与精细化管理,可有效提高需求的正确性、完整性和协调性,并确保设计结果与需求之间的一致性,促进大型客机的研制、市场和商业成功。     

民用飞机生产体系需求定义过程研究

建立高效灵活的民用飞机生产体系是民机项目研制成功的重中之重,也是民机制造商面对变化多端的民机市场必须解决的关键所在。民机产品的复杂性与多样性,决定了民机生产体系的复杂性与多样性。借助系统工程方法探索以需求为牵引对生产体系开展正向设计的方法,在充分研究民机产品与生产体系关系的前提下,借鉴目前广泛用于飞机产品需求定义的思路,本文对生产体系需求定义过程进行了研究,提出了利益攸关方模型和基础功能模型,将风险分析引入生产需求定义过程以提升目标系统的安全性,描述了从利益攸关方需要到需求和从风险应对需要到需求这两类需求捕获方法,提供了生产体系需求的分类方式并阐述了分类的目的,给出的典型生产体系需求来源可作为相关实践的模板。     

基于模型检查的民用飞机飞控系统安全性评估

在以大型民机为代表的安全关键系统研制中,系统复杂度的提升极大地降低了依赖设计人员经验的传统安全性评估手段的效率与有效性,并带来了反复迭代困难等问题,基于模型的安全性评估方法(MBSA)能够显著降低研制过程的分析复杂度,提高安全性评估的工作效率。民机系统安全性评估指南ARP 4761A中也增加了MBSA相关的安全性评估工作。阐述了利用有限状态机与时态逻辑构建形式化安全性模型,开展安全性评估的基本原理,详细的分析过程及定义安全属性的方法,并以某民用飞机为对象,建立飞控系统副翼控制功能的SMV形式化模型,定义了副翼控制功能的形式化安全性需求,给出了基于形式模型的安全性属性验证评估案例,证明了基于形式化方法的安全性评估在民机系统安全性工作中的可行性。     

基于风险的民机研制过程系统供应商质量管理

结合当前中国商飞系统供应商管理面临的严峻形势,从采购合同全生命周期的角度提出了民机研制过程的供应商质量管理风险管控的对策,阐述了从风险管理的角度对供应商管理文件、产品质量管理和质量体系管理3方面进行重点管控,并就将风险管理与质量管理相结合的方法运用到供应商民机研制过程进行了探讨。     

大型客机设计中的功能分析

介绍了大型民机研制中功能分析流程及方法,采用基于SysML(Systems Modeling Language)语言的行为模型方式建立用例、功能流、时序关系及状态机,指导系统架构的实施,探索功能分析方法在民机研制中的应用,解决大型客机设计中的需求和接口定义的模糊性和不匹配性的问题。     

S5000F介绍及在民用飞机运行可靠性分析反馈中的应用

为了合理有效指导民机安全可靠经济地运营,基于欧洲航空航天与防务工业协会(AeroSpace and Defence Industries Association of Europe, ASD)组织制定的S5000F《在役数据反馈国际规范》,对其主要内容进行研究,进而探究其在民机运行可靠性分析与反馈中的应用。首先,阐述了S5000F规范编制背景和目的;然后,介绍了S5000F规范的主要内容以及相关的业务流程;最后,探讨了S5000F规范在民机运行可靠性分析与反馈中的应用。本文对S5000F规范进行了全方位解读,并对其在民机运行可靠性方面的应用进行了探究,在此基础上进一步将其拓展至民机研制和服务阶段,为全寿命周期管理提供有效的指导性建议。     

民机后体试验技术研究

本文介绍了在低速风洞中民机后体试验的方法和试验技术。试验结果表明本项技术可以满足民机型号研制需求。     

系统工程在大型客机运行支持系统研制中的应用综述

将商用飞机系统思想应用于产品运行支持系统研制过程中，从利益攸关方需要定义、功能分析、需求定义和适航约束限制、系统架构定义、接口定义、设计综合、验证确认到运行评审，完整地分析了产品运行支持系统研制的全过程，并给出产品运行支持系统全生命周期过程的模型与定义。该方法可以有效地将大型客机产品运行顶层需求分解至产品研制和运行支持系统研制需求中，并且通过过程集成以及技术集成将运行支持系统研制与飞机研制相结合，从而保证大型客机在满足适航型号合格审定（TC）和航空器评审（AEG）要求的同时，能够满足客户实际运行安全性和经济性需求。     

从酝酿到决策——民用飞机预发展阶段工作分析

对比军机和民机项目研制目标的差异，指出民机项目的最终目标是追求商业成功。通过对民机项目各阶段投入比例的对比，强调了预发展阶段有奠定项目基调、指明发展方向和降低研制风险的作用,明确了预发展阶段工作的两大任务是飞机定义和概念方案迭代、优化,并对预发展阶段的工作内容进行划分，将其分为市场分析与飞机定义、可行性研究及初步设计三部分内容，阐述了各部分的承接关系、内部工作流程与做法。指出市场分析与飞机定义部分的输出成果是以飞机定义文件呈现，并由飞机定义评审会确定；可行性研究部分的重点是方案的展开和迭代，其中市场验证是方案优选的重要参考依据；初步设计部分要持续关注市场验证与技术环境研究工作。最后总结了民用飞机预发展阶段工作的市场指向性、科学性和相关投入的必要性。     

面向民机复杂系统需求管理过程研究

需求是商用飞机研制的基础,并贯穿于整个飞机研制的生命周期。在需求研发团队中建立一套有效的需求管理流程,使捕获、传递和更改需求的过程更规范高效。在飞机研制早期就保证需求的正确性和完整性,这样最终达到节约成本和优化进度的目的,设计出客户想要的飞机。     

模型驱动的民机数字化制造工艺技术研究与实践

新一代涡桨支线民机正在构建以模型数据驱动、设计制造一体化为典型特征的全数字化研制体系。以模型为核心驱动制造工艺数据构建和传递的技术,正成为我国支线民机研制的新模式。详细介绍模型驱动的数字化制造技术特征和方法,阐述了某型国产民机制造业务模型和协同平台架构的内容,总结了模型驱动思想在国产民机数字化制造工艺技术应用过程中的具体实践内容和成效,对未来的应用趋势进行了展望。     

共性技术在民机机载系统研发中的应用模式研究

机载共性技术是机载产业发展的基础,是促进机载产业结构优化升级、增强自主创新能力和核心竞争力的关键。针对共性技术在民机机载系统研发中的应用问题,通过对国内民机机载系统研制现状的分析,明确机载系统研制对共性技术的需求,对共性技术的应用模式进行了深入研究。在此基础上,提出了服务支持模式、产业集群模式、产业社区模式三种在不同发展阶段机载共性技术的应用模式,并对三种模式的应用场景进行了分析和讨论,对存在的问题和工程实际应用的开展提出了建议。     

民机研制风险管理浅析

对风险管理的相关定义进行了描述,分析了民机研制风险管理国内外现状,结合国内民机研制的特点,提出了民机研制风险管理过程和工作流程,着重对风险识别方法进行了研究。对比分析了风险识别方法,提出了民机研制风险识别体系。     

民机材料适航要求与标准化需求

介绍了民机材料适航性要求及国内材料适航方面的差距,分析了航空材料标准现状和民机研制对材料标准化的需求,提出了今后民机材料标准化的工作重点。     

航空发动机需求管理方法研究

为在全生命周期内保证"用户和其他利益攸关者"的需求被充分理解和执行,提出以产品分解结构PBS为基础,构建航空发动机需求管理的瀑布型模型。将复杂的航空发动机需求管理工作模块化,制定以产品符合性为目标的需求管理流程,并以该流程为依托提出航空发动机的需求管理方法。该方法提升了全生命周期内的需求管理能力,为航空发动机产品的成功研制提供了有力保障。     

以液压系统功能模型为例的告警捕获方法研究

回顾民机某型号研制过程中出现被动的设计更改和优化问题，机组告警与指示设计方案不完全符合飞行员操作需求是其主要原因。在机组告警系统设计前期有着需求确认手段缺乏，需求确认不充分的困难，如果在机组告警系统设计前期能够采用正确的建模和评估方案，就能及时发现问题，避免后期出现重大问题。针对此问题，首先阐述了告警需求与失效模式之间的关系，针对告警所关注的特征信息搭建告警需求数据库，并根据告警需求捕获准则，以液压系统功能运行模型为例，通过系统失效模式分析和模型间映射关系得到需要告警的失效模式，最后结合型号经验和ARP4102 4、FAR25.1322及AC25 1322中的告警理念，完成系统告警定义。     

标识和追溯性管理在民用飞机项目中的应用

标识是追溯性管理的基础。从标识和追溯性的定义出发,介绍了民机设计和制造过程中标识要求的相关标准;结合民机制造和管理特点,介绍了民机标识内容的基本要求,民机标识方法的选用原则,并详细说明了民机常用的标识方法;针对民机系统目前所采用标识方法存在的问题,阐述了二维码技术在民机标识和追溯性管理中的应用优势。     

基于MBSE方法进行民机设计的工具链建设

随着民机系统的复杂度日益提升,系统工程的思想越来越多地被应用到民机设计中,而在系统工程中,基于模型的系统工程(MBSE)方法是未来的发展方向。阐述了基于MBSE的民机设计理念及基本的设计流程,介绍了对MBSE方法发展过程中具有重大影响意义的重要标准,针对设计流程中的每个阶段列举了当今世界比较流行的软件并介绍了这些软件的功能,最后提出了符合MBSE思想的工具链框架,为MBSE方法在民机设计中的落地提供了参考。     

基于场景分析的维修性需求捕获方法研究

维修性是产品质量的一种特性，良好的维修性是民机快速、经济维修的基础和前提。在民用飞机研制过程中，正确、完整的捕获维修性需求是维修性设计的核心。场景分析是一种传统的、常用的需求捕获技术，在研究利用场景分析的手段开展民用飞机维修性需求捕获时，充分考虑了民机的全寿命周期，构建完善的维修场景层级框架体系，同时引用质量管理中“人”、“机”、“料”、“法”、“环”五个概念，结合实际维修活动，形成了五个基本维修维度。建立维修场景分析流程，通过不同的维修场景下维修人员一系列的维修操作，与各维修维度的交互关系，捕获飞机的维修性需求。最后，结合前面的捕获方法及流程，以某型民用飞机为例，系统阐述了维修场景框架系统及基于场景的维修性需求捕获过程。