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适航产品本地化开发过程研究 田莉蓉，牟明 （中航工业西安航空计算技术研究所，陕西 西安 ） 摘要：通过对国内民机机载系统和设备研制状况和存在问题的讨论，结合多年机载系统和设备研制的工作经验， 对机载系统和设备适航开发过程中的相关标准的综合应用问题进行了分析，提出了机载系统和设备适航开发过程 中适航标准综合应用的一些考虑，并介绍了这些考虑的实际应用情况。 关键词：民机；适航；机载系统和设备 中图分类号：文献标识码：文章编号：桘 （）桘 桘 Application of Airworthiness Standard in Airborne Product Development Procedure 桘 ， （Xi an Aeronautics Computing Technique Research Institute，AVIC，Xi an ，China） Abstract： ， ， - ， Key words： ； 引言 适航是适航性的简称，是航空器适宜于空中飞行 的性质，指产品（包括飞机、飞机系统或设备）的一种 状态，在该状态中，产品以安全的方式工作并完成其预 定的功能 ，是民用飞机 机载产品飞行所需达到的最 低的安全性要求。 机载产品的适航开发是指机载产品 研制单位依据适航规章及 、 、 、 等标准的要求，向合格审 定机构表明所研发产品对适航条款的符合性，并实施 产品研制，通过合格审定机构的审定，使其成为可最终 装机使用的机载产品。 适航是机载产品在民用飞机上 装机使用的强制要求，未经合格审定的机载产品不能 装机使用。 机载产品的适航开发必须遵循严格的标准与过程 要求。 在工程实践中，由于 、 、 等标准仅提供通用研制过程和所需要达到的 目标，不提供具体的技术、方法，不提供过程的剪裁方 法；而且，机载产品多种多样，研制工具林林总总，开发 管理模式不尽相同。 因此，需要机载产品研制单位根 据其产品特点及管理模式，综合适航标准的要求建立 适用的开发过程，将标准要求落实到产品开发的实际 过程中。 本文根据适航开发多年的工程实践，提出适 航标准在航空产品研制过程中的综合应用方法。 机载产品适航开发的过程要求 机载产品的适航研制必须遵循严格的标准，研制 过程一般说来是 枟高度综合或复杂的飞机系 统的合格审定考虑枠 枟民机及系统开发指 南枠，枟机载系统及设备安全性评估过程方法 及指南枠， 枟机载电子设备设计保障指南枠、 枟机载系统及设备和各审定过程中的软件考 虑枠共同指导下的一个综合过程。 其中， 是 民机合格审定当局和申请人对高度综合或复杂系统， 特别是对其中重要的部件进行审定的指导材料 ，飞 机 机载产品的开发过程必须符合 的要求。 对综合模块化航空电子系统（）的开发 者、应用开发者、综合者、认证申请者和 系统的批 准人员提供的指南 ，综合模块化航空电子系统的开 发和认证必须符合 的要求。 对如 何开发机载电子硬件，以保障其在特定的环境中安全 收稿日期： 修订日期： 基金项目：工信部专项科研项目资助（） 作者简介：田莉蓉（ ），女，山东黄县人，研究员，主要研究方向为适航技术。 第 卷第 期航 空 计 算 技 术 年 月 地执行预定的功能提供开发保证指南 ，对硬件的研 发必须符合 的要求。 主要描述 适航审定中关于航空器和发动机机载系统和设备中使 用的软件开发方面的要求，目的为机载系统和设备中 软件的开发提供指导方针，使其能执行预期的功能、达 到安全关键等级并满足适航要求 ，对软件的研发必 须符合 的要求，各标准之间的关系如图 。 图 机载产品开发的标准体系 根据 ，机载产品的研制一般包括策划 过程、飞机 系统开发过程和综合过程。 其中，策划过 程对飞机 系统研制的开发过程、安全性、需求过程、确 认、验证、技术状态管理、过程保证及合格审定进行全 面策划。 飞机 系统开发过程经过飞机级功能开发、分 配飞机级功能至系统、系统架构开发、分配系统需求至 组件及系统实施等活动，将用户概念实现为飞机或系 统产品。 综合过程包括安全性评估、开发保证等级 （）分配、需求捕获、需求确认、技术状态管理、过程 保证、合格审定及实施验证等活动，为飞机 系统研制 过程提供支持。 机载产品开发过程模型如图 。 图 机载产品开发过程模型 机载产品适航开发存在的主要问题 可以看到，机载产品研制主要依据的标准均来自 国外，目前主要源于美国联邦适航标准。 国内在使用 这些标准进行机载产品研制时，必须解决两个核心问 题：）明确理解标准的要求，解决“是什么”的问题，不 仅明确这些标准是什么，还要明确这些标准要求的确 切含义；）将不同标准的要求相互融合，落实于实际工 程研制之中，解决“如何做好”的问题。 对第一问题已基本解决。 自 世纪 年代以 来，国内对机载设备的研制开展了一些研究工作。 中 国民用航空管理局（）在 年前后陆续翻译 了 、 等标准，在 、 等项目研制过程中，通过与 、- 等国际著名航电企业的合作，我国机载产品供应 商学习了国外机载设备研制的一些做法，对机载产品 的研制具有一定的认识，基本明确了标准的要求。 对第二个问题，国内机载产品研制则面临一系列 困难，由于缺乏系统性的对比研究，在文化方面存在的 差距，由于管理模式和开发工具等的不同，研制单位难 以将国外的标准与国内的研制实际相结合，做到融会 贯通。 因此，如何建立研制单位适用的机载产品研制 体系成为提升研制能力的关键。 适航标准的综合应用研究 建立研制单位适用的机载设备研制过程，必须基 于适航标准，结合单位业务特点和管理模式，考虑与现 有体系的融合、对众多标准的支持、开发过程的完整 性、术语的本地化、设计重用、过程剪裁、开发过程数据 管理等内容。 适航标准与现有研制体系的融合 国内大部分机载系统供应商在几十年的发展过程 中，都已建 立了 基 本 的 运 营 管 理 体 系， 如， 基 于 或 的质量管理体系以及一系列项目 管理、生产管理、物资采购、档案管理等工作程序。适 图 适航机载产品开发过程与管理体系 航 空 计 算 技 术第 卷第 期 航机载产品开发过程应是整个管理体系中的一个环 节，如图 所示，必须与其他活动，如质量管理、项目管 理、生产管理等相关流程协同一致，才能有效运行。 因 此，在建立适航机载产品开发过程中应充分考虑与其 他相关体系的接口，同时应考虑对现有体系进行合理 改进，只有这样，才能保证适航机载产品开发过程与单 位现有管理体系相互融合，同时也能够有效促进整个 管理体系改进。 支持多标准体系 标准是民机发展的技术保障和技术创新的平台， 机载设备制造离不开标准。 据统计，美国波音公司在 波音系列民用飞机的研制过程中，建立了包含上万项 标准的标准体系，空中客车建立了包含 项标准 的标准体系 。 机载产品研制单位往往同时承担众多 类型产品的研制，由于不同产品研制的工程标准并不 统一，造成研制单位为满足不同标准要求而疲于奔命 的情况。 所以，在建立适航机载产品开发过程时，必须 首先综合考虑多个标准的要求，如 、 、 、 等多个标准要求，将多个标准 的要求相互融合，以同样一套标准满足不同对象的要 求。 从管理层面看，适航机载产品开发过程不仅应满 足适航标准要求，还应满足其他相关国际标准要求，如 图支持多标准体系的开发过程 图适航机载产品开发过程 年 月田莉蓉 等：适航产品本地化开发过程研究 ， 等，适航机载产品开发过程应包含 、 、 、 等适航标准以及 第 节设计开发要求及 工程过程域 要求等多个要素的要求，形成了支持多标准体系的产 品开发过程，如图。 美国 在 年代初开始关注多标准的融合问 题，并组织了专题研究，提出了大量的建议。 年 委任工程代表（） 受 委托，针对适航 软件开发与 的融合提出实现融合的六个步 骤 ，对如何实现标准融合具有普遍指导意义。 开发过程的完整性 适航机载产品开发活动不仅包含产品本身的设计 工作，还包含地面支持设备开发、安全性 可靠性 维修 性 测试性设计等多项工作，因此产品开发过程应将系 统开发、软件开发、硬件开发、地面设备开发、安全性 可靠性 维修性 测试性设计以及构型管理、 质量保证、 适航支持等活动融为一体，提供开发过程的完整视图 和工作流程，为机载电子产品开发工程师提供有效的 指导，过程如图。 术语本地化 许多耳熟能详、司空见惯的术语在不同文件或标 准中的内涵并不完全一致。 因此，在建立产品开发过 程时，应对相关术语进行了明确定义，通过本地化的术 语定义，统一语境，保证相关方对产品开发过程理解的 一致性。 例如，系统、部件、组件是使用频率极高的术语，但 在不同场景中这些术语的内涵是不同的，对这些术语 可统一定义。 组件指具有独立件号的最小软件或硬件 实体，是可以进行独立更新 更换或被其他项目复用的 最小单元。 部件指具有独立件号且包含 个或 个以 上组件的实体。 产品指按照与用户确定的研制要求交 付的实体，产品按照属性分为组件产品（只包含单个组 件的产品）和系统产品（包含多个组件的产品）。 系统 产品与部件、组件的关系如图 所示。 图系统产品与部件、组件的关系 设计的重用 由美国国家航空航天局（）、美国联邦航空 管理局（）组织诸多美国航天、航空企业参与的联 合调查研究表明：约占航空产品研制总费用 的设 计过程决定了约 的航空产品质量。 对航 空产品，良好的设计可大幅降低产品成本，并提升产品 的可靠性、安全性、保障性和维修性 。 随着航空市场 竞争的日益激烈，如何在最短的时间内，以最低的成 本、最好的质量，交付满足用户需求的产品已成为目前 航空企业竞争的焦点。 而保证产品质量、实现快速交 付的最重要技术手段就是设计重用。 设计重用就是将过去成功的设计用于当前的设计 中，一般认为通过产品设计重用可实现：）缩短产品开 发周期；）增加灵敏性和快速反应能力，有利于实现大 规模定制生产；）降低成本，有利于实现标准化；）降 低风险，改善设计质量，通过不断地从过去经验中学 习，可避免重犯错误和返工等无效劳动；）可合理配置 研发资源。 由此可见产品设计重用技术是提高航空产 品综合竞争能力，特别是产品快速创新设计能力的有 效途径。 在建立产品开发过程时应充分考虑对设计重用的 支持：）创建产品组件库，从基本组件、功能组件、子系 统 系统组件及组件的检索、管理等方面构建产品开发 的组件库；）将产品复用落实于产品研制的过程之中， 对组件的使用提供工具支持，创建设计重用环境第；） 计划重用，应在项目启动过程中识别可重用设计，包括 本项目可以重用的设计以及本项目可能贡献的可重用 设计，并将可能贡献的可重用设计的最小单元定义为 组件，分配独立件号，为后续产品重用提供支持。 开发过程模型的选择、剪裁和优化 任何产品的开发都基于一定的开发过程模型，都 是建立在一定的过程、技术和工具基础之上，过程、技 术、工具的使用对开发过程模型的影响巨大。 目前，新 一代产品研制技术、工具不断出现，如基于模型的系统 工程、软件的模型开发及验证、形式化方法、面向对象 方法等，新技术、新工具不断推动产品开发过程模型更 新和发展。 产品开发活动依据产品的开发保证等级、产品使 用环境及用途的不同，具有多样性特点，决定了产品开 发过程模型在形式上的多样性。 对于一个具体项目， 可根据其特点，如系统的功能和复杂程度、软件的规模 和复杂程度、需求的稳定性、以前开发的成果利用、开 发策略、硬件可用性等确定产品研制过程的顺序，选择 适用的产品开发过程模型。 在建立产品开发过程时，还应充分考虑对通用开 航 空 计 算 技 术第 卷第 期 发过程的裁剪，根据产品属性定义裁剪准则，开发团队 应在项目启动过程中识别产品及其组件属性，包括新 研、普通、复用等，并根据裁剪准则对开发过程进行裁剪。 开发过程数据管理 、 及 等标准都 提出了对数据分类管理的要求，并对每个数据的分类 属性进行了说明。 典型的，如 中，对数据分 为 （ ）和 （ ） 两类，其中 类控制要求严格实施配置标识、基线、 可追踪性、问题报告等 项配置管理