《机载电子产品设计保证实践》在详细介绍国内外适航法规和标准的基础上,结合笔者在机载电子产品开发、适航研究与实践、工程活动管理、国际合作等方面的经验以及参与国际适航标准编制的体会,对如何理解适航标准、如何基于适航标准建立本地化开发过程,以及如何开展工程开发及管理工作进行了全面系统的说明,并提供了系统、设备、软件/硬件等多个层级的技术开发样例以及构型管理、过程保证、工程活动管理等多个方面的技术管理样例,帮助读者理解设计保证要求并在项目实践中落实。
《机载电子产品设计保证实践》共12章,分别为:机载产品适航概述、机载产品适航要求与符合性方法、设计保证指南介绍、设计保证指南应用探索、飞机级工程开发活动、系统级工程开发活动、设备级工程开发活动、组件级工程开发活动、IMA系统工程开发活动、构型管理与过程保证活动、工程管理活动,以及机载电子产品开发过程建立方法;另外还包括附录A某机载网络交换机适航实践和附录B组件需求示例。
《机载电子产品设计保证实践》适合从事机载电子产品开发的工程技术人员和工程管理人员参阅,也可供高校相关专业的学生使用。
2016年我的第一部作品《机载电子产品适航工程方法》出版后,得到许多同行们的支持和鼓励。由于其中有大量实际工作的经验和体会,比较实用,该书很快就销售一空。很多朋友联系我索书,也提出了一些意见。大家普遍反映该书虽然很“接地气”,但内容有些单薄,很多问题只是点到为止,没有展开进行深入讨论,因此读起来感觉不过瘾。这些反馈意见使我萌发了编写第二部作品的念头。
本书经过三年多的准备和打磨,在对《机载电子产品适航工程方法》修订的基础上增加了集成模块化航电(IMA)系统开发活动以及软件/硬件开发活动的完整描述,同时增加了技术管理活动的相关内容(构型管理、过程保证、工程管理),使得内容更加全面完整。
设计保证是国际自动机工程师学会(SAE)、航空无线电技术委员会(RTCA)等国际标准组织为表明复杂机载产品满足适航要求提出的一种符合性方法,包括ARP 4754、ARP 4761、D0-178、D0-254、D0-297等一系列指南,这些指南分别针对飞机与机载系统、软件/硬件以及基于IMA架构的系统提出了相关的开发过程要求和适航认证考虑。这些指南不仅为开发高品质的机载电子产品提供了指导,还最终被美国联邦航空管理局(FAA)、欧洲航空安全局(EASA)为代表的多国适航审查机构接受作为机载电子产品适航符合性补充方法,以弥补机载电子产品无法进行穷举测试的不足。因此,满足上述指南定义的开发过程目标是机载电子产品适航的基本要求。国内承担民机机载电子产品研制任务的单位,需建立符合上述指南要求的机载电子产品开发过程,以保证我国民机产业的自主发展。
然而上述指南是基于目标形式定义的,不提供具体的工程实施方法,对使用人员及单位能力要求较高。指南使用者需要具备正确把握指南并灵活运用的能力,在此基础上根据企业的产品特点及管理模式,形成符合指南要求的本地化产品开发过程才能够有效地应用指南。由于我国民机工业起步较晚,大部分航空企业还没有完全掌握指南要求,不具备建立本地化适航开发过程的能力,这一现状严重制约了民机机载电子产品适航工作的开展。
本书结合笔者在机载电子产品开发、适航研究与实践、工程活动管理、国际合作等方面的经验,说明如何在实际项目中实施设计保证指南。相比于目前已有的众多相关书籍,本书具有以下几方面的特点。
(1)以机载电子产品开发活动为主线展开讨论,通过对设计保证要求进行系统、综合的分析,引导读者以工程开发视角理解指南要求,领悟指南期望传递给使用者的信息,提高读者准确把握指南要求并灵活运用的能力。
(2)提供从飞机系统总体设计到机载系统、设备,软件/硬件设计活动,以及IMA系统设计的完整样例,对各层级工程活动、不同层级工程活动之间的关系以及工程活动与工作产品之间的关系进行说明,使读者能够清晰地了解所从事的工作在整个飞机型号开发链中的位置,有助于团队间协同,共同实现飞机适航目标。
(3)提供相关的技术管理活动样例,包括构型管理、过程保证、工程管理等,说明如何将项目技术管理工作与工程开发活动有机衔接。
(4)基于我国航空企业现状,提出建立本地化机载电子产品开发过程的方法并提供完整的参考样例,实现系统、软件以及硬件开发过程的有机融合,为国内机载电子产品供应商建立本地化适航开发过程提供参考。
本书主要关注指南的内涵,而并非是对特定版本指南的解读。因此在本书后续章节中,我们将统一使用代号(ARP 4754、ARP 4761、D0-178、D0-254等)指代指南,除特殊需要(如说明指南发展过程)外,不特别标注指南版本信息。
另外,虽然适航最初是针对民机提出的要求,但近几年适航性也得到军方和主机厂所的普遍关注,目前我国军方对许多新研型号都提出了适航要求。本书虽然以民机为主线讨论适航相关的设计保证方法,但由于军、民机适航在技术层面上不存在本质差别,本书对军机项目的适航工作同样具有参考价值。
本书编写过程中得到韩嫂莉、邱征、袁晓军、张双、赵腊才、王青等同志的大力支持,在此表示感谢。同时由于作者水平有限,书中难免存在不足之处,敬请广大读者批评指正。
田莉蓉,中国航空工业集团有限公司适航专业首席技术专家,航空工业计算所研究员。从事机载电子产品开发30余年,具有丰富的机载电子产品开发经验。2008年开始从事适航研究工作,对ARP 4754、ARP 4761、D0-178、D0-254等进行了深入的学习研究,带领团队开展了一系列适航工程实践活动,主持完成了多个项目的适航取证工作。2014年加入国际自动机工程师协会(SAE)S18等技术委员会.参与多项国际适航标准制定工作。
第1章 机载产品适航概述
1.1 适航起源
1.2 适航法规体系
1.2.1 《中华人民共和国民用航空法》
1.2.2 《中华人民共和国民用航空器适航管理条例》
1.2.3 适航规章
1.2.4 适航管理程序(AP)及管理文件(AMD)
1.2.5 咨询通告与工业标准
1.3 适航批准形式
1.4 适航相关主体职责
1.4.1 申请人/持证人职责
1.4.2 局方职责
1.5 适航取证过程
1.5.1 取证申请
1.5.2 工程审查
1.5.3 体系审查
1.5.4 颁发证件及装机
小结
第2章 机载产品适航要求与符合性方法
2.1 机载产品发展过程
2.1.1 分立式架构(1940-1960年)
2.1.2 联合式架构(1960-1990年)
2.1.3 综合模块化架构(1990年至今)
2.2 机载产品类别及层级
2.2.1 机载产品类别
2.2.2 机载产品层级
2.3 机载产品适航要求
2.3.1 飞机型号适航要求
2.3.2 机载系统/设备适航要求
2.3.3 机载电子硬件适航要求
2.3.4 机载软件适航要求
2.3.5 适航要求vs.设计要求
2.4 机载产品符合性方法
2.4.1 常规符合性方法
2.4.2 设计保证方法
小结
第3章 设计保证指南介绍
3.1 软件设计保证指南(DO-l78)
3.1.1 产生背景
3.1.2 指南综述
3.1.3 策划过程
3.1.4 开发过程
3.1.5 基础过程
3.2 系统设计保证指南(ARP 4754)
3.2.1 产生背景
3.2.2 指南综述
3.2.3 策划过程
3.2.4 开发过程
3.2.5 基础过程
3.3 电子硬件设计保证指南(D0-254)
3.3.1 产生背景
3.3.2 指南综述
3.3.3 策划过程
3.3.4 设计过程
3.3.5 支持过程
3.4 综合模块化航电系统设计保证指南(D0-297)
3.4.1 产生背景
3.4.2 开发过程
3.4.3 认证考虑
3.4.4 基础过程
小结
第4章 设计保证指南应用探索
4.1 指南相关指导性文件
4.1.1 D0-248
4.1.2 AC-20-115
4.1.3 AC-20-152
4.1.4 AC-20-170
4.1.5 AC-20-174
……
第5章 飞机级工程开发活动
第6章 系统级工程开发活动
第7章 设备级工程开发活动
第8章 组件级工程开发活动
第9章 IMA系统工程开发活动
第10章 构型管理与过程保证活动
第11章 工程管理活动
第12章 机载电子产品开发过程建立方法
附录A 某机载网络交换机适航实践
附录B 组件需求示例
参考文献