行業案例 | MBSE解決方案(三):基于模型的武器裝備需求管理與分配





概述




隨著中國企業的高速發展,面臨數字化轉型的關鍵時期,企業對需求管理有了全新的要求,需求已成為企業項目管理初始評估與規劃的基石,而建立高標準要求和更高效率的需求管理流程,是企業項目管理效益與服務品質提高的必然需要。

傳統的需求管理模式仍是以文檔為管理單元的傳統方式,雖然也制定了相應的管理制度與文檔審批流轉模式,但終究是線下管理模式,需求變更與文檔維護都要靠人力來維持,無法滿足精細化需求管理要求。需求管理方式弊端逐漸顯現,急需完善需求管理工作方式,通過新的信息化需求管理方式進行需求管理。所以,把過去比較粗放的生產需求管理方法轉化為精益化生產管理模式,勢在必行。

通過本案例應用,將通過在需求管理工具中構建導彈的需求模型,實現對條目化的導彈需求的追溯和需求間關聯關系的分析,輔助用戶準確定位需求變化的影響范圍,徹底解決傳統方式管理文檔化需求普遍存在的需求變更范圍難以量化,需求變更影響關系復雜,需求演進過程追溯不完整等問題,有效提升需求分析與管理、需求反饋與跟蹤等需求工程化能力,大幅降低由需求變更帶來的研發進度拖期、預算超出、目標偏離、質量下降等問題。





應用的方法和工具




 1 

需求工程

需求是所有項目的基礎,根據需求我們才能定義出潛在新系統中所有涉眾(用戶、客戶、供應商、開發商、商家等)需要的內容以及為了滿足這些需要系統必須完成的工作。而需求工程是系統性地、規范地進行需求獲取、編寫、分析、協商、核實和管理,使期望和目標在一個產品中實現。需求工程應用于項目開始前和整個項目周期,目標是開發好的(不是完美的)需求,并在實施過程中針對它的風險和質量進行管理。需求工程的主要活動包含:需求獲取、需求分析、需求描述、需求確認、需求變更管理、需求版本控制、需求跟蹤。應用需求工程活動,可提高型號中技術人員對需求的了解;加強型號中涉眾雙方的溝通,從而降低雙方可能產生的誤會;可以更高效地解決技術需求變更,從而提升型號研制效率。

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圖 1 需求工程活動


 2 

基于模型的需求管理方式

采用基于模型的系統工程方法,開展型號需求管理與指標逐級分配工作。從獲取軍方需求開始,對系統需求進行條目化、結構化,并針對總體需求進行逐層分解分配,且通過建立用戶需求與系統需求、系統需求與子系統需求之間的關聯關系,形成自上而下的需求傳遞鏈條。建立需求與設計、仿真驗證數據之間的關聯關系,形成自下而上的需求驗證過程,保證最終設計結果與需求的一致性,完成系統的正向研制。

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圖 2 基于模型的需求管理總體方案


 3 

需求管理工具SYSWARE.ORM

杉石公司具有自主可控的需求管理工具,對標國際上的需求管理工具DOORS。該需求管理工具的功能架構如下圖所示。

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圖 3 需求管理工具功能架構

SYSWARE.ORM需求管理工具通過對需求的精細化管理,提高產品整體質量,有效控制產品研制的偏差。該系統提供高效、實用的條目化管理機制,形成高層需求與低層需求、需求與設計、驗證等產品研制過程的追溯關系,為需求變更提供全面的影響分析的依據,輔助變更決策,并結合變更控制機制,使需求變更在可控的狀態下進行,受變更影響的其他活動得到快速響應,從而降低需求變更對產品研制帶來的風險、成本和產品復雜度。

軟件的基本功能包括需求信息架構管理、需求屬性定義、需求基線管理、需求關聯、需求矩陣、文檔級影響分析、條目級影響分析、需求導入、需求導出、待辦事宜、需求資產庫管理、系統管理功能。同時可結合用戶的不同使用場景可進行功能深度拓展,包括需求評審、需求批注、協同編輯、鏈接分析、需求搜索、流程模板庫、需求統計分析等功能。






案例展示




 1 

建立導彈型號需求信息架構

型號的需求及其層次關系構成了需求信息架構模型,將型號和需求文件映射到需求管理工具中,最終形成從“導彈型號->導彈系統->子系統->設備”的導彈型號需求信息架構,并對該架構中的項目、文件夾、需求文件進行訪問權限的分配與控制。

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圖 4 需求信息架構


 2 

導彈需求條目化定義

針對需求信息架構中的需求文件,按照文檔結構組織需求,并按條目化管理需求。每個條目下又可分為若干子條目,對應于需求文檔中不同層級的大綱結構,最終實現對導彈需求的精細化管理。

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圖 5 需求條目化與結構化


 3 

導彈需求屬性定義

簡單的文本不足以充分定義需求,為需求指派屬性,可以對需求所描述的信息進行良好組織和展示。屬性使與單一需求關聯的信息能夠被結構化,以便于處理、過濾、排序等。例如在描述一條需求時,可以從編號、名稱、內容、優先級、類型、編寫人、編寫時間等多維度進行編輯,從而使需求更加清晰。針對導彈系統的研制任務書中的需求,定義了需求編號、需求類型、分配部門等屬性項。通過在需求管理工具ORM中進行配置,從而形成多屬性描述的導彈需求矩陣。

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圖 6 需求屬性定義


 4 

建立需求追溯關系

當按照需求信息架構定義了所有需求文件后,可維護用戶層、系統層和各設備之間的需求關聯關系。當需求關聯建立后,從一個需求可以迅速定位到與其關聯的其它需求項,并且可以通過影響分析視圖和需求矩陣的形式展示需求間的直接與間接關聯關系,從中可以很直觀的發現“孤島”需求,以及進行全面的需求追蹤與影響分析,有效輔助變更決策。當需求條目產生變更時,與其具有上下游關聯關系的需求自動標記為可疑關系,提示相關人員排除需求變更對相關數據產生的影響。

在該案例中,建立從總體室細化的導彈系統需求到軍方下發的導彈研制任務之間的追溯關系。基于需求指標分解分配結果,自動可以生成需求追蹤矩陣,通過需求追蹤矩陣可以查看需求的覆蓋情況。

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圖 7 建立需求追溯關系


 5 

導彈需求變更影響性分析

總體、氣動、彈道、結構、熱防護、控制專業的需求負責人接收到本層級的研制任務書后,針對本專業的研制任務書開展需求定義和需求追蹤工作。

根據需求追蹤關系,可生成需求影響分析視圖。通過需求影響分析視圖可直觀的了解指標變更對上下游的影響范圍,為需求變更提供數據支撐。具體可包含條目級需求影響視圖和需求文件影響視圖。條目級影響視圖支持遞歸顯示所選的單個需求條目的追溯關系。當某個需求條目產生變更時,可通過對單一需求條目追溯關系的查看,有效的輔助變更影響分析。

  • 查看某一個指標的影響范圍。

行業案例 | MBSE解決方案(三):基于模型的武器裝備需求管理與分配的圖8

圖 8 導彈指標模型

  • 查看型號中多層級的需求文件之間的影響關系。

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圖 9 多文件影響分析視圖



 6 

導彈需求基線管理

當項目進展到一定階段,需求基線管理功能可以對當前需求條目樹中的一個或多個需求分類以及其下的需求條目進行基線定版,以保證項目每個階段的數據的完備性。支持對不同階段建立的需求基線中的需求條目組成結構和條目版本進行比較,并提供明確變化以及變化的跟蹤,可以實現需求控制,保證需求分析和管理的可靠性。

研制任務書下發之前,可以通過版本管理模塊對文件定版,系統支持需求文件各歷史版本信息對比。

行業案例 | MBSE解決方案(三):基于模型的武器裝備需求管理與分配的圖10

圖 10 需求條目版本對比






總結和收益




針對防空導彈作為研究對象,開展基于模型的需求管理應用,以軍方下發的研制任務書作為輸入,開展需求管理與分配,實現需求全過程追蹤,最終形成總體、氣動、彈道、結構、熱防護、控制等多個專業的需求模型。與傳統的需求管理模式相比,提升了需求管理與需求追溯效率。

開展基于模型的需求管理工作具有以下優勢:

1


需求管控集中化。構建需求編輯、審簽、查閱、確認、驗證統一平臺,實現需求工作協調和信息共享;

2


需求描述結構化。理順需求之間的層次和關聯關系,對需求內容進行多屬性、條目化描述,提高需求內容清晰度;

3


需求信息可追蹤。建立需求之間以及需求與設計、確認、驗證之間的關聯關系,提升需求跟蹤和覆蓋分析能力;

4


自動化生成文檔。通過定制文件模板,可以一鍵式生成所內要求的研制任務書,滿足企業對歸檔文件的樣式要求。


 文章來源杉石科技

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