一种机载健康管理系统的体系化需求分析建模方法

技术领域

本发明涉及民用飞机机载维护系统技术领域，具体涉及一种机载健康管理系统的体系化需求分析建模方法。

背景技术

在传统的机载健康管理软件的开发流程中，存在对各机载成员系统及其他相关支持系统的整体考虑缺乏、需求难以追溯等问题，同时，基于自然语言描述的需求文档还存在一致性差、直观性差、易生歧义等问题，重复性的文档修改工作也会导致不必要的人力消耗，降低开发团队的工作效率。将需求建模思想引入机载健康管理软件的开发过程中，可以为实现研制自主可控的机载健康管理系统、建立高效的机载管理系统研发体系打下良好的基础。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种机载健康管理系统的体系化需求分析建模方法，能够整体考虑协调利益相关方需求，统一进行需求分析，结构化、流程化、规范化需求建模过程，建立需求模型。

本申请实施例提供以下技术方案：一种机载健康管理系统的体系化需求分析建模方法，包括：

操作分析阶段，确认利益相关方并进行实体、执行者与需求者的角色划分，定义角色间的操作活动与交互关系，确认交互模式与状态；

系统分析阶段，从角色间的交互关系中提炼标识机载健康管理系统边界，将操作活动转化为系统功能，完成功能映射，统一标识明确功能间的数据流，确定系统的模式状态，生成可追溯的系统需求；

逻辑分析阶段，分析系统功能间的关系耦合度，划分系统内的逻辑模块，将系统功能映射至模块功能，定义模块活动，同时结合系统内部需求，丰富细化逻辑模块功能，描述模块间功能交互，确定逻辑场景，产生系统中各逻辑模块的需求，完成需求建模。

进一步地，所述利益相关方包括飞机、机载成员系统、维护人员、航空公司、制造供应商，并根据各利益相关方的特点划分为实体、执行者或需求者。

进一步地，所述系统分析阶段中，从角色间的交互关系中提炼标识机载健康管理系统边界的过程具体包括：

通过角色间的操作活动与交互关系，确认属于系统内部的操作活动及交互、与系统无关的操作活动及交互、系统与系统外角色间的操作活动及交互，以划分系统边界。

进一步地，所述系统分析阶段中，通过分析系统功能及功能间的数据流关系，确定系统的模式状态，并将系统功能和数据流关系与系统的模式状态相关联。

进一步地，所述逻辑分析阶段中，通过分析逻辑模块功能及功能交互，确定模块的逻辑场景，并将模块功能及功能交互与逻辑场景相关联；以此使需求分析过程更完善。

进一步地，所述逻辑分析阶段中，确定逻辑场景，产生系统中各逻辑模块的需求，完成需求建模的过程中，同一逻辑模块可关联多个不同的系统的模式状态，将逻辑模块的逻辑功能与模式状态相关联，定义模块内外功能交互的逻辑环境。

进一步地，在需求建模过程中，使用建模工具MagicDraw和建模语言SysML进行需求分析，完成需求建模。

与现有技术相比，本发明实施例提供了一种机载健康管理系统的体系化需求分析建模方法，支持对各利益相关方进行整体考虑与协调；通过专用的建模工具与建模语言统一进行需求分析，自顶向下逐步细化明确了机载健康管理系统的系统需求与各逻辑模块的需求；解决了使用基于自然语言描述的需求文档中存在的一致性差、沟通效率低、直观性差、易出现歧义等问题，解决了系统需求与高层需求间的追溯问题；使用专用工具软件的需求分析、需求建模使得机载健康管理系统的需求分析过程更加规范，避免了传统开发流程中重复性的文档修改工作导致的不必要的人力消耗，提高了团队开发的效率，是实现研制自主可控的机载健康管理系统、建立完整且高效的机载健康管理研发体系的重要基础。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明的机载健康管理系统的体系化需求分析建模方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种机载健康管理系统的体系化需求分析建模方法，该方法包括三个阶段：操作分析阶段，确认利益相关方，标识实体、执行者与需求者，定义操作活动与交互，描述操作模式和状态；系统分析阶段，标识系统边界，筛选操作活动提炼转化为系统功能、完成功能映射，统一标识明确功能间的数据流，描述系统模式状态；逻辑分析阶段，进行功能耦合，划分系统内逻辑模块，将系统功能映射至模块功能，定义模块活动，同时将系统内部需求纳入考虑、丰富细化模块功能，描述模块间功能交流，丰富逻辑场景，完成需求建模。如图1所示，本发明实施例提供了一种机载健康管理系统的体系化需求分析建模方法，包括：

(1)操作分析阶段，确认利益相关方并进行实体、执行者与需求者的角色划分，定义角色间的操作活动与交互关系，确认交互模式与状态；

(2)系统分析阶段，从角色间的交互关系中提炼标识机载健康管理系统边界，将操作活动转化为系统功能，完成功能映射，统一标识明确功能间的数据流，确定系统的模式状态，生成可追溯的系统需求；

(3)逻辑分析阶段，分析系统功能间的关系耦合度，划分系统内的逻辑模块，将系统功能映射至模块功能，定义模块活动，同时结合系统内部需求，丰富细化逻辑模块功能，描述模块间功能交互，确定逻辑场景，产生系统中各逻辑模块的需求，完成需求建模。

本发明实施例的需求建模流程包括操作分析、系统分析与逻辑分析三个阶段，操作分析阶段明确各利益角色间的操作交互，系统分析阶段确定系统需求，逻辑分析阶段确定系统内各逻辑模块的划分及需求；其中，每阶段可划分为三个部分，分别为确认角色(利益相关方角色划分/系统边界确定/逻辑模块划分)、明确交互(操作活动与交互关系/系统功能与数据流关系/模块功能与交互)、定义环境(交互模式与状态/系统的模式状态/逻辑场景)。

具体地，在确认利益相关方时，机载健康管理所有涉及的相关方如飞机、机载成员系统、维护人员、航空公司、制造供应商等均纳入考虑，宁多毋缺，并依据其特点进行角色划分为实体、执行者或需求者。其中，需求者为需方，如维护人员、航空公司等，需要通过机载健康管理获取相关数据、实现维护操作或制定维修计划；执行者为供方，如机载成员系统，通过执行BIT向实现机载健康管理提供必要数据，或制造供应商，提供必要的软硬件出厂配置数据；实体指非供需方，但与机载健康管理相关的角色，如飞机，为机载健康管理系统的载体。需求者与执行者可产生重合。通过对各利益相关方的角色划分，明确角色定位，确定操作活动及交互关系。

在定义各角色间的操作活动时，在操作分析阶段列出所有可能的操作活动，之后在系统分析阶段进行权衡考虑，筛选提炼出系统功能，在逻辑分析阶段加入系统内部关系(如结构、优化、数据管理等需求)考虑，由系统功能具体细化至各逻辑模块的功能。通过自顶向下、由外至内的需求分析建模方式，进行从操作活动到系统功能再到逻辑模块功能的“多-少-多”映射，完成需求间的追溯关系。

在各阶段中，不仅考虑交互关系，还对环境进行了定义。从交互分析中提炼环境，又将交互分析回归于环境，使产生的需求更加清晰合理。

因此，本发明提供一种规范化的机载健康管理系统的体系化需求分析建模的方法，用以解决在机载健康管理系统的研发过程中对需求缺乏整体考虑、需求文档的一致性差、易歧义及重复性的文档修改工作导致的团队低效率等问题，最终生成结构化、流程化、规范化的需求模型。该方法的使用需要配套专业的建模工具软件如MagicDraw等。用户利用专业的建模语言SYSML，通过操作分析、系统分析与逻辑分析完成机载健康管理系统的需求建模，生成可追溯的系统需求及系统内各模块需求。

如图1所示，本发明的具体实现方式如下：

(1)操作分析阶段：

a.确认利益相关方，机载健康管理一般涉及飞机、机载成员系统、维护人员、航空公司、制造供应商等利益相关方，依据其在健康管理中的角色位置，完成实体、执行者与需求者的角色划分；

b.定义各角色间的操作活动与交互关系；

c.确认角色交互模式及状态；

其中，通常综合考虑飞机飞行阶段及维修人员活动，将各操作活动所处的模式状态依据需要划分为地面与空中等几个阶段，将各操作活动与角色交互过程与模式状态关联，例如，飞机的实时故障诊断应在空中进行，LRU测试与替换等维修活动应在地面进行。

(2)系统分析阶段：

d.从角色交互关系中提炼标识机载健康管理系统的边界；

其中，提炼系统边界时可通过分析操作阶段中的操作活动及角色间的交互关系，确认哪些操作活动及交互是系统内部的、哪些是系统与其他角色间的、哪些是与系统无关的，以此来划分系统边界，为后续将操作活动映射为系统功能、细化数据流关系提供分析基础。

e.筛选操作活动转化映射为系统功能，细化功能间的数据流关系；

f.确定系统的模式状态，产生系统需求；

其中，系统的模式状态依据操作分析阶段中的模式状态进行进一步细化分析，根据系统功能确定系统的模式状态如初始化模式、正常模式、维护模式等，并将各系统功能与具体的模式状态相关联，例如，系统的初始化配置数据库加载功能应在初始化模式进行，地面测试功能应在飞机在地面时维护模式实现，飞机参数报告功能应在飞机空中时即正常模式下实现参数获取与记录并在维护模式下实现报告生成与下传等。

(3)逻辑分析阶段：

g.依据系统功能间的关系耦合度，划分系统内的逻辑模块；

h.将系统功能映射至模块功能，定义模块活动，同时将考虑系统内部需求，丰富细化逻辑模块功能，描述模块间功能交互；

例如，机载健康管理系统的飞机参数报告功能可分别映射至参数获取、参数监测、数据管理等逻辑模块并在各模块中细分为参数接收、参数分析、参数存储、报告生成及报告下传等不同逻辑模块内的功能，通过模块间的功能交互实现完整的系统功能。

i.丰富逻辑场景，产生系统中各逻辑模块的需求，完成需求建模。

其中，同一逻辑模块可能关联几个不同的系统模式状态，将逻辑模块具体的逻辑功能与模式状态相关联，定义模块内外功能交互的逻辑环境，例如，机载维护管理系统的参数监测逻辑模块可实现飞机参数分析及参数报告生成等功能，前者应在飞机空中时即系统正常模式下接收到数据获取逻辑模块发送的实时参数后进行，后者的实现则需在飞机地面时即系统维护模式下实现参数报告的生成。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。