淺析SAE ARP 4754 A版與初版的區別

王立震 李鵬昌

【摘 要】本文對SAE ARP 4754A版與初版文件進行對比分析，闡述了該文件的歷史演變以及A版與初版之間應用范圍及具體內容的區別，為更好的理解并使用該文件提供一定的理論參考。A版比初版更加系統、規范，全面的介紹了民用飛機和系統基于安全性與適航符合性考慮的研制過程控制要求，以及與其他文件的接口及相互關系，更易于讀者理解與應用。

【關鍵詞】綜合流程 研制流程 差異性 分配流程

1 文件背景[1]

SAE ARP 4754初版文件《高度集成或復雜飛機系統適航審定考慮》是美國汽車工程師協會（SAE）于1996年應FAA的要求制定并發布的。其目的是為了用于保證所研制的飛機或系統能夠滿足適航規章以及安全性等各方面要求。系統綜合要求工作小組（SIRT）作為主要起草部門，歐洲民用航空電子學組織（EUROCAE）與FAA、JAA雙方代表均有參與，通過該文件的制定使得各國業內人士在國際層面上達成共識。但隨著飛機與系統集成度與復雜程度的日益增加，飛機逐漸向“多電”或“全電”方向發展，而且根據航空規章制定咨詢委員會（ARAC）推薦的咨詢材料，提到了為符合14CFR/CS23.1309和§25.1309的要求，在飛機審定中SAE ARP 4754的使用日益普遍。隨著使用的不斷增加，尤其在初版SAE ARP 4754中5.4節研制保證等級的分配中的不足已經顯而易見。使得SAE ARP 4754初版內容已經無法滿足新形式下的研制需要。因此，對初版進行更新并完善越發變得迫切與重要。SAE再次應FAA要求，對初版進行了更新與完善，并于2010年12月發布了A版本文件，名稱改為《民用飛機與系統研制指南》。

2 A版與初版文件的差異性分析

更新后的A版本文件，考慮了在過去的這些年中的行業演變，加強了本文和《民用機載系統和設備安全評估過程的指南與方法》（SAE ARP4761）以及與《機載系統和設備軟件審定考慮》（RTCA DO-178B/ED-12B）和《關于機載電子硬件的開發保證指導》（RTCA DO-254/ED-80）的關系。A版本在整機和系統級為申請者擴展了設計保證概念，對研制保證術語進行了標準化。同時，A版本也包括第一次出版后的行業內反饋。另外，SAE與航空無線電技術委員會（RTCA）進行協調，以確保使用的技術和方法與更新的RTCA DO-178B協調一致。相對于初版文件，A版本文件無論從應用范圍到文件架構等方面都有較大改變，并且在正文中也增加了研制保證等級的分類與分配原則，在附錄中增加了流程目標數據、安全性項目計劃以及研制保證等級的分配流程等內容。具體區別如下文所述。

2.1 應用范圍及具體內容的變化

（1）應用范圍的變化[2]；SAE ARP 4754初版文件主要用于指導高度集成或復雜系統的研制，即航電系統及設備的研制。而對于其他系統的研制，該文件也有些借鑒意義。SAE ARP 4754 A版明確指出其適用范圍已不僅限于航電系統的研制，而是用于指導并支持整機級飛機功能和系統研制工作；適用周期也從飛機的研制階段擴展到了包括運營直至報廢的整個飛機生命周期。SAE ARP 4754 A版在系統部件的研制階段增加了針對軟、硬件集成工作的指導文件—《模塊化航空設備集成指南》（RTCA DO-297/ED-124）；針對應用范圍的變化，提出了適用于服役運營階段所使用的《商業服役中的飛機安全性評估》（SAE ARP 5150）和《通用航空飛機和商業旋翼飛機安全性評估》（SAE ARP 5151）。（2）文件內容的差異性；SAE ARP 4754 A版文件中提出，在開展研制工作之初應首先編制研制計劃，并為讀者提供了編寫研制計劃的指導依據。SAE ARP 4754 A將初版文件的大部分內容進行了整理與整合，將其分類為“飛機和系統研制流程”與“綜合流程”，使得文件在構架上更加清晰、明了，且該文在附錄中也增加了“流程目標數據”、“安全性項目計劃”以及“研制保證等級分配流程”三部分內容 ，使讀者在閱讀完正文后，通過參考附錄案例，便可更加清晰、準確的開展相應的工作。

A 版本文件對研制保證等級進行了更加細致的分析與闡述，并將研制保證等級分為飛機和系統的功能研制保證等級（FDAL-Functional Development Assurance Level）和部件級的 “部件研制保證等級”（IDAL-Item Development Assurance Level）。同時，也對上述兩種研制保證等級如何進行分配，提供了具體的指導依據。

2.2 具體區別

（1）研制計劃流程；在飛機和系統研制之初，SAE ARP 4754A提出首先要進行研制計劃流程的制定，該計劃流程為了確保所研制的飛機或系統能滿足其設計要求，并為符合適航要求而提供足夠的置信度。研制計劃流程確定了所有的計劃要素，包括：研制流程與方法、安全性計劃、要求的管理與確認、實施的驗證、構型管理、流程保證以及適航認證。研制計劃為飛機和系統研制與其他綜合流程中所涉及到的工作進行了集成，為后續工作開展提供了依據。而該文件初版在第三章節中僅提供了系統研制的研制流程模型，并沒有詳細闡述，且文中也沒有提出綜合流程的概念，只是將相關內容進行了羅列。（2）飛機和系統研制流程；SAE ARP 4754 A將初版文件附錄1中的內容納入到正文第四章節中，即“飛機和飛機系統研制的常用方法”，其內容包括：飛機級的功能研制、功能向系統的分配、系統架構研制、部件的研制以及系統與飛機的集成等。該部分介紹了如何進行飛機和系統以及部件的研制過程，作為飛機研制的主線。（3）綜合流程；SAE ARP 4754 A版中第五章節的綜合流程將初版中的相關章節進行了整合，集成了安全性評估、研制保證等級、要求的捕捉與確認、實現的驗證、構型管理、流程保證以及合格審定與適航當局的協調等方面的內容。以飛機和系統的研制流程為主線，將上述各方面內容集成在其中，以實現整個飛機與系統的研制，確保產品滿足安全性與適航等各方面要求，并體現了飛機研制不斷優化的特性。該章節中增加的最主要的內容就是研制保證等級的分類與分配流程的確定。一、研制保證等級分配流程；如前文所述，在SAE ARP 4754A版提出了FDAL與IDAL的概念，并提供了詳細的分配原則。在分配FDAL/IDAL過程中，分為”考慮系統架構”與”不考慮系統架構”兩種情況。在考慮系統架構情況下進行分配時，引出了功能失效集、成員和獨立性等概念。分配流程需結合安全性分析，將可能導致頂層失效狀態各種情況進行歸類，進而分配不同等級的FDAL/IDAL以控制相關的研制嚴酷度等級，以確保每個功能、部件的研制流程都得到有效控制。二、防止外部事件系統的研制保證等級分配；A版文件第五章中也提供了對防止外部事件系統的FDAL分配原則，具體如圖1所示：（4）附錄內容變化；在SAE ARP 4754初版文件中的附錄1介紹了飛機系統研制的一般方法和飛機系統研制中風險分配的考慮；而在A版本中，將初版的附錄1，即飛機系統研制的一般方法納入到了第四章節中進行了詳細介紹。同時，A版附錄中增加了流程目標數據、安全性項目計劃以及FDAL/IDAL分配流程三部分內容。

附錄A-流程目標數據以矩陣形式規定了在飛機和系統研制過程中的每個階段根據不同的研制保證等級而進行不同的適航審定項，并產生相應的交付物。附錄B-安全性項目計劃為讀者提供了制定安全性項目計劃的參考文件。該計劃制定了公司內部在開展項目研制時應該具有的安全相關的組織機構，以及各組織機構在開展各項工作時的職責等方面內容。附錄C為讀者詳細介紹了FDAL/IDAL的分配流程及方法。

圖1 防護功能的FDAL分配

3 結語

通過對SAE ARP 4754A版與初版進行的簡略分析可以看到，A版比初版更加系統、規范，全面的介紹了民用飛機和系統基于安全性與適航符合性考慮的研制過程控制要求，以及與其他文件的接口及相互關系，更易于讀者理解與應用，相信未來會更加廣泛的用于飛機和系統的研制之中。

參考文獻：

[1] SAE ARP4754A. Guidelines for Development of Civil Aircraft and Systems.2010.12.

[2] SAE ARP4754. Certification Considerations for Highly-Integrated or Complex Aircraft Systems.1996.