CN109871635A - 面向民用飞机顶层需求捕获的运行场景建模方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种面向民用飞机顶层需求捕获的运行场景建模方法，包括：步骤一，识别民用飞机运行利益关联方系统及其元素；步骤二，定义民用飞机运行利益关联方系统中各项元素；步骤三，确定民用飞机运行场景模型的架构；步骤四，划分民用飞机完整运行阶段；步骤五：根据模型架构及运行阶段建立顶层过程运行场景；步骤六，确定每个顶层过程下的完整活动集合；步骤七，构建每个顶层过程下各活动之间的逻辑关系；步骤八，构建任务中各利益关联方元素的行为交互；步骤九，定义各利益关联方元素之间的资源接口及映射矩阵。本发明是系统工程理论与典型体系架构框架的深度融合，通过该方法能够实现对复杂的民用飞机商业运行过程进行完整建模。

Description

面向民用飞机顶层需求捕获的运行场景建模方法

技术领域

本发明属于飞行器设计研究领域，具体地涉及一种面向民用飞机顶层需求捕获的运行场景建模方法。

背景技术

民用飞机作为典型的复杂产品系统，其研制过程呈现出诸多特点，如多个学科混合交叉、新技术实践运用、系统集成复杂等，而且民用飞机研制项目的周期一般长达五年甚至更久，需要巨大的资源投入与强大的项目管理能力，最终使所研制的飞机能够满足适航要求和市场需要。其中适航要求是最基本的要求，对于飞机主制造商而言，所设计的飞机在满足适航规章要求的前提下，能否满足客户需要决定了研制项目的成功与否，因此，在飞机研制项目早期需要对客户需要进行完整的捕获，并转换为飞机顶层的设计需求向下传递，该部分工作是贯通市场需要与产品设计的桥梁，对飞机研制项目至关重要。

传统的需求捕获方法主要采用与客户交流，面对面采访或者调查问卷来识别利益关联方的期望，但这些方法缺乏系统性，难以确保所捕获需求集合的完整性以及需求本身的正确性。随着系统工程在民用飞机研制中的逐步实践，通过构建飞机的运行场景来捕获需求，已经作为一种适航局方可接受的方法在SAE ARP4754A中予以明确。场景通常定义为人员角色与技术系统包括软件和硬件之间的可预见的交互说明。民用飞机运行场景能够全面地描述民用航空运输系统内不同利益关联方与民用飞机产品包括软件和硬件以及服务之间的可预见的交互状态。由此可见，民用飞机运行场景是民用飞机市场和客户价值的汇聚地，已经成为民用飞机制造商捕获和理解民用航空不同利益关联方需要和期望的重要手段和途径。

通过构建民用飞机运行场景模型，能够对飞机的运行过程进行层次化、多角度描述，包括飞机运行过程的活动逻辑、活动架构，各利益关联方如航空公司、机场、空管等与飞机产品诸如包括使能产品之间的行为Action交互，各利益关联方之间的资源、信息交换，根据这些交互信息能够对利益关联方的需要及飞机顶层运行需求进行有效、完整地捕获。但目前国内对于民用飞机运行场景建模方法的研究尚处于初步阶段，尚未形成一套固化、成熟的可用于民用飞机研制工程实践的场景建模途径，从而为后续飞机顶层需求捕获奠定基础。

综上所述，对民用飞机运行场景的多层次、结构化完整建模是目前基于场景进行需求捕获的难点，也是解决民用飞机顶层研制如何更好满足市场需要的突破点。

发明内容

本发明基于系统工程理论，以DoDAF体系架构框架为指导，以民用航空运输系统为背景，民用飞机主制造商为核心视角，提出了一套能够覆盖民用飞机商业运行完整过程、层次结构分明且涵盖所有运行利益关联方的民用飞机运行场景建模方法。

本申请公开了一种面向民用飞机顶层需求捕获的运行场景建模方法，结合系统工程理论与典型体系架构框架，具体包括以下步骤：

步骤一，识别民用飞机运行利益关联方集合，采用基于基线利益关联方集合的识别方法捕获民用飞机运行利益关联方集合，具体为：首先识别出最基本的基线利益关联方集合，然后以基线利益关联方集合为基础，识别所述基线利益关联方集合的上游利益关联方集合和下游利益关联方集合,接着识别与所述基线利益关联方集合相互影响的相互影响利益关联方集合，以及强制性利益关联方集合；最后将基线利益关联方集合、上游利益关联方集合、下游利益关联方集合、相互影响利益关联方集合以及强制性利益关联方集合合并后最终形成完整的民用飞机运行利益关联方集合；该集合包含多个民用飞机运行利益关联方系统及系统中所包含的利益关联方元素，根据利益关联方系统分解结构模型能够明确所述利益关联方元素及其层级信息；

步骤二，对所述民用飞机运行利益关联方系统中所包含的每一个利益关联方元素给出定义，定义的类目至少包含编号、层级、名称和属性四项；其中每个利益关联方元素的名称是唯一的，层级表示利益关联方元素在利益关联方分解结构模型的层数，编号为每个利益关联方元素在利益关联方系统分解结构模型中的序号，隐含了每个利益关联方元素所在层以及此利益关联方元素上层利益关联方元素的编号，属性根据利益关联方元素在民用航空运输系统的任务或功能、职责、目标及所遵循的标准来确定；

步骤三，根据系统工程标准对整个民用飞机运行场景模型的层次结构进行划分，包括顶层过程、活动及任务三个层级；顶层过程将飞机作为黑盒投入民用航空运输系统，活动能够确定具体的活动对象而且具备层次化特征，任务通过各利益关联方元素的行为交互进行描述，是最低一层的活动；

步骤四，以民用飞机单次完整的飞行任务运行为横轴，将飞行任务划分为多个运行阶段，所述运行阶段至少包含滑行阶段、起飞阶段、爬升阶段、巡航阶段、下降阶段、进近阶段、着陆阶段，对划分后的各个运行阶段进行技术定义，所述技术定义至少包括各个运行阶段的进入与退出准则；

步骤五，构建飞机完整运行的顶层过程运行场景，所述顶层过程运行场景以活动逻辑图的形式在OV-5b视图中进行构建，顶层过程运行场景是将所述各个运行阶段的顶层过程进行串联描述，形成民用飞机顶层完整的运行逻辑；

步骤六，将每个运行阶段的顶层过程进一步细化成多个活动，对每个运行阶段下所有的活动进行完整的识别，并在顶层过程基础上，确定层层分解的逻辑关系，最终得到每个运行阶段的顶层过程下的不同层级完整的活动集合，在OV-5a视图中以活动架构的形式进行呈现；

步骤七，根据每个运行阶段的所有活动集合，构建每个运行阶段在同一层级的活动之间的逻辑关系，所述逻辑关系按照时序性、选择性或循环性进行构建；

步骤八，采用OV-6c时序视图对任务中不同利益关联方元素的行为交互情况进行微观描述，对参与该活动的各个利益关联方元素之间的行为交互按照时序进行构建，从而实现运行场景从运行概念到顶层过程再到活动分解最后到行为描述的完整过程；

步骤九：根据步骤八中的OV-6c时序视图对各利益关联方元素之间所交互的资源及映射矩阵进行描述定义，识别出利益关联方元素之间所交互的资源并将其在OV-2视图中构建，明确各利益关联方元素之间的关联关系；同时，以映射矩阵的形式在OV-3视图中对资源的发出与接收方进行关联。

优选的，步骤一中的民用飞机运行利益关联方集合至少包括：民用航空机场系统、民用航空运营系统、民用飞机运行人员货物系统、民用航空地面支持设备系统、民用航空空中交通管理系统、民用航空导航系统、民用航空通信系统、民用航空监视系统、民用航空救援系统。

优选的，运行阶段的划分应至少满足符合以下要求：1)全部运行阶段要覆盖民用飞机单次完整的商业飞行；2)运行阶段应具备清晰的进入与退出准则；3)所有运行阶段阶段按照时间顺序进行，具备连续性特征。

优选的，步骤四中所述运行阶段还可以包括静立阶段、推出阶段和滑入阶段。

优选的，步骤五中在顶层过程基础上确定层层分解的逻辑关系，分解的原则应至少满足以下要求：1)完整性：通过当前活动集合的执行，能够完成上一层级活动或顶层过程完整运行；2)边界性：各个活动中各利益关联方元素具有初始状态与终止状态，各个活动之间边界清晰；3)规模适中性：当划分到任务层级时，所述利益关联方元素数量小于10个，所有利益关联方元素发出的动作数量小于300个。

本发明的优点和积极效果在于：

(1)本发明是系统工程理论与典型体系架构框架的深度融合，通过该方法能够实现对复杂的民用飞机商业运行过程进行完整建模，所构建的运行场景具备清晰的层次化与结构化特征；

(2)本发明面向民用飞机顶层需求捕获，通过该方法构建的运行场景能够汇聚飞机运行各个活动所参与的利益关联方，并明确利益关联方与飞机之间的交互关系，为后续利益关联方期望及顶层需求捕获奠定基础。

附图说明

图1本发明的面向民用飞机顶层需求捕获的运行场景建模方法流程图；

图2基于基线利益关联方集合的识别方法；

图3以飞机运行人员货物系统为例的利益关联方分解结构模型示例；

图4民用飞机运行场景层次化活动示例；

图5民用飞机顶层过程场景；

图6顶层过程“维修放行”下不同活动之间的逻辑关系；

图7任务“维修人员进入驾驶舱”行为交互微观描述(部分)；

图8任务“维修人员进入驾驶舱”利益关联方资源接口描述(部分)

具体实施方式

本申请以现有的DoDAF体系架构框架为指导，具体包括以下视图：

1)OV-5a：运行活动分解树(Operational Activity Decomposition Tree)，该视图将运行活动按照层次结构进行组织。

2)OV-5b：运行活动模型(Operational Activity Model)，该视图用于描述运行活动以及各个活动之间的相互关系、输入与输出及能够表示成本、执行者相关信息的额外数据。

3)OV-6c：事件序列描述(Event-Trace Description)，该视图通过串联场景中的行为或事件序列对活动进行描述。

4)OV-2：运行资源流描述(Operational Resource Flow Description)，该视图用于描述不同运行活动之间交换的资源流。

5)OV-3；运行资源流矩阵(Operational Resource Flow Matrix)，该视图用于描述所交换的资源及相关属性。

下面结合附图跟某型飞机运行场景建模实施例对本发明实施方式做进一步说明，整体实施流程如图1所示，具体实施步骤如下所述：

步骤一：识别民用飞机运行利益关联方系统及其利益关联方元素

采用基于基线利益关联方集合的识别方法捕获民用飞机运行利益关联方集合，具体方法如图2所示：首先识别出最基本的基线利益关联方集合，然后以基线利益关联方集合为基础，识别该集合的上游利益关联方集合和下游利益关联方集合,接着识别与基线利益关联方集合相互影响的利益关联方集合，这些相互影响利益关联方可能为基线关联方集合提供相关指南、标准、要求，或者与基线利益关联方存在环境信息、资源的交互等，最后识别强制性利益关联方集合，强制性利益关联方集合主要指对基线利益关联方集合存在强制性要求的利益关联方。通过这种方法能够有效地识别民用航空运输系统内飞机运行的利益关联方，最终形成完整的民用飞机运行利益关联方集合，使得民用飞机运行利益关联方集合中包括了所有利益关联方系统及其元素。

最终所识别的民用飞机运行利益关联方集合中应至少涉及支持飞机运行过程的人员、地面设备、机场、运营方、飞机运行控制等几个方面的利益关联方系统及其元素。依据基于基线利益关联方集合的识别方法，在此实施案例中，识别出的基线利益关联方集合中的利益关联方系统包括：民用航空机场系统、民用航空运营系统；其下游利益关联方集合中的利益关联方系统包括：民用航空运行人员货物系统、民用航空地面支持设备GSE系统；上游利益关联方集合中的利益关联方系统有：民用航空空中交通管理系统、民用航空导航系统、民用航空通信系统、民用航空监视系统和民用航空空域系统；识别出的相互影响的利益关联方集合中的利益关联方系统包括：民用航空救援系统、民用航空航路气象环境系统。强制性利益关联方集合中可能的利益关联方系统为适航当局，但考虑到运行场景更多地是对初始适航要求的贯彻与执行，在本实施例中暂未将适航当局纳入民用飞机运行利益关联方集合中，因此本实施例中民用飞机运行利益关联方集合中的利益关联方系统详细清单如表1所示。

表1实施案例所识别的利益关联方系统清单

对利益关联方系统，根据其层次化和结构化特征，参考相关利益关联方系统运行实体的组织分解结构，给出利益关联方系统的非形式化分解结构模型，通过非形式化分解结构模型进一步明确利益关联方元素及其层级。如果该利益关联方系统在实际民用航空运输系统中没有独立的组织，则利益关联方元素可根据以下原则进行划分：

时间：可按照与飞机运行交互活动的顺序对利益关联方系统依次进行切割划分；

空间：根据每个利益关联方元素所处的空间进行分类；

属性：根据每个利益关联方元素属性的不同分类，通常属性包括人与物的区分、利益关联方元素功能或职责的不同等；

相对完整性：对特定利益关联方系统的分解与划分要保证其本身的相对完整性，使绝大多数的利益关联方元素能够在后期运行场景建模中直接使用，如果在建模过程中需要对利益关联方元素进行补充，则返回本步骤进行补充。

以民用飞机运行人员货物系统为例，该系统在实际民用航空运输系统中没有对应的独立组织，因此首先按照上述属性原则，将民用飞机运行人员货物系统分为机上货物系统与运行人员系统，然后根据空间原则，将运行人员系统分为飞机地面运行人员和机上人员系统，到下一层按照属性原则，即利益关联方元素功能或职责的不同进行进一步划分与分解。在图3中给出了本实施例中民用飞机运行人员货物系统分解结构模型。

步骤二：定义民用飞机运行利益关联方系统中各项利益关联方元素

在已有利益关联方分解结构模型基础上，通过行业调研、走访并参考相关规章、行业标准等资料，对民用航空运输系统中各利益关联方系统及所包含的利益关联方元素给出清晰、一致的内涵定义，定义属性应涵盖利益关联方元素在民用航空系统的任务或功能、职责、目标及所遵循的标准等。最终经过清晰定义的利益关联方元素将成为运行场景活动中的行为主体。

每个利益关联方分解结构模型中各项利益关联方元素是后续所搭建运行场景中的行为主体，因此在构建运行场景前不仅需要捕获完整的利益关联方集合，还需对分解结构模型中的各项利益关联方元素进行定义，定义的类目至少包含编号、层级、名称、属性四项。其中每个利益关联方元素的名称是唯一的，层级表示利益关联方元素在利益关联方分解结构模型的层数，编号为每个利益关联方元素在利益关联方系统分解结构模型中的序号，隐含了每个利益关联方元素所在层以及此利益关联方元素上层利益关联方元素的编号，属性根据利益关联方元素在民用航空系统的任务或功能、职责、目标及所遵循的标准来确定，可通过对航空公司的走访调研，参考CCAR121、91、61、66、65部等局方规章或咨询通告，以及国际民航组织ICAO附件、民航MH标准，对各利益关联方系统及利益关联方元素进行定义。

以民用飞机运行人员货物系统为例，可以参考CCAR61、66、65部等规章，以及咨询通告AC-121-FS-2008-27等对其进行定义。在表2中给出民用飞机运行人员货物系统部分利益关联方元素的定义内容示例，这些利益关联方元素将作为行为主体进入后续所搭建的运行场景，如后续图7中的“维修人员”就是来自于表2中所定义的民用飞机运行人员货物系统元素。

表2部分民用飞机运行人员货物系统元素定义

步骤三：确定民用飞机运行场景模型的架构

参考系统工程标准如ISO/IEC 15288，对即将构建的整个民用飞机运行场景模型的层次结构进行划分，包括顶层过程Process、细化的活动Activity及最终详细到能够通过行为进行描述的任务Task三个层级。整个运行场景的模型架构可按照此逻辑进行划分，顶层过程意味着将飞机作为黑盒投入整个民用航空运输系统，而活动则是对顶层过程的进一步分解与明确，能够进一步确定具体的活动对象，而且活动Activity具备层次化特征，可以进行层层分解。任务则是最低一层的活动，能够通过各利益关联方元素行为交互进行描述。此步骤确定了整个运行场景的架构，按照过程-活动-任务的架构去构建场景，后续步骤进行具体的活动划分与层层细化。

按照过程-活动-任务架构模型确定民用飞机运行场景模型的整体架构，具体如图4所示A0为顶层过程中的一个过程，在活动层级被细化为A1、A2和A3共3个活动，对A2和A3进行进一步细化，A3经过层层细化最后细化为A321-A323，A321-A323几个任务。整个民用飞机运行场景模型均按照过程-活动-任务的架构进行构建，确保最终模型具备清晰的层次化与结构化特征。

步骤四：划分民用飞机完整运行阶段

以民用飞机单次完整的商业运行为横轴，对其进行运行阶段划分。所定义的运行阶段至少包含典型的民用飞机产品运行阶段如滑行阶段、起飞阶段、爬升阶段、巡航阶段、下降阶段、进近阶段、着陆阶段，在对民用飞机单次完整的商业运行进行阶段划分后，必须对各个运行阶段进行技术定义，包括各个运行阶段的进入与退出准则。划分的准则通过参考中国民航局发布的咨询通告《飞行阶段》、对比典型民用飞机产品如B737、A320等FCOM手册。在上述机型FCOM手册中有各自机型对飞机运行阶段的大致划分以供参考，并结合所研制飞机产品技术特点进行确定。

本实施例参考局方发布的《飞行阶段》咨询通告，对比典型民用飞机产品运行阶段，结合自身产品技术特征，对民用飞机产品运行阶段进行划分，将民用飞机单次完整的商业运行过程共划分为十个运行阶段，并给出了每个运行阶段的定义，以确保所有运行阶段划分界面清晰无歧义。本领域技术人员都可以理解运行阶段的划分可能多于或少于10个，但所定义的运行阶段应至少符合以下原则：

完整性：覆盖民用飞机单次完整的商业飞行，以停机位的静立状态为起始点，完成飞行任务，到回到停机位恢复静立状态；

边界性：所定义的运行阶段应具备清晰的进入与退出准则；

连续性：所有运行阶段按照时间顺序进行，具备连续性特征。

表3中给出了本实施例中划分的十个运行阶段和每个运行阶段的定义。

表3运行阶段划分示例

步骤五：根据模型架构及运行阶段建立顶层过程运行场景

构建飞机完整运行的顶层过程运行场景，该场景以活动逻辑图的形式在OV-5b视图中进行描述。顶层过程运行场景是将飞机不同运行阶段的顶层过程进行串联描述，形成民用飞机顶层完整的运行逻辑，顶层过程运行场景的建立将为后续下游层级的活动、任务场景的构建提供顶层框架。顶层过程的构建遵循符合现有机型运行的基本原则，能够涵盖目前典型民用飞机的运行过程，并结合所研制飞机的概念运行场景进行划分与确定。在本实施例所构建的顶层过程逻辑如图5所示。例如在静立阶段，顶层过程包括“维修放行”、“飞行前地面准备”、“签派放行”、“纠正性维修”、“预防性维修”、“飞行前情报资料检查”、“飞行前任务准备”、“外部绕机检查”、“发动机关车”、“飞行任务结束”、“机组离机”、“航后维修”和“应急撤离”共13个顶层过程，后续将以“维修放行”为例做进一步示例。

以上是民用飞机运行场景的宏观架构层面，在微观建模层面，本申请采用了一套适用于民用飞机领域的具体活动建模方法，首先对不同层级的活动逻辑和活动架构进行定义，当所有层级活动定义完整到最低的任务层级时，进行详细的行为描述，最后生成不同利益关联方之间的资源接口与映射矩阵。具体描述在步骤六～九中详细阐述。

步骤六：确定每个顶层过程下的完整活动集合

每个运行阶段的顶层过程可以进一步细化成多个场景活动，可以参考航空公司手册包括但不限于运行手册、飞行技术管理手册、维修工程管理手册、安全管理手册等，划分原则至少包括：

时间：按照顶层过程的执行顺序，根据时间进行划分；

空间：顶层过程中可能包括不同空间、不同位置的活动，此时可按照空间进行划分；

状态：根据飞机运行所处的状态可能进行不同方式的处置，从而导出不同的活动划分；

依据上述原则对每个运行阶段下所有的活动进行完整的识别，并在顶层过程基础上，确定层层分解的逻辑关系，分解原则应至少包括以下内容：

完整性：通过目前活动集合的执行，能够完成上一层级活动或顶层过程完整运行；

边界性：各个运行活动中各利益关联方元素具有清晰的初始状态与终止状态，各活动间边界清晰；

规模适中：当划分到任务(Task)层级时，其中任务涉及到的利益关联方元素数量一般不超过10个，所有利益关联方元素发出的动作(Action)一般不超过300个；

最终得到每个运行阶段顶层过程下不同层级完整的活动集合，在OV-5a视图中以活动架构的形式进行呈现。只有完整的活动集合才能确保最终所构建运行场景的完整性，进而保证后续需求捕获的完整性。

以静立阶段的顶层过程维修放行为例，根据飞机通用运行活动及主制造商自身对产品的设计定义，依据划分原则，首先考虑时间因素，确定航前准备到初始登机到维修检查再到维修放行活动路径，根据飞机所处的状态因素，如果是当天首次航班则执行航前工作，如果非首次航班则执行短停，最终划分为航前准备、初始登机、航前工作、短停、维修放行(签署放行单)5个活动，考虑到航前工作规模超过上述分解准则中的定义标准，按照时间、空间因素进一步划分为机下检查、机上通电、机上检查三个子活动，最终得到每个运行阶段顶层过程下不同层级完整的活动集合，在OV-5a视图中以活动架构的形式进行呈现。

步骤七：构建每个顶层过程下各活动之间的逻辑关系；

识别每个运行阶段的所有活动集合后，构建每个层级各个活动之间的逻辑关系，逻辑关系的构建原则至少包括：

时序性：整个活动逻辑以时间为主线向前推进；

选择性：针对不同的状态选择，可能执行不同的后续活动；

循环性：考虑到持续适航的要求，某些活动只有达到适航标准才能进行下一步活动，否则只能返回上一层活动或停留在本活动。

基于典型民用飞机活动逻辑，结合主制造商对新机产品的设计特征，构建每个运行阶段在同一层级的活动之间的输入输出逻辑关系，最终所构建的活动逻辑要经过外部市场飞机运营方与飞机设计相关团队的确认。

以步骤六中的“维修放行”为例，该顶层过程包括若干活动集合，如航前准备、初始登机、航前工作、短停、维修放行时签署放行单，通过OV-5b视图构建活动之间的输入输出逻辑关系，如图6所示。对于在航前工作中又包含机下检查、机上通电、机上检查三个子活动，同样可建立下一层级各个活动之间的逻辑关系，该层活动逻辑关系较为简单，只需按照时序依次排列即可。

步骤八：构建任务中各利益关联方元素的行为交互

随着活动层级的逐步细化到最小活动单元即任务时，采用OV-6c时序视图对任务中不同利益关联方元素的行为交互情况进行微观描述，对参与该活动的各个利益关联方元素之间的行为交互按照时序进行构建，从而实现运行场景从运行概念到顶层过程到活动分解到行为描述的完整过程。

行为交互的构建主要参考航空公司、机场等利益关联方系统的详细运行文件，在本实施例中参考航空公司的航前工卡及短停工卡，对任务进行微观描述。本实施例中以维修放行顶层过程下的初始登机中的任务“维修人员进入驾驶舱”为例进行阐述，在飞机每次执行飞行任务前，需要维修人员进行通电的机上检查，因此该任务描述的是维修人员进入驾驶舱的场景，参与此任务的利益关联方元素包括飞机与维修人员两种角色。在图7中给出部分行为描述的示例，通过这种描述能够清晰看出飞机与维修人员之间的行为交互，如飞机首先需要向维修人员提供接近的通道与开口，此部分内容是后续进行需求捕获的关键。

步骤九：定义各利益关联方元素之间的资源接口及映射矩阵

在步骤八基础上根据OV-6c模型对各利益关联方元素之间所交互的资源及映射矩阵进行描述定义，识别出利益关联方元素之间所交互的资源并将其在OV-2视图中构建，明确各利益关联方元素之间的关联关系。同时，以映射矩阵的形式在OV-3中对资源的发出与接收方进行关联，为后续利益关联方需要及需求捕获奠定基础。

在本实施例中任务“维修人员进入驾驶舱”利益关联方元素的资源接口定义(部分)如图8所示，包括驾驶舱接近通道、进入驾驶舱开口等。进一步生成资源映射矩阵，资源映射矩阵应至少包含以下几个方面的内容：序号、源系统、资源类型、资源项、目标系统，其中序号是对交互资源数量的计数；源系统代表资源的发出方；资源类型分为三类：能量、物质、信息，其中能量指飞机的通用能源如电源、液压源、气源等，物质指具体的物理的实体，如通道、开口、座椅等，信息指如指令、指示等非实体的资源；资源项是具体交互资源的名称，在整个运行场景模型中，该名称应统一且唯一；目标系统是资源的接收方。最终任务“维修人员进入驾驶舱”所生成的映射矩阵如表所示。

表4任务“维修人员进入驾驶舱”资源映射矩阵(部分)

通过上述步骤的实施，能够全面完整地、层次化地构建面向民用飞机顶层需求捕获的运行场景，最终通过各利益关联方元素之间的行为及资源交互集合，对利益关联方期望及民用飞机顶层需求进行完整捕获。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种面向民用飞机顶层需求捕获的运行场景建模方法，其特征在于，包括以下步骤:

步骤一，识别民用飞机运行利益关联方集合，采用基于基线利益关联方集合的识别方法捕获民用飞机运行利益关联方集合，具体为：首先识别出基线利益关联方集合，然后以基线利益关联方集合为基础，识别所述基线利益关联方集合的上游利益关联方集合和下游利益关联方集合,并识别与所述基线利益关联方集合相互影响的相互影响利益关联方集合，以及强制性利益关联方集合；将基线利益关联方集合、上游利益关联方集合、下游利益关联方集合、相互影响利益关联方集合以及强制性利益关联方集合合并后最终形成民用飞机运行利益关联方集合；所述民用飞机运行利益关联方集合包括多个民用飞机运行利益关联方系统及所述民用飞机运行利益关联方系统中所包含的利益关联方元素，根据民用飞机运行利益关联方系统分解结构模型确定所述利益关联方元素及其层级信息；

步骤二，对所述民用飞机运行利益关联方系统中所包含的每一个利益关联方元素给出定义，定义的类目包括编号、层级、名称和属性；其中每个利益关联方元素的名称是唯一确定的，层级表示利益关联方元素在利益关联方分解结构模型的层数，编号为每个利益关联方元素在利益关联方系统分解结构模型中的序号，包括每个利益关联方元素所在层级以及所述利益关联方元素的上层利益关联方元素的编号，属性根据利益关联方元素在民用航空运输系统的任务或功能、职责、目标及所遵循的标准来确定；

步骤三，根据系统工程标准对民用飞机运行场景模型的层次结构进行划分，包括顶层过程、活动及任务三个层级；顶层过程将飞机作为黑盒投入民用航空运输系统，活动能够确定具体的活动对象而且具备层次化特征，任务通过各利益关联方元素的行为交互进行描述，并成为最低一层的活动；

步骤四，以民用飞机单次完整的飞行任务运行为横轴，将飞行任务划分为多个运行阶段，所述运行阶段至少包括滑行阶段、起飞阶段、爬升阶段、巡航阶段、下降阶段、进近阶段、着陆阶段，对划分后的各个运行阶段进行技术定义，所述技术定义至少包括各个运行阶段的进入与退出准则；

步骤五，构建飞机完整运行的顶层过程运行场景，所述顶层过程运行场景以活动逻辑图的形式在OV-5b视图中进行构建，顶层过程运行场景是将所述各个运行阶段的顶层过程进行串联描述，形成民用飞机顶层完整运行的运行逻辑；

步骤六，将每个运行阶段的顶层过程进一步细化成多个活动，对每个运行阶段下所有的活动进行完整的识别，并在顶层过程基础上，确定层层分解的逻辑关系，得到每个运行阶段的顶层过程下的不同层级完整的活动集合，在OV-5a视图中以活动架构的形式进行呈现；

步骤七，根据每个运行阶段的所有活动集合，构建每个运行阶段在同一层级的活动之间的逻辑关系，所述逻辑关系按照时序性、选择性或循环性进行构建；

步骤八，采用OV-6c时序视图对任务中不同利益关联方元素的行为交互情况进行微观描述，对参与活动的各个利益关联方元素之间的行为交互按照时序进行构建，从而实现运行场景从运行概念到顶层过程再到活动分解最后到行为描述的完整过程；以及

步骤九：根据步骤八中的OV-6c时序视图对各利益关联方元素之间所交互的资源及映射矩阵进行描述定义，识别出利益关联方元素之间所交互的资源并将其在OV-2视图中构建，确定各利益关联方元素之间的关联关系；同时，以映射矩阵的形式在OV-3视图中对资源的发出与接收方进行关联。

2.根据权利要求1所述的面向民用飞机顶层需求捕获的运行场景建模方法，其特征在于：

所述步骤一中的民用飞机运行利益关联方集合至少包括民用航空机场系统、民用航空运营系统、民用飞机运行人员货物系统、民用航空地面支持设备系统、民用航空空中交通管理系统、民用航空导航系统、民用航空通信系统、民用航空监视系统和民用航空救援系统。

3.根据权利要求1所述的面向民用飞机顶层需求捕获的运行场景建模方法，其特征在于：所述运行阶段的划分应至少满足符合以下要求：

1)全部运行阶段要覆盖民用飞机单次完整的商业飞行；

2)运行阶段具备进入与退出准则；

3)所有运行阶段按照时间顺序进行，具备连续性特征。

4.根据权利要求3所述的面向民用飞机顶层需求捕获的运行场景建模方法，其特征在于：所述步骤四中所述运行阶段还包括静立阶段、推出阶段和滑入阶段。

5.根据权利要求1或者3所述的面向民用飞机顶层需求捕获的运行场景建模方法，其特征在于：所述步骤五中在顶层过程基础上确定层层分解的逻辑关系，分解的原则应至少满足以下要求：

1)完整性：通过当前活动集合的执行，能够完成上一层级活动或顶层过程完整运行；

2)边界性：各个活动中各利益关联方元素具有初始状态与终止状态，各个活动之间边界清晰；

3)规模适中性：当划分到任务层级时，所述利益关联方元素数量小于10个，所有利益关联方元素发出的动作数量小于300个。