需求中的可复用参数如何减少错误并加快迭代速度

大多数团队往往直到评审人员发现问题、测试失败，或有人注意到需求与设计之间存在不一致时，才意识到他们的需求已经发生了偏移。到那时，同一个数值通常已经至少在两个地方错误存在了数周。

可复用参数正是为了解决这个问题。它们将关键数值转换为共享的工程数据，团队可以在需求、验证活动以及相关工程工作中统一引用。团队获得一个共享工作空间，用于协作并存储所有工程工件。

关键要点

• 需求问题通常始于某个数值被复制到多个位置后逐渐失去同步。
• 可复用参数让团队只需定义一次重要数值，并可在需求、验证活动和关联设计工作中反复引用。
• 借助V&V 规则，团队可以自动将计算得到的系统性能和 CAD 数据与需求目标进行比较。

需求失配是如何开始的

设想一个功耗限制，它同时出现在某条需求、一个工程预算表和一个测试用例流程中。每一处都存在于独立文档里，彼此之间没有任何关联。

随后设计发生了变化：

• 选择了不同的电池。
• 新增组件提高了电流消耗。
• 某个子系统分配被修订。

一位工程师更新了需求文档和工程预算表，但测试用例中仍然写着旧值。此时，团队实际上正在针对同一个目标使用两个不同的数值。

其后果大家都很熟悉：

• 工程师不得不在彼此割裂的文档中反复查找同一个数值。
• 评审人员浪费时间判断到底哪个工件需要更新。
• 测试用例与当前规范失去同步。

从静态文本到可复用参数

可复用参数可作为那些必须在需求、验证和工程工作之间保持一致的数值的统一引用点。团队无需在多个文件中反复修改同一个数字，只需更新一次参数，该数值就会传播到所有关联工件中。

适合作为可复用参数的典型示例包括：

• 最大功耗
• 工作温度范围
• PCB 最小走线宽度
• 允许的重量或尺寸
• 时序裕量

这类参数会约束设计决策，并驱动验证工作。它们也会在项目整个生命周期中被反复使用。团队常常会在需求、设计文档和测试流程中重复表述相同的数值。

可复用参数让这种复用变得明确、可追踪且结构化。随着设计演进，关键数值始终保持一致、关联且最新。

用例 1：隐式可追溯性

一次修改，处处更新。

以功耗限制为例。借助可复用参数，团队可以只定义一次该数值，并在系统需求、相关子系统规范、验证活动和测试流程中统一引用。

如果电池选型或子系统分配发生变化，团队 只需更新一次该数值。新值会流转到所有引用该参数的需求和验证工件中。 

这消除了在多个工件之间手动重复录入的需要，并创建了一条隐式可追溯性链路。

在日常工作中，这意味着：

• 减少手动编辑彼此割裂的文档和工件所花费的时间
• 减少需求与验证工作之间的不一致
• 更有信心确保关联工程工件反映当前设计状态

用例 2：自动化验证

V&V 规则将系统性能与需求目标进行比较

一个更高级的用例，是将需求中的功能目标与实际系统性能进行比较，以支持验证与确认（V&V）。

V&V 规则可自动执行这些比较，并在数值失去一致性时标记违规。建立一条 V&V 规则需要两个参数：

• 需求中的一个参数，用于定义设计目标。
• 系统模块中的一个参数，用于描述系统的设计方式或实际性能。

在我们的功耗限制示例中，需求参数——例如 $maximum_power_consumption——定义了系统允许的最大功耗。

系统的实际功耗则存储在第二个参数中——在本例中，我们称其为 $system_power_consumption。 

带有计算引擎的需求工具，例如 Altium’s Requirements Portal，可帮助团队创建工程预算表，根据子系统数据推导系统性能。该工具会从关联的 CAD 或仿真文件中提取数据，然后使用你定义的公式计算系统性能。

随后，V&V 规则会自动运行比较： 

$system_power_consumption > $maximum_power_consumption

如果某个数值发生变化，且计算总量超过目标值，V&V 规则就会标记该违规。

总结来说，工作流程如下：

• 在需求参数中定义目标值。
• 在系统参数中计算实际性能。
• 使用 V&V 规则比较两者，并自动标记违规。

同样的方法也适用于其他参数。以下是电子设计中的几个示例：

• 将最小走线宽度需求与 PCB 数据进行比较，以支持面向制造的设计（DfM）。
• 将温度限制与所有元器件进行比较，以确认它们都在规定范围内工作。

这种基于规则的验证可帮助团队及早发现错误，避免其演变为更大的问题。

如何开始使用可复用参数

工程师通常从一份非结构化的设计参数或需求清单开始，这些内容可能保存在 Word 或 Excel 文件中。它们可能来自内部规划、客户输入、供应商资料或过往项目。

借助Altium’s Requirements Portal，工程师可以从任何格式中导入需求，在共享云工作空间中对其进行结构化管理，并将其链接到设计和验证工件。

进入工具后，工作流程继续分为两步：

• 首先，工具会自动检测导入需求中的数值，并将其转换为参数。
• 其次，工程师构建系统架构，并定义他们希望在系统级和子系统级跟踪的参数。这些参数通常包括功耗、重量以及其他类似的工程预算项。

随后，可复用参数就成为整个团队共享的引用点。需求、验证活动和设计工作都使用同一组数值。

要在你的项目中识别适合使用可复用参数的场景，可以优先考虑那些在多个位置被引用的数值。这些数值通常会直接影响你的设计和验证活动。下表列出了一些推荐的起点。

从静态需求到共享工程数据

可复用参数将需求中的数值转化为共享工程数据。

借助可复用参数，工程师在做决策时面对的是实时需求。验证团队在规划和记录测试时引用的是同样的数值。一旦设计准备就绪，团队便可使用直接引用需求参数的测试用例，将实际性能与需求进行比较。

Altium Requirements Portal 的计算引擎更进一步推进了这种方法。该工具利用关联设计数据，自动根据各子系统计算系统性能。借助自动化 V&V 规则，工程师可以将系统性能与需求目标进行比较，从而检测违规。

这些能力结合在一起，使需求意图始终与实现保持关联。它们还能带来立竿见影的工作流改进，包括：

• 更快的迭代，因为关键数值在变更过程中始终保持关联
• 更清晰的评审，因为团队基于相同的需求和设计数据开展工作
• 更少的返工，因为不匹配问题能更早被发现

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