核電工程軟件開發(fā)中過程控制管理

1、核電工程軟件開發(fā)中的過程控制管理摘 要：如何有效的控制核電工程軟件開發(fā)過程是成功實施該項目最重要的條件之一，本文以筆者負(fù)責(zé)的核電工程軟件核電廠系統(tǒng)化培訓(xùn)管理系統(tǒng)的研制開發(fā)過程及其管理應(yīng)用為例，著重介紹了在研制過程中的項目實施控制與進度管理，并描述了需要遵循的主要原則和規(guī)范，以及值得注意的幾方面問題，最后對過程控制管理中的一些經(jīng)驗和體會進行了分析總結(jié)。關(guān)鍵詞：核電工程軟件過程控制分析總結(jié)前言隨著我國核電事業(yè)的蓬勃發(fā)展，在核電行業(yè)尤其是核電廠，無論是從設(shè)計、制造、運行到退役等各個階段，還是從控制、測量、檢查等各個環(huán)節(jié)，無不涉及到計算機軟件的應(yīng)用。作為我國核電行業(yè)生產(chǎn)管理和安全保證的重要手段和工具之

2、一，核電工程應(yīng)用軟件正扮演著越來越重要的角色。軟件之不同于硬件的特點在于其易變化、復(fù)雜多樣、難以度量控制、缺陷多為人因所造成、測試和維護復(fù)雜。作為核電工程應(yīng)用軟件來說，它比一般應(yīng)用軟件的各方面要求更高，尤其是在質(zhì)量和安全穩(wěn)定運行方面，其運行的穩(wěn)定與否則會直接影響到核電行業(yè)的生產(chǎn)管理和安全。因此，如何使核電工程應(yīng)用軟件達到預(yù)期的目的，符合確定的規(guī)范，如何對其在其整個生存周期內(nèi)進行有效地控制，從而使其對核電行業(yè)生產(chǎn)管理和安全保證發(fā)揮更重要的作用，這正是我們在研制核電工程應(yīng)用軟件過程中所需要面臨和解決的主要問題。本文主要以軟件工程化開發(fā)和軟件工程化管理的思想和方法為依據(jù)，以我們研制的核電工程應(yīng)用軟件

3、-核電廠系統(tǒng)化培訓(xùn)管理系統(tǒng)為例，介紹了核電工程應(yīng)用軟件的研制過程控制管理以及在此過程中要遵循的主要原則和規(guī)范，并對過程管理和研制特點做了簡要分析總結(jié)。項目概況背景核電廠各類人員的整體、綜合素質(zhì)和業(yè)務(wù)能力對達到電廠“安全、可靠、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行”的目標(biāo)至關(guān)重要。為了保持人員的資格和工作能力、保證人員的培訓(xùn)質(zhì)量和工作績效，核電廠將在培訓(xùn)管理活動中，采用IAEA推薦的國際上普遍應(yīng)用的SAT（Systematic Approach to Training）系統(tǒng)化培訓(xùn)方法對培訓(xùn)活動進行管理控制。SAT是一種工作方法，它是針對某個工作崗位，提出人員的全面能力要求，通過制定并實施相應(yīng)的培訓(xùn)大綱來達到這些要求，

4、而后對整個培訓(xùn)過程進行評價和反饋的一個動態(tài)的、不斷改進完善的邏輯過程。SAT方法將在規(guī)范和指導(dǎo)核電廠人員培訓(xùn)工作、加強培訓(xùn)的有效性、提高核電廠的運行水平等方面起到重要的作用。針對系統(tǒng)化培訓(xùn)活動中控制過程復(fù)雜、數(shù)據(jù)信息量大、用戶接口繁多等特點，相關(guān)核電廠決定借助目前流行的計算機技術(shù)，遵循核電廠人員系統(tǒng)化培訓(xùn)方法的控制流程，開發(fā)一套“核電廠系統(tǒng)化培訓(xùn)管理系統(tǒng)（以下簡稱TMS-SAT系統(tǒng)）”，來輔助核電廠的被培訓(xùn)人員、培訓(xùn)管理人員和電廠管理人員，系統(tǒng)地規(guī)范核電廠現(xiàn)有的培訓(xùn)活動，提高培訓(xùn)效果和效率、使核電廠各類人員能獲得并保持完成所承擔(dān)工作的資格和能力。項目目標(biāo)和范圍核電廠系統(tǒng)化培訓(xùn)管理系統(tǒng)屬于核電工

5、程軟件類項目，目標(biāo)在于在將來核電廠內(nèi)的培訓(xùn)工作中以TMS-SAT系統(tǒng)為載體推廣SAT培訓(xùn)方法，全面推行系統(tǒng)化培訓(xùn)的理念和管理，不斷完善核電廠的培訓(xùn)管理工作，該項目主要完成軟件系統(tǒng)平臺的開發(fā)，主要內(nèi)容包括：崗位任務(wù)分析子系統(tǒng)開發(fā)：即在明確崗位工作范圍的前提下進行崗位職責(zé)分析，對崗位任務(wù)分析過程中的部門、工作崗位、崗位描述、工作任務(wù)、工作能力進行記錄和輸出，同時接受反饋意見并進行相應(yīng)修改。培訓(xùn)大綱管理子系統(tǒng)開發(fā)：根據(jù)某崗位人員所應(yīng)具備的全面工作能力，定義出與某一項工作能力相關(guān)的培訓(xùn)目標(biāo)，并確定該崗位人員需要進行培訓(xùn)的所有目標(biāo)清單，制定出各崗位人員合理的培訓(xùn)大綱。培訓(xùn)教材管理子系統(tǒng)開發(fā): 根據(jù)培訓(xùn)目

6、標(biāo)，編寫相應(yīng)的培訓(xùn)教材，開發(fā)對應(yīng)的課程。培訓(xùn)計劃管理子系統(tǒng)開發(fā)：根據(jù)各崗位培訓(xùn)大綱的要求，制定出年度總培訓(xùn)計劃、月度培訓(xùn)計劃、培訓(xùn)項目實施計劃、外來人員培訓(xùn)計劃、人員外出培訓(xùn)計劃和個人培訓(xùn)計劃，并按設(shè)定的流程進行編寫、審核和審批。培訓(xùn)記錄管理子系統(tǒng)開發(fā)：管理電廠培訓(xùn)計劃實施過程中所產(chǎn)生的對電廠以后的員工培訓(xùn)有重要意義各項記錄，包括學(xué)員考勤、請假管理、收集反饋意見、生成課程總結(jié)報告、項目總結(jié)報告、計劃總結(jié)報告、培訓(xùn)記錄歸入學(xué)員檔案、教員費用計算等。評價反饋管理子系統(tǒng)開發(fā)：將通過各種途徑得到的經(jīng)驗反饋信息反映到SAT系統(tǒng)的各個模塊中，根據(jù)正確的、有效的反饋信息更改系統(tǒng)中不合理的、不符合實際的部分；

7、考試題庫管理子系統(tǒng)開發(fā)：對電廠培訓(xùn)所需的考試試題、標(biāo)準(zhǔn)答案、進行維護管理；能實現(xiàn)批量數(shù)據(jù)錄入和維護；實現(xiàn)手工出題和自動出題，處理公式和圖片類等試題，實現(xiàn)在線標(biāo)準(zhǔn)化考試。項目實施和過程管理實踐TMS-SAT項目的控制管理是按需求確定范圍、按目標(biāo)制定質(zhì)量計劃和開發(fā)計劃、按計劃執(zhí)行管理的過程，對該項目軟件系統(tǒng)開發(fā)各階段加強控制管理的根本目的在于增強對軟件開發(fā)的控制能力，提升軟件開發(fā)的質(zhì)量。TMS-SAT項目的軟件系統(tǒng)開發(fā)按軟件工程的生命周期法可分為項目的定義與分析、需求分析、系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)開發(fā)、系統(tǒng)測試、運行和維護等6個階段進行。項目的定義與分析該項目的立項由用戶單位根據(jù)自身業(yè)務(wù)的工作需要，向用戶業(yè)

8、務(wù)部門提出項目的立項建議，對立項目的、業(yè)務(wù)需求范圍、技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)、開發(fā)周期要求等方面做簡要概述，由用戶組織專家和信息技術(shù)專家組成聯(lián)合專家組，進行項目立項的可行性論證。我們單位在該項目中的主要工作就是協(xié)助用戶完成系統(tǒng)的定義與分析，并協(xié)助用戶編制技術(shù)規(guī)格書并交付用戶審查，使用戶能了解我們的研發(fā)能力和對此軟件開發(fā)所需投入的人力、物力，以及此項目最終達到的目標(biāo)。這樣將使用戶的需要基本表達出來，使此項目能順利進行。需求分析階段由于確定軟件需求是軟件項目非常重要的工作，必須給予足夠的重視。因此，制定需求時軟件開發(fā)方一定要與用戶密切配合，力爭把需求弄清楚并且做出確切的描述，因為這是后續(xù)開發(fā)工作的出發(fā)點。當(dāng)用

9、戶決將此項目交付給我們開發(fā)后，我們將制定適合本項目開發(fā)活動中的質(zhì)量計劃來控制軟件開發(fā)周期內(nèi)所有活動的工作條件、工作結(jié)果、評審要求等節(jié)點和各工作階段的質(zhì)量控制點要求；為了向用戶描述有關(guān)此項目文檔要求、人力資源、開發(fā)進度、審查要求、最終交付的產(chǎn)品等內(nèi)容，我們還編制了此項目的開發(fā)計劃和為進行此項目測試而準(zhǔn)備的測試計劃。在充分了解用戶的需求后，我們根據(jù)此項目的技術(shù)規(guī)格書的要求，進一步了解此項目的數(shù)據(jù)輸入要求、輸出要求、輸入輸出控制要求、功能設(shè)計要求、外部接口要求、系統(tǒng)性能要求、環(huán)境要求以及最終將達到的目標(biāo)等詳細(xì)內(nèi)容，形成本項目的崗位任務(wù)分析和培訓(xùn)大綱設(shè)計指南、基礎(chǔ)理論教材開發(fā)指南以及軟件開發(fā)方面的軟件

10、需求分析說明書和數(shù)據(jù)要求說明書，在通過本單位和用戶審查確認(rèn)后，再進行下一階段的工作，有效的防止和克服了急于進行軟件詳細(xì)設(shè)計的傾向。系統(tǒng)設(shè)計階段當(dāng)軟件需求分析階段的審查通過后，根據(jù)軟件需求分析說明書和數(shù)據(jù)要求說明書的要求，我們主要完成“應(yīng)該如何解決這個問題”和“具體解決此問題應(yīng)該采取的辦法”這兩項工作。所以，在設(shè)計階段，首先進行此系統(tǒng)的總體概要設(shè)計，通過數(shù)據(jù)流圖和數(shù)據(jù)字典的形勢來表示系統(tǒng)的邏輯模型，形成概要設(shè)計說明書和數(shù)據(jù)庫設(shè)計說明書。在解決“應(yīng)該怎樣具體實現(xiàn)這個系統(tǒng)呢？”這個問題時，我們采用面向?qū)ο?OO)和面向服務(wù)的架構(gòu)(SOA)相結(jié)合的設(shè)計方法，將最終程序模型用用戶能看見的格式和界面進行此

11、系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計，形成詳細(xì)設(shè)計說明書，供用戶在程序未編制前就可以對今后要使用的系統(tǒng)有個直觀的概念，避免了程序編制后產(chǎn)生的設(shè)計上的錯誤。為了使今后的系統(tǒng)便于維護，還將編制軟件開發(fā)規(guī)范文檔來規(guī)范整個項目組所有人員的文檔編寫和程序開發(fā)的規(guī)范格式和標(biāo)準(zhǔn)。在經(jīng)過本單位和用戶在設(shè)計階段的評審后，才能進行軟件編碼階段的工作。系統(tǒng)開發(fā)該項目軟件系統(tǒng)在開發(fā)階段主要進行編碼和單元測試工作，開發(fā)人員按照詳細(xì)設(shè)計說明書和軟件開發(fā)規(guī)范的要求，編寫出正確的、容易理解和便于維護的程序模塊。在每個子模塊形成后，程序開發(fā)人員和軟件測試人員隨時對此子模塊進行單元測試，形成單元測試報告或記錄，避免到程序完成后才發(fā)現(xiàn)程序模塊的錯誤。在

12、此階段，還將根據(jù)測試計劃和詳細(xì)設(shè)計說明書的要求，編制此軟件系統(tǒng)的測試程序，將所需測試的內(nèi)容、步驟、結(jié)果、案例等描述出來供測試階段使用。系統(tǒng)測試階段該項目軟件系統(tǒng)在開發(fā)人員完成所有軟件模塊編碼后，測試人員將根據(jù)測試程序進行軟件系統(tǒng)測試。同時，也要求用戶一起參與系統(tǒng)測試。對測試中產(chǎn)生的軟件不符合項，要求各測試人員形成“軟件問題報告單”，將存在問題的模塊名、產(chǎn)生現(xiàn)象、改正要求等描述出來，供軟件設(shè)計者審查以決定是否進行設(shè)計改進，或由程序開發(fā)人員進行程序編碼修改。當(dāng)軟件設(shè)計人員或程序編碼人員修改后，形成“問題修改單”進行答復(fù)，測試人員再次進行測試直到全部測試通過，形成系統(tǒng)測試報告，并經(jīng)過測試審查通過。這

13、樣，就可以減少系統(tǒng)在交付給用戶使用后產(chǎn)生的錯誤。當(dāng)軟件交付給用戶使用時，還將同時向用戶提交軟件系統(tǒng)現(xiàn)場安裝實施手冊、用戶手冊和維護手冊等相關(guān)文檔，有助于用戶正確的使用和維護該軟件系統(tǒng)。運行和維護階段從項目正式交付給用戶使用起，其維護活動就開始了。在維護階段的關(guān)鍵任務(wù)是通過各種必要的維護活動使軟件系統(tǒng)能長久地滿足用戶的需要。為完成此任務(wù)，我們從以下幾方面來進行維護活動中的工作：改正性維護當(dāng)用戶在使用軟件系統(tǒng)的過程中發(fā)現(xiàn)問題后，通過“用戶問題報告單”的形式進行反饋，項目組根據(jù)修改要求進行相應(yīng)的修改，對于軟件系統(tǒng)還需要重新測試后，到現(xiàn)場與用戶一起再進行現(xiàn)場測試，以達到用戶的要求。適應(yīng)性維護當(dāng)用戶的軟

14、件運行環(huán)境發(fā)生變化后，項目組也將對此軟件系統(tǒng)作相應(yīng)修改，以適應(yīng)用戶新的環(huán)境要求。完善性維護在用戶使用期間，我們將根據(jù)用戶的要求改進或擴充此軟件系統(tǒng)的功能，以期使本軟件系統(tǒng)更加完善和實用。預(yù)防性維護當(dāng)預(yù)測到此軟件系統(tǒng)有可能出現(xiàn)問題時，我們將修改此系統(tǒng)軟件，為將來的維護活動未雨綢繆。項目收尾通過兩年多的開發(fā)，目前該項目的開發(fā)工作已經(jīng)全部完成并通過了用戶的驗收并已正式投入使用，拖過對該項目的經(jīng)驗總結(jié)，為該項目的后續(xù)拓展和其他項目的開發(fā)提供經(jīng)驗支持和借鑒。通過該項目的開發(fā)，我們已經(jīng)具備提供大型核電工程軟件技術(shù)服務(wù)的能力，目前在國內(nèi)外其他核電廠、船舶或其他行業(yè)已經(jīng)開始市場推廣該項目，并已初步取得一定成績

15、。項目控制管理的分析總結(jié)項目開發(fā)管理質(zhì)量化該項目組通過編制項目質(zhì)量計劃、項目開發(fā)計劃和項目測試計劃等質(zhì)量文件，對該項目進行全過程監(jiān)督、控制，使各質(zhì)量相關(guān)活動在受控狀態(tài)下完成，確保項目中的各項質(zhì)量要求得到了滿足。項目開發(fā)過程規(guī)范化該項目的軟件系統(tǒng)在依據(jù)軟件工程化開發(fā)和軟件工程化管理的理念和方法的基礎(chǔ)上，通過嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)軟件開發(fā)管理和工作程序，規(guī)范了軟件研發(fā)過程，同時也更好的指導(dǎo)了培訓(xùn)大綱和基礎(chǔ)理論教材的開發(fā)工作。該項目軟件系統(tǒng)依據(jù)的管理程序主要包括：輸入輸出控制、接口控制、更改控制、設(shè)計審查、不符合項的處理、配置管理程序等。軟件研發(fā)工作程序包括研制各階段產(chǎn)生文檔、程序，如軟件需求、軟件設(shè)計、軟件

16、開發(fā)規(guī)范、測試計劃和測試程序等。項目所有過程文檔資料均采用統(tǒng)一的編碼和編寫格式。軟件系統(tǒng)的界面、窗體、字體、變量名和說明遵守統(tǒng)一的約定。軟件系統(tǒng)的所有模塊按功能劃分遵守相應(yīng)的命名約定和格式要求。項目開發(fā)控制進度化依據(jù)軟件工程化開發(fā)和軟件工程化管理的理念和方法，科學(xué)的劃分和制定核電工程應(yīng)用軟件的研制過程，同時各階段也兼顧了培訓(xùn)大綱和基礎(chǔ)理論教材的開發(fā)工作。采用三級進度管理體系，分級落實進度責(zé)任制。一級為合同規(guī)定總體進度要求，由項目負(fù)責(zé)人對本部門負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)；二級為功能塊進度計劃，由各功能塊負(fù)責(zé)人對項目負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)；三級為個人進度計劃，是二級進度計劃的展開，由個人對功能塊負(fù)責(zé)人和項目負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)。項目開

17、發(fā)監(jiān)督崗位化由于該項目軟件系統(tǒng)的需求分析說明書往往是采用軟件設(shè)計的術(shù)語編寫，因此常常令計算機背景知識較少的核電廠用戶的業(yè)務(wù)需求方難以理解，也就很難發(fā)現(xiàn)需求報告中與實際需求不符之處，更難提出建設(shè)性的意見。因此在該項目軟件系統(tǒng)的研制開發(fā)過程中引入了軟件監(jiān)督崗位，由核電廠信息技術(shù)管理部門擔(dān)任，其主要職責(zé)是在項目進行過程中，協(xié)調(diào)業(yè)務(wù)需求部門和軟件開發(fā)方的關(guān)系，監(jiān)控軟件開發(fā)任務(wù)的執(zhí)行情況，給開發(fā)人員和管理層提供反映軟件過程質(zhì)量的信息和數(shù)據(jù)，提高項目透明度，從而保證項目按照計劃實施，實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。 人員配備專業(yè)化在該項目的軟件系統(tǒng)研制過程中，從事研制和質(zhì)量相關(guān)活動的人員的數(shù)量、質(zhì)量必須能滿足項目開發(fā)工作的

18、需求，而且由于產(chǎn)品的質(zhì)量與開發(fā)研制該產(chǎn)品的人員能力直接相關(guān)，因此該項目編制了各類人員的配置計劃，如系統(tǒng)分析人員、系統(tǒng)設(shè)計人員、軟件開發(fā)人員、測試和驗證人員等，明確了具體的工作方式、內(nèi)容和要求，并根據(jù)崗位要求進行必要的培訓(xùn)和再培訓(xùn)，以便使他們獲得并保持必要的能力。結(jié)束語軟件系統(tǒng)項目的順利實施離不開對項目的精心控制管理。筆者通過參與TMS-SAT開發(fā)項目的實施，運用項目控制管理理論，結(jié)合軟件工程原理，對該項目進行了成功的實施與控制管理。實踐證明：由于該項目在軟件系統(tǒng)方面依照軟件工程化開發(fā)和軟件工程化管理的理念和方法，嚴(yán)格按照我們單位提出的核電工程軟件研制方法進行研制、設(shè)計和開發(fā)，加強軟件研發(fā)的規(guī)范

19、化管理，同時也更好的指導(dǎo)了培訓(xùn)大綱和基礎(chǔ)理論教材的開發(fā)工作，從而保證了軟件研發(fā)乃至整個項目的進度和質(zhì)量，使得我們開發(fā)的產(chǎn)品可維護性好，特別是在出廠驗收后大大減少了在現(xiàn)場測試和維護的人員投入，最終也得到了用戶的認(rèn)可。參考文獻國際原子能機構(gòu)編，核電廠人員培訓(xùn)及其評價，技術(shù)報告叢書第380號2005版，5-20；中國標(biāo)準(zhǔn)出版社編，軟件工程術(shù)語，GB/T 11457-2006版；中國標(biāo)準(zhǔn)出版社編，計算機軟件文檔編制規(guī)范，GB/T 8567-2006版；中國標(biāo)準(zhǔn)出版社編，軟件生存周期過程，GB/T 8566-2007版；中國標(biāo)準(zhǔn)出版社編，配置管理，GB/T 20158-2006版。國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會

20、編，核電廠操縱人員的執(zhí)照考核標(biāo)準(zhǔn)，中華人民共和國核行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)EJ/T 1043-2004版，10-15；Neal Whitten（孫艷春等譯），管理軟件開發(fā)項目（第二版），軟件項目管理系列叢書，2007年；鄧良松，軟件工程，西安電子科技大學(xué)出版社，2006年；Process control and implementation management of nuclear power engineering software projectAbstract：How to control effectively development process of nuclear power engineering software is one of the most important condi