機載軟件化管理

機載軟件化管理

隨著飛機型號性能要求的不斷提高，以及科學技術(shù)的快速發(fā)展，大多數(shù)現(xiàn)代飛機的重要功能系統(tǒng)都與計算機軟件有關(guān)。出于極大的興趣，載軟件軟件的應(yīng)用范圍也越來越大。從第二代飛機開始，軟件可以執(zhí)行的功能隨著每一代飛機的變化而不斷變化。軟件功能、結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)變得越來越復(fù)雜。由于飛機執(zhí)行任務(wù)所經(jīng)歷的外部環(huán)境和內(nèi)部運行狀態(tài)千變?nèi)f化,以及飛行安全和任務(wù)保障要求的不斷提高,對機載軟件的管理提出了越來越高的要求,軟件管理已經(jīng)成為飛機系統(tǒng)工程中的關(guān)鍵技術(shù)之一。傳統(tǒng)的機載軟件的管理模式已遠遠不能滿足現(xiàn)代飛機對軟件狀態(tài)控制的需要,必須采取軟件工程化管理方法對機載軟件開發(fā)全過程和壽命周期予以系統(tǒng)管理。飛機機載軟件工程化管理是指借鑒工程系統(tǒng)管理的理論和實踐經(jīng)驗,結(jié)合飛機型號研制的具體要求和軟件產(chǎn)品的特殊性,對軟件開發(fā)全過程和壽命周期進行定義、規(guī)范、控制和管理,使軟件項目的每一項活動都以一種系統(tǒng)的方式在受控狀態(tài)下進行,從而保證軟件狀態(tài)的一致性,達到飛機軟件裝機狀態(tài)清晰、完整,確保飛行和維護保障的準確、可靠。1提升承研單位的軟件內(nèi)裝飛機機載軟件產(chǎn)品(包括系統(tǒng)、分系統(tǒng)和組件)的承研單位只有在軟件壽命周期內(nèi)嚴格執(zhí)行機載軟件工程化管理的有關(guān)規(guī)范和條例,才有可能實現(xiàn)整機軟件的工程化管理。1.1計劃管理要求在型號研制項目合同簽訂或任務(wù)書下達后,型號總體單位首先要針對研制合同、任務(wù)書的特定要求進行軟件項目策劃,并將策劃結(jié)果形成項目開發(fā)計劃。項目開發(fā)計劃應(yīng)包括:(1)明確項目的總目標、工作范圍、工作內(nèi)容、需提交的軟件產(chǎn)品清單(包括程序、文檔及相關(guān)服務(wù))、軟件測試和驗收標準、項目的完成期限。(2)劃分項目開發(fā)階段,確定各階段的輸入、輸出,預(yù)測各階段的關(guān)鍵問題和技術(shù)難點。(3)明確進度控制要求(如各階段要完成的工作內(nèi)容及要執(zhí)行的驗證);確定軟件配置計劃和文檔編制計劃等。(4)在型號研制過程中,軟件應(yīng)作為特殊產(chǎn)品納入型號的研制計劃和產(chǎn)品配套表。1.2個級別的介紹應(yīng)根據(jù)軟件對系統(tǒng)安全性和功能的不同影響程度進行重要度分類。軟件重要度一般分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3個級別(見表1)。軟件重要度分類應(yīng)在飛機型號總體單位的指導下分層進行,自頂向下,由系統(tǒng)到分系統(tǒng),直至每個單元模塊。軟件重要度分類應(yīng)盡早進行(最遲應(yīng)在概念設(shè)計階段結(jié)束前完成)。在整個軟件開發(fā)過程中,應(yīng)視軟件的級別按有關(guān)規(guī)定采取不同的管理措施。1.3階段性產(chǎn)品供給管理基線的確定一般應(yīng)考慮兩個因素:一是軟件本身規(guī)模的大小和結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度;二是軟件項目所屬系統(tǒng)的特點。當軟件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、規(guī)模很大時,基線劃分應(yīng)細一些(特別是在研制階段的基線劃分),同時,基線劃分還應(yīng)與整個型號研制階段(型號研制程序一般分為可行性論證(K)、方案論證(F)、初樣研制(C)、試樣研制(S)和設(shè)計定型(D)五個階段)的劃分協(xié)調(diào),以便于階段性軟件產(chǎn)品的轉(zhuǎn)階段審驗和發(fā)放。例如,在某型號研制中,我們對型號軟件的研制定義了5類基線,即功能基線、分配基線、C階段基線、S階段基線和產(chǎn)品基線。從“C”型件交付之日起,型號軟件各承研單位的軟件配置基線必須與型號總體單位保持一致。(1)“C”型件軟件交付時,應(yīng)對“C”型件各軟件配置項進行驗收評審。通過驗收評審后,將“C”型件軟件裝入總體單位的項目級軟件開發(fā)庫中。(2)軟件完成“C”型件綜合聯(lián)試后,經(jīng)評審達到C階段基線要求,從項目級軟件開發(fā)庫中進入項目級軟件受控庫;完成“S”型件綜合聯(lián)試后,經(jīng)評審達到S階段基線要求,并經(jīng)試飛驗證后送入項目級軟件產(chǎn)品庫。(3)研制完成的型號軟件通過驗收評審,達到產(chǎn)品基線的要求方可作為產(chǎn)品交付配套裝機。1.4軟件的開發(fā)需規(guī)范化按照軟件開發(fā)的有關(guān)標準、規(guī)范,結(jié)合飛機型號軟件開發(fā)的特點,型號總體單位和軟件開發(fā)單位都要建立健全軟件工程化管理制度,對型號軟件開發(fā)的各項活動分別實施規(guī)范化的工程管理、協(xié)調(diào)、監(jiān)督和控制,使各項活動有人負責,有章可循,有據(jù)可查,有人驗證,確保提供合格的機載軟件產(chǎn)品。進度控制是軟件開發(fā)過程的重點。飛機系統(tǒng)軟件開發(fā)由多項相互交叉、同時并行的活動構(gòu)成,相互間有很多的接口關(guān)系和邏輯順序。進度拖延或失控將影響整個型號的研制進度,增加成本;如趕進度勢必影響軟件開發(fā)的質(zhì)量。因此,必須實施網(wǎng)絡(luò)化進度控制,找出各系統(tǒng)、分系統(tǒng)之間的聯(lián)系,并將它們合理地組織起來,從而最有效地利用各項資源,確保及時參加系統(tǒng)聯(lián)試。2飛機類型惡意軟件管理的基本目標2.1軟件的設(shè)計基礎(chǔ)全面、準確地理解并描述軟件功能需求,是軟件研發(fā)工作的關(guān)鍵一步,它不僅為后續(xù)開發(fā)階段提供了設(shè)計基礎(chǔ),也是評價最終軟件產(chǎn)品的依據(jù)。因此應(yīng)注意:(1)充分溝通,對軟件需求達成一致理解。(2)快速建立軟件系統(tǒng)模型,從而能對照系統(tǒng)的工作特性,提出明確的軟件需求。(3)在確定軟件需求時,應(yīng)對所開發(fā)軟件系統(tǒng)的構(gòu)成和整體特性有全面的了解和把握。2.2軟件實施階段評審軟件開發(fā)的每一過程所產(chǎn)生的差錯在后續(xù)階段有積累和放大效應(yīng),開發(fā)前期的一個小小疏忽和差錯,都可能對后期開發(fā)造成嚴重的影響。而且在不同階段,引入變更、糾正錯誤所付出的代價是不同的。缺陷發(fā)現(xiàn)得越早就越易糾正,如果到后期才暴露、糾正,由于影響范圍擴大,邏輯關(guān)系復(fù)雜,需要更多時間、人力和費用的投入。因此,應(yīng)充分重視階段性評審對保證軟件質(zhì)量、降低軟件開發(fā)成本的重要性,確保評審的有效性。在型號軟件整個研制過程中,至少要進行軟件需求評審、概要設(shè)計評審、詳細設(shè)計評審、確認評審、軟件驗收評審和軟件驗證、功能審查、物理審查、綜合審查等8個方面的評審、審查工作。根據(jù)型號研制的實際情況,軟件開發(fā)階段的評審可分6次進行。其中需求評審、設(shè)計評審和內(nèi)部驗收評審由軟件承研單位組織,一般在承研單位內(nèi)進行;軟件驗證和確認、功能審查、物理審查和綜合審查由總體單位組織,分別結(jié)合“C”型件綜合聯(lián)試評審和“S”型件試驗評審,在系統(tǒng)試驗現(xiàn)場進行。軟件驗收評審在“D”型件研制階段結(jié)束時進行。2.3軟件配置管理軟件配置管理也稱為軟件技術(shù)狀態(tài)管理,是指軟件生命周期各階段所產(chǎn)生的各種形式、各種版本的文檔、程序及其數(shù)據(jù)的集合,主要有5個方面的內(nèi)容,即基線定義、標識規(guī)定、更改控制、狀態(tài)報告和版本管理。軟件配置管理至關(guān)重要,它關(guān)系到軟件研制工作的有效性、軟件產(chǎn)品的可用性和可信性。在軟件整個生命周期內(nèi),軟件配置管理要控制軟件配置管理項的發(fā)布和更改,記錄并報告配置的狀態(tài)和更改要求,驗證配置項的完整性和正確性,它貫穿于軟件開發(fā)和使用過程的始終。考慮到型號飛機工程的復(fù)雜性和有較多的參研單位,型號軟件配置管理宜采用分級管理的方式,即項目級軟件配置管理和分系統(tǒng)級軟件配置管理兩級管理體系。軟件庫分為兩級,一級為項目級軟件配置庫,由型號總體單位建立并負責管理;二級為分系統(tǒng)級軟件配置庫,由各分系統(tǒng)或設(shè)備承研單位建立并負責管理。因此,型號總體單位應(yīng):(1)制定并實施配置管理計劃,確定配置管理職責、方法、程序和要求。(2)軟件配置項一旦經(jīng)過測試、審查和批準,即納入配置管理。對隨后所發(fā)生的所有變更應(yīng)提出申請,經(jīng)審批后實施變更。(3)在軟件各開發(fā)階段末尾建立配置基線,對基線處的配置變更執(zhí)行更高級別的審批控制。(4)定期發(fā)布配置狀態(tài)報告,使所有有關(guān)單位能及時了解軟件配置變化,避免可能出現(xiàn)的沖突和不一致。(5)盡早建立項目級軟件配置庫,并要求所有裝機軟件產(chǎn)品必須無條件地進入項目級軟件配置庫。2.4中小型企業(yè)安全關(guān)鍵軟件測試監(jiān)測的要求由于軟件錯誤有較大的隱蔽性,為了提高測試以及系統(tǒng)、分系統(tǒng)聯(lián)試工作的充分性和有效性,應(yīng)特別重視并注意:(1)制定和實施測試管理程序,編制并嚴格執(zhí)行測試計劃、測試規(guī)程,對測試結(jié)果進行記錄、報告和審查。(2)測試應(yīng)分階段進行。不同階段的測試可交叉進行,但測試對象、目的、內(nèi)容、參與人員、測試工具、方法都有所不同。(3)進行測試前后的測試審查。測試前審查、確認已具備測試條件,測試計劃、測試規(guī)程恰當、充分、適用;測試后對測試結(jié)果、報告進行全面審查。(4)對安全關(guān)鍵軟件必須進行獨立的第三方測試。第三方測試應(yīng)在“S”型件綜合聯(lián)試結(jié)束前完成,并提交第三方軟件測評報告。(5)軟件測試的第三方應(yīng)是經(jīng)有關(guān)部門批準的具備軟件測評資格的機構(gòu)。承擔軟件第三方測試的機構(gòu)對軟件開發(fā)單位知識產(chǎn)權(quán)的保護可在合同或協(xié)議書中規(guī)定相應(yīng)的條款。2.5承研單位的檢查型號總體單位應(yīng)在《軟件研制任務(wù)書》和《軟件需求規(guī)格說明》中提出定性、定量的軟件性能和質(zhì)量要求,并參加軟件承研單位的階段評審;對系統(tǒng)或分系統(tǒng)聯(lián)試中發(fā)現(xiàn)的軟件問題的糾正情況進行監(jiān)督;對軟件承研單位的分系統(tǒng)級軟件配置庫與項目級軟件配置庫的一致性進行監(jiān)督和檢查;對軟件承研單位提供的軟件是否滿足研制任務(wù)書要求予以確認。2.6fracas軟件聯(lián)試方法從軟件系統(tǒng)分析和設(shè)計階段開始,就應(yīng)建立型號的軟件故障報告、分析和糾正措施系統(tǒng)(SFRACAS)。在軟件測試過程和聯(lián)試過程中,應(yīng)按有關(guān)規(guī)定記錄、整理、分析軟件的故障數(shù)據(jù),并對其實施閉環(huán)控制,有效地消除軟件缺陷和故障。在軟件開發(fā)、測試、外場試驗及使用部門建立問題報告制度。對軟件的更改記錄和信息應(yīng)納入總體單位的信息閉環(huán)管理系統(tǒng)。3軟件加載過程監(jiān)控和軟件文件管理3.1從產(chǎn)品庫中自然產(chǎn)出和交付工裝各系統(tǒng)、分系統(tǒng)軟件達到產(chǎn)品基線要求才可作為產(chǎn)品交付裝機,特別強調(diào)軟件產(chǎn)品必須且只能從項目級產(chǎn)品庫中導出和交付裝機。在軟件的出庫、灌裝過程中,除執(zhí)行配置管理規(guī)定中的有關(guān)要求外,軟件檢驗員要查驗軟件狀態(tài)、版本與飛機構(gòu)型狀態(tài)的一致性,監(jiān)控軟件的出庫、灌裝過程和系統(tǒng)測試過程,特別要跟蹤軟件灌裝后測試產(chǎn)生的不符合項的歸零。3.2文檔資料管理。我國機械規(guī)范的管理主要規(guī)范以下三文檔資料是軟件產(chǎn)品的有機組成部分,用以描述、規(guī)定、記錄、報告軟件工程的各項活動以及軟件設(shè)計和實現(xiàn)的細節(jié)。規(guī)范、細致地編制、管理和維護文檔,對軟件工程化管理具有非常重要的意義。文檔資料管理的內(nèi)容包括:制定并實施文檔管理制度;按GJB438A的要求制定文檔編制計劃;統(tǒng)一文檔的編制格式與內(nèi)容要求;對應(yīng)標識應(yīng)盡量與程序編碼的標識一致以便于識別和跟蹤;控制文檔的更改;對重要文檔作為軟件配置項納入配置管理;統(tǒng)一培訓教材格式和內(nèi)容要求等。4軟件的標準化和規(guī)范化機載軟件工程化管理是飛機型號研制的必然趨勢。應(yīng)將軟件開發(fā)和管理過程看作是矛盾的對立與統(tǒng)一,過分強調(diào)軟件的特殊性而忽視軟硬件工程管理的