航天產(chǎn)品軟件研制過程與項目管理、質(zhì)量管理協(xié)同技術(shù)研究

/中國航天科工集團(tuán)有限公司

侯敏、馮大成 /北京計算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用研究所

隨著航天產(chǎn)品軟件高度集成化、智能化，軟件復(fù)雜程度越來越高，但研制周期卻越來越短，如何確保軟件高質(zhì)量、大規(guī)?？焖俳桓叮⒖焖儆行幚戆l(fā)生的軟件質(zhì)量問題，提高用戶滿意度，是目前迫切需要與相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)解決的問題。面對新的發(fā)展形勢，需將影響軟件質(zhì)量的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化環(huán)節(jié)進(jìn)行技術(shù)提升，以強(qiáng)化技術(shù)、工具、方法、手段的研究和應(yīng)用，提高軟件質(zhì)量。

一、現(xiàn)狀和問題

1．現(xiàn)狀分析

眾所周知，影響軟件質(zhì)量的主要環(huán)節(jié)是軟件研制過程，當(dāng)前各軟件研制單位正開展軟件研制能力成熟度資質(zhì)認(rèn)證，以提高軟件研制能力，確保軟件質(zhì)量。而為了確保軟件研制過程產(chǎn)生的最終軟件產(chǎn)品質(zhì)量能按時交付，一般由項目管理部門負(fù)責(zé)進(jìn)度計劃和跟蹤，質(zhì)量管理部門負(fù)責(zé)確保軟件產(chǎn)品質(zhì)量問題監(jiān)督與跟蹤解決。

在軟件工程化過程管理方面，軟件研制單位一般都采用軟件過程管理工具，各軟件研制單位需陸續(xù)通過軟件研制能力成熟度認(rèn)證，且已達(dá)到能力水平的單位每年仍需接受年度監(jiān)督審查，因此使用軟件過程管理系統(tǒng)來支持軟件過程持續(xù)改進(jìn)是必然趨勢。

在項目管理方面，各研制單位的項目管理部門一般使用項目管理系統(tǒng)開展相關(guān)工作。項目管理系統(tǒng)是以計劃為驅(qū)動的平臺，不同的崗位人員在不同專業(yè)系統(tǒng)中接收工作計劃，完成情況自動反饋到項目管理平臺中，并通過基于項目目標(biāo)的流程管控及建設(shè)管理要求，實現(xiàn)量化績效考核的項目管理，以規(guī)范工作流程，監(jiān)控工作完成效果，提高管理效率和水平。

在質(zhì)量管理方面，各研制單位質(zhì)量管理部門一般使用質(zhì)量管理系統(tǒng)開展相關(guān)工作。質(zhì)量管理信息系統(tǒng)通過綜合質(zhì)量管理、質(zhì)量問題歸零管理、質(zhì)量評審管理、質(zhì)量體系建設(shè)、質(zhì)量成本管理等功能，能夠?qū)崿F(xiàn)提高質(zhì)量決策管理水平及業(yè)務(wù)工作效率、降低管理成本、最終提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。

2．存在的問題

軟件過程管理、項目管理和質(zhì)量管理系統(tǒng)分別為軟件研制部門、項目管理部門、質(zhì)量管理部門提供了管理方面的信息化手段，有效地提高了管理水平，但各系統(tǒng)卻分別在獨(dú)立運(yùn)行，沒有實現(xiàn)互聯(lián)互通，存在的問題主要表現(xiàn)在以下4個方面：

一是無法提供產(chǎn)品研制信息的全面視圖。研制任務(wù)經(jīng)總體分解后下達(dá)至各分系統(tǒng)，分系統(tǒng)再分別采用項目、質(zhì)量、軟件研制過程管理系統(tǒng)進(jìn)行管理，導(dǎo)致同屬于一個項目的數(shù)據(jù)卻分布于不同的信息系統(tǒng)中，造成相互割裂的局面。

二是軟件質(zhì)量信息無法整合。目前，質(zhì)量管理系統(tǒng)中存在軟件質(zhì)量信息，軟件過程管理系統(tǒng)中也存在軟件質(zhì)量信息，但缺少必要的軟件質(zhì)量信息化手段，致使質(zhì)量信息不能被整合，無法為軟件質(zhì)量改進(jìn)提供決策支持。

三是項目總體監(jiān)控困難。項目管理單位下達(dá)研制任務(wù)，但了解研制進(jìn)度還是通過電子表格上報的形式，這種情況導(dǎo)致很難實時了解各項目的實際績效，不能有效掌控風(fēng)險。

四是無法保證實際軟件研制數(shù)據(jù)的可信性。項目管理與軟件研制的各個環(huán)節(jié)均有關(guān)聯(lián)，但目前沒有信息化手段能夠直接獲取數(shù)據(jù)，只能依靠人工上報方式收集信息，導(dǎo)致效率低且數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、不全面。

綜上所述，軟件研制過程管理與項目管理、質(zhì)量管理系統(tǒng)之間沒有實現(xiàn)互聯(lián)互通，導(dǎo)致軟件數(shù)據(jù)在不同管理部門之間割裂開來，而軟件的開發(fā)與管理本是圍繞同樣的一條軟件研制主線而進(jìn)行的工程與管理活動。因此，實現(xiàn)管理與工程信息化系統(tǒng)互通的需求越來越明顯和迫切。

二、產(chǎn)品軟件研制過程與項目管理、質(zhì)量管理的數(shù)據(jù)流分析

1．軟件過程管理工作流程

軟件過程管理系統(tǒng)以流程牽引的方式引導(dǎo)任務(wù)完成。系統(tǒng)對軟件過程管理的主要流程如圖1所示。

圖1 軟件過程管理的主要流程

2．項目管理工作流程

項目管理系統(tǒng)是面向業(yè)務(wù)流程而非企業(yè)組織機(jī)構(gòu)設(shè)計的系統(tǒng)，其項目創(chuàng)建流程如圖2所示。

圖2 項目管理系統(tǒng)工作創(chuàng)建流程

3．質(zhì)量管理工作流程

質(zhì)量管理信息系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)提高質(zhì)量決策管理水平及業(yè)務(wù)工作效率，降低管理成本，保證最終產(chǎn)品質(zhì)量的目的。在此信息系統(tǒng)中，與軟件研制相關(guān)的內(nèi)容主要包括質(zhì)量問題歸零管理、質(zhì)量評審管理等。

質(zhì)量問題歸零模塊覆蓋整個歸零流程中的各個環(huán)節(jié)，包括正常的歸零流程、歸零督促流程以及例外放行流程，其主要功能如圖3所示。

三、協(xié)同技術(shù)實施過程

1．總體方案

項目管理、質(zhì)量管理與軟件研制過程管理協(xié)同技術(shù)總體實現(xiàn)方案為：

首先，分析現(xiàn)有軟件過程管理、項目管理、質(zhì)量管理系統(tǒng)功能及其主要工作流程。

其次，梳理軟件研制部門、項目管理部門、質(zhì)量管理部門的業(yè)務(wù)工作流程和數(shù)據(jù)，確定各方相互之間的流程交互與數(shù)據(jù)傳遞方式，以及軟件過程管理系統(tǒng)與項目管理系統(tǒng)、軟件過程管理系統(tǒng)與質(zhì)量管理系統(tǒng)的集成接口。

第三，制定項目及軟件數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。真正的協(xié)同是在信息系統(tǒng)互聯(lián)互通的基礎(chǔ)上，對流轉(zhuǎn)在不同信息系統(tǒng)中同樣的實體信息采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式來傳遞，因此需要在分析集成接口的基礎(chǔ)上，制定項目及軟件數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)來解決這一問題。

最后，在梳理流程和交互數(shù)據(jù)并確定了集成接口后，研究各個集成接口的實現(xiàn)技術(shù)，并將項目及軟件數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)融入到協(xié)同平臺中，以便用技術(shù)手段保證用戶對標(biāo)準(zhǔn)的遵從，進(jìn)而減少人為原因造成的質(zhì)量問題，最終提高產(chǎn)品的質(zhì)量。

2．軟件過程管理與項目管理系統(tǒng)的集成

將已有軟件過程管理工具與項目管理系統(tǒng)進(jìn)行柔性集成，并將實現(xiàn)軟件過程管理工具的軟件項目管理向上延展至軟硬件項目的統(tǒng)一管理，項目管理系統(tǒng)所需數(shù)據(jù)通過軟件過程管理工具報送，以確保數(shù)據(jù)來源的可信度。

在項目管理系統(tǒng)中創(chuàng)建項目時，要確定項目的工號信息；項目發(fā)布后創(chuàng)建年度/全周期計劃，并進(jìn)行計劃分解；然后將任務(wù)下發(fā)給相關(guān)責(zé)任人，再由相關(guān)責(zé)任人繼續(xù)進(jìn)行任務(wù)分解，并定期進(jìn)行任務(wù)狀態(tài)反饋。

軟件過程管理工具的研制遵循企業(yè)的項目管理理念，建立了項目層和軟件層2個層級的管理模式，以產(chǎn)品的概念對軟件項目進(jìn)行統(tǒng)一管理。項目管理部門的項目計劃經(jīng)理建立產(chǎn)品信息后，由軟件項目負(fù)責(zé)人建立軟件項目，再進(jìn)行項目策劃，包括人員安排、任務(wù)分解、工作進(jìn)度、質(zhì)量保證和配置管理等詳細(xì)內(nèi)容，并按照項目策劃開展各項工作。

對比分析項目管理與軟件過程管理系統(tǒng)的工作流程，兩者之間的交互過程如圖4所示。

圖3 質(zhì)量問題歸零模塊的功能

圖4 項目管理與軟件過程管理數(shù)據(jù)交互

3．軟件過程管理與質(zhì)量管理系統(tǒng)的集成

質(zhì)量管理系統(tǒng)關(guān)注的與軟件研制相關(guān)的內(nèi)容主要是質(zhì)量問題歸零管理、質(zhì)量評審管理等方面內(nèi)容，因此兩者的集成主要從這2個方面來開展。

針對質(zhì)量問題歸零管理，圍繞以下幾個主要問題進(jìn)行研究：

一是明確軟件質(zhì)量問題歸零管理與軟件研發(fā)過程的結(jié)合點(diǎn)，包括在項目結(jié)束前進(jìn)行的質(zhì)量問題歸零和項目結(jié)束后維護(hù)過程中質(zhì)量問題歸零；

二是明確質(zhì)量問題歸零管理簽審流程應(yīng)放在軟件過程管理系統(tǒng)還是在質(zhì)量管理系統(tǒng)中，以避免二者進(jìn)行重復(fù)簽審的問題；

三是確保各級質(zhì)量管理部門項目軟件信息的一致性。由于質(zhì)量管理部門需要統(tǒng)計的項目軟件列表目錄內(nèi)容是系統(tǒng)級計劃內(nèi)容，而納入軟件過程管理工具中的軟件列表是分系統(tǒng)級，當(dāng)有些項目軟件不在下級計劃管理范圍內(nèi)時，建議從系統(tǒng)級相關(guān)管理部門統(tǒng)一下發(fā)計劃，以保證質(zhì)量管理部門能在軟件過程管理工具中獲取到相關(guān)數(shù)據(jù)。

針對質(zhì)量評審管理，圍繞以下幾個主要問題進(jìn)行研究：

一是如何保證系統(tǒng)級質(zhì)量管理部門需要統(tǒng)計的項目軟件質(zhì)量評審相關(guān)信息能存在于軟件過程管理工具中；

二是明確質(zhì)量管理系統(tǒng)要關(guān)注哪些數(shù)據(jù)，需要軟件過程管理工具報送哪些數(shù)據(jù)，包括任務(wù)書變更、里程碑節(jié)點(diǎn)（如任務(wù)書、軟件需求、第三方測試、驗收）評審問題，以及評審問題缺陷率、關(guān)閉率等。

圖5 協(xié)同平臺總體框架

4．協(xié)同平臺的實現(xiàn)

項目管理、質(zhì)量管理與軟件研制協(xié)同的總體實現(xiàn)方案是以軟件過程管理工具承載的軟件研制信息為核心實體，將項目管理系統(tǒng)和質(zhì)量管理系統(tǒng)進(jìn)行柔性化集成，以形成產(chǎn)品軟件研制與項目管理、質(zhì)量管理協(xié)同平臺，協(xié)同平臺的總體集成框架如圖5所示。

各單位的軟件過程管理、項目管理、質(zhì)量管理系統(tǒng)組成網(wǎng)絡(luò)。項目管理系統(tǒng)將各自獨(dú)立的服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)連接起來，并對現(xiàn)有系統(tǒng)和項目管理系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)路服務(wù)接口擴(kuò)展，進(jìn)而解決系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸問題。軟件立項信息依據(jù)項目管理系統(tǒng)中的項目管理計劃，任務(wù)完成情況依據(jù)系統(tǒng)中軟件項目實施完成情況，以實現(xiàn)科研與生產(chǎn)環(huán)節(jié)的有效銜接，避免科研計劃與生產(chǎn)實際執(zhí)行情況不一致的問題，進(jìn)而可通過項目管理系統(tǒng)從宏觀上全面了解整個項目的總體情況。

后續(xù)，以軟件過程管理工具為基礎(chǔ)，將軟件需求、設(shè)計、驗證等多種軟件研制工具納入到協(xié)同平臺中，形成軟件協(xié)同研發(fā)與管理的一體化平臺，實現(xiàn)軟件全過程統(tǒng)一研制與管理，以支持機(jī)械、電子、軟件多方面協(xié)同工作，進(jìn)而從根本上提升航天產(chǎn)品軟件的研制與管理水平。