復(fù)雜環(huán)境下軍用型號級機載軟件配置管理特征研究

羅旭升 張磊

摘要：在“軟件定義裝備”的時代背景下，航空裝備中機載軟件規(guī)模、數(shù)量均大幅增加，軟件所處的研發(fā)環(huán)境、聯(lián)調(diào)聯(lián)試環(huán)境、使用環(huán)境也非常復(fù)雜，全機軟件狀態(tài)管理面臨著新形式下的挑戰(zhàn)。因此，立足型號級，開展復(fù)雜環(huán)境下的全機機載軟件配置管理特征研究，保證全機軟件狀態(tài)清晰、過程受控、版本可追溯，對確保飛機質(zhì)量意義重大。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜環(huán)境;軍用飛機;機載軟件;配置管理

中圖分類號：TP315 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）09-0058-02

0 引言

隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，新一代航空裝備機載系統(tǒng)的集成化、自動化、智能化成為一種發(fā)展趨勢，航空裝備機載軟件規(guī)模不斷增加，機載軟件研制與過程管理成為飛機設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域。型號級機載軟件的技術(shù)狀態(tài)管理，直接影響航空裝備的生產(chǎn)制造、科研試飛、外場使用、飛機定型/鑒定以及在部隊的服役使用[1]，因此在此種復(fù)雜環(huán)境下的全機機載軟件配置管理成為確保型號全機狀態(tài)清晰、準(zhǔn)確的關(guān)鍵，任何軟件狀態(tài)的不完整或錯誤都會造成部隊作訓(xùn)任務(wù)的延遲或失敗，嚴重時甚至?xí)a(chǎn)生災(zāi)難性后果。

1 國軍標(biāo)對軟件配置管理的相關(guān)約束

1.1 GJB5235-2004中的相關(guān)約束

GJB5235-2004《軍用軟件配置管理》對軟件配置管理的主要相關(guān)約束[2]：

（1）軟件配置管理過程應(yīng)貫穿于整個軟件生命周期，包括配置標(biāo)識、配置控制、配置狀態(tài)紀(jì)實、配置評價、軟件發(fā)行管理和交付等活動;（2）軟件使用和維護過程必須開展配置管理。

1.2 GJB5716-2006中的相關(guān)約束

在GJB5716-2006《軍用軟件開發(fā)庫、受控庫和產(chǎn)品庫通用要求》中對軟件配置管理的主要相關(guān)約束[3]：

（1）軟件承研單位應(yīng)建立軟件開發(fā)庫、受控庫和產(chǎn)品庫，明確軟件三庫的管理職責(zé)，制定相關(guān)活動的管理規(guī)定;（2）軟件三庫支撐工具及環(huán)境須滿足GJB5716-2006的相關(guān)要求。

1.3 GJB2786A-2009中的相關(guān)約束

在GJB2786A-2009《軍用軟件開發(fā)通用要求》中對軟件工程環(huán)境的主要相關(guān)約束[4]：

開發(fā)方應(yīng)建立、控制和維護軟件工程環(huán)境（包括測試環(huán)境），確保該環(huán)境的各組成部分都能執(zhí)行其預(yù)定的功能。

2 型號級軟件配置管理特征

型號級機載軟件配置管理面向的對象是全機所有配套機載軟件的聯(lián)調(diào)聯(lián)試和狀態(tài)管控，配置管理活動包括出入庫、更改、灌裝、版本演進分支、基線更改、狀態(tài)發(fā)布、發(fā)布更改等，軟件狀態(tài)的管控直接影響整個飛機的構(gòu)型狀態(tài)。

經(jīng)分析，型號級軟件配置管理具有以下幾方面的特征：

2.1 軟件全生命周期狀態(tài)管理特征

按照GJB5235-2004《軍用軟件配置管理》的規(guī)定，必須對軟件配置項實施全生命周期的配置管理，保證軟件產(chǎn)品的完整性和可追溯性。因此立足于型號總體，研制全線需開展軟件配置項的全生命周期狀態(tài)管理，具體包括以下內(nèi)容：

2.1.1 全過程管理

由于軟件開發(fā)方法、軟件架構(gòu)、軟件是否復(fù)用等因素的不同，軟件生存周期模型多種多樣，如瀑布型、增量型、演進型等;但是無論選取哪一種軟件生存周期模型，從型號研制角度出發(fā)，軟件生存周期均可劃分為10個階段[5]：系統(tǒng)分析和設(shè)計階段、軟件計劃階段、軟件需求階段、軟件設(shè)計階段、軟件編碼階段、軟件集成階段、軟件驗收與交付階段、系統(tǒng)集成階段、定型/鑒定階段、軟件使用與維護階段。

2.1.2 生存周期基線定義及管理

軟件狀態(tài)管理貫穿軟件生存周期各個階段，在軟件研制過程中逐步建立軟件基線。依照GJB5235-2004《軍用軟件配置管理》，軟件基線包括功能基線、分配基線和產(chǎn)品基線。

基線的定義可采取后包前定義形式和獨立定義兩種形式。后包前定義形式即分配基線包含包括功能基線，產(chǎn)品基線包含分配基線。獨立定義形式即基線中的資料相互獨立。本文采取獨立定義形式。軟件研制過程對基線的定義如下[6]：

（1）功能基線，軟件研制任務(wù)書等;（2）分配基線，軟件需求規(guī)格說明、軟件接口需求規(guī)格說明等;（3）產(chǎn)品基線，軟件三大計劃（包括開發(fā)計劃、配置管理計劃、質(zhì)量保證計劃）、軟件三大標(biāo)準(zhǔn)（包括需求標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、編碼標(biāo)準(zhǔn)）、軟件設(shè)計說明、測試文檔、軟件手冊、軟件版本說明、軟件總結(jié)報告等。

2.1.3 支持工具管理

按照GJB2786A-2009《軍用軟件開發(fā)通用要求》對軟件工程環(huán)境的要求，軟件研制單位應(yīng)對軟件生命周期環(huán)境進行控制，保證軟件研制過程中使用到的開發(fā)環(huán)境、測試與驗證環(huán)境等處于可還原、可使用的受控狀態(tài)，一般包括以下內(nèi)容：

（1）開發(fā)工具，包括宿主機和目標(biāo)機系統(tǒng)的操作系統(tǒng)、編譯器及調(diào)試開發(fā)工具，其中操作系統(tǒng)如WindRiver VxWorks、AcoreOS等，編譯器如WindRiver WorkBench等，調(diào)試開發(fā)工具如Code Composer Studio等;（2）需求分析與管理工具，如RTcase、Rhapsody等;（3）設(shè)計工具，如ESTEREL SCADE、Rhapsody等;（4）測試工具，如TestBed、C++ Test等。

2.2 軟件狀態(tài)管理與型號及設(shè)備狀態(tài)管理相融合的特征

軍用軟件研制是型號研制和設(shè)備研制的重要組成部分，軟件狀態(tài)管理要處理好與型號研制和設(shè)備研制的關(guān)系[7]，具體要做到以下幾點：

（1）軟件狀態(tài)控制是設(shè)備技術(shù)狀態(tài)控制和全機技術(shù)狀態(tài)控制的重要環(huán)節(jié)，設(shè)計軟件狀態(tài)控制流程和策略時要將其放入整個設(shè)備級、全機級狀態(tài)控制流程中;（2）軟件狀態(tài)管理隨型號研制階段和設(shè)備研制階段，其責(zé)任主體、控制力度、參與單位不斷變化;在設(shè)備開展S型件試驗和聯(lián)試之前，設(shè)備承研單位從設(shè)備級開展軟件配置項的狀態(tài)管理工作，保證設(shè)備滿足技術(shù)協(xié)議書和C型件試驗的要求;進入S型件試驗后，總設(shè)計師單位開展S型件試驗件和裝機件的狀態(tài)控制，承研單位要將裝機件的軟件及生存周期資料交付給總體單位;在首飛和科研試飛階段，總設(shè)計師單位開展全機軟件設(shè)計狀態(tài)管理，總制造單位要開展全機軟件制造狀態(tài)的管理，試飛單位要開展全機軟件試飛狀態(tài)的管理;進入設(shè)計定型和生產(chǎn)定型階段，承研單位、總設(shè)計師單位、總制造單位、試飛單位、外場部隊等要協(xié)同開展軟件狀態(tài)管理;（3）在型號及設(shè)備的不同研制階段，軟件配置管理要求不能采取一刀切的策略，而應(yīng)基于軟件在型號研制不同階段的技術(shù)成熟度等因素，實施差異化的機載軟件配置管理，確保在技術(shù)成熟度較低時，軟件配置管理要求不至于過于嚴格而導(dǎo)致更改過程過于繁瑣;而在技術(shù)成熟度較高時，軟件配置管理要求不至于過于松懈而導(dǎo)致頻繁更改，造成更改過程不受控、版本無法追溯等問題。

2.3 全機軟件網(wǎng)狀式關(guān)聯(lián)更改的特征

軟件之間的數(shù)據(jù)關(guān)系、邏輯關(guān)系越來越復(fù)雜，不同設(shè)備間的軟件、不同系統(tǒng)間的軟件呈現(xiàn)出錯綜復(fù)雜的關(guān)聯(lián)關(guān)系，軟件的更改具有網(wǎng)狀式關(guān)聯(lián)更改的特點：

2.3.1 加強軟件更改升級的影響分析

軟件更改升級時，要立足設(shè)備、系統(tǒng)、全機開展影響分析，防止出現(xiàn)某一軟件配置項更改而與其相關(guān)軟件配置項未同步更改，從而引發(fā)飛機故障或事故。

2.3.2 制定適應(yīng)的更改控制策略

軟件更改升級時，要根據(jù)影響分析結(jié)果，從設(shè)備、系統(tǒng)、全機三級角度出發(fā)，開展分別的控制流程;如影響到其他設(shè)備，必須由系統(tǒng)級主管進行影響分析結(jié)果確認和相應(yīng)級別控制委員會批準(zhǔn);如影響到其他系統(tǒng)，必須由相關(guān)系統(tǒng)主管的確認和相應(yīng)級別控制委員會的批準(zhǔn)。

2.4 全機軟件多場景狀態(tài)管理的特征

在飛機的整個生命周期內(nèi)，軟件研制過程主要包括承研單位研發(fā)、總設(shè)計師單位試驗、制造單位生產(chǎn)及試驗、試飛單位試飛、外場部隊服役五個場景。在不同的軟件研制場景下，軟件狀態(tài)管理控制模式也不盡相同，具體要求如下：

（1）多場景中的參與方及狀態(tài)控制活動不同：軟件全生命周期過程歷經(jīng)承研單位研發(fā)、總設(shè)計師單位試驗、制造單位生產(chǎn)及試驗、試飛單位試飛、外場部隊服役等多種場景，責(zé)任主體和參與方不斷變化，軟件狀態(tài)控制的方法及活動也隨之進行變化，以適應(yīng)狀態(tài)控制的需求。（2）多場景中的軟件多版本有效：由于型號研制過程中高度并行，多架機并行研制及制造、試飛、領(lǐng)先使用并行開展，經(jīng)常出現(xiàn)設(shè)計狀態(tài)、制造狀態(tài)、試飛狀態(tài)、使用狀態(tài)不一致和軟件版本多場景下的多版本同時有效的情況，因此，需要制定相應(yīng)的狀態(tài)控制策略，保證各場景之間的版本可追溯性和準(zhǔn)確性[8]。

3 結(jié)語

在“軟件定義裝備”的時代形勢發(fā)展下，軟件在航空武器裝備中的作用越來越重要，軟件狀態(tài)管理直接影響飛機型號研制進度、質(zhì)量，影響交付部隊后的使用，因此，必須站在“軟件配置管理關(guān)系部隊訓(xùn)練和作戰(zhàn)任務(wù)，關(guān)系部隊作戰(zhàn)能力提升”的角度開展型號級軟件配置管理工作，保證飛機軟件產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。

參考文獻

[1] 王慶林.飛機構(gòu)型管理[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2012.

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[7] 成曉陽.技術(shù)狀態(tài)管理在成品研制中的應(yīng)用[J].航空標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量，2015（1）：29-32.

[8] 鄭翠芳.武器裝備軟件配置管理實施方法淺談[J].計算機科學(xué)，2013（S2）：395-397.

Abstract：In the background of 'software determining equipment'， the size and quantity of airborne software in aviation equipment have increased greatly， as well as the complexity of all kinds of tools including software development and verification environment， bringing more challenges to the state management of airborne software.Therefore， it is of great significance to study the characteristics of airborne software configuration management in complex environment from aircraft view to ensure that the software status is clear， the process is controlled and the version can be traced.

Key words：complex environment; military aircraft; airborne software; configuration management