“三多”場景下的飛機軟件配置管理技術(shù)研究及應(yīng)用

航空工業(yè)第一飛機設(shè)計研究院 羅旭升 郭婉琴

航空工業(yè)一飛院作為國內(nèi)目前唯一集殲擊轟炸機、轟炸機、民用飛機、運輸機和特種飛機設(shè)計研究于一體的國家級大中型軍民用飛機設(shè)計研究院，在飛豹飛機、大運飛機等多個軍機型號研制過程中，立足型號研制總體，面向型號研制全線，以保證全機軟件“高安全、高可靠、狀態(tài)清晰可控”為目標(biāo)，構(gòu)建了健全的型號軟件配置管理體系。

一、型號研制過程中的緊迫需求

由于目前國內(nèi)航空裝備型號“系列化研制、漸進(jìn)式研制”的策略，全機軟件呈現(xiàn)出“多系列、多構(gòu)型、多版本”三多的態(tài)勢，全機軟件組合在一起的狀態(tài)異常復(fù)雜。據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)有飛機型號軟件總規(guī)模普遍突破上千萬行代碼、上百個配置項。如果對幾千萬行代碼、幾百個軟件配置項這樣量級的飛機軟件沒有實施嚴(yán)格的狀態(tài)管理，或者管理不規(guī)范、不清晰，將會直接影響飛機的生產(chǎn)制造、科研試飛、外場使用、飛機全狀態(tài)的定型鑒定，以及飛機在部隊的服役使用，造成災(zāi)難性后果。與以往相比，軟件定義裝備的時代對型號級全機軟件配置管理提出了更高的要求。

二、全機軟件配置管理總體思路

在飛機型號研制過程中，全機軟件配置管理的總體目標(biāo)是：全機軟件變更活動受控、全機軟件版本可追溯、全機軟件裝機狀態(tài)清晰?；诖四繕?biāo)，我院立足型號級狀態(tài)的總體管控，開展全機軟件控制要素梳理分析、全機軟件交付方法、一體化更改和貫改技術(shù)、全機軟件統(tǒng)計分析等一系列的研究，并經(jīng)過型號應(yīng)用驗證，最終形成一套型號級軟件配置管理技術(shù)的方法、流程和規(guī)范，提高型號軟件配置管理能力。

三、全面加強全機軟件配置管理能力

（一）深入分析軍機的復(fù)雜聯(lián)調(diào)聯(lián)試環(huán)境，梳理全機軟件的多維控制要素

軟件作為飛機中的重要組成部分，其研制和維護(hù)處于非常復(fù)雜的聯(lián)調(diào)聯(lián)試環(huán)境中，應(yīng)基于其復(fù)雜性，認(rèn)真梳理全機軟件的多維度研制控制要素。一是軟件控制特性多且復(fù)雜。軟件版本多，因軍用飛機從研制到定型一般歷經(jīng)數(shù)十年甚至幾十年，研制周期長，將產(chǎn)生很多的軟件版本；軟件配置項多，隨著越來越多的功能由軟件來完成，飛機軟件配置項一般都上百項甚至幾百項的量級；全機軟件規(guī)模差異大，有規(guī)模百行以下的，也有規(guī)模數(shù)十萬的（如顯控軟件）。二是軟件研制場景較多且復(fù)雜。機載軟件研制與飛機、機載設(shè)備的研制密不可分，而機載軟件研制又分為系統(tǒng)分析與設(shè)計、軟件計劃、軟件需求、軟件設(shè)計等多個階段；同時機載軟件研制涉及承研單位內(nèi)部試驗、總設(shè)計師單位交聯(lián)試驗、制造單位生產(chǎn)試制、試飛單位飛行試驗、外場部隊領(lǐng)先使用等多個場景。三是軟件研制過程協(xié)調(diào)面廣且復(fù)雜。軟件項目團隊涉及多個角色，包括設(shè)計、開發(fā)、編碼等等；軟件研制和試驗涉及型號專業(yè)多，包括航電、飛控、機電等等；軟件參研單位眾多，包括多個行業(yè)、多個領(lǐng)域等等；軟件研制過程中利益相關(guān)方眾多，涉及總設(shè)計師單位、承研單位、測評單位、總制造單位、試飛單位、用戶單位、監(jiān)管機構(gòu)、上級機關(guān)等等。

（二）基于多層級協(xié)同工作的原則，實施型號全周期分階段控制策略

為了實現(xiàn)軟件配置管理的目標(biāo)，對機載軟件實施覆蓋承研單位、總設(shè)計單位、總制造單位、試飛單位、使用部隊等多廠所協(xié)同研制的“兩級三庫”的軟件狀態(tài)管理模式?！皟杉墶奔葱吞柤墸傇O(shè)計單位級）和項目級（配套軟件承研單位級），“三庫”即開發(fā)庫、受控庫、產(chǎn)品庫。并將型號研制的全生存周期劃分為4個階段，型號開始到機上通電檢查前為第1階段，機上通電到首飛為第2階段、首飛到定型鑒定為第3階段、定型鑒定后為第4階段。每個階段根據(jù)型號研制目標(biāo)，對全機軟件實施不同的管理策略。

（三）基于型號多維度控制要素分析，設(shè)計全機軟件交付控制流程

型號軟件配置管理應(yīng)對全機所有軟件產(chǎn)品實施集中的管理，保證型號軟件配置管理庫中軟件產(chǎn)品的完整性，確保后續(xù)軟件更改、灌裝數(shù)據(jù)源的唯一性和準(zhǔn)確性。根據(jù)軟件的研制保證等級、軟件研制類型、軟件的種類、軟件的規(guī)模，同時還應(yīng)考慮軟件承研單位的研制能力等諸多要素，按照型號研制階段和管控需求，差異化的確定軟件的交付時機、軟件的交付內(nèi)容以及軟件的交付流程，以達(dá)到“效率和控制質(zhì)量并行”的效果。

（四）以“目標(biāo)導(dǎo)向和效率兼顧”為原則，開展全機軟件一體化更改和貫改控制

由于飛機軟件多種多樣，且相互間交聯(lián)關(guān)系復(fù)雜，一個軟件發(fā)生更改而相關(guān)聯(lián)的軟件未同步進(jìn)行更改，可能導(dǎo)致嚴(yán)重質(zhì)量事故。因此，在軟件更改和貫改過程中，應(yīng)在充分考慮軟件關(guān)聯(lián)更改、軟件聯(lián)合編譯鏈接更改、共用軟件更改等各種特殊情況基礎(chǔ)上，按更改影響程度差異化定義控制力度和更改控制要求；充分考慮各研制階段特點以及各階段的型號控制要求，按研制階段差異化定義軟件更改控制流程。

軟件貫改是將軟件燒寫到設(shè)備的過程，軟件入庫、軟件更改的最終目的是將正確版本的、經(jīng)過驗證的軟件燒寫到對應(yīng)設(shè)備中，是軟件狀態(tài)控制的最后一環(huán)，所以此環(huán)節(jié)非常重要。因此需針對交聯(lián)試驗、試制生產(chǎn)、飛行試驗、部隊領(lǐng)先使用等多種貫改場景，針對裝機件、地面試驗件、空中試驗件、備件等不同的設(shè)備類型，針對原位升級、離位升級、換件更改、離位更改等不同的更改方式，細(xì)化分配相應(yīng)的控制職責(zé)和控制要素，形成可落地的、可實施的、詳細(xì)的軟件貫改控制流程，保證軟件狀態(tài)管理的清晰受控。

（五）面向型號研制各利益相關(guān)方需求，實施多樣的全機軟件狀態(tài)發(fā)布技術(shù)

根據(jù)型號研制不同階段特點及機載軟件狀態(tài)管控場景的不同需求，以型號研制各利益相關(guān)方需求為導(dǎo)向，基于軟件配置管理的基礎(chǔ)理論，在型號研制過程中創(chuàng)新性的提出了裝機狀態(tài)報告和配置狀態(tài)報告兩類發(fā)布模式。

對于一架飛機或一批飛機，發(fā)布全機軟件裝機狀態(tài)報告，來表明此架次或此批架次飛機的最新軟件裝機狀態(tài)。軟件裝機狀態(tài)報告面向飛機制造現(xiàn)場，為制造現(xiàn)場的各相關(guān)方提供軟件裝機及軟件貫改的技術(shù)輸入。

在型號研制過程中的里程碑節(jié)點，發(fā)布全機軟件配置狀態(tài)報告，來表明型號研制的軟件基線狀態(tài)和全機軟件成熟度。軟件配置狀態(tài)報告是型號軟件配置管理過程中的配置狀態(tài)紀(jì)實，記錄了某一時間點的軟件基線狀態(tài)。

（六）以軟件狀態(tài)管理帶動型號狀態(tài)管理，縱向橫向開展全機軟件狀態(tài)統(tǒng)計分析

緊密圍繞“軟件-設(shè)備-飛機”的關(guān)聯(lián)關(guān)系，將軟件狀態(tài)管理置于設(shè)備狀態(tài)管理、型號狀態(tài)管理整個大場景中進(jìn)行考慮，并按照“自下而上”的策略，將三者狀態(tài)關(guān)系進(jìn)行緊密結(jié)合；同時積極考慮軟件的多維度要素，以軟件版本信息為主線，橫向擴展，將軟件各類信息進(jìn)行集中統(tǒng)計分析。

針對軟件級，基于軟件級數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析模型，構(gòu)建軟件全生存周期演進(jìn)關(guān)系，支持單個軟件的版本紀(jì)實；針對設(shè)備級，基于設(shè)備級數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析模型，構(gòu)建全機設(shè)備中軟件全生存周期演進(jìn)關(guān)系，可以有效解決飛機設(shè)備串件導(dǎo)致的狀態(tài)不清楚問題；針對飛機級，基于飛機級數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析模型，將架次、設(shè)備與軟件版本、更改原因以及更改措施、貫改情況等信息進(jìn)行綜合關(guān)聯(lián)，構(gòu)建全機軟件裝機狀態(tài)視圖，支持型號級裝機狀態(tài)管控和分析決策。由于對所有軟件實施了全過程的狀態(tài)管控，可以完整掌握每一架飛機中實際使用的全機軟件狀態(tài)。

四、積極推進(jìn)型號研制中的應(yīng)用驗證

航空工業(yè)一飛院在多個軍機重點型號研制中，持續(xù)開展了“三多”復(fù)雜場景下的軍用軟件配置管理技術(shù)的研究和探索，形成了一整套完整的方法、流程和體系，并積極推動在型號研制中進(jìn)行工程應(yīng)用和驗證，研究成果也隨著型號研制進(jìn)行著持續(xù)的優(yōu)化和改進(jìn)。

“三多”復(fù)雜場景下的軍用軟件配置管理技術(shù)研究成果，目前在航空工業(yè)一飛院承擔(dān)的軍機型號研制中得到了“統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化”的應(yīng)用，“所有軍機型號統(tǒng)一規(guī)范、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一作業(yè)流程”，保證了全機軟件設(shè)計狀態(tài)與裝機使用狀態(tài)的一致性，實現(xiàn)了全機裝機軟件狀態(tài)清晰、可追溯的目標(biāo)，全面提升了軍用飛機全過程軟件更改控制能力、多場景軟件狀態(tài)管控能力、網(wǎng)狀式關(guān)聯(lián)更改實施能力等軟件配置管理能力。

五、新時期軟件配置管理技術(shù)的展望

技術(shù)狀態(tài)管理是個永恒的、非常重要的課題，特別是復(fù)雜的型號級的狀態(tài)管理。未來隨著信息技術(shù)的發(fā)展，大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)的應(yīng)用，軍用軟件的配置管理技術(shù)體系還需要進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化和改進(jìn)，可以開展自動交付、自動校驗、自動影響域分析、智能輔助決策、全過程流程的實時監(jiān)控分析，實現(xiàn)全過程域的自動化和互動化，以支持軍機型號“高效益、高質(zhì)量、高協(xié)同”的研制。