基于軟件項(xiàng)目計(jì)劃與控制理念的研制管理模式探索及應(yīng)用

王菁華、邊夢(mèng)琦、董春楊、王潔、凌咸慶 /北京航天長(zhǎng)征飛行器研究所

隨著軟件產(chǎn)品在武器裝備中所占比重不斷增加，軟件研發(fā)工作的難度和復(fù)雜度不斷提高。一方面，軟件功能的不斷增加導(dǎo)致編寫規(guī)模不斷擴(kuò)大，另一方面，研制周期的不斷縮短導(dǎo)致管理難度增加。

隨著軟件承研項(xiàng)目越來(lái)越重要、復(fù)雜度越來(lái)越高，軟件研制在功能實(shí)現(xiàn)、編寫規(guī)模、研制時(shí)間等方面均與以往不同，特別是在軟件流程研制上提出了更為嚴(yán)格的要求。為此，北京航天長(zhǎng)征飛行器研究所的軟件研制流程采用了更科學(xué)的軟件項(xiàng)目管理手段，以保證在“多、大、快”的時(shí)代背景下，高效率、高質(zhì)量完成軍用裝備研發(fā)工作。

一、項(xiàng)目背景

經(jīng)過(guò)不斷摸索與實(shí)踐，2019年12 月研究所通過(guò)GJB5000A三級(jí)的認(rèn)證工作，由GJB5000A二級(jí)水平提升為GJB5000A 三級(jí)。截止目前，該體系在研究所運(yùn)行已一年有余，使用范圍包括多個(gè)研發(fā)部門的型號(hào)研制團(tuán)隊(duì)，為40 余個(gè)軟件項(xiàng)目提供管理支撐，也為研究所后續(xù)開展和推廣軟件項(xiàng)目管理工作積累了豐富的工程經(jīng)驗(yàn)。

團(tuán)隊(duì)以軟件項(xiàng)目計(jì)劃與控制的理念為出發(fā)點(diǎn)，以軍用軟件能力成熟度模型為理論依據(jù)，針對(duì)研制流程模式進(jìn)行不斷探索和嘗試，提出符合研究所實(shí)際需求的改進(jìn)方法，力圖尋找一種具有研究所特色的軟件項(xiàng)目管理模式。通過(guò)不斷改進(jìn)，取得了一定效果，形成了一系列富有成效的管理措施。

二、 工作與實(shí)踐

1.項(xiàng)目統(tǒng)籌：基于WBS的項(xiàng)目估算法

基于GJB5000A 二級(jí)的管理經(jīng)驗(yàn)，團(tuán)隊(duì)從資源分配角度對(duì)人力資本、項(xiàng)目資源、時(shí)間投入等要素進(jìn)行項(xiàng)目估算，并制定軟件開發(fā)計(jì)劃，力圖在項(xiàng)目伊始就勾勒出研制流程整體輪廓，為后續(xù)項(xiàng)目管理工作奠定良好的基礎(chǔ)。

為達(dá)到軟件研制要求，團(tuán)隊(duì)對(duì)整個(gè)研制過(guò)程中的各項(xiàng)具體活動(dòng)進(jìn)行分解，將目光聚焦于與研制過(guò)程息息相關(guān)的3 個(gè)方面，分別是時(shí)間、工作量以及人員。對(duì)照軟件項(xiàng)目生存周期模型，依照“項(xiàng)目—任務(wù)—工作—日?；顒?dòng)”的WBS，從項(xiàng)目頂層進(jìn)行分解，直至可操作的日常工作。

（1）規(guī)模量估算

首先，根據(jù)任務(wù)書明確軟件需求，將軟件項(xiàng)目從一級(jí)任務(wù)分解至二級(jí)任務(wù)，如表1 所示，包括“軟件初始化”“軟件自檢”“時(shí)間同步”“參數(shù)裝訂”等。其次，對(duì)二級(jí)任務(wù)進(jìn)一步分解，細(xì)化代碼功能，如將“軟件初始化”分解為“DSP 存儲(chǔ)器初始化”、“內(nèi)部鎖相環(huán)始終電路”及“外設(shè)時(shí)鐘模塊寄存器”等。最后，依據(jù)二級(jí)任務(wù)確定開發(fā)方式，或沿用已有軟件，或修改已有軟件，或進(jìn)行軟件新研，并輔以軟件研制經(jīng)驗(yàn)確定各項(xiàng)二級(jí)任務(wù)的軟件編寫規(guī)模。

表1 規(guī)模量估算表

（2）工作量估算

在軟件研制中，工作量一般以“人/小時(shí)”為單位進(jìn)行計(jì)算，將二級(jí)任務(wù)作為工作量的最小單元，結(jié)合軟件語(yǔ)言、軟件關(guān)鍵等級(jí)、人員熟練程度等因素計(jì)算總工作量、總時(shí)長(zhǎng)等信息。

（3）進(jìn)度值估算

在“規(guī)模量估算”及“工作量估算”的基礎(chǔ)上，可進(jìn)行研制進(jìn)度估算，為每項(xiàng)二級(jí)任務(wù)估算時(shí)間周期，即各項(xiàng)任務(wù)的起止時(shí)間。值得注意的是，在分解過(guò)程中不僅需對(duì)軟件代碼編寫時(shí)間進(jìn)行估算，也需為各項(xiàng)配置項(xiàng)文檔編寫時(shí)間進(jìn)行估算。

首先，為研制活動(dòng)的各項(xiàng)日常工作分配系數(shù)，各項(xiàng)日常工作系數(shù)總和為100%。其次，根據(jù)權(quán)重及工作量估算計(jì)算得出計(jì)劃工時(shí)，具體公式為：計(jì)劃工時(shí)=工作量估算×分配系數(shù)。接著，根據(jù)計(jì)劃時(shí)間與人員工作時(shí)間的關(guān)系計(jì)算得出計(jì)劃工期，具體公式為：計(jì)劃工期=計(jì)劃工時(shí)/人員工作時(shí)間。最后，依據(jù)研制經(jīng)驗(yàn)，估算項(xiàng)目組成員在各項(xiàng)評(píng)審、質(zhì)量保證等工作中的時(shí)間花費(fèi)，形成完備的進(jìn)度估算表，如表2所示。

表2 進(jìn)度估算表

實(shí)際工作的開展將參照進(jìn)度估算表進(jìn)行，如出現(xiàn)任務(wù)延遲或提前的情況，可及時(shí)得到偏差結(jié)果，并在軟件研制項(xiàng)目組中進(jìn)行討論。

2.人員保障：人員配備與能力提升

相對(duì)于其他的工程項(xiàng)目，軟件項(xiàng)目受到來(lái)自物料、設(shè)備、場(chǎng)地等因素的影響較小，人力資源是軟件項(xiàng)目的主要資源，項(xiàng)目組成員有不可取代的作用。研究所目前承接的軟件研制項(xiàng)目也因?yàn)椤皩I(yè)多、人員多、環(huán)節(jié)多”等特點(diǎn)更加依賴成員。

軟件項(xiàng)目組成員的作用不僅體現(xiàn)在具備足夠的軟件專業(yè)能力及GJB5000A 體系管理意識(shí)，也體現(xiàn)在在一個(gè)復(fù)雜研制流程中是否可以將自身能力發(fā)揮到最大化。

（1）角色劃分

目前，研究所承接的軟件研制項(xiàng)目編寫規(guī)模復(fù)雜、涉及專業(yè)眾多、集成度高、參與人數(shù)龐大，與傳統(tǒng)研制方式有很大區(qū)別。這就要求軟件項(xiàng)目成員在流程中明確職責(zé)并了解工作內(nèi)容，以此提高每一環(huán)節(jié)的工作效率，達(dá)到“1+1 ＞2 ”的效果。

同時(shí)，研究所設(shè)計(jì)人員人均承接3～4 個(gè)不同型號(hào)的不同軟件項(xiàng)目工作，人力資源緊張，且用戶方提出型號(hào)研制平均周期為18～24 個(gè)月，為避免因在型號(hào)研制期間中途換人、時(shí)間安排不開等問(wèn)題的影響，軟件項(xiàng)目組人員安排及所屬角色設(shè)置至關(guān)重要。

通過(guò)角色劃分的方式（見表3），明確項(xiàng)目組成員在軟件研制過(guò)程中承擔(dān)的職責(zé)，以及在管理流程中被賦予的權(quán)限。以角色定位劃分的方式明確工作范圍，同時(shí)，在跟進(jìn)軟件研制進(jìn)度時(shí)也可一目了然，準(zhǔn)確定位問(wèn)題環(huán)節(jié)所在負(fù)責(zé)人。提高軟件研制效率，避免“推諉扯皮”“踢皮球”的現(xiàn)象發(fā)生。

表3 某項(xiàng)目人員角色分配

（2）能力提升

為保障軟件研制流程順利進(jìn)行，需要不斷提高項(xiàng)目組人員的專業(yè)能力及體系意識(shí)。通過(guò)體系要求的2 個(gè)“專用目標(biāo)”和7 個(gè)“專用實(shí)踐”開展能力提升工作。一方面，針對(duì)軟件研制項(xiàng)目開發(fā)人員、測(cè)試人員等開展專業(yè)培訓(xùn)。另一方面，根據(jù)軟件項(xiàng)目管理要求開展管理培訓(xùn)。以傳統(tǒng)培訓(xùn)開發(fā)理論“需求分析—計(jì)劃制定—效果反饋”為依據(jù)制定全年培訓(xùn)內(nèi)容，以此幫助項(xiàng)目組成員提高自身能力，改善工作效率。

3.持續(xù)跟蹤：三重進(jìn)度反饋方式

在項(xiàng)目研制中，通常以開會(huì)或電子郵件的方式向項(xiàng)目負(fù)責(zé)人或更高級(jí)領(lǐng)導(dǎo)人員匯報(bào)項(xiàng)目進(jìn)度。這樣的方式導(dǎo)致項(xiàng)目開發(fā)人員需要花費(fèi)大量時(shí)間在溝通和編寫文檔上，是一種不高效的反饋方式。

團(tuán)隊(duì)在GJB5000A 二級(jí)的基礎(chǔ)上優(yōu)化反饋方式，從每項(xiàng)工作、定期匯報(bào)以及整體進(jìn)度3方面改進(jìn)，軟件項(xiàng)目組成員可直接進(jìn)行進(jìn)度反饋。同時(shí)，在實(shí)際進(jìn)度與估算進(jìn)度產(chǎn)生偏離時(shí)，可以及時(shí)釆取有效措施，保證項(xiàng)目按期完成。

（1）日常工作日志填寫

經(jīng)過(guò)WBS 分解軟件項(xiàng)目后，將研制任務(wù)分解成可執(zhí)行、可量化的日常工作。軟件項(xiàng)目組成員在每進(jìn)行一項(xiàng)日常工作后，立即填寫當(dāng)日完成情況的工作日志，記錄內(nèi)容包括進(jìn)度百分比、實(shí)際用時(shí)等信息。

之前在進(jìn)度估算表中已對(duì)每項(xiàng)日常工作的總工時(shí)及總工期進(jìn)行了估算，通過(guò)對(duì)比實(shí)際用時(shí)與估算時(shí)用的差異，完善估算方法，為后續(xù)軟件研制項(xiàng)目積累研制經(jīng)驗(yàn)，豐富組織資產(chǎn)庫(kù)。

時(shí)至今日，傳統(tǒng)中國(guó)山水畫的創(chuàng)作者們?nèi)匀辉趶那拜叺漠嬜髦屑橙I(yíng)養(yǎng)，學(xué)習(xí)他們甘于平淡的藝術(shù)精神。從政治經(jīng)濟(jì)環(huán)境來(lái)說(shuō)，現(xiàn)今的社會(huì)和古代社會(huì)已發(fā)生了天壤之別，當(dāng)今的山水畫作者所處的時(shí)代背景決定了他們并不會(huì)完全像古代畫家一樣去追求離塵出世。然而中國(guó)文化的內(nèi)核一直未曾改變，都是以儒釋道為核心的。這一點(diǎn)決定了中國(guó)山水畫的藝術(shù)追求不會(huì)發(fā)生根本的轉(zhuǎn)變，隱逸山林、心生出離的基調(diào)也不會(huì)徹底改變。

（2）雙周報(bào)制度

工作日志是為了監(jiān)控每項(xiàng)工作完成情況而填寫的，雙周報(bào)制度則是為是否完成階段研制目標(biāo)而設(shè)立。一項(xiàng)日常工作的進(jìn)度偏差對(duì)整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)度的影響并不明顯，但一定時(shí)間內(nèi)的完成情況匯總可累積體現(xiàn)出與估算時(shí)間的偏差。

軟件項(xiàng)目成員將每雙周完成的工作匯總成為項(xiàng)目進(jìn)展報(bào)告。一方面，全面掌握一定時(shí)間內(nèi)的配置項(xiàng)編寫、入庫(kù)等情況，另一方面，可從雙周報(bào)的完成情況監(jiān)控研制進(jìn)度。

（3） 項(xiàng)目進(jìn)度管理一覽表

在工作日志和雙周報(bào)的基礎(chǔ)上，形成軟件研制流程的進(jìn)度管理表。表中的每項(xiàng)工作即是項(xiàng)目統(tǒng)籌時(shí)分解出的二級(jí)任務(wù)，也是在實(shí)際工作中必須進(jìn)行的項(xiàng)目關(guān)鍵路徑。通過(guò)進(jìn)度百分?jǐn)?shù)可直觀掌握項(xiàng)目進(jìn)度情況。同時(shí)，通過(guò)綜合衡量項(xiàng)目進(jìn)度，可使軟件項(xiàng)目組成員對(duì)所負(fù)責(zé)的工作提前進(jìn)行安排，避免因安排不合理導(dǎo)致研制時(shí)間縮短而造成質(zhì)量隱患，影響型號(hào)整體研制進(jìn)度。

4.風(fēng)險(xiǎn)分析：軟件版本清楚可控

在實(shí)際軟件研制過(guò)程中，軟件需求因軟件任務(wù)書的不斷更改而變化，導(dǎo)致軟件狀態(tài)不斷更新，產(chǎn)生眾多版本的源程序。軟件版本的管理一直是軟件研制中的痛點(diǎn)和軟肋，版本狀態(tài)管控不清晰對(duì)于整個(gè)型號(hào)研制存在巨大風(fēng)險(xiǎn)和質(zhì)量隱患。團(tuán)隊(duì)針對(duì)版本不清的問(wèn)題持續(xù)改進(jìn)，以風(fēng)險(xiǎn)分析為落腳點(diǎn)、優(yōu)化配置項(xiàng)管理為抓手，消除軟件版本狀態(tài)不清晰產(chǎn)生的隱患。

（1）動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析及跟蹤

風(fēng)險(xiǎn)是指某個(gè)意料之外事件所帶來(lái)的負(fù)面影響，可能發(fā)生或不發(fā)生。如果發(fā)生該事件將對(duì)整個(gè)研制流程造成嚴(yán)重的后果。所以風(fēng)險(xiǎn)分析在研制流程中就顯得十分重要，它是整個(gè)軟件研制流程中的“瞭望塔”“烽火臺(tái)”。

團(tuán)隊(duì)針對(duì)實(shí)際軟件研制流程的4 大類管理過(guò)程的7 個(gè)過(guò)程域進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)識(shí)別，從“需求風(fēng)險(xiǎn)”“計(jì)劃風(fēng)險(xiǎn)”“人員風(fēng)險(xiǎn)”“環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)”“技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)”5 個(gè)維度對(duì)新出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行及時(shí)評(píng)估和跟蹤。

參考所級(jí)資產(chǎn)庫(kù)的組織風(fēng)險(xiǎn)庫(kù)列表，通過(guò)“風(fēng)險(xiǎn)可能性-風(fēng)險(xiǎn)影響—風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生時(shí)段—計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)值—制定風(fēng)險(xiǎn)管理計(jì)劃”的路徑識(shí)別研制流程中可能存在的風(fēng)險(xiǎn)，如表4 所示。

表4 某研制過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別表

通過(guò)“風(fēng)險(xiǎn)值＝風(fēng)險(xiǎn)可能性評(píng)估值×風(fēng)險(xiǎn)后果評(píng)估值×風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生時(shí)段評(píng)估值”的風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算公式確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，形成項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)列表，并根據(jù)軟件研制進(jìn)度動(dòng)態(tài)識(shí)別是否產(chǎn)生新的風(fēng)險(xiǎn)等問(wèn)題。

（2）強(qiáng)化軟件配置項(xiàng)管理

“配置管理”的概念相較于“軟件版本管理”的概念范疇更為寬泛，進(jìn)行配置管理有利于軟件版本的管理，清晰掌握軟件狀態(tài)的變化。在GJB5000A 二級(jí)的工作基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)組織討論并修訂配置管理過(guò)程模板，強(qiáng)化配置管理員責(zé)任，明確配置管理過(guò)程，加強(qiáng)全體項(xiàng)目組成員的配置項(xiàng)管理工作的意識(shí)。

首先，加大對(duì)配置管理報(bào)告的審查強(qiáng)度，并做好基線的管理工作，嚴(yán)格劃分功能基線、需求基線及產(chǎn)品基線。其次，形成配置管理雙周報(bào)，及時(shí)掌握軟件配置項(xiàng)入庫(kù)狀態(tài)，杜絕“缺、漏、差”的現(xiàn)象發(fā)生。最后，嚴(yán)把軟件配置項(xiàng)入庫(kù)的流程審批。力爭(zhēng)做到軟件狀態(tài)清晰可查，從根源提高軟件研制質(zhì)量，杜絕低層次質(zhì)量問(wèn)題發(fā)生。

5.化整為零：搭建部門級(jí)資產(chǎn)庫(kù)

隨著GJB5000A 三級(jí)體系在我所的不斷運(yùn)行與經(jīng)驗(yàn)積累，軟件研制流程也更加科學(xué)化、系統(tǒng)化、程序化。目前該體系運(yùn)行已覆蓋多個(gè)軍品研制部門及科研管理部門。為使研制流程更加流暢、軟件質(zhì)量更加可靠，以“培訓(xùn)”“構(gòu)件”“樣例”“經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)”4 個(gè)維度搭建部門級(jí)資產(chǎn)庫(kù)。

通過(guò)搭建部門級(jí)資產(chǎn)庫(kù)，以不斷滾動(dòng)積累的形式保證了知識(shí)財(cái)富穩(wěn)定地增長(zhǎng)，同時(shí)減少在項(xiàng)目研制過(guò)程中對(duì)某一特定人員的依賴。新員工亦可通過(guò)資產(chǎn)庫(kù)快速了解并接手研制工作，降低了因人員更換帶來(lái)的人員培訓(xùn)成本。

根據(jù)實(shí)際工作的需要不斷迭代更新配置項(xiàng)模板樣式，使模板更加貼切實(shí)際工作，使軟件研制流程中的文檔編輯工作更加簡(jiǎn)化，方便設(shè)計(jì)人員開展及進(jìn)行各項(xiàng)計(jì)劃、說(shuō)明的編寫工作，促進(jìn)研究所GJB5000A 三級(jí)體系的運(yùn)作流暢度，提高體系效率。

其中以構(gòu)件庫(kù)的運(yùn)用效果最為明顯。隨著軟件項(xiàng)目數(shù)量的增多與研制經(jīng)驗(yàn)的積累，項(xiàng)目組成員總結(jié)軟件開發(fā)的通用性和軟件設(shè)計(jì)層的特點(diǎn)，將已完成設(shè)計(jì)并通過(guò)測(cè)試的構(gòu)件保留至構(gòu)件庫(kù)中。如有需求相同的軟件項(xiàng)目可直接從構(gòu)件庫(kù)中選取。截至2020年12 月，構(gòu)件庫(kù)中已留有可靠性較高的構(gòu)件107 項(xiàng)。

開發(fā)構(gòu)件庫(kù)不僅節(jié)省了開發(fā)、測(cè)試等環(huán)節(jié)的時(shí)間資源、人力資源，大幅減少工作量,降低軟件開發(fā)成本。同時(shí)，也提高了新研軟件的可靠性和質(zhì)量，提升軟件重用率。以此循環(huán)利用，軟件研制效率將持續(xù)提升。

三、實(shí)踐效果

通過(guò)實(shí)施該軟件項(xiàng)目管理方法，不僅確保各型號(hào)的在研軟件在符合研制要求的情況下，按時(shí)保質(zhì)地進(jìn)行驗(yàn)收、交付，軟件的功能、性能、接口等方面的可靠性、安全性也均有提高。其中在產(chǎn)品質(zhì)量與成本方面尤為突出，三方測(cè)評(píng)缺陷率下降3%，總體工作量成本偏差控制在±10%。同時(shí)，為研究所對(duì)軟件項(xiàng)目進(jìn)行規(guī)范化管理，改進(jìn)軟件的開發(fā)工作，提高軟件開發(fā)的成熟度，向?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品細(xì)目化、結(jié)構(gòu)化的現(xiàn)代管理方式邁進(jìn)積累了豐富的工程經(jīng)驗(yàn)。

此外，軟件研制團(tuán)隊(duì)的科研能力、理論水平、管理能力都得到了充分的鍛煉和提高，2 人獲得研究員職稱，1 人獲得高級(jí)工程師職稱，發(fā)表國(guó)際會(huì)議論文2 篇。

隨著軟件成為武器裝備的核心組成部分，軟件定義裝備也必將成為未來(lái)軍用作戰(zhàn)裝備的流行趨勢(shì)。團(tuán)隊(duì)后續(xù)將繼續(xù)改進(jìn)軟件項(xiàng)目管理方法。其一，將軟件項(xiàng)目的計(jì)劃環(huán)節(jié)與控制環(huán)節(jié)更加精細(xì)化，提高操作性。其二，針對(duì)軟件配置管理工作開展專項(xiàng)討論，嚴(yán)格把控配置項(xiàng)入庫(kù)時(shí)機(jī)與基線建立。其三，繼續(xù)豐富資產(chǎn)庫(kù)，為后續(xù)軟件研制工作提供有力支撐。在工作中持續(xù)發(fā)揮GJB5000A體系的作用，開展更加深入的標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)與研究，提高軟件研制能力與效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量與交付節(jié)點(diǎn)。