基于量化目標(biāo)的型號(hào)軟件質(zhì)量控制

白麗、劉華、邱楓、李蘭蘭、杜杠 /北京航天自動(dòng)控制研究所

一、實(shí)施背景

2015 年，北京航天自動(dòng)控制研究所啟動(dòng)GJB5000A 四級(jí)的實(shí)施工作，經(jīng)過(guò)調(diào)研、啟動(dòng)、差距分析、專題培訓(xùn)、建立體系、試點(diǎn)運(yùn)行，在全所軟件研制流程中實(shí)施基于數(shù)據(jù)的精細(xì)量化質(zhì)量管理，利用信息化手段，基于歷史項(xiàng)目數(shù)據(jù)，構(gòu)建符合本單位軟件研制水平的軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程質(zhì)量控制基線和模型，在軟件全生存周期利用建立的基線和模型開(kāi)展量化的質(zhì)量管控并預(yù)測(cè)交付軟件產(chǎn)品質(zhì)量。2019 年，研究所作為裝備發(fā)展部首批、中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院第一家單位，通過(guò)了GJB5000A 四級(jí)預(yù)評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)組對(duì)研究所堅(jiān)持以事實(shí)為依據(jù)，以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)穩(wěn)打穩(wěn)扎推進(jìn)軟件過(guò)程定量管理給予高度肯定，展示了研究所的技術(shù)實(shí)力和管理水平，進(jìn)一步鞏固了研究所在航天軟件排頭兵的地位。

通過(guò)采集軟件研制各階段的質(zhì)量數(shù)據(jù)并開(kāi)展分析，與各階段制定的量化目標(biāo)進(jìn)行比對(duì)，提前制定針對(duì)性較強(qiáng)的預(yù)防措施，實(shí)現(xiàn)軟件全生存周期的量化質(zhì)量管控，能夠有效提升軟件產(chǎn)品質(zhì)量。

2019 年 通 過(guò)GJB5000A 四級(jí)預(yù)評(píng)價(jià)，標(biāo)志著研究所已經(jīng)掌握量化管理的方法和思路以及在項(xiàng)目中的具體實(shí)施方法，但量化統(tǒng)計(jì)方法在型號(hào)管理上應(yīng)用依然存在不足，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）四級(jí)基線和模型目前只在重點(diǎn)型號(hào)進(jìn)行試用，未能全面推廣；

（2）全員實(shí)施量化管理的氛圍依然欠缺，主動(dòng)使用數(shù)據(jù)開(kāi)展統(tǒng)計(jì)分析、使用質(zhì)量數(shù)據(jù)參考基線來(lái)進(jìn)行型號(hào)質(zhì)量過(guò)程控制力度不足；

（3）數(shù)據(jù)采集依然存在數(shù)據(jù)填報(bào)滯后，數(shù)據(jù)不完整、不規(guī)范等問(wèn)題；

安全性驗(yàn)證研究結(jié)果表明，定量血流分?jǐn)?shù)測(cè)量系統(tǒng)在不同環(huán)境條件下的電氣安全相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)可控，符合GB 9706.1-2007醫(yī)用電氣設(shè)備的安全通用要求、YY 0505-2014醫(yī)用電氣設(shè)備的電磁兼容安全并列要求、GB/T 14710-2009醫(yī)用電器環(huán)境要求及試驗(yàn)方法。

（4）對(duì)于通過(guò)量化統(tǒng)計(jì)方法分析發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的項(xiàng)目，特別是研制進(jìn)度緊張的項(xiàng)目，質(zhì)量控制節(jié)點(diǎn)滯后，能夠采取的量化控制措施有限。

為有效解決上述問(wèn)題，提升量化管理水平，軟件過(guò)程改進(jìn)組在2020 年初提出基于量化指標(biāo)的型號(hào)軟件質(zhì)量控制模式。在軟件全生存周期開(kāi)展基于量化指標(biāo)的軟件質(zhì)量控制，依據(jù)軟件研制各階段質(zhì)量控制基線，在相應(yīng)階段制定量化質(zhì)量目標(biāo)，全過(guò)程監(jiān)督控制，提前制定針對(duì)性較強(qiáng)的預(yù)防措施，將質(zhì)量管理向源頭延伸，實(shí)現(xiàn)提高軟件產(chǎn)品質(zhì)量、降低質(zhì)量成本的目標(biāo)。

為有效解決上述問(wèn)題，提升量化管理水平，軟件過(guò)程改進(jìn)組在2020 年初提出基于量化指標(biāo)的型號(hào)軟件質(zhì)量控制模式。在軟件全生存周期開(kāi)展基于量化指標(biāo)的軟件質(zhì)量控制，依據(jù)軟件研制各階段質(zhì)量控制基線，在相應(yīng)階段制定量化質(zhì)量目標(biāo)，全過(guò)程監(jiān)督控制，提前制定針對(duì)性較強(qiáng)的預(yù)防措施，將質(zhì)量管理向源頭延伸，實(shí)現(xiàn)提高軟件產(chǎn)品質(zhì)量、降低質(zhì)量成本的目標(biāo)。

二、工作與實(shí)踐

1.主要方法

基于量化指標(biāo)的型號(hào)軟件質(zhì)量控制模式的實(shí)施要點(diǎn)是應(yīng)用GQM 方法（G—目標(biāo)、Q—問(wèn)題、M—測(cè)量）構(gòu)建“過(guò)程規(guī)范—重視平臺(tái)—數(shù)據(jù)分析—回饋改進(jìn)”的量化目標(biāo)體系。通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的收集、整理、分析，采取正態(tài)性檢驗(yàn)、控制圖、方差分析、回歸分析、蒙特卡洛模擬等統(tǒng)計(jì)技術(shù)，建立軟件研制過(guò)程質(zhì)量控制基線和模型?；谝呀⒌馁|(zhì)量控制基線和模型，在軟件研制的系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)、需求分析、軟件實(shí)現(xiàn)、軟件測(cè)試、驗(yàn)收交付全生存周期的各階段均制定軟件量化質(zhì)量控制目標(biāo)。在軟件研制全生命周期中利用信息化工具平臺(tái)收集研制過(guò)程質(zhì)量數(shù)據(jù)，主要包含評(píng)審數(shù)據(jù)、開(kāi)發(fā)方測(cè)試數(shù)據(jù)、第三方測(cè)試數(shù)據(jù)。通過(guò)數(shù)據(jù)計(jì)算和分析，與量化質(zhì)量控制目標(biāo)進(jìn)行比對(duì)，對(duì)每個(gè)研制階段量化質(zhì)量控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)情況進(jìn)行判定，未達(dá)到相應(yīng)質(zhì)量目標(biāo)時(shí)，對(duì)本階段制定相應(yīng)的改進(jìn)措施，并對(duì)下一研制階段提前采取措施進(jìn)行干預(yù)。通過(guò)對(duì)過(guò)程輸入的調(diào)整和干預(yù)，調(diào)整過(guò)程的預(yù)期輸出，確保整個(gè)研制過(guò)程中的軟件質(zhì)量均在定量控制的范圍之內(nèi)，從而保證最終軟件產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)預(yù)期質(zhì)量目標(biāo)。

2.主要做法

依據(jù)已發(fā)布的軟件質(zhì)量控制基線和模型，結(jié)合集團(tuán)高質(zhì)量保證成功、高效率完成任務(wù)、高效益推動(dòng)航天強(qiáng)國(guó)和國(guó)防建設(shè)的“三高”發(fā)展目標(biāo)，以型號(hào)飛行任務(wù)零缺陷為最終質(zhì)量目標(biāo)，將軟件質(zhì)量控制的最后環(huán)節(jié)“第三方確認(rèn)測(cè)試缺陷密度”作為型號(hào)軟件量化控制的目標(biāo)，具體實(shí)施方法為：

（1）首次將第三方測(cè)試缺陷密度均值下降5%作為目標(biāo)

將基線應(yīng)用到質(zhì)量目標(biāo)的確定。依據(jù)2020 年正式發(fā)布的4.0版過(guò)程績(jī)效基線，確定第三方測(cè)試缺陷密度均值不大于XX 個(gè)/KLOC，即較上年同期下降5%。

依據(jù)質(zhì)量目標(biāo)分解關(guān)鍵子過(guò)程目標(biāo)，并對(duì)型號(hào)兩總、軟件研制單位下發(fā)責(zé)任令，利用量化指標(biāo)考核軟件質(zhì)量控制實(shí)施水平。識(shí)別出質(zhì)量控制前移的點(diǎn)，對(duì)各質(zhì)量控制階段均制定過(guò)程質(zhì)量控制目標(biāo)，任務(wù)書(shū)評(píng)審缺陷、需求及更改影響域評(píng)審缺陷、代碼審查缺陷和開(kāi)發(fā)方測(cè)試缺陷密度均值較上年同期提高3%。量化目標(biāo)的分解見(jiàn)圖1。

圖1 量化目標(biāo)

（2）進(jìn)一步規(guī)范流程，完善體系，將量化目標(biāo)的管理理念納入體系文件中

依據(jù)第三方測(cè)試缺陷密度的量化控制目標(biāo)，全面梳理涵蓋軟件研制全過(guò)程的組織級(jí)、項(xiàng)目級(jí)、配置項(xiàng)級(jí)3 個(gè)維度的測(cè)量指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程量化質(zhì)量控制。組織軟件副總師、質(zhì)量技術(shù)處、系統(tǒng)軟件工程研究室、軟件評(píng)測(cè)中心對(duì)數(shù)據(jù)采集的規(guī)范性進(jìn)行專題討論，明確第三方測(cè)試缺陷密度的計(jì)算方法。

（3）全面部署實(shí)施，2020 年60 多個(gè)軟件項(xiàng)目300 多個(gè)配置項(xiàng)全部采集數(shù)據(jù)

圖2 為2017—2020 年 項(xiàng) 目部署情況，2020 年部署軟件過(guò)程改進(jìn)實(shí)施項(xiàng)目共60 多個(gè)，依據(jù)差異化管控的理念，將這些項(xiàng)目按照管理精細(xì)程度劃分為1類精益管理項(xiàng)目（對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)施量化管理控制），2 類常規(guī)管理項(xiàng)目（任務(wù)分解顆粒度稍粗），3 類優(yōu)化管理項(xiàng)目（重點(diǎn)關(guān)注風(fēng)險(xiǎn)、評(píng)審和問(wèn)題閉環(huán)等）。所有項(xiàng)目均在SE—PMP 平臺(tái)上采集數(shù)據(jù)。

圖2 2017—2020年項(xiàng)目部署情況

（4）依據(jù)組織，持續(xù)推進(jìn)制度化、規(guī)范化工作模式

依據(jù)“強(qiáng)基礎(chǔ)、抓落實(shí)、增實(shí)效”的工作方針，按專業(yè)成立技術(shù)工作組，結(jié)合月度質(zhì)量分析開(kāi)展監(jiān)督考核，定期組織相關(guān)人員召開(kāi)例會(huì)，對(duì)項(xiàng)目運(yùn)行存在的問(wèn)題提出系統(tǒng)應(yīng)對(duì)建議，并提交組織決策落實(shí)。

（5）加強(qiáng)對(duì)軟件研制的監(jiān)督與管控

加強(qiáng)日常監(jiān)督跟蹤，參與軟件開(kāi)發(fā)計(jì)劃評(píng)審、驗(yàn)收等研制的關(guān)鍵質(zhì)量控制環(huán)節(jié)，在型號(hào)研制中營(yíng)造全面實(shí)施定量管理的氛圍。結(jié)合月度質(zhì)量分析及針對(duì)定量管理運(yùn)行實(shí)施的專項(xiàng)內(nèi)審，分析項(xiàng)目運(yùn)行數(shù)據(jù)，開(kāi)展監(jiān)督考核并對(duì)考核結(jié)果進(jìn)行通報(bào)，及時(shí)識(shí)別未達(dá)到目標(biāo)的情況，開(kāi)展根因分析，制定相應(yīng)的改進(jìn)措施；加嚴(yán)軟件產(chǎn)品例外放行及技術(shù)狀態(tài)變更管控，嚴(yán)格控制軟件產(chǎn)品例外放行數(shù)量，并對(duì)軟件專業(yè)放行審查進(jìn)行全面梳理，提高放行審查的有效性，形成PDCA持續(xù)改進(jìn)。

（6）加強(qiáng)質(zhì)量保證控制

按照所級(jí)產(chǎn)品保證工作要求，全面修訂軟件過(guò)程和產(chǎn)品質(zhì)量保證檢查單，覆蓋軟件開(kāi)發(fā)關(guān)鍵工作產(chǎn)品及全部研制過(guò)程。組織實(shí)施分層質(zhì)量保證，開(kāi)展所級(jí)和室級(jí)2 層質(zhì)量保證審查，加強(qiáng)對(duì)軟件按研制管理流程的質(zhì)量控制實(shí)施情況審查，有效提升軟件研制過(guò)程和產(chǎn)品質(zhì)量。

進(jìn)一步強(qiáng)化和發(fā)揮軟件評(píng)測(cè)中心對(duì)軟件產(chǎn)品保證的作用。為提高測(cè)試的有效性、針對(duì)性和覆蓋性，發(fā)布軟件第三方評(píng)測(cè)準(zhǔn)入準(zhǔn)出管理辦法；建立評(píng)測(cè)計(jì)劃動(dòng)態(tài)發(fā)布機(jī)制及專業(yè)聯(lián)動(dòng)機(jī)制，提升第三方測(cè)試效率，恢復(fù)軟件出所“軟檢”章使用，未給出“軟檢”放行意見(jiàn)的堅(jiān)決不予放行。

（7）持續(xù)完善軟件系統(tǒng)工程過(guò)程管理平臺(tái)，為實(shí)施量化管理提供技術(shù)保障

持續(xù)優(yōu)化在線評(píng)審流程，進(jìn)一步完善項(xiàng)目管理流程、組織資產(chǎn)庫(kù)、測(cè)量項(xiàng)、高層視圖等功能，開(kāi)展測(cè)試缺陷管理流程使用，完成第三方測(cè)試缺陷整體導(dǎo)入流程，實(shí)現(xiàn)軟件項(xiàng)目管理全過(guò)程數(shù)據(jù)收集，進(jìn)一步增強(qiáng)過(guò)程的可視性和可控性。利用平臺(tái)開(kāi)發(fā)庫(kù)，對(duì)開(kāi)發(fā)庫(kù)中設(shè)計(jì)過(guò)程的版本進(jìn)行狀態(tài)控制，有效解決原型開(kāi)發(fā)任務(wù)書(shū)缺少正式依據(jù)的問(wèn)題。與所內(nèi)原有的配置管理平臺(tái)打通接口，有效為基于數(shù)據(jù)的精細(xì)量化管理實(shí)施提供技術(shù)保障。

全面使用在線評(píng)審系統(tǒng)，提高評(píng)審的有效性。SE-PMP 評(píng)審中心為響應(yīng)疫情期間對(duì)在線評(píng)審的需求，在全所范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用，2020 年共開(kāi)展565 次在線評(píng)審，其中軟件評(píng)審231 次，軟件評(píng)審共采集到733 個(gè)評(píng)審缺陷，平均每次評(píng)審3.17 個(gè)評(píng)審缺陷；相比2019 年開(kāi)展168 次在線評(píng)審，采集251 個(gè)評(píng)審缺陷，在線評(píng)審使用率提升了37%，評(píng)審缺陷數(shù)提升192%，評(píng)審效率得到明顯提升。

三、實(shí)踐效果

1.數(shù)據(jù)采集的及時(shí)性、有效性、規(guī)范性得到提升

通過(guò)持續(xù)的宣貫、審查及強(qiáng)化，2020 年采集到質(zhì)量保證審查類、評(píng)審類、測(cè)試類等質(zhì)量數(shù)據(jù)14000 多個(gè)，項(xiàng)目進(jìn)度、項(xiàng)目工作量、風(fēng)險(xiǎn)管理、項(xiàng)目資源等管理數(shù)據(jù)7000 多個(gè)，為開(kāi)展量化質(zhì)量分析提供有力支撐。

2.量化質(zhì)量目標(biāo)全面達(dá)標(biāo)

2020 年軟件研制各階段缺陷密度數(shù)據(jù)與量化目標(biāo)比對(duì)，見(jiàn)表1。

表1 缺陷密度量化目標(biāo)實(shí)現(xiàn)情況

3.全員量化管理氛圍提升、鍛煉和培養(yǎng)專業(yè)人才

通過(guò)對(duì)量化管理理念的培訓(xùn)、項(xiàng)目實(shí)施以及工具平臺(tái)建設(shè)，項(xiàng)目人員的能力得到了提升，為專業(yè)室打造了一支掌握工程技術(shù)、統(tǒng)計(jì)技術(shù)、項(xiàng)目管理、過(guò)程改進(jìn)方法的復(fù)合型攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，為后續(xù)的項(xiàng)目實(shí)施和管理改進(jìn)奠定了基礎(chǔ)。

經(jīng)過(guò)持續(xù)改進(jìn)，基于量化目標(biāo)的型號(hào)軟件質(zhì)量控制模式已初步形成。隨著項(xiàng)目運(yùn)行的深入推動(dòng)，質(zhì)量目標(biāo)得到進(jìn)一步有效提升。后續(xù)將進(jìn)一步統(tǒng)一數(shù)據(jù)規(guī)格，提升收集數(shù)據(jù)質(zhì)量，修訂與本單位軟件研制水平貼合度較高的基線和模型，制定更加符合現(xiàn)狀的量化目標(biāo)，切實(shí)提升型號(hào)軟件質(zhì)量。