航天重大工程復(fù)雜軟件系統(tǒng)管理的創(chuàng)新與實(shí)踐

薛 凱，高 飛，閻 君，吳曉蕊，楊 飛

（1. 空間物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京，100076；2. 北京航天自動(dòng)控制研究所，北京，100854；3. 中國運(yùn)載火箭研究院，北京，100076）

0 引 言

航天某重大工程是一項(xiàng)探索性強(qiáng)、風(fēng)險(xiǎn)性高的國家重大科技工程，相對于傳統(tǒng)航天器圍繞特定任務(wù)開展研制工作的產(chǎn)品性導(dǎo)向而言，其最大特點(diǎn)是科研性。以產(chǎn)品性為特點(diǎn)的項(xiàng)目工作思路是用最成熟的技術(shù)做最穩(wěn)定的產(chǎn)品，而以科研性為特點(diǎn)的工作思路則是充分驗(yàn)證技術(shù)方案和快速探索極限能力，這就決定了該工程項(xiàng)目的研制工作和演示驗(yàn)證方案的復(fù)雜性和多變性，也意味著其技術(shù)狀態(tài)的多樣化、試驗(yàn)產(chǎn)品交付的高頻性等特點(diǎn)。為了盡快完成研制工作，隊(duì)伍基于硬件產(chǎn)能與產(chǎn)品交付頻度難匹配的現(xiàn)狀，采取了相對固化硬件產(chǎn)品的技術(shù)狀態(tài)，通過調(diào)整軟件方案來實(shí)現(xiàn)各種研制目標(biāo)，從而在有限時(shí)間內(nèi)開展更多的試驗(yàn)。這就要求軟件的開發(fā)需適應(yīng)狀態(tài)變化大、交付頻次高、功能兼容強(qiáng)的研制模式。而隨著航天市場競爭環(huán)境的變化，各航天器項(xiàng)目衍生狀態(tài)多、產(chǎn)品交付快、進(jìn)度要求緊等新常態(tài)也逐漸蔓延到了所有航天產(chǎn)品研制過程中，軟件質(zhì)量與進(jìn)度的矛盾愈發(fā)激烈，復(fù)雜軟件系統(tǒng)管理亟需采取更有效的技術(shù)管理模式與實(shí)施方法。

傳統(tǒng)的軟件系統(tǒng)研制依附于單機(jī)，信息傳輸鏈條冗長，各軟件相互獨(dú)立，為系統(tǒng)主動(dòng)服務(wù)意識(shí)不足，針對軟件系統(tǒng)的總體需求解讀常常出現(xiàn)偏差，各軟件在設(shè)計(jì)過程中歷經(jīng)多次反復(fù)，影響產(chǎn)品交付進(jìn)度；在研制過程中，航天各項(xiàng)目、各任務(wù)均開展質(zhì)量問題舉一反三，而在該工作中各專業(yè)往往以被動(dòng)的方式參與到其中，沒有充分地吸收既往經(jīng)驗(yàn)、理解準(zhǔn)則，并應(yīng)用到自己的產(chǎn)品中；目前航天器已形成了技術(shù)狀態(tài)控制要求以及軟件更改影響域分析要求，以指導(dǎo)配置項(xiàng)級(jí)軟件更改影響分析，但針對軟件更改對其他支撐軟件、軟件系統(tǒng)，甚至其他系統(tǒng)的影響推演方法目前還不完善。

為解決上述問題，航天重大工程從進(jìn)度和質(zhì)量兩條線索入手，通過建立連接、調(diào)整結(jié)構(gòu)、聚焦關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)及核心環(huán)節(jié)，以提高研制效率和質(zhì)量為目標(biāo)，在現(xiàn)有研制模式的基礎(chǔ)上優(yōu)化流程，最終形成一種面向復(fù)雜軟件系統(tǒng)的敏捷式精細(xì)化過程管理模型，推動(dòng)了重大工程軟件系統(tǒng)管理的科學(xué)化、系統(tǒng)化和規(guī)范化發(fā)展，解決了復(fù)雜系統(tǒng)軟件按時(shí)保質(zhì)交付的難題，為任務(wù)完成奠定了基礎(chǔ)。

1 航天重大工程軟件研制的特點(diǎn)與難點(diǎn)

傳統(tǒng)的軟件管理是依附于單機(jī)的管理，軟件之間相互獨(dú)立，軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和管理并沒有作為一個(gè)重要的設(shè)計(jì)、管理環(huán)節(jié)進(jìn)行系統(tǒng)的開展，這造成了軟件的主動(dòng)服務(wù)系統(tǒng)意識(shí)不足，總體的需求不能自頂向下有效地落實(shí)，軟件設(shè)計(jì)中總體需求的落實(shí)情況、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的推廣情況沒有得到及時(shí)的確認(rèn)，軟件研制經(jīng)驗(yàn)和成果積累少，開發(fā)效率難以提升。

作為國家重大科技項(xiàng)目，重大工程集中體現(xiàn)了電氣系統(tǒng)集成化、智能化的發(fā)展方向，由于采用“通用化硬件+定制化軟件”為基本設(shè)計(jì)思路，軟件實(shí)現(xiàn)的功能在整體系統(tǒng)功能的所占比重越來越高。與此同時(shí)，由于重大工程的一個(gè)重要目標(biāo)是盡可能獲取邊界狀態(tài)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，因而重大工程設(shè)計(jì)了多發(fā)次、多狀態(tài)的演示驗(yàn)證試驗(yàn)，各發(fā)次驗(yàn)證目標(biāo)具有關(guān)聯(lián)性。在研發(fā)迭代周期上，新技術(shù)、新產(chǎn)品從不成熟到成熟的過程致使從設(shè)計(jì)到驗(yàn)證的迭代次數(shù)增多、迭代鏈條變長。在新一次任務(wù)確定后，從總體系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)到軟件的實(shí)現(xiàn)、測試、試驗(yàn)等環(huán)節(jié)均需要逐步改進(jìn)優(yōu)化，才能達(dá)到最終較為理想的工作效果。因此，重大工程的軟件對外面臨的是呈爆炸式增長的軟件規(guī)模和復(fù)雜度、調(diào)整范圍和頻率極高的技術(shù)狀態(tài)變化和密集化、并行化、連續(xù)化的交付壓力。

當(dāng)軟件規(guī)模和復(fù)雜度不斷攀升、配套協(xié)作單位劇增，軟件需求的傳遞是否失真、技術(shù)要求的執(zhí)行是否到位、設(shè)計(jì)水平是否匹配等問題隨之而來。信息傳遞是管理的基礎(chǔ)，要求的準(zhǔn)確傳達(dá)、執(zhí)行的及時(shí)反饋都依賴于信息傳遞的效率和效果?；A(chǔ)有效才能帶來過程的高效。任務(wù)書、工程標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、舉一反三要求等都是以某種信息形式從頂層總體單位向下游配套單位傳遞；信息傳遞效率低以及信息失真問題帶來的是進(jìn)度成本，后期信息的失真帶來的則是質(zhì)量成本、甚至是系統(tǒng)功能的妥協(xié)。在人員組成上，重大工程研制初期，項(xiàng)目配套單位眾多，各單位專業(yè)化發(fā)展不平衡，團(tuán)隊(duì)年輕，經(jīng)驗(yàn)較少，導(dǎo)致對標(biāo)準(zhǔn)、要求理解和執(zhí)行有偏差，各單位的航天經(jīng)驗(yàn)也存在薄厚之分，從而帶來質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，工作協(xié)同過程中，各單位工作節(jié)奏不一致也會(huì)導(dǎo)致潛在的進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)。

由于航天重大工程高頻的、大幅度的技術(shù)狀態(tài)更改，加之需求變化的不確定性和進(jìn)度的緊迫性，在軟件研制工作中，每次試驗(yàn)的軟件需要根據(jù)任務(wù)要求進(jìn)行大調(diào)整；研制進(jìn)度上，軟件需求確認(rèn)工作最早只能在前一次驗(yàn)證結(jié)束后、本次試驗(yàn)頂層方案設(shè)計(jì)基本完成時(shí)開始，整個(gè)軟件系統(tǒng)研制的周期要求極短。因此軟件需基于龐大的系統(tǒng)狀態(tài)完成快速、全面的更改影響分析，提前協(xié)調(diào)及調(diào)度必要資源，對可能產(chǎn)生的進(jìn)度影響進(jìn)行預(yù)警，從而降低技術(shù)變更帶來的管理成本。

基于上述分析，航天重大工程軟件系統(tǒng)管理解決的重點(diǎn)聚焦于軟件設(shè)計(jì)要求的傳遞、設(shè)計(jì)過程的質(zhì)量控制、技術(shù)狀態(tài)變更控制、設(shè)計(jì)能力統(tǒng)一與提升4項(xiàng)問題。

2 航天重大工程復(fù)雜軟件系統(tǒng)管理的創(chuàng)新與實(shí)踐

2.1 航天重大工程軟件管理理念

航天重大工程的軟件系統(tǒng)根據(jù)驗(yàn)證目標(biāo)，運(yùn)用多專業(yè)學(xué)科的設(shè)計(jì)方法，通過設(shè)計(jì)、研制和驗(yàn)證轉(zhuǎn)化形成了一套滿足系統(tǒng)全生命周期使用要求、綜合最優(yōu)的系統(tǒng)產(chǎn)品。因此航天軟件系統(tǒng)研制亦是系統(tǒng)工程。軟件系統(tǒng)研制的實(shí)施過程也應(yīng)按照識(shí)別關(guān)鍵活動(dòng)并制定活動(dòng)流程，然后在系統(tǒng)工程專業(yè)技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及工具方法等要素的支持下，開展系統(tǒng)工程全壽命周期活動(dòng)的過程[1,2]。另一方面，軟件系統(tǒng)管理的對象主體是軟件系統(tǒng)的開發(fā)活動(dòng)，要實(shí)現(xiàn)軟件開發(fā)、運(yùn)行、維護(hù)活動(dòng)系統(tǒng)化、制度化、度量化。因此，針對航天器軟件系統(tǒng)這種多專業(yè)強(qiáng)耦合的集成系統(tǒng)可以結(jié)合兩種管理方式。

隨著航天軟件管理經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，軟件工程標(biāo)準(zhǔn)日趨完善，各軟件組織開始實(shí)施軟件過程改進(jìn)，為與總體系統(tǒng)工作有機(jī)的結(jié)合，一種較為有效地做法是將軟件工程化、系統(tǒng)工程管理和產(chǎn)品保證相融合[2]，實(shí)施該方法需要實(shí)現(xiàn)多方聯(lián)動(dòng)的組織架構(gòu)，并盡可能降低管理成本；針對此問題，為應(yīng)對需求頻繁更替的現(xiàn)狀，越來越多的軟件組織偏向于在高度紀(jì)律性的規(guī)范化過程實(shí)施基礎(chǔ)上，構(gòu)建扁平化組織，在策劃、控制、溝通等環(huán)節(jié)采取敏捷方法[3,4]，但實(shí)施該方法后，隨即要面對的是如何使扁平化組織快速有效地做出正確的決策，而這依賴于敏捷團(tuán)隊(duì)的能力；面臨嚴(yán)峻的質(zhì)量、進(jìn)度壓力，很多企業(yè)通過組織學(xué)習(xí)的方式實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的進(jìn)化[5,6]，通過組織學(xué)習(xí)可以逐步培養(yǎng)扁平化組織的決策、控制能力，最終實(shí)現(xiàn)可快速響應(yīng)變化、質(zhì)量可控的軟件系統(tǒng)管理。

航天重大工程軟件管理模型如圖1所示。

圖1 重大工程軟件管理模型Fig.1 Management Concept Model of Major Aerospace Projects

該模型以信息傳遞的效果和效率作為工程管理基礎(chǔ)，形成扁平化的溝通平臺(tái)，以支持技術(shù)交流、規(guī)范制定、質(zhì)量控制的常態(tài)化執(zhí)行；依托該平臺(tái)以軟件關(guān)鍵里程碑為質(zhì)量控制節(jié)點(diǎn)，以“敏捷溝通圓桌會(huì)議”的形式開展面向用戶的任務(wù)書解讀和基于專家審核的交付確認(rèn)工作，加快需求確認(rèn)過程并提前發(fā)現(xiàn)共性問題；為彌補(bǔ)設(shè)計(jì)師隊(duì)伍技術(shù)經(jīng)驗(yàn)不足的短板，提高一次性設(shè)計(jì)質(zhì)量，積累、利用好本任務(wù)和其他任務(wù)的故障案例和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，依托專家組強(qiáng)化故障案例總結(jié)、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則提煉能力，通過組織學(xué)習(xí)和針對性舉一反三，讓設(shè)計(jì)師充分吸收既往經(jīng)驗(yàn)、理解準(zhǔn)則，并應(yīng)用到自己的軟件產(chǎn)品中，在整體軟件設(shè)計(jì)水平站在前人積累的基礎(chǔ)上，全面提升軟件產(chǎn)品質(zhì)量；在研制過程中如發(fā)生了狀態(tài)變化，工作重點(diǎn)關(guān)注反饋及時(shí)準(zhǔn)確和影響范圍控制，項(xiàng)目集中定期統(tǒng)計(jì)技術(shù)狀態(tài)變更情況，提前協(xié)調(diào)及調(diào)度必要資源，對可能產(chǎn)生的進(jìn)度影響進(jìn)行預(yù)警，降低因技術(shù)變更帶來的管理成本，對發(fā)生的狀態(tài)更改創(chuàng)新性地提出了一套“十字鏈條”技術(shù)狀態(tài)控制方法開展全要素管理要素識(shí)別。

2.2 基于自組織學(xué)習(xí)的軟件隊(duì)伍組織架構(gòu)

重大工程通過軟件總體專業(yè)牽頭，以任務(wù)整體PHA分析結(jié)果、軟件安全等級(jí)分析結(jié)果、配置項(xiàng)分布為線索，從承研軟件數(shù)量及重要程度兩個(gè)維度綜合考慮工作組的代表人員構(gòu)成，以此形成軟件系統(tǒng)管理組織機(jī)構(gòu)。

軟件工作組在軟件系統(tǒng)工作中堅(jiān)持服務(wù)與統(tǒng)籌、連接與共享的原則。在軟件工作組中不同背景的軟件人員，充分地進(jìn)行思想交流碰撞，取人之長補(bǔ)己之短，打造軟件全系統(tǒng)融合及共享平臺(tái)，互學(xué)互鑒，促進(jìn)隊(duì)伍整體能力提升。工作組服務(wù)系統(tǒng)總體目標(biāo)、服務(wù)各級(jí)研制單位。立足研制痛點(diǎn)、細(xì)致規(guī)范開展工作，確保任務(wù)全面成功。通過統(tǒng)籌研制工作中的難點(diǎn)、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)項(xiàng)目資源，研究過程中核心風(fēng)險(xiǎn)環(huán)節(jié)，形成一套適應(yīng)項(xiàng)目特點(diǎn)的規(guī)范化軟件工作程序，并落地實(shí)施。

根據(jù)上述原則，重大工程軟件工作組形成了工作的職責(zé)，主要分為3項(xiàng)：

a）負(fù)責(zé)頂層策劃與軟件總體設(shè)計(jì)，負(fù)責(zé)全系統(tǒng)軟件技術(shù)狀態(tài)管理工作，負(fù)責(zé)分系統(tǒng)、重要單機(jī)軟件驗(yàn)收工作，負(fù)責(zé)編寫軟件研制總結(jié)報(bào)告等。

b）辨識(shí)重大工程軟件研制風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，研究對策、創(chuàng)新方法、執(zhí)行落地，針對性地開展工程化要求之外的特定工作。針對重大工程軟件研制過程中的痛點(diǎn)，如任務(wù)書理解不一致問題、低層次重復(fù)性軟件設(shè)計(jì)問題、軟件技術(shù)狀態(tài)控制問題，形成規(guī)范化的信息溝通、舉一反三、技術(shù)狀態(tài)管理等例行制度，并通過工作組牽引軟件研制隊(duì)伍落地開展工作。

c）組織開展技術(shù)經(jīng)驗(yàn)交流與分享工作。

重大工程同時(shí)成立了由各單位軟件專家組成的重大工程軟件專家組，為重大工程軟件研制提供技術(shù)支撐，協(xié)助設(shè)計(jì)師系統(tǒng)進(jìn)行重大軟件技術(shù)問題攻關(guān)，負(fù)責(zé)專項(xiàng)軟件關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)及歸零評(píng)審、審查項(xiàng)目軟件復(fù)查及舉一反三結(jié)果、對研制過程中的重大軟件技術(shù)問題提供技術(shù)支持等工作。

2.3 敏捷式扁平化軟件研制信息傳遞模式

信息傳遞的效果和效率是工程管理的基礎(chǔ)，依托軟件工作組，重大工程軟件系統(tǒng)形成了一個(gè)扁平化的溝通平臺(tái)，讓信息流動(dòng)更加便捷有效，確保將各級(jí)配套單位的思想認(rèn)識(shí)和行動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，信息流動(dòng)關(guān)系如圖2所示。

圖2 軟件工作組信息傳遞示意Fig.2 Schematic Diagram of Information Transmission

圖2的信息傳遞模式的優(yōu)勢在于扁平化組織打破了分系統(tǒng)、單位的壁壘，共享技術(shù)與管理信息，充分發(fā)揮軟件設(shè)計(jì)師隊(duì)伍的主觀能動(dòng)性，通過工作組的集體智慧，及時(shí)化解研制風(fēng)險(xiǎn)。通過壓扁信息傳遞結(jié)構(gòu)，軟件工作組作為整個(gè)研制隊(duì)伍的代表，直接與兩總系統(tǒng)、調(diào)度與質(zhì)量系統(tǒng)、其他專業(yè)設(shè)計(jì)師系統(tǒng)、第三方測評(píng)單位建立直接溝通渠道，隨時(shí)溝通信息、隨時(shí)反饋風(fēng)險(xiǎn)、隨時(shí)解決問題。依托扁平化敏捷式的組織溝通形式可以支持常態(tài)化、例行化的專業(yè)技術(shù)交流、需求及技術(shù)狀態(tài)集中監(jiān)控和風(fēng)險(xiǎn)問題跟蹤。

2.4 基于多域評(píng)審的軟件設(shè)計(jì)過程確認(rèn)方法

為徹底解決任務(wù)書理解不一致、交付后產(chǎn)品質(zhì)量不高的問題，工作組針對此類問題頻發(fā)的研制單位配套軟件，策劃并開展了任務(wù)解讀、過程中復(fù)核、交付審核走查的“三環(huán)節(jié)”軟件設(shè)計(jì)過程質(zhì)量把關(guān)機(jī)制，如圖3所示。

圖3 “三環(huán)節(jié)”軟件設(shè)計(jì)過程質(zhì)量控制機(jī)制Fig.3 Quality Control Method of Software Design Process

工作組在首輪任務(wù)書及任務(wù)書更改階段，針對上下游任務(wù)傳遞過程中可能出現(xiàn)的文檔表述不一致、雙方理解不一致問題，通過工作組平臺(tái)，直接對接需求方和承制方集中解讀，必要時(shí)邀請分系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員參與解讀，消除理解歧義；在設(shè)計(jì)過程中，工作組開展接口解讀、可靠性安全性設(shè)計(jì)復(fù)核等工作。在設(shè)計(jì)過程中，如通過月例會(huì)分析辨識(shí)出軟件技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，則針對性地開展對具體軟件的復(fù)核工作；在軟件產(chǎn)品交付前開展代碼走查工作。在產(chǎn)品正式交付前，組織工作組骨干并邀請專家組成員開展2至3天的封閉式代碼走查，避免交付后出現(xiàn)問題。

2.5 知識(shí)環(huán)繞式軟件組織資產(chǎn)庫共享機(jī)制

航天重大工程以建設(shè)和維護(hù)組織資產(chǎn)庫為頂層設(shè)計(jì)，將標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)、研制過程風(fēng)險(xiǎn)、典型案例納入組織知識(shí)集中，工作組由專人負(fù)責(zé)外部環(huán)境知識(shí)的引入，針對引入的知識(shí)進(jìn)行精細(xì)化提煉和精準(zhǔn)化推送。

同時(shí)，為保證知識(shí)在軟件設(shè)計(jì)師隊(duì)伍內(nèi)的循環(huán)效果，工作組采取了知識(shí)吸收效果確認(rèn)的策略，防止知識(shí)衰減。在實(shí)施過程中，重大工程以舉一反三為組織資產(chǎn)建設(shè)的切入點(diǎn)，建立了知識(shí)環(huán)繞式的組織資產(chǎn)庫共享機(jī)制。

重大工程軟件舉一反三故障案例的收集由工作組負(fù)責(zé)，以月為周期收集故障案例，數(shù)據(jù)來源包括了其他航天器各年度的故障案例，以及通過工作組成員渠道反饋的故障案例。在每次例會(huì)安排舉一反三專題，會(huì)上結(jié)合本系統(tǒng)軟件特點(diǎn)，識(shí)別典型、有針對性的軟件質(zhì)量案例，組織集中開展學(xué)習(xí)討論、經(jīng)驗(yàn)分享，加深對故障案例的理解，精細(xì)化提煉舉一反三要點(diǎn)。

在舉一反三專題會(huì)中，工作組在月例會(huì)上直接明確需開展舉一反三的軟件配置項(xiàng)及責(zé)任單位，會(huì)后將舉一反三要點(diǎn)及具體要求發(fā)全系統(tǒng)開展徹底的舉一反三工作。軟件工作組負(fù)責(zé)匯總?cè)到y(tǒng)舉一反三報(bào)告，并由專家組對舉一反三結(jié)果進(jìn)行審查。專家組對各單位舉一反三工作的全面性、準(zhǔn)確性以及針對性進(jìn)行審查確認(rèn)，對于不滿足要求的舉一反三結(jié)果，由工作組牽頭督促相關(guān)單位整改到位，確保工作閉環(huán)。在質(zhì)量問題數(shù)據(jù)庫及相應(yīng)舉一反三要點(diǎn)梳理的基礎(chǔ)上，為充分利用組織資產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用迭代，軟件工作組牽頭組織各級(jí)專家及配套單位，及時(shí)梳理并確認(rèn)各類設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，下發(fā)各單位，進(jìn)一步反哺設(shè)計(jì)。

2.6 多環(huán)節(jié)關(guān)聯(lián)性軟件技術(shù)狀態(tài)控制方法

為降低技術(shù)狀態(tài)更改帶來的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，工作組提出了基于“十字鏈條”的多環(huán)節(jié)關(guān)聯(lián)性軟件技術(shù)狀態(tài)控制方法，如圖4所示。

軟件技術(shù)狀態(tài)控制工作需要關(guān)注監(jiān)控的及時(shí)性、影響分析的全面性以及技術(shù)狀態(tài)更改確認(rèn)的充分性。

重大工程依托軟件工作組對于A、B級(jí)軟件在系統(tǒng)試驗(yàn)階段的技術(shù)狀態(tài)更改，由工作組牽頭采用十字傳播路徑軟件更改影響分析方法開展工作，十字傳播路徑分為水平向和垂直向，水平向以研制歷程時(shí)間線描述本軟件生命周期各工作環(huán)節(jié)，垂直向以軟件利益相關(guān)維度描述可能受影響的方案或產(chǎn)品，通過十字傳播路徑可通過水平向確認(rèn)軟件平行依賴項(xiàng)如對設(shè)計(jì)文檔、測試驗(yàn)證的影響，通過垂直向確認(rèn)對系統(tǒng)功能和其他軟硬件的影響。

在技術(shù)狀態(tài)監(jiān)控環(huán)節(jié)，軟件工作組從總體層面維護(hù)全系統(tǒng)軟件技術(shù)狀態(tài)表，包括各軟件任務(wù)書、軟件版本、各套設(shè)備軟硬件部署、待解決問題等。根據(jù)工作計(jì)劃，工作組對關(guān)鍵里程碑節(jié)點(diǎn)依托系統(tǒng)轉(zhuǎn)段、系統(tǒng)試驗(yàn)前后、出廠評(píng)審等節(jié)點(diǎn)，開展專家確認(rèn)，對其他節(jié)點(diǎn)采取按月快速確認(rèn)的方式監(jiān)控技術(shù)狀態(tài)。對產(chǎn)生重大變化的關(guān)鍵軟件，工作組采用專題代碼走查，進(jìn)行技術(shù)狀態(tài)更改確認(rèn)。

圖4 基于“十字鏈條”多環(huán)節(jié)關(guān)聯(lián)性軟件技術(shù)狀態(tài)控制方法 Fig.4 Software Technology State Control Method based on Relevance

3 實(shí)踐結(jié)果

為驗(yàn)證軟件系統(tǒng)管理的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)情況，統(tǒng)計(jì)了航天重大工程中部分典型演示驗(yàn)證項(xiàng)目P、K、T型的軟件過程測量數(shù)據(jù)，各任務(wù)按時(shí)間序列抽取6、3、4項(xiàng)子樣產(chǎn)品的關(guān)鍵研制數(shù)據(jù)，按研制效率和質(zhì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)形成了如下分析結(jié)果，見圖5。

圖5 典型項(xiàng)目軟件質(zhì)量問題數(shù)量統(tǒng)計(jì)Fig.5 Software Development Productivity Trends of Great Projects of Aerospace

從軟件引起的質(zhì)量問題數(shù)量來看，重大工程累計(jì)發(fā)生12項(xiàng)軟件質(zhì)量歸零問題，其中P項(xiàng)目共有6批次，共發(fā)生軟件質(zhì)量問題8項(xiàng)，K項(xiàng)目、T項(xiàng)目共計(jì)15發(fā)次，軟件問題僅為4項(xiàng)。

從軟件問題的二級(jí)原因分類來看，P項(xiàng)目的8項(xiàng)問題中4項(xiàng)為需求問題，即與任務(wù)要求理解不一致有關(guān)，而K項(xiàng)目、T項(xiàng)目未出現(xiàn)一項(xiàng)需求問題，均為設(shè)計(jì)問題，常態(tài)化例行化的軟件任務(wù)書解讀工作收到了實(shí)效。

如圖6所示，以全系統(tǒng)軟件第三方測評(píng)中統(tǒng)計(jì)的千行代碼缺陷率為測量指標(biāo)，全面分析航天重大工程軟件研制質(zhì)量趨勢，缺陷率越低，代表軟件研制質(zhì)量越高。

圖6 航天重大工程軟件研制質(zhì)量趨勢Fig.6 Trend of Software Defect Rate of Great Projects of Aerospace

P項(xiàng)目試驗(yàn)階段，平均每千行代碼，測評(píng)人員能發(fā)現(xiàn)6.4個(gè)軟件缺陷，K試驗(yàn)階段，隨著設(shè)計(jì)過程中的質(zhì)量提升工作的常態(tài)化開展，重大工程軟件研制質(zhì)量大幅提升，截至K項(xiàng)目結(jié)束代碼缺陷率下降至每千行3.5個(gè)。T項(xiàng)目試驗(yàn)階段，軟件技術(shù)狀態(tài)仍保持高頻變化，但代碼缺陷率進(jìn)一步下降至每千行2.6個(gè)。與重大項(xiàng)目初期相比，截至到T項(xiàng)目，軟件代碼生產(chǎn)率提高了105%，軟件缺陷率下降了59%，說明軟件里程碑節(jié)點(diǎn)質(zhì)量控制和技術(shù)狀態(tài)控制策略收到了明顯的成效。

如圖7所示，P項(xiàng)目，隊(duì)伍的研制效率平均約為32.4行/人天，即一名設(shè)計(jì)人員每天僅生產(chǎn)32.4行代碼，各發(fā)次的研制效率基本變化不大，P5由于新研設(shè)備配套軟件規(guī)模大、復(fù)雜度高，研制效率較低，約為29.9行/(人·天)。

圖7 航天重大工程軟件研制效率趨勢Fig.7 Software Development Productivity Trends of Great Projects of Aerospace

K項(xiàng)目階段，盡管研制工作量和研制難度陡增，但隊(duì)伍在研制過程中形成了技術(shù)管理新方法并付諸實(shí)踐，航天重大工程軟件研制工作逐漸走出低谷，研制效率開始呈“V”字翻轉(zhuǎn)，研制效率分別提升至42.3 行/(人·天)（較P項(xiàng)目試驗(yàn)階段提升30.6%）及50.4 行/(人·天)（較P項(xiàng)目試驗(yàn)階段提升55.6%）。

T試驗(yàn)階段，隊(duì)伍已全面適應(yīng)新型工作模式，生產(chǎn)力進(jìn)一步提升，代碼生產(chǎn)率達(dá)66.7行/(人·天)，研制效率較P試驗(yàn)階段提高一倍。上述數(shù)據(jù)反映出了重大工程軟件研制效率和軟件研制質(zhì)量都有了大幅提升。軟件需求準(zhǔn)確落實(shí)、關(guān)鍵環(huán)節(jié)的把控和設(shè)計(jì)能力的提升推動(dòng)了軟件研制效率，為重大工程高質(zhì)量軟件產(chǎn)品產(chǎn)品快速交付提供了有利條件。

4 結(jié)束語

隨著中國航天事業(yè)以及信息技術(shù)的飛速發(fā)展，軟件在航天裝備中所占比重越來越大，軟件規(guī)模及復(fù)雜度呈指數(shù)級(jí)增長，傳統(tǒng)的航天器軟件研制理念和工作方法已難以適應(yīng)新形勢下“高質(zhì)量、高效率、高效益”的發(fā)展要求。航天重大工程軟件研制的特點(diǎn)與難點(diǎn)，已成為當(dāng)前重大型號(hào)軟件研制的新常態(tài)，航天重大工程的實(shí)踐證明，以扁平化組織、敏捷式反應(yīng)為特點(diǎn)的軟件工作組為牽引組織全型號(hào)軟件研制工作，可以有效落實(shí)軟件工程化要求，縮短研制進(jìn)度、提升產(chǎn)品質(zhì)量，具有廣泛的推廣價(jià)值和借鑒意義。