一種基于質(zhì)量檢查的聯(lián)鎖車(chē)站軟件配置管理方法

郭 璐，韓安平

計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)完成聯(lián)鎖的邏輯運(yùn)算，將運(yùn)算結(jié)果形成控制命令來(lái)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的電子電路設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)站場(chǎng)設(shè)備和進(jìn)路的控制，是保證行車(chē)安全的重要鐵路信號(hào)設(shè)備［1］。聯(lián)鎖車(chē)站軟件（以下簡(jiǎn)稱“車(chē)站軟件”）是實(shí)現(xiàn)車(chē)站信號(hào)系統(tǒng)功能安全的核心軟件模塊，是根據(jù)具體車(chē)站的站型在標(biāo)準(zhǔn)軟件的基礎(chǔ)上配置特定應(yīng)用數(shù)據(jù)形成的軟件。

隨著計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的不斷發(fā)展，設(shè)備需求的變化、設(shè)備制式的更新，以及為克服軟件本身缺陷的需要，大量的軟件變更不可避免［2］。為了能夠幫助工作人員更好地記錄與控制版本變更［3］，多數(shù)企業(yè)是通過(guò)引入配置管理工具如SVN、Git 等來(lái)進(jìn)行配置管理，能夠自動(dòng)化地協(xié)助開(kāi)發(fā)人員完成代碼和產(chǎn)品的版本管理。每次檢入的代碼均會(huì)由工具分配一個(gè)commit id（提交標(biāo)識(shí)號(hào)），來(lái)唯一標(biāo)識(shí)這個(gè)版本［4］。配置管理工具可以保存及追溯到個(gè)人上傳至服務(wù)器上的各個(gè)歷史版本，還支持多人修改同一文件并由系統(tǒng)合并保存。在標(biāo)準(zhǔn)軟件的開(kāi)發(fā)階段，通過(guò)配置管理工具來(lái)管理軟件版本較有優(yōu)勢(shì)。

但在具體車(chē)站軟件的生產(chǎn)階段，更需要重點(diǎn)關(guān)注軟件中關(guān)鍵數(shù)據(jù)配置是否正確，變更的測(cè)試范圍是否完全覆蓋需求，測(cè)試過(guò)程是否完整，測(cè)試過(guò)程發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題是否全部關(guān)閉等，僅關(guān)注到軟件的歷史版本無(wú)法滿足要求，故本文提出一種基于質(zhì)量檢查的聯(lián)鎖車(chē)站軟件配置管理方法，用于提高車(chē)站軟件的生產(chǎn)質(zhì)量。

1 前期準(zhǔn)備

配置管理的主要目的是保證產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)，工作產(chǎn)品處于受控狀態(tài)、為項(xiàng)目參與者提供準(zhǔn)確的信息、實(shí)現(xiàn)歷史版本維護(hù)，以及保證產(chǎn)品可追溯性［5］。為完成配置管理工作，需進(jìn)行前期準(zhǔn)備，具體內(nèi)容見(jiàn)圖1。

圖1 配置管理質(zhì)量檢查前期準(zhǔn)備內(nèi)容

1）建立配置管理組織。需配備配置管理員，運(yùn)行并控制其過(guò)程［6］，以有效地實(shí)施質(zhì)量管理體系。配置管理員獨(dú)立于數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)人員和軟件測(cè)試人員，負(fù)責(zé)執(zhí)行配置管理方案、版本控制和變更控制方案，編制配置管理報(bào)告，并跟蹤處理過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的不符合項(xiàng)。配置管理員需掌握聯(lián)鎖基礎(chǔ)知識(shí)、車(chē)站軟件數(shù)據(jù)配置知識(shí)、配置管理和質(zhì)量管理知識(shí)，經(jīng)培訓(xùn)考核后持證上崗。

2）建立配置庫(kù)。選用高性能、安全可靠的服務(wù)器建立配置庫(kù)。服務(wù)器的硬盤(pán)、網(wǎng)卡、內(nèi)存、電源等需穩(wěn)定耐用，且需冗余備份。強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)安全理念［7］，配置庫(kù)所在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)與辦公網(wǎng)物理隔離，需設(shè)置訪問(wèn)權(quán)限，測(cè)試通過(guò)后的車(chē)站軟件進(jìn)入配置庫(kù)進(jìn)行受控管理。只有配置管理員具有讀寫(xiě)和刪除權(quán)限，其他相關(guān)人員只能具有讀取權(quán)限。

3）識(shí)別配置項(xiàng)。車(chē)站軟件生產(chǎn)過(guò)程中各個(gè)版本的車(chē)站軟件及生產(chǎn)輸出記錄，兩者間具有繼承關(guān)系［8］，前后版本之間相互銜接，都需被識(shí)別為需要配置管理的配置項(xiàng)。

4）制定配置項(xiàng)命名方式。配置管理通過(guò)標(biāo)識(shí)記錄配置項(xiàng)的功能和特性，通過(guò)控制這些特性的變更，記錄和報(bào)告變更的過(guò)程和狀態(tài)［9］，故配置項(xiàng)命名是配置管理的重要工作。合理、科學(xué)地命名是區(qū)分配置項(xiàng)的有效方法，配置項(xiàng)命名需包含配置項(xiàng)名稱和版本，且具有唯一性和可追溯性。

5）制定配置庫(kù)準(zhǔn)入規(guī)則。需對(duì)車(chē)站軟件和生產(chǎn)輸出記錄的質(zhì)量檢查內(nèi)容，制定詳細(xì)的檢查規(guī)則及放行準(zhǔn)則，配置管理員根據(jù)規(guī)則對(duì)相關(guān)配置項(xiàng)進(jìn)行檢查，檢查通過(guò)后的配置項(xiàng)才可以入配置庫(kù)進(jìn)行受控管理。

6）入庫(kù)復(fù)核和配置審計(jì)。車(chē)站軟件的最終目的是要交付現(xiàn)場(chǎng)安裝使用，為防止軟件前期生產(chǎn)工作順利完成后，入庫(kù)階段配置了錯(cuò)誤路徑或內(nèi)容，而造成下一環(huán)節(jié)取用軟件錯(cuò)誤甚至現(xiàn)場(chǎng)安裝失敗，所以配置管理工作完成后還需要設(shè)置后續(xù)人員進(jìn)行監(jiān)督和審查。

2 質(zhì)量檢查

配置管理員根據(jù)入庫(kù)準(zhǔn)則對(duì)車(chē)站軟件和生產(chǎn)輸出記錄進(jìn)行質(zhì)量檢查，通過(guò)后配置項(xiàng)才能入庫(kù)。這一環(huán)節(jié)對(duì)軟件的功能及安全性有直接影響，是車(chē)站軟件生產(chǎn)的關(guān)鍵過(guò)程［10］。依據(jù)多年的生產(chǎn)管理經(jīng)驗(yàn)，質(zhì)量檢查應(yīng)包括軟件類配置項(xiàng)檢查和記錄類配置項(xiàng)檢查，工作流程見(jiàn)圖2。

圖2 配置管理工作流程

2.1 軟件質(zhì)量檢查

1）版本控制。版本控制屬于軟件配置管理中的核心功能。配置管理員首先需要確認(rèn)車(chē)站軟件使用的標(biāo)準(zhǔn)軟件版本是否為已正式發(fā)布，再確認(rèn)車(chē)站軟件的名稱、版本是否正確?！惰F路信號(hào)產(chǎn)品運(yùn)用管理辦法》第四十條、四十三條、四十六條都有規(guī)定，所有軟件實(shí)現(xiàn)版本號(hào)規(guī)范管理并可查詢，要保證軟件的完整性、唯一性、可追溯性。車(chē)站版本號(hào)格式為VA.B.C.D［11］。D 位為車(chē)站軟件的數(shù)據(jù)版本號(hào)，每次軟件變更都需要變更數(shù)據(jù)版本號(hào)，2 位的數(shù)據(jù)版本號(hào)取值范圍為01～99，即可支持99 次變更。單一車(chē)站任務(wù)生產(chǎn)，軟件版本號(hào)比較容易控制，但在實(shí)際的生產(chǎn)活動(dòng)中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)多任務(wù)版本車(chē)站穿插修改的情況，現(xiàn)場(chǎng)安裝施工調(diào)試也可能出現(xiàn)多版本交替換裝的情況，配置管理要特別關(guān)注多任務(wù)號(hào)版本的命名方式。為解決多任務(wù)間版本相互穿插的情況，可以在車(chē)站軟件名稱的標(biāo)識(shí)上體現(xiàn)車(chē)站任務(wù)的標(biāo)識(shí)及數(shù)據(jù)版本號(hào)，采用雙保險(xiǎn)的方式保障軟件生產(chǎn)和現(xiàn)場(chǎng)施工取用正確的版本。

2）標(biāo)準(zhǔn)軟件升級(jí)檢查。車(chē)站軟件是在標(biāo)準(zhǔn)軟件基礎(chǔ)上添加車(chē)站的特定應(yīng)用數(shù)據(jù)，但標(biāo)準(zhǔn)軟件多年來(lái)不斷優(yōu)化，更新過(guò)多個(gè)版本，故車(chē)站軟件在有條件的情況下也會(huì)通過(guò)升級(jí)標(biāo)準(zhǔn)軟件版本來(lái)完善功能。在軟件升級(jí)過(guò)程中，標(biāo)準(zhǔn)軟件需執(zhí)行程序變更和配置項(xiàng)變更，有些配置項(xiàng)變更后，測(cè)試人員不易通過(guò)可視化的檢驗(yàn)手段來(lái)驗(yàn)證，故在配置管理階段增加相應(yīng)檢查就非常必要。配置管理階段需識(shí)別每個(gè)版本的變更內(nèi)容，確認(rèn)升級(jí)前后新舊軟件使用的可執(zhí)行程序和配置項(xiàng)內(nèi)容的正確。

3）軟硬件匹配性檢查。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖產(chǎn)品經(jīng)歷多年的發(fā)展，產(chǎn)品由最早自主研發(fā)的雙機(jī)熱備型，到目前各路局廣泛應(yīng)用的引進(jìn)國(guó)外技術(shù)的國(guó)產(chǎn)二乘二取二型，再到現(xiàn)在軟硬件系統(tǒng)均為自主研發(fā)的二乘二取二型，產(chǎn)品和工控機(jī)的型號(hào)、內(nèi)置各種板卡的型號(hào)都有變化。車(chē)站軟件可通過(guò)修改軟件中的相關(guān)配置項(xiàng)（如看門(mén)狗、中斷、端口號(hào)）來(lái)適配不同的硬件設(shè)備。實(shí)驗(yàn)室測(cè)試完畢后，為避免提交受控管理的車(chē)站軟件沒(méi)有修改為現(xiàn)場(chǎng)硬件需使用的配置項(xiàng)，需要對(duì)軟硬件匹配相關(guān)的配置項(xiàng)進(jìn)行識(shí)別并檢查，保障變更后現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可順利運(yùn)行。

4）文件時(shí)序性檢查。車(chē)站軟件里部分文件有時(shí)序性要求，如軟件生產(chǎn)修改的數(shù)據(jù)文件，需要轉(zhuǎn)換成機(jī)器能夠讀取的二進(jìn)制文件，軟件才能執(zhí)行。如果修改了數(shù)據(jù)文件，沒(méi)有做相應(yīng)的轉(zhuǎn)換工作，會(huì)出現(xiàn)執(zhí)行結(jié)果不正確的情況；再如聯(lián)鎖軟件需要將可執(zhí)行文件燒錄入CPU 板，系統(tǒng)才能正確運(yùn)行，如果修改了數(shù)據(jù)文件，沒(méi)有重新生成相應(yīng)的可執(zhí)行文件，也會(huì)造成軟件執(zhí)行不正確。故需要識(shí)別出有時(shí)序性要求的文件清單并加以檢查，才能保證車(chē)站軟件的正確運(yùn)行。

5）文件一致性檢查。車(chē)站軟件里的有些文件為多個(gè)軟件共用，如站場(chǎng)圖形文件為操作機(jī)和維修機(jī)共用，如果操作機(jī)軟件修改了站場(chǎng)圖形文件中的數(shù)據(jù)，沒(méi)有及時(shí)更新至維修機(jī)軟件，會(huì)造成維修機(jī)界面顯示與操作機(jī)不一致，對(duì)后續(xù)電務(wù)人員維護(hù)造成影響，所以需要識(shí)別出各軟件共用文件清單并加以檢查。識(shí)別出來(lái)的文件一致性檢查項(xiàng)目包括：網(wǎng)絡(luò)圖配置文件聯(lián)鎖機(jī)軟件和維修機(jī)軟件的一致性、站場(chǎng)圖形文件操作機(jī)軟件和維修機(jī)軟件的一致性、采集執(zhí)行層數(shù)據(jù)文件操作機(jī)軟件和聯(lián)鎖機(jī)軟件的一致性、采集/驅(qū)動(dòng)信息表文件聯(lián)鎖軟件和維修機(jī)軟件的一致性等。

6）軟件結(jié)構(gòu)正確性檢查。為避免因設(shè)備運(yùn)行環(huán)境問(wèn)題，車(chē)站軟件在壓縮或解壓縮過(guò)程中出現(xiàn)冗余、缺失文件（夾）的現(xiàn)象，需要識(shí)別車(chē)站軟件的文件夾結(jié)構(gòu)和文件組成，對(duì)相關(guān)冗余或缺失的情況做出識(shí)別，并完成相應(yīng)檢查。在檢查過(guò)程中還要注意，本次變更不涉及修改的文件要保持和變更前一致，檢查內(nèi)容示例見(jiàn)圖3。

圖3 軟件結(jié)構(gòu)正確性檢查示例

2.2 記錄質(zhì)量檢查

生產(chǎn)輸出記錄是車(chē)站軟件數(shù)據(jù)生產(chǎn)和軟件測(cè)試已完成的客觀證據(jù)，記錄填寫(xiě)規(guī)范、完整、正確也是質(zhì)量管理體系有效運(yùn)行的重要保障。通過(guò)記錄的操作流程、測(cè)試內(nèi)容，能綜合反映人、機(jī)、料、法、環(huán)［12］等生產(chǎn)要素是否滿足要求，記錄的問(wèn)題還可以為采取糾正、預(yù)防措施提供有效的數(shù)據(jù)來(lái)源和方向。應(yīng)識(shí)別的質(zhì)量檢查項(xiàng)目如下：

1）人，檢查執(zhí)行的人是否具有上崗資質(zhì)。

2）機(jī)，檢查測(cè)試采用的監(jiān)視測(cè)量設(shè)備類型是否正確。

3）料，軟件測(cè)試對(duì)象是車(chē)站軟件，軟件測(cè)試依據(jù)是需求文件，需要檢查軟件生產(chǎn)取用、測(cè)試完成的軟件版本是否正確，測(cè)試取用的需求是否為最新版本，所有的需求文件是否都已測(cè)試，測(cè)試中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題是否關(guān)閉，測(cè)試過(guò)程是否完整。

4）法，檢查車(chē)站軟件生產(chǎn)是否依照最新的作業(yè)指導(dǎo)書(shū)。

5）環(huán)，檢查生產(chǎn)環(huán)境是否滿足安全文明生產(chǎn)的要求。

2.3 質(zhì)量檢查結(jié)果及報(bào)告

針對(duì)上述檢查項(xiàng)目，制定質(zhì)量檢查表。由于車(chē)站軟件的檢查內(nèi)容有明確標(biāo)準(zhǔn)，可以通過(guò)人工方式逐項(xiàng)檢查確認(rèn)，也可以制作配置管理質(zhì)量檢查軟件，使用軟件對(duì)質(zhì)量檢查表涉及的文件及文件中的相關(guān)配置項(xiàng)逐一檢查。檢查完成后輸出配置管理檢查記錄，對(duì)于不通過(guò)的項(xiàng)目必要時(shí)還需要重新啟動(dòng)數(shù)據(jù)生產(chǎn)及軟件測(cè)試的流程，全部項(xiàng)目質(zhì)量檢查通過(guò)后輸出配置管理質(zhì)量檢查報(bào)告。在質(zhì)量檢查階段發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，出具不合格記錄單，后續(xù)跟蹤處理直至問(wèn)題關(guān)閉。

2.4 軟件入庫(kù)

質(zhì)量檢查通過(guò)的車(chē)站軟件和生產(chǎn)輸出記錄，由配置管理員執(zhí)行入配置庫(kù)操作，入庫(kù)完成后，軟件可以交付下一環(huán)節(jié)使用或發(fā)布后用于現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)通。

2.5 復(fù)核和配置審計(jì)

配置管理由配置管理員執(zhí)行，配置管理員如果將車(chē)站軟件和記錄配置了錯(cuò)誤的路徑，就會(huì)造成下一生產(chǎn)環(huán)節(jié)取用軟件錯(cuò)誤，或者接口調(diào)試、客戶仿真驗(yàn)收取用軟件錯(cuò)誤，甚至現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試取用軟件錯(cuò)誤。因此配置入庫(kù)也需要設(shè)置復(fù)核監(jiān)督，還要對(duì)入庫(kù)的配置項(xiàng)定期審計(jì)，配置審計(jì)的內(nèi)容包括確認(rèn)配置項(xiàng)標(biāo)識(shí)無(wú)問(wèn)題、變更符合變更流程、及時(shí)入庫(kù)等。

3 預(yù)防及改進(jìn)

對(duì)操作流程和實(shí)施過(guò)程進(jìn)行質(zhì)量檢查的目的是提升企業(yè)質(zhì)量管理水平，以保證生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量［13］。對(duì)于各生產(chǎn)階段質(zhì)量檢查發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，要進(jìn)行收集和統(tǒng)計(jì)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、吸取教訓(xùn)，制定相應(yīng)的糾正預(yù)防措施，避免問(wèn)題再次發(fā)生，優(yōu)化生產(chǎn)流程，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。

如在生產(chǎn)輸出記錄的檢查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)車(chē)站軟件版本號(hào)的填寫(xiě)方式存在問(wèn)題：在測(cè)試完成后只填寫(xiě)最終版本，沒(méi)有記錄問(wèn)題及解決版本；忽略早期的測(cè)試報(bào)告及相關(guān)記錄，未體現(xiàn)全部過(guò)程，不易跟蹤測(cè)試問(wèn)題是否關(guān)閉。后期，質(zhì)量檢查人員協(xié)同測(cè)試人員更新測(cè)試報(bào)告及記錄的模板，優(yōu)化相關(guān)內(nèi)容的填寫(xiě)方式，以便后續(xù)檢查可以清晰地追蹤到測(cè)試過(guò)程出現(xiàn)的各個(gè)版本，也能看到測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的每個(gè)問(wèn)題，從問(wèn)題出現(xiàn)、分析、解決、驗(yàn)證到關(guān)閉都能得到管控。

4 效果分析

近年來(lái)，該配置管理方法累計(jì)在全路3 000 多個(gè)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖車(chē)站上開(kāi)展試驗(yàn)應(yīng)用，應(yīng)用范圍覆蓋普速鐵路、高速鐵路、軌道交通等領(lǐng)域，遍及北京、上海、沈陽(yáng)、太原、西安等18 個(gè)鐵路局及北京、天津、深圳、成都等30 多條城軌線路，取得顯著效果。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，2019—2022 年配置管理質(zhì)量檢查的問(wèn)題檢出率見(jiàn)圖4。

圖4 配置管理質(zhì)量檢查的問(wèn)題檢出率

由圖4 可知，在近4 年的統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)配置管理階段的問(wèn)題檢出率在逐年下降，可見(jiàn)配置管理員站在獨(dú)立第三方的角度，依據(jù)質(zhì)量檢查規(guī)則對(duì)車(chē)站軟件和生產(chǎn)輸出記錄進(jìn)行檢查，在測(cè)試階段結(jié)束后對(duì)易出錯(cuò)的關(guān)鍵點(diǎn)再確認(rèn)，進(jìn)一步提高了車(chē)站軟件的質(zhì)量。后續(xù)通過(guò)對(duì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的收集和分析，也為生產(chǎn)流程的持續(xù)優(yōu)化提供了數(shù)據(jù)支撐。由此可見(jiàn)，基于質(zhì)量檢查的聯(lián)鎖車(chē)站軟件配置管理方法在保障聯(lián)鎖車(chē)站軟件的生產(chǎn)質(zhì)量方面有效且可行。

5 結(jié)束語(yǔ)

聯(lián)鎖系統(tǒng)是整個(gè)鐵路信號(hào)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，車(chē)站軟件的生產(chǎn)質(zhì)量是其重中之重。車(chē)站軟件如果出現(xiàn)故障，維護(hù)成本及造成的影響巨大。本文提出的基于質(zhì)量檢查的配置管理方法，在配置管理活動(dòng)中增加了質(zhì)量檢查工作，全面貫徹“安全第一，預(yù)防為主”的安全技術(shù)方針，對(duì)軟件測(cè)試中可能關(guān)注不到的環(huán)節(jié)進(jìn)行查漏補(bǔ)缺，做好版本控制和變更管理，爭(zhēng)取在系統(tǒng)生產(chǎn)階段發(fā)現(xiàn)并解決全部問(wèn)題，能夠進(jìn)一步保障現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行，確保軌道交通運(yùn)輸?shù)陌踩?/p>