飛機系統機載軟件技術狀態策劃方法

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0引言

軟件技術狀態管理作為機載軟件工程化技術的關鍵領域之一,同時也是CMMI關鍵過程域之一,在飛機系統機載軟件研制過程中對機載軟件的安全性起到了決定性作用。目前,該技術在國內航空航天領域已經得到了廣泛推廣及應用。在軟件研制全生存周期,針對全型號所有軟件進行了軟件配置項的劃分與統一標識、統一變更及灌裝控制。然而縱觀國內外,飛機系統機載軟件狀態管控的側重點均集中在過程監控及過程改進等環節,而對機載軟件狀態策劃過程的考慮相對缺乏。因此,如何站在飛機系統的角度,對全機所有機載軟件狀態進行整體規劃是需要進一步研究的課題之一。

1機載軟件技術狀態總論

機載軟件技術狀態管理涉及兩個基本要素,其一是技術狀態項,又稱軟件配置項,是技術狀態管理的基本單元。另一個基本要素是軟件基線,指被批準的并形成文件的技術描述。對基線的管理是技術狀態管理的重點,也是本文的研究重點。在技術狀態管理中,通常需考慮三種基線,即功能基線、分配基線和產品基線。考慮到飛機系統的復雜性和研制周期長的特點,在飛機系統中,機載軟件基線包括功能基線、分配基線、設計基線和產品基線四種。其中:設計基線屬于研制過程基線。其它三種基線屬于固定基線,需在機載系統研制初期進行統一規劃。飛機系統機載軟件基線的架構分為三層架構,即飛機級基線、系統級基線及配置項級基線。

2機載軟件技術狀態策劃模型

在飛機系統機載軟件技術狀態策劃過程中,依據飛機系統整體技術狀態,對軟件技術狀態進行總體規劃。定義飛機研制過程中所涉及的軟件技術狀態、軟件交付狀態及軟件基線等內容。由于飛機系統屬高復雜嵌入式系統,且沒有成熟的設計經驗可供借鑒,同時飛機研制工作具有時間節點緊任務重的特點。通常在項目研制初期很難形成完善的軟件技術狀態總體方案。針對這一問題,本文提出了“自頂向下分解、自底向上選配”的軟件總體技術狀態規劃策略。定義了“自頂向下分解、自底向上選配”的軟件技術狀態策劃模型,對軟件整體技術狀態進行統一規劃,形成機載軟件的技術狀態,作為后續變更控制及狀態工作的依據。在飛機系統研制的方案階段,進行飛機系統分析設計的同時形成飛機級總結技術狀態,之后對飛機狀態進行分解,形成各個系統或分系統的技術狀態;進而分解至配置項級技術狀態。這是飛機級狀態自頂向下的分解過程。要形成機載軟件的技術狀態,還需以配置項級軟件技術狀態為輸入,進行機載軟件技術狀態自底向上的選配過程。首先,依據A系統技術狀態,對屬于A系統的軟件配置項逐個進行分析選配,將必須的軟件配置項級技術狀態集成,形成A系統的機載軟件技術狀態;同樣,依據飛機級技術狀態,對系統軟件技術狀態進行選配,形成飛機級機載軟件技術狀態。

3機載軟件技術狀態策劃方法應用

為了驗證本文提出的軟件技術狀態策劃方法在工程實踐中是否合理可行,在某飛機系統研制過程中對該方法進行了試點應用。在某飛機系統設計初期整體策劃,在飛機級總體技術狀態(即飛機系統頂層規范)的基礎上,隨著整機的功能和任務分解過程,飛機級技術狀態被分解到系統級,形成各系統頂層規范,直到分解至技術狀態管理的最小單元,軟/硬件配置項級,形成某軟件/某硬件研制規范。這是自頂向下的項目策劃及分解過程,同時也是技術狀態的分解過程。這時形成了單個軟件配置項的技術狀態(即軟件配置項級功能基線)。尚未形成系統乃至整機的軟件狀態。當頂層技術狀態被分解到軟件配置項級之后,由系統分析人員開始進行自底向上的狀態選配過程。首先提取軟件配置項級技術狀態,即軟件功能點,形成單個軟件的不同基線狀態,經系統分析人員分析權衡之后,將必須的軟件基線狀態集成后形成系統級軟件的功能基線及其不同狀態。比如:把慣導軟件V1.00版的狀態、大氣機軟件V1.00版狀態還有其它一些必須的軟件集成到一起,形成了航電系統軟件XV1.00版技術狀態,同樣,主控軟件V2.00版軟件狀態、圖形處理軟件V1.02版軟件狀態連同其他一些必須的軟件集成到一起,形成任務系統軟件技術狀態XV1.00版。最后,由總體系統分析人員結合飛機總體技術狀態,對下層(即系統級)技術狀態進行配置篩選,比如:某飛機某次試飛時需驗證大氣機功能,該飛機狀態定義為AV1.00版,該狀態需要航電系統軟件狀態XV1.00版、任務系統軟件狀態XV1.00版和供電系統軟件狀態XV1.00版,那么將航電系統軟件狀態XV1.00版、任務系統軟件狀態XV1.00版和供電系統軟件狀態XV1.00版集成,最終形成與飛機總體技術狀態AV1.00版相對應的飛機級機載軟件整體設計技術狀態SV1.00版,即飛機級軟件功能基線。僅僅給出了某飛機機載軟件飛機級技術狀態的選配過程示例。然而,飛機整體技術狀態與飛機級軟件技術狀態不一定是一一對應的關系,也可能是多對一的關系。即,由于硬件或其它機械設備配置的不同,一種軟件狀態可能對應多個飛機狀態。

4應用效果

該方法在飛機系統機載軟件研制過程中的應用,有效解決了目前我國飛機系統機載軟件狀態控制中存在的問題。首先,機載軟件技術狀態策劃方法,解決了全機軟件狀態的時機問題。當軟件的研制狀態達到事先規劃的某個狀態時,需向全線(用戶單位,設計、制造及試飛部門)全機軟件狀態。其次,機載軟件技術狀態的策劃,為軟件狀態控制決策提供了依據。在飛機級軟件技術狀態的基礎上定義的軟件分配基線、軟件設計基線和軟件產品基線更加準確有效。軟件質量和進度節點是一對天敵。如何權衡軟件質量和節點進度二者的利弊,對軟件變更申請做出明智的決策。軟件的狀態策劃是基礎。第三,機載軟件技術狀態策劃方法完善并補充了軟件狀態控制過程,規范了全周期軟件狀態控制過程中的各項活動。有效提高了機載軟件的研制質量,為整個飛機系統的安全性和可靠性提供了保證。

5結語

該方法的提出對解決飛機系統機載軟件狀態控制中目前存在的問題起到了良好的效果。然而,飛機研制是一個過程復雜、協同難度大的系統工程。同時,機載軟件的研制又是飛機系統研制的重要環節。因此機載軟件技術狀態策劃工作不能獨立于飛機系統單獨進行,需要與飛機總體設計技術狀態協調開展。

作者：郭婉琴 羅旭升 單位：中國航空工業集團公司第一飛機設計研究院