敬 敏,李付軍
(1.中國(guó)人民解放軍駐電子十四所軍代表室, 南京210039; 2.南京電子技術(shù)研究所, 南京210039)
當(dāng)前,航空裝備正處在跨越式發(fā)展的重要時(shí)期,軟件作為航空裝備的“神經(jīng)中樞”,地位和作用日益突出,規(guī)模、復(fù)雜度及功能在整個(gè)系統(tǒng)中所占比重急劇上升,而質(zhì)量將成為決定航空裝備戰(zhàn)斗力發(fā)揮的關(guān)鍵因素。抓好新一代裝備軟件的質(zhì)量監(jiān)督管理,對(duì)于全面提升航空裝備質(zhì)量建設(shè)水平,確保新裝備整體作戰(zhàn)效能的有效提升,具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
近年來(lái),總裝和空軍先后頒布實(shí)施了一系列法規(guī)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)規(guī)范軟件工程化管理與質(zhì)量監(jiān)督工作提出了明確要求。根據(jù)《軍用軟件質(zhì)量管理規(guī)定》等法規(guī)文件的要求,軍事代表應(yīng)對(duì)裝備軟件在整個(gè)生存周期,包括需求分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、測(cè)試、定型、生產(chǎn)和使用維護(hù)等各個(gè)階段實(shí)施全過(guò)程質(zhì)量監(jiān)控。同時(shí),隨著GJB5000A《軍用軟件研制能力成熟度模型》[1]等標(biāo)準(zhǔn)納入軍方軟件工程化管理要求,軍事代表必須更新質(zhì)量理念,切實(shí)重視和突出加強(qiáng)對(duì)軟件的質(zhì)量監(jiān)督管理,量化評(píng)估則是質(zhì)量管理要求與措施落實(shí)的關(guān)鍵。沒(méi)有科學(xué)的質(zhì)量評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)和方法,或者說(shuō)沒(méi)有軟件質(zhì)量度量,就無(wú)從談起有效的、精細(xì)化的軟件質(zhì)量管理監(jiān)控。
軟件作為一種邏輯實(shí)體,本身具有抽象性、易變性和復(fù)雜性,其可視性較差,軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程質(zhì)量控制難度大[2]。隨著軟件規(guī)模和復(fù)雜度的增加,軟件需求分析、開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)、測(cè)試驗(yàn)證、檢驗(yàn)驗(yàn)收難度也在進(jìn)一步加大,軟件質(zhì)量已經(jīng)成為武器裝備中風(fēng)險(xiǎn)最大的部分。因此,就航空軍用軟件的特點(diǎn)和質(zhì)量管理現(xiàn)狀,以前粗放式及定性開(kāi)展軟件質(zhì)量監(jiān)督的手段和方法,難以提升軟件質(zhì)量。具體由以下三方面進(jìn)行闡述:
1)航空裝備軟件開(kāi)發(fā)難度大、質(zhì)量要求高。航空裝備軟件是裝備實(shí)現(xiàn)信息獲取、傳輸、處理、存儲(chǔ)、分發(fā)和控制的核心要素,具有實(shí)時(shí)性、高精度、信息源多、控制要求高的特點(diǎn)。目前,新裝備軟件多為實(shí)時(shí)嵌入式,軟件設(shè)計(jì)不僅與其自身的體系結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)特性等因素密切相關(guān),而且還受到硬件環(huán)境的嚴(yán)格約束,由于硬件的匹配性要求極高,因此,涉及的時(shí)序時(shí)限要求、同步控制要求、接口交聯(lián)要求也越來(lái)越復(fù)雜。若軟件可靠性、安全性不高,一旦失效將產(chǎn)生不可估計(jì)的后果;
2)近年來(lái),總部、空軍先后頒布實(shí)施一系列軟件法規(guī)標(biāo)準(zhǔn),不斷規(guī)范軟件工程化管理。特別是隨著GJB5000A《軍用軟件研制能力成熟度模型》的推行,軟件工程化管理要求逐漸由重視硬件開(kāi)發(fā)向軟硬協(xié)同推進(jìn)、粗放式管理向精細(xì)化管理、定性要求向定量考核轉(zhuǎn)變。采購(gòu)方、承制單位和軍事代表必須更新質(zhì)量理念,樹(shù)立軟件質(zhì)量意識(shí),增強(qiáng)軟件質(zhì)量管理責(zé)任感,切實(shí)重視和突出加強(qiáng)對(duì)軟件的質(zhì)量管理;
3)現(xiàn)役航空裝備軍用軟件研制質(zhì)量不容樂(lè)觀。近年來(lái),隨著二代機(jī)、三代機(jī)交付后,部隊(duì)訓(xùn)練不斷深化,軟件暴露了一系列問(wèn)題。例如一種飛機(jī)由于軟件設(shè)計(jì)缺陷,當(dāng)快速切換進(jìn)氣道控制系統(tǒng)工作方式時(shí),控制系統(tǒng)處理機(jī)出現(xiàn)故障引起斜板誤動(dòng)作,影響飛行安全。經(jīng)統(tǒng)計(jì),我國(guó)的裝備軟件交付驗(yàn)收時(shí)發(fā)現(xiàn)的缺陷率為6.65(千行代碼缺陷數(shù)),而美國(guó)為0.4、印度為0.263、歐洲為0.225、日本為0.02。按照目前的研發(fā)水平,據(jù)估計(jì)每年需要定型的空軍裝備軟件約1 000萬(wàn)行,這就意味著這些裝備到定型前,需要接受幾萬(wàn)個(gè)軟件缺陷的考驗(yàn),風(fēng)險(xiǎn)之大可想而知。
航空軟件量化評(píng)估研究的總體思路是:在分析研究國(guó)內(nèi)外、軍內(nèi)外軟件質(zhì)量量化管理現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,充分調(diào)研制約航空軍用軟件的質(zhì)量因素,學(xué)習(xí)借鑒國(guó)內(nèi)外軟件質(zhì)量量化管理方面先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)做法,以GJB5236《軍用軟件質(zhì)量度量》[3]和 GJB5000A《軍用軟件研制能力成熟度模型》為主要研究依據(jù),針對(duì)適用于顧客管理角色以及航空軍用軟件領(lǐng)域的兩大特定需求,建立航空軍用軟件質(zhì)量量化評(píng)估模型和方法,形成便于軍事代表使用的軟件質(zhì)量量化評(píng)估管理要求。
根據(jù)航空軍用軟件的特點(diǎn),充分調(diào)研影響或制約航空軍用軟件質(zhì)量的因素,明確航空軍用軟件質(zhì)量需求。通過(guò)了解ISO9126、GJB5236軟件質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中定義的軟件質(zhì)量要素,結(jié)合GJB5000A中對(duì)軟件過(guò)程質(zhì)量的要求,以及搜集并分析航空典型型號(hào)產(chǎn)品的測(cè)評(píng)報(bào)告,統(tǒng)計(jì)在軟件測(cè)試過(guò)程中容易出現(xiàn)問(wèn)題的質(zhì)量因素,從而確定航空軍用軟件質(zhì)量量化管理的目標(biāo)。
目前,國(guó)內(nèi)外比較流行的幾種質(zhì)量模型和標(biāo)準(zhǔn)包括 McCall質(zhì)量模型、Boehm 模型、ISO9126 等[4]。綜合比較以上幾種常見(jiàn)的軟件質(zhì)量模型,其共同缺點(diǎn)是每個(gè)模型的質(zhì)量要素和評(píng)價(jià)準(zhǔn)則是固定的,沒(méi)有考慮到不同類(lèi)型的軟件產(chǎn)品對(duì)質(zhì)量要素要求的不同,同時(shí)也沒(méi)有從過(guò)程管理的角度研究適用于軟件特性的模型和框架。
因此,通過(guò)比較和分析國(guó)內(nèi)外、軍內(nèi)外已有的軟件質(zhì)量模型和標(biāo)準(zhǔn),基于確定的航空軍用軟件質(zhì)量需求,針對(duì)航空軍用軟件具有實(shí)時(shí)性高、物理設(shè)備相關(guān)性高、可靠性與安全性要求高等特點(diǎn),從過(guò)程管理的角度建立適用航空軍用軟件質(zhì)量模型,這將是整個(gè)軟件量化評(píng)估方法的基礎(chǔ)。圖1為參照GJB5236《軍用軟件質(zhì)量度量》中定義的軟件質(zhì)量模型,初步建立從用戶角度出發(fā)的航空軍用軟件質(zhì)量模型。
圖1 航空軍用軟件質(zhì)量模型(用戶角度)
在收集和分析當(dāng)前國(guó)內(nèi)外流行的軟件度量模型的基礎(chǔ)上,結(jié)合GJB5000A過(guò)程管理模型和管理思想,開(kāi)展航空軍用軟件質(zhì)量量化評(píng)估模型的建模工作。
根據(jù)上述的航空軍用軟件質(zhì)量模型,一方面需要兼顧軟件過(guò)程控制與最終軟件產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)估的需求,另一方面需要進(jìn)一步理清質(zhì)量子特性與度量指標(biāo)之間的關(guān)系,給出分析方法。圖2為初步建立的航空軍用軟件質(zhì)量量化評(píng)估模型(用戶角度),確定了每項(xiàng)質(zhì)量子特性的量化指標(biāo),并賦予不同的權(quán)重,利用該模型實(shí)現(xiàn)對(duì)航空軍用軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程的量化控制和軟件質(zhì)量的綜合量化評(píng)估。
圖2 航空軍用軟件質(zhì)量量化評(píng)估模型(用戶角度)
在建立航空軍用軟件質(zhì)量量化評(píng)估模型的理論基礎(chǔ)上,將模型應(yīng)用到具體的航空武器裝備型號(hào)的監(jiān)控過(guò)程中,初步建立了航空軍用軟件質(zhì)量量化評(píng)估管理要求:
1)在軟件策劃階段,督促承制單位利用質(zhì)量量化評(píng)估模型,選取度量指標(biāo)及其采集的時(shí)機(jī)、頻次等,確定評(píng)價(jià)準(zhǔn)則,編制形成軟件度量計(jì)劃并進(jìn)行評(píng)審;
2)在軟件開(kāi)發(fā)階段,督促承制單位按計(jì)劃實(shí)施度量數(shù)據(jù)采集并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,利用度量結(jié)果開(kāi)展對(duì)軟件過(guò)程的控制和反饋;
3)在軟件重要的里程碑處,如需求評(píng)審、確認(rèn)測(cè)試等關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)上,對(duì)軟件產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量量化評(píng)價(jià)。開(kāi)展中間工作產(chǎn)品量化評(píng)價(jià),確定軟件開(kāi)發(fā)能否進(jìn)入下一階段;開(kāi)展最終產(chǎn)品量化評(píng)價(jià),決定軟件能否通過(guò)驗(yàn)收。加強(qiáng)需求控制和管理,建立航空軍用軟件需求顆粒度的組織性能基線,并關(guān)注后續(xù)需求的跟蹤實(shí)現(xiàn)情況。量化監(jiān)控軟件測(cè)評(píng)過(guò)程,通過(guò)搜集歷史型號(hào)的測(cè)評(píng)報(bào)告,統(tǒng)計(jì)分析其測(cè)試用例的規(guī)模、分布等情況,建立航空軍用軟件測(cè)試用例的組織性能基線,應(yīng)用到測(cè)試計(jì)劃、測(cè)試說(shuō)明等評(píng)審中,即在測(cè)試執(zhí)行之前進(jìn)行監(jiān)控。同時(shí),統(tǒng)計(jì)分析測(cè)試缺陷密度,建立航空軍用軟件測(cè)試缺陷的組織性能基線,應(yīng)用到測(cè)試報(bào)告評(píng)審中。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)融合技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展,對(duì)軟件功能提出的要求也越來(lái)越高,如何評(píng)估軟件質(zhì)量已成為一個(gè)迫切需要解決的課題。選擇合適的指標(biāo)體系并使其量化是做好軟件質(zhì)量評(píng)估的關(guān)鍵。當(dāng)然,由于軟件的評(píng)估具有其特有的規(guī)范和要求,其評(píng)估指標(biāo)涉及面廣、不確定性因素較多、量化困難,至今還沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。軍事代表應(yīng)充分發(fā)揮用戶質(zhì)量監(jiān)管需求的牽引作用,緊密結(jié)合航空軍用軟件特點(diǎn),建立軟件質(zhì)量量化評(píng)估模型,并形成具體管理要求,落實(shí)到型號(hào)軟件的質(zhì)量監(jiān)控過(guò)程中。
[1] GJB5000A-2008.軍用軟件研制能力成熟度模型[S].GJB5000A-2008.Maturity models of research capability for military software[S].
[2] 邢大紅.基于度量的軟件過(guò)程改進(jìn)方法的研究[D].合肥:合肥工業(yè)大學(xué),2004.Xing Dahong.Research of software process improvement method based on metrics[D].Hefei:Hefei University of Technology,2004.
[3] GJB5236-2004.軍用軟件質(zhì)量度量[S].GJB5236-2004.Quality measurement for military software[S].
[4] Galin D.軟件質(zhì)量保證[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.Galin D.Software quality assurance[M].Beijing:China Machine Press,2004.