■ 劉曉松 張振波 隋巖峰 陳鴻福 史妍妍 / 中國(guó)航發(fā)動(dòng)力所

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制過(guò)程中需要用到大量的計(jì)算軟件。這些軟件來(lái)源廣、用途多樣，但能力水平參差不齊，在為研制效率帶來(lái)顯著提升的同時(shí)，也存在諸多亟待解決的評(píng)估和管理問(wèn)題。

作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)體系的重要組成部分,軟件為發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)活動(dòng)提供所需的仿真、分析、計(jì)算功能。本文通過(guò)分析航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制軟件在管控方面存在的問(wèn)題，提出了軟件應(yīng)用能力的概念，同時(shí)借鑒技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)，提出一套軟件應(yīng)用能力的測(cè)評(píng)方法，為軟件應(yīng)用能力的評(píng)估提供依據(jù)。

軟件管控中存在的問(wèn)題

隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制所用的軟件數(shù)量和軟件規(guī)模的逐漸增加，研制單位在應(yīng)用軟件提升研發(fā)效率、規(guī)范研發(fā)過(guò)程的同時(shí)[1]，也暴露出軟件在管控、校核等方面存在一系列問(wèn)題。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

一是軟件測(cè)評(píng)制度不完善。缺乏軟件應(yīng)用能力界定方法[2]，對(duì)其是否能夠支撐技術(shù)活動(dòng)的開(kāi)展沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)對(duì)軟件開(kāi)發(fā)中接口要求、兼容性等方面考慮不足。

二是部分軟件重復(fù)建設(shè)。由于前期研發(fā)體系建設(shè)的不規(guī)范[3]，對(duì)軟件建設(shè)缺少統(tǒng)籌規(guī)劃，導(dǎo)致類似功能的軟件存在重復(fù)建設(shè)的問(wèn)題。

三是部分軟件功能不完善。很多自研或外委課題開(kāi)發(fā)的軟件缺乏進(jìn)一步的校核與驗(yàn)證，計(jì)算精度無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求；計(jì)算分析結(jié)果的可靠性差；部分軟件通用性差,只能計(jì)算特定結(jié)構(gòu)的對(duì)象，而對(duì)結(jié)構(gòu)變化較大的結(jié)構(gòu)無(wú)法計(jì)算；部分軟件沒(méi)有操作界面，人機(jī)交互性差[4]。

針對(duì)上述問(wèn)題，結(jié)合當(dāng)前正在開(kāi)展的研發(fā)體系建設(shè)，評(píng)價(jià)軟件的工程適用性并給出量化等級(jí)，或能較好地解決上述問(wèn)題。

軟件應(yīng)用能力認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)

從用戶實(shí)際應(yīng)用需求角度，可將軟件的應(yīng)用能力作為研發(fā)及管理人員衡量軟件計(jì)算結(jié)果可信度的重要依據(jù)。

軟件應(yīng)用能力等級(jí)劃分

參考國(guó)軍標(biāo)《軍用軟件成熟度模型》[5]及美國(guó)航空無(wú)線電技術(shù)委員會(huì)制定的《機(jī)載系統(tǒng)和設(shè)備認(rèn)證中的軟件考慮》[6]，結(jié)合軟件實(shí)際管理需求，從軟件功能、軟件結(jié)果可信度、軟件結(jié)果驗(yàn)證情況， 將軟件應(yīng)用能力劃分為1～5級(jí)。其中，1級(jí)最低，5級(jí)最高，各級(jí)含義如下。

1級(jí)：軟件功能得到確認(rèn)，軟件結(jié)果一致性滿足專業(yè)使用要求。級(jí)別評(píng)定由評(píng)估準(zhǔn)則來(lái)表明。

2級(jí)：軟件功能得到確認(rèn)，軟件結(jié)果一致性滿足專業(yè)使用要求，軟件結(jié)果經(jīng)過(guò)與專業(yè)認(rèn)可的數(shù)據(jù)（標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)或文獻(xiàn)上公開(kāi)發(fā)表的數(shù)據(jù)或?qū)I(yè)認(rèn)可的軟件計(jì)算結(jié)果）對(duì)比分析，精度滿足專業(yè)使用要求，可在型號(hào)研制中試用。級(jí)別評(píng)定由評(píng)估準(zhǔn)則來(lái)表明。

3級(jí)：軟件功能得到確認(rèn)，軟件結(jié)果一致性滿足專業(yè)使用要求，軟件結(jié)果經(jīng)過(guò)至少一個(gè)型號(hào)/項(xiàng)目數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，精度滿足專業(yè)使用要求，可在型號(hào)研制中應(yīng)用。級(jí)別評(píng)定由評(píng)估準(zhǔn)則來(lái)表明。

4級(jí)：軟件功能得到確認(rèn)，軟件結(jié)果的一致性滿足專業(yè)使用要求，軟件至少在兩個(gè)型號(hào)/項(xiàng)目研制中應(yīng)用，軟件結(jié)果經(jīng)過(guò)型號(hào)試驗(yàn)驗(yàn)證, 精度滿足使用要求，推薦在型號(hào)研制中使用。級(jí)別評(píng)定由評(píng)估準(zhǔn)則來(lái)表明。

5級(jí)：軟件功能得到確認(rèn)，軟件結(jié)果的一致性上無(wú)差別，軟件至少在3個(gè)型號(hào)/項(xiàng)目研制中應(yīng)用，結(jié)果已經(jīng)過(guò)充分的試驗(yàn)驗(yàn)證，可不附加驗(yàn)證，優(yōu)先在型號(hào)研制中使用。級(jí)別評(píng)定由評(píng)估準(zhǔn)則來(lái)表明。

軟件應(yīng)用能力通用評(píng)估準(zhǔn)則

在各級(jí)定義基礎(chǔ)上，綜合考慮軟件資料的完備性、軟件的可操作性、軟件結(jié)果一致性、軟件計(jì)算精度、軟件結(jié)果驗(yàn)證情況、軟件試用范圍等多方面因素，制定各等級(jí)的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，同時(shí)明確準(zhǔn)則中各項(xiàng)條款的含義及需舉證的材料，提升準(zhǔn)則的適用性。表1是軟件應(yīng)用能力2級(jí)的部分評(píng)價(jià)準(zhǔn)則。

軟件應(yīng)用能力認(rèn)證過(guò)程

對(duì)軟件應(yīng)用能力的認(rèn)證過(guò)程，實(shí)質(zhì)上是由第三方專家依照軟件應(yīng)用能力認(rèn)證準(zhǔn)則評(píng)價(jià)軟件當(dāng)前狀態(tài)，給出量化的能力等級(jí)的過(guò)程，其典型過(guò)程如圖1所示。

表1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)軟件應(yīng)用能力2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（部分）

認(rèn)證過(guò)程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是軟件應(yīng)用能力認(rèn)證申請(qǐng)、制定軟件專用評(píng)價(jià)細(xì)則、軟件應(yīng)用能力等級(jí)認(rèn)證評(píng)審3個(gè)步驟，其他步驟本文不做贅述。

圖1 軟件應(yīng)用能力認(rèn)證工作流程

軟件應(yīng)用能力認(rèn)證申請(qǐng)

申請(qǐng)方依據(jù)能力認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)預(yù)判軟件申請(qǐng)的認(rèn)證等級(jí)，并針對(duì)申請(qǐng)等級(jí)對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)細(xì)則準(zhǔn)備證明材料，要求預(yù)判等級(jí)對(duì)應(yīng)的評(píng)估準(zhǔn)則中各項(xiàng)條款均需有對(duì)應(yīng)的證明材料，且證明材料應(yīng)是正式文件，并填寫《計(jì)算分析軟件應(yīng)用能力認(rèn)證申請(qǐng)單》（如圖2所示）。

制定軟件專用評(píng)價(jià)細(xì)則

由軟件管理方成立軟件應(yīng)用能力評(píng)審組，并召開(kāi)評(píng)審會(huì)，制定軟件專用評(píng)價(jià)細(xì)則。

專用評(píng)價(jià)細(xì)則的制定須對(duì)照通用評(píng)估準(zhǔn)則，按預(yù)判等級(jí)對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)逐條細(xì)化，原則上通用評(píng)估準(zhǔn)則中的條款不能任意裁剪；如標(biāo)準(zhǔn)中確有某項(xiàng)條款確實(shí)不適合被認(rèn)證軟件，可由申請(qǐng)方提出，專家一致同意后可以刪去（并在最終的軟件認(rèn)證報(bào)告中注明原因）。此外，專用評(píng)價(jià)細(xì)則在制定時(shí)須注意：由于不同專業(yè)對(duì)軟件應(yīng)用能力的“一致性”要求和“精度”要求是不同的，因此在通用評(píng)估準(zhǔn)則相應(yīng)條款中對(duì)軟件應(yīng)用能力的“一致性”和“精度”未給出統(tǒng)一要求，這需要評(píng)審組在制定專用評(píng)價(jià)細(xì)則中，明確專業(yè)對(duì)軟件的一致性和精度的指標(biāo)要求，并納入專用評(píng)價(jià)細(xì)則中，并在此基礎(chǔ)上制定軟件認(rèn)證專家評(píng)審單（如圖3所示）。

軟件應(yīng)用能力等級(jí)評(píng)審

評(píng)審組組長(zhǎng)主持評(píng)審會(huì)，各評(píng)審專家參與，由能力認(rèn)證申請(qǐng)方介紹軟件的基本信息、相關(guān)證明材料與認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)應(yīng)情況。評(píng)審專家依據(jù)申請(qǐng)方的介紹情況及提供的證明材料，對(duì)照《軟件認(rèn)證專家評(píng)審單》中軟件應(yīng)用能力專用評(píng)價(jià)細(xì)則，逐條判斷認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中各條款的滿足情況，每位專家完成一份《軟件應(yīng)用能力認(rèn)證專家評(píng)審單》。

需注意的是，專用評(píng)價(jià)細(xì)則中的軟件的一致性和精度的指標(biāo)要求是軟件應(yīng)用能力的最低要求，軟件實(shí)測(cè)的一致性和精度指標(biāo)要等于或高于專用評(píng)價(jià)細(xì)則的一致性和精度指標(biāo)，才可判定為通過(guò)。

由軟件管理方接收全部評(píng)審組成員的《軟件應(yīng)用能力認(rèn)證專家評(píng)審單》，進(jìn)行匯總分析，測(cè)算軟件專用評(píng)價(jià)細(xì)則中各項(xiàng)條款的通過(guò)率，填入《軟件應(yīng)用能力認(rèn)證審批單》（如圖4所示），并給出軟件應(yīng)用能力等級(jí)認(rèn)證結(jié)果意見(jiàn)，報(bào)與決策層審定。

建議《軟件應(yīng)用能力認(rèn)證審批單》中“軟件應(yīng)用能力評(píng)價(jià)細(xì)則”的每項(xiàng)條款通過(guò)率90%以上，則判定該項(xiàng)條款通過(guò)；所有條款均通過(guò)，則判定軟件達(dá)到相應(yīng)的能力等級(jí)。

軟件應(yīng)用能力認(rèn)證工具

為提升軟件應(yīng)用能力認(rèn)證工作效率，提升軟件管控能力，借助信息化手段將軟件應(yīng)用能力認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)、軟件應(yīng)用能力認(rèn)證程序進(jìn)行集成，開(kāi)發(fā)研發(fā)體系要素（軟件屬研發(fā)體系要素范疇）管理系統(tǒng)（如圖5、圖6所示），使之具備軟件應(yīng)用能力認(rèn)證申請(qǐng)、評(píng)審組建立、專家在線評(píng)價(jià)、結(jié)果發(fā)布、軟件瀏覽查詢及軟件統(tǒng)計(jì)分析等功能。

圖2 軟件應(yīng)用能力認(rèn)證申請(qǐng)單

圖3 軟件應(yīng)用能力認(rèn)證專家評(píng)審單

圖4 軟件應(yīng)用能力認(rèn)證審批單

圖5 軟件瀏覽界面

圖6 軟件評(píng)價(jià)界面

應(yīng)用情況及注意的問(wèn)題

為驗(yàn)證方法的可行性，從航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)涉及的各專業(yè)團(tuán)隊(duì)中選取發(fā)動(dòng)機(jī)研制中常用的30個(gè)軟件開(kāi)展了認(rèn)證。認(rèn)證結(jié)果表明該方法能夠有效評(píng)價(jià)軟件針對(duì)具體流程活動(dòng)的工程適用性，為計(jì)算結(jié)果可信度的判定提供依據(jù)；能夠牽引軟件應(yīng)用能力的提升，為后續(xù)軟件的進(jìn)一步完善指明方向。

方法在實(shí)施過(guò)程中還應(yīng)注意以下問(wèn)題。

一是軟件應(yīng)用能力表征采用軟件開(kāi)展具體設(shè)計(jì)活動(dòng)時(shí)軟件的工程適用性。因此，當(dāng)一個(gè)軟件支撐多個(gè)技術(shù)活動(dòng)時(shí)，須針對(duì)不同的技術(shù)活動(dòng)分別開(kāi)展認(rèn)證與準(zhǔn)入。

二是被評(píng)價(jià)軟件原則上要求軟件精度須可測(cè)量，即計(jì)算結(jié)果能夠與可信數(shù)據(jù)對(duì)比，測(cè)算出精度。而業(yè)內(nèi)還存在的一些普遍應(yīng)用的軟件由于條件所限存在無(wú)法測(cè)算精度的情況，如該軟件的計(jì)算分析結(jié)果在多個(gè)型號(hào)中應(yīng)用，且型號(hào)后續(xù)試驗(yàn)驗(yàn)證中沒(méi)有由于計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確引起的故障，該軟件也可開(kāi)展軟件應(yīng)用能力的認(rèn)證與準(zhǔn)入。

三是軟件應(yīng)用能力認(rèn)證可越級(jí)申請(qǐng)，如1級(jí)軟件可越級(jí)申請(qǐng)3級(jí)的能力認(rèn)證。

四是軟件應(yīng)用能力等級(jí)以最近一次認(rèn)證通過(guò)的認(rèn)證等級(jí)為準(zhǔn)。

結(jié)束語(yǔ)

軟件應(yīng)用能力認(rèn)證方法能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)軟件應(yīng)用能力的量化評(píng)估，為開(kāi)展技術(shù)活動(dòng)中軟件的選用以及計(jì)算分析結(jié)果的可信度的判別提供依據(jù)，同時(shí)能有效避免軟件的重復(fù)建設(shè)；結(jié)合流程建設(shè)，能夠明確企業(yè)當(dāng)前的軟件缺失、軟件應(yīng)用能力不足、軟件重復(fù)建設(shè)等問(wèn)題，為后續(xù)建設(shè)指明方向；結(jié)合信息化系統(tǒng)的應(yīng)用，支撐軟件應(yīng)用能力認(rèn)證全過(guò)程,實(shí)現(xiàn)對(duì)軟件應(yīng)用能力提升的追溯、軟件的統(tǒng)計(jì)分析，有效提升企業(yè)軟件的管控能力。