劉二平，馬帥明，劉 濤

（1. 海軍駐邯鄲地區(qū)軍事代表室，河北邯鄲 056000；2. 邯鄲凈化設備研究所，河北邯鄲 056011）

0 引言

近年來，隨著新型機電設備集成度和復雜度的快速提高，其軟件規(guī)模和關鍵等級相應提升，對軟件質量和可靠性指標的要求也更加嚴格。控制系統(tǒng)軟件作為機電一體化設備的重要組成部分，較高的質量和可靠性是設備創(chuàng)新及研制成功的前提和基礎。近年來，設備使用方對軟件過程管理的要求愈發(fā)嚴格和規(guī)范。對于一些軟硬件集成的設備，控制系統(tǒng)軟件承擔著設備的數據采集、邏輯運算、狀態(tài)顯示以及故障報警等多項重要任務。在檢驗和交付階段，軟硬件集成設備更是對軟件系統(tǒng)的功能、性能和接口等指標有著較為嚴格的測試，這無形中對軟件開發(fā)方的過程管理水平提出了更高的要求。

在過去，開發(fā)者在軟件編制過程中往往只重視軟件功能的實現，缺乏對軟件健壯性、魯棒性以及容錯性的理解和重視。在軟件設計和實現過程中，往往會忽視對過程的優(yōu)化和管理，導致軟件運行效率低、可靠性差。有些單位缺乏有效的管理，未及時更新軟件版本導致設備無法正常運行。近年來，GJB 5000A—2008《軍用軟件研制能力成熟度模型》在計算機軟件領域有著廣泛的應用，以此標準開發(fā)的軟件產品顯著提升了軟件的質量和可靠性。然而，該標準只是對開發(fā)者和管理者提出一些規(guī)則和綱領性的要求，并沒有明確不同類型軟件的具體實現步驟。因此，在操作執(zhí)行時各組織需根據項目的具體特征制定差異化的解決方案。

本文結合機電一體化設備控制系統(tǒng)的軟件工程化實踐經驗，在軟件項目執(zhí)行過程中以實際需求為出發(fā)點開展大量的本地化執(zhí)行工作，并在滿足GJB 5000A要求的同時對不同類型軟件項目進行了定制化開發(fā)。以提升軟件工程能力和項目管理能力為目標，確保在質量穩(wěn)定、可靠的前提下按進度交付軟件產品。

1 GJB 5000A的過程管理要素

GJB 5000A將組織的軟件研制能力成熟度分為初始級、已管理級、已定義級、已定量管理級和優(yōu)化級5個等級，見圖1。本文將重點介紹二級軟件項目的過程管理方法。

圖1 GJB 5000A軟件研制能力成熟度等級

GJB 5000A每個成熟度等級包含若干個過程域，共同形成了軟件過程管理能力。在GJB 5000A二級實施要求中，項目管理類過程域包括項目策劃、項目監(jiān)控和供方協議管理3個部分；工程類過程域為需求管理過程域；支持類過程域包括配置管理、過程和產品質量保證、測量與分析3個部分。結合項目實際，本文主要對項目管理類過程域和支持類過程域進行詳細介紹。

1.1 項目策劃過程域

項目策劃過程域的主要工作是根據項目需求制定相應的計劃，并在制定計劃前完成項目生命周期模型的確定、項目規(guī)模估計、工作量估計、相關的項目資源需求及進度表編制等工作。其中，對于項目執(zhí)行過程中的數據管理、利益相關方參與情況以及運行中可能遇到的風險等因素均需提前編制相關計劃。計劃編制完成后，項目組應組織同行專家對計劃文檔進行評審并獲得對計劃的承諾。在后續(xù)的項目執(zhí)行過程中，項目組應積極協調和落實項目計劃，軟件項目負責人可以通過定期跟蹤、階段跟蹤、定期例會等方式對計劃的落實情況進行監(jiān)督。當工作量和進度等與項目實際執(zhí)行情況存在顯著偏差時，應對項目工作量和進度等進行維護，以便使計劃得到有效實施。

1.2 項目監(jiān)控過程域

項目監(jiān)控過程域的主要工作是要準確、及時地對項目的規(guī)模、工作量、進度、數據管理情況、利益相關方參與情況、項目資源使用情況、項目風險以及項目問題管理等情況進行有效監(jiān)控。由于不同管理階段需監(jiān)控的內容及形式均不相同，在項目執(zhí)行初期應根據實際需求制定項目監(jiān)控計劃，并經專家評審一致通過。在后續(xù)的執(zhí)行過程中，項目監(jiān)控人員應嚴格按計劃落實。一般來說，項目組相關人員應適時地開展雙周、月、階段跟蹤和監(jiān)控（可根據具體的項目周期確定跟蹤頻次），當實際情況偏離計劃時，應采取糾正措施，直至問題得到解決。若實際情況偏離計劃較為嚴重，且會對關鍵節(jié)點的評審造成影響時，項目組應考慮按流程進行項目變更。

1.3 需求管理過程域

需求管理過程域的主要工作是在項目初期針對需求問題充分與用戶溝通，項目組應基于自身的能力實現情況明確軟件需方提出的任務。雙方達成一致后應制定需求管理計劃，并在軟件開發(fā)過程中通過需求跟蹤矩陣、需求狀態(tài)確認表等方法對需求的完成情況實時進行正反雙向跟蹤，以保證前期需求與后續(xù)功能實現的統(tǒng)一性。當需求計劃與產品的功能實現不一致時，及時啟動糾正措施。此外，當采用瀑布式生命周期模型進行軟件過程管理時，需求變更會對項目的進度和成本產生一定程度的影響，但仍應積極推進，并通過一套嚴格的變更機制來確保變更后軟件項目的質量。

1.4 測量與分析過程域

測量與分析過程域的主要工作是通過項目測量分析人員定時對項目執(zhí)行過程中產生的大量數據進行跟蹤和測量。測量項主要包括進度、工作量、人均生產率、規(guī)模、項目質量和項目評審情況等。項目組在建設初期應建立和維護測量目標，使它們與已標識的信息要求和組織目標相一致，并對測量項、分析技術、數據采集、數據存儲、報告和反饋的機制進行規(guī)定。當前，數字化產業(yè)快速發(fā)展，數據作為一種重要的生產資源，對其進行合理地分析和處理可提供更加豐富和完善的項目信息。測量人員在軟件開發(fā)和管理過程中獲得的大量、多種類的數據，將為軟件過程的不斷改進和開發(fā)過程的不斷完善提供科學依據。

1.5 配置管理過程域

配置管理過程域的主要工作是通過配置管理人員對軟件項目執(zhí)行過程中產生的相關配置項進行受控管理，并根據需要完成項目的變更、出庫、配置審查以及配置狀態(tài)記錄等。軟件項目開始執(zhí)行前應成立軟件配置控制委員會，建立適合于分級控制的配置管理機構并配置管理庫和相關的管理規(guī)則。在軟件配置管理計劃中應標識需交付的軟件產品、內部工作產品、軟件開發(fā)工具和環(huán)境資源以及需采購的產品等，并實施適合等級控制的配置管理。配置管理員還需對處于配置管理之下的工作產品的更改進行跟蹤和控制，并記錄配置狀態(tài)，進行配置審核，建立和維護基線的完整性。

1.6 過程和產品質量保證過程域

過程和產品質量保證過程域的主要工作是通過項目質量保證人員依照項目啟動會議紀要和適用的過程說明、標準與規(guī)程制定質量保證計劃，并按照該計劃進行過程和產品評價。過程和產品質量保證過程域的目的是保障軟件研發(fā)過程的規(guī)范性以及產品的質量。質量保證人員應客觀地跟蹤和交流不符合項，確保問題得到解決，從而為項目組成員和管理者提供項目全生命周期的過程和相關工作產品的實施情況，以支持高質量產品和服務的交付。質量保證人員應獨立于項目組，并具備向包括最高管理者在內的不同層次的管理者直接報告項目問題的權利。

2 軟件過程管理本地化

2.1 體系結構制定

為落實GJB 5000A的核心思想，本文依據圖2的體系結構組成制定了適合不同類型項目的體系文件。

圖2 體系結構組成圖

第1層為總方針，該層規(guī)定并明確了軟件過程的改進方針、組織機構、角色職責、保障資源和驗證要求；第2層為過程模型，規(guī)定了軟件開發(fā)過程，根據實際情況以完全瀑布模型為基礎制定項目的生命周期模型；第3層為過程支持元素，包括方法、模板、指南、規(guī)程、標準、培訓以及工具等。結合項目實際，該層的支持元素主要包括軟件評審規(guī)程、軟件過程改進體系文件編制規(guī)定、軟件測試規(guī)程、風險管理規(guī)程、軟件估計規(guī)程、軟件估計指南、數據采集和測量分析規(guī)程、變更控制規(guī)范、數據管理規(guī)程、三庫管理規(guī)范以及不符合項處理規(guī)程；第4層為根據項目實際特點所執(zhí)行的本地化操作，這里主要包括構建簡化版生命周期模型、在項目估計時根據梯形圖類編程語言設置與C語言間轉換關系、顯示類編程軟件規(guī)模估計、引入功能點算法進行項目估計、根據項目實際需要對單元測試說明和單元測試計劃進行合并、合并軟件設計和軟件實現階段的相關工作等。

2.2 簡化版生命周期模型

典型的瀑布型生命周期模型包括問題的定義及規(guī)劃、需求分析、軟件設計、程序編碼、軟件測試和運行維護6個階段。本文結合機電一體化設備控制系統(tǒng)軟件實際需求研究制定了簡化版生命周期模型（見圖3）。

簡化模型適用于功能簡單、開發(fā)周期短項目的軟件開發(fā)過程。在該模型中，省略了配置項測試過程并利用軟件自測試代替單元測試過程，保留了軟件驗收測試。從圖3可看出，在本模型中，配置管理過程域、過程和產品質量保證過程域以及測量分析過程域始終貫穿在整個項目的生命周期活動中。相應的，項目策劃和項目監(jiān)控過程域在項目結項時同時結束，不持續(xù)跟蹤到下一個軟件維護階段。此外，本模型中項目評審采用專家和同行評審的方式來對不同階段產生的工作產品在技術和質量層面進行把關。本模型可為小型、短周期項目提供參考實踐，使軟件開發(fā)過程更易控制和管理。

圖3 簡化版生命周期模型

2.3 其他本地化操作

在實際執(zhí)行過程中，為使GJB 5000A標準切實“落地”，采取的其他本地化操作包括3點：

1）為滿足不同類型軟件的過程管理，綜合考慮軟件規(guī)模、開發(fā)語言、項目周期以及人員配置等因素，并根據每種因素分配不同的影響系數進行數值評估，從而確定對相關過程域的合并或裁減。

2）為滿足不同用戶需求，在規(guī)模估計階段將功能點估計方法引入到自動化類嵌入式軟件中，大大提高了軟件估計的準確度，為項目成本估算和進度計劃的制定提供可靠依據。

3）針對顯示類編程軟件中圖文控件無法進行規(guī)模估計的問題，基于實踐經驗建立常用控件與C語言間等比換算系數表，采用間接估算的方式保障項目工作量預估的準確性，為項目進度計劃的制定及成本估計提供科學依據。

3 結論

本文詳細介紹了二級軟件管理過程中每個過程域的具體工作，通過各過程域的相互協調使得軟件管理工作能夠順利開展。根據實際項目的需求特征、開發(fā)語言、運行平臺和項目周期等特點，以 GJB 5000A為核心思想研究制定了相應的軟件開發(fā)流程和過程精準管控方案，可為本單位今后軟件項目的規(guī)范化開發(fā)提供基礎。本文所提方案可有效提高軟件生產率、降低開發(fā)成本、提高產品質量。