武器系统软件综合保障实施要点

2012-06-01史红英

电子科技 2012年11期

史红英

(中国电子科技集团公司电子科学研究院质量标准处，北京 100041)

在世界新军事变革下，以软件为内核的武器装备地位越来越突出，软件在军事领域的应用越来越广泛，众多信息化武器装备已开始大量装备部队，构成这些装备的软件的复杂程度日益加深，软件对装备能否完成规定的功能、成功完成任务，发挥着越来越重要的作用。如何更好地开展武器系统软件的综合保障工作，对促进武器系统装备在部队尽快形成战斗力，满足武器系统装备的战备完好性要求并得到保持意义深远。

1 武器系统软件保障活动

根据GJB3872－99装备综合保障通用要求的定义，明确“综合保障”［1］就是在装备寿命周期内，为满足系统战备完好性要求，降低寿命周期的费用，综合考虑装备的保障问题，确定保障性要求、进行保障型设计、规划并研制保障资源，及时提供装备所需保障的一系列管理和技术活动［2］。

“软件保障性”作为军用装备保障性的子概念由此产生。迄今为止，我国还没有对于“软件保障”和“软件保障性”统一和权威的定义。美军MIL－HDBK－347定义软件保障是指为保证现场部署运行的软件，能够充分实现运行任务所采取的全部措施;英国 DEF STAN00－60(PAR T3)/3的定义和解释:软件保障是指为了系统中的软件继续使用而采取的全部措施［3］。它要求:当软件隶属系统环境发生变化时，继续维持系统的效能。系统环境变化包含系统设计的改变，矫正由于用户需求改变导致的系统效能缺陷;矫正由于软件规格说明和开发过程导致的错误。软件保障是包含有软件的系统保障的重要因素，整个寿命周期软件保障费用，取决于系统和软件是怎样获得的。有关保障的定义还有很多，无论如何定义，武器系统软件要达到的两个目的是一致的:一是通过开展保障工作对软件设计施加影响，使的武器系统软件便于保障;二要提供经济有效的保障资源和建立相应的保障系统，以便武器系统软件装备得到保障。武器系统软件保障活动的具体内容、模式与软件生命周期的特点息息相关。

软件生命周期典型地包括产品实现阶段、运行阶段、维护阶段。软件产品实现的保障工作，主要是开展软件保障性设计和后期软件保障的规划工作。承制和承研部门在开展软件的设计工作中，要开展软件的可靠性、可维护性设计，确保装备部队以后减少后期的保障工作。订货部门则要同步根据产品实现的要求，提出包括保障人员、保障设施、保障资源以及人员培训、训练设施等要素的软件保障方案。

软件运行保障，包括运行维护、数据维护、安全维护等方面的内容，主要是指在软件产品本身正常的情况下，依据软件操作手册，对武器系统软件进行日常管理，包括及时对武器系统软件运行环境进行清理、对由于硬件原因或误操作原因导致系统软件需要重新进行安装或恢复、对装备系统软件运行需要加装或产生的数据的维护、以及定期利用相关设施、设备对软件正常性检查以及防病互检查等工作的维护。

软件维护保障，是指软件运行期间，为确保武器系统软件在部队持续使用而开展的维护活动，包括解决问题、调整接口、扩充功能或改进性能、维护记录、释放规程待内容。据统计，软件可靠性整整比硬件低一个数量级，有的系统故障统计结果是:软件故障占系统故障的60%～70%。软件与硬件不同，在使用过程上中没有摩损、没有消耗，但软件是有生命的，在使用过程中是需要维护、需要保障的。据美空军统计，软件维护阶段成为整个寿命周期过程中最长的阶段，维护阶段占到近70%。不论是从持续时间还是从费用上都大大超过开发阶段。例如，在沙漠风暴作战行动中，E－3空中预警飞机作为战场保障的综合部分，起着跟踪所有战场空中目标并指挥拦截的作用，被誉为眼神。而在当时战场上电磁信号太多造成拥塞，以致E－3的能力大打折扣，不得不对E－3雷达中的许多软件进行修改，为此专门派出软件保障组进行软件进行维修，使E－3预警机的雷达软件在96小时内得到修正后完成飞行检测并投入使用。

2 国内外软件保障工作现状

近年来，我国在装备的综合保障工程研究方面投入了大量的精力，无论是装备主管部门还是工业部门，对装备综合保障工作的重要性的认识越来越深入，对装备的综合保障工作越来越重视，装备保障性工程技术得到了应用和发展，装备的综合保障能力得到提高，关于综合保障工作相关标准也日趋成熟。但“重硬轻软”在当前我国装备的综合保障工作中较为突出，在相关的管理体制以及相关标准中涉及专门的软件保障工作内容，具体表现为以下几点:一是针对软件综合保障系统性研究开展得较少;二是软件保障工作实施的规范化程度较低;三是在软件综合保障规划设备的研制和投入上十分有限;四是软件综合保障组织机构及人员还得不到落实;五是在虽然研制阶段软件工程化工作推广的力度越来越大，但软件的可靠性、可维护性、测试性的考核和评估工作与软件高保障性要求还有一定的差距。

国外对装备保障软件的保障工作的研究相比国内的软件保障工作开展得要早，对软件的保障研究工作也较为深入，特别是美军，20世纪80年代就致力于此项工作，软件的综合保障方面的研究与实施工作走在世界各国前列。美军陆军在通信电子司令部成立了负责软件保障的软件工程理事会(SED)使用与维护部、RDIT(复制、分配、安装和训练)小组等组织;为具体实施软件维护，还建立了“编程保障中心，”包括以下部分:软件开发实验室;硬件综合实验室;测试系统。美军空军也成立了软件技术保障中心，在保障标准的制定上，早在20世纪80年代美军就开始编制《软件密集系统采办与管理指南》，到1996年已经发布了第3版，1995年美国陆军制定了《软件保障规划手册》，详细规定了系统寿命周期各阶段软件的综合保障工作;1996年美军空军作战测试与评估中心(AFOTEC)制定了《软件维护性评估指南》，详细给出了软件维护性评估的程序与方法;1998年美军防务系统管理学院出版的《采办后勤指南》对软件保障和维修的实施进行了明确规定。

3 武器系统软件的综合保障工作

我军现行装备保障体制的建立是基于硬件装备建立的，但根据武器系统软件保障活动的特点，软件产品在固有特性、失效机理、以及维护性活动等方面与硬件产品有较大区别，软件产品的质量更多取决于设计过程，它受外在因素影响较小，软件、硬件保障性工作相关因素区别如表1所示。

表1 武器系统软件、硬件保障性工作相关因素区别

续表1

基于软硬件之间的差异，为确实做好当前武器系统软件综合保障工作，达到综合保障的目的，在软件保障工作中，应从武器系统软件综合保障理论的深入研究、保障体制和机制的适应性转变、专业化的保障组织机构和队伍的规划建议等方面开展软件综合保障工作的推进，但由于软件起到主导作用的武器装备已陆续部署部队，为解决当前准备的保障急需，现对当前保障工作提出以下实施要点:

(1)应将武器系统软件的维护保障内容纳入装备的维修计划。按照目前我军现行的装备保障体制分析，武器系统软件实现阶段和运行阶段的保障工作十分明确，但软件维护保障并没有纳入我军现行保障工作范畴，按照现有对硬件的保障体制，对装备部队后的硬件系统的改造升级是要重新纳入新的研制管理体制开展工作，研制体制的管理与装备保障的管理隶属于不同部门。但根据前面分析，软件的改进升级本身就是软件生命周期一个重要的阶段。通过对现役软件进行专业维护来满足不断变化的军事需求一方面可以避免开发新软件耗费的大量费用、降低开发周期;另一方面武器系统软件的使用人员能尽快将系统用起来，减少装备列装后的磨合时间，使装备尽快形成战斗力。事实上，目前很多新型武器系统软件装备，无论是需求提出部门还是研制部门，由于对新产品存在一个逐步认识的过程，所以研制初期的需求工作也存在一个逐步提升的过程，即使完成鉴定，通过了部队的试用，在使用期间，大量由新的作战需求或改善性需求导致的维护工作量十分突出，所以及早将武器系统软件的软件维护工作纳入维修规划中是保障工作开展的当务之急。

(2)做好专业人员的配置策划。由于软件技术的大量引入，技术复杂程度较大，不确定因素较大，要求武器系统软件保障人员具有一定的专业知识和技能，特别是应该保持一支相对稳定的维护队伍。按照软件工程化的要求，在做好传统专业维护人员配置的同时，应适当配置系统需求分析员、软件配置管理员、支持任务完成的数据准备员、任务结束后的数据管理员以及软件系统的安装员等，这些人员都应具备软件技术的专业背景;配备的人员数据应根据软件的规模大小，必要时，在软件专业保障人员中应进一步划分专业，如界面设计、操作系统、数据库专业等等。由于军队编制等各方面原因，各类人员不可能无限增加，所以在做好人员配置策划后，在实施过程中，可借助原有资源，开展后期培训的方式，进行软件专业化培训，尽可能在装备到位的同时，保障人员同步到位。

(3)做好训练模拟系统的同步建设。武器系统软件使用与传统硬件设备有所区别。基于武器系统日趋复杂性，完全依靠实装设备开展训练，一是客观上条件不允许、风险大;二是花费太高，每组织一次实装训练都要消耗大量的人力、物力，包括保障人员的作用，油料等，同时，不可避免在实际训练中会对装备产生正常或非正常的磨损，导致训练费用过高。所以对于由大量通过软件实现的功能性能，应该更多地借用地面仿真训练模拟器系统开展训练工作，以节省财力、人力和物力，减少风险，提高训练效率，以促进武器装备列装后，尽快形成战斗力。如某型飞机在作试飞训练中，应该首先在地面规划好仿真模拟训练科目，通过在仿真训练模拟器上进行训练，确保各项软件实现的功能性能得到有效训练后，再进行实际的试飞训练，会极大地提高训练效率。

要充分开展地面仿真模拟训练，地面模拟训练系统的开发和研制工作应该在武器装备研制的同时，作为训练设备同步进行策划和研制，最终作为保障设备交付部队。如在潜艇控制系统中，要将各类舰艇的幅射噪声、海洋信息进行仿真模拟;在机载雷达监控系统中，可模拟各种探测目标类型，如现役各型飞机、机载分离目标、空中小目标、海面目标等;用于支撑控制系统软件的地面训练工作。

(4)及早部署武器系统软件测试环境的建设。作为硬件产品或机械产品的生产和加工，投入大量生产工装和检测设备开展试验室的建设是大家认可的事情，但作为软件后期维护测试环境，在装备费用以及保障资源规划、策划中基本不包括这部分内容。但作为一个武器系统软件很多问题与硬件问题不同，有很多偶然性、随机性，问题发生的时机或执行条件不是很容易被明确，再加上武器系统的复杂性，全部依靠实装去开展问题的复现，解决，包括解决后问题的验证，从费用或实际操作上来讲都不现实，一定需要在后场通过实验室环境模拟不同的场景去复现、查找，而保证这样问题的复现，以及问题解决后的测试环境都是保障工作中必不可少的保障资源，也是符合软件工程化要求的需求，这样的环境和设施应能够支撑系统软件的运行以及装备硬件信息的后台处理;应该在武器装备研制早期精心策划，与研制工作同步开展设计。在某型号飞机信息系统中，通过构建动态试验室环境，或叫热模台环境，保证武器系统软件列装后发生的问题在地面的复现、解决以及验证，大幅提高了武器系统装备的保障效率。

(5)创建武器系统软件部队和工业部门共同进行的保障模式。武器系统软件列装后的大量保障活动的主体工作应该是在武器系统软件验收和交付完成后，系统运行期间发生的，主要包括软件运行保障和软件维护保障两部分内容，特别大型武器系统软件具有专业性强、系统复杂、信息技术更新较快等特点，如果按照目前的保障体制，即由装备部队归口统一开展保障工作，面临的现状是:1)武器系统软件具有专业性强、涉及专业面广等特点，装备部队保障人员需要随着新产品的研制，培养大量专业保障人员;2)保障人员的培养工作滞后于新装备的列装，短时间内无法开展工作;3)软件维护保障能力很难在短时间内经过培训而实现，必须对武器系统的原始设计思想有透彻的理解，才可能开展后期维护工作;4)部队的保障组织为做到很好的维护，必须搭建新的开发环境、设施，购置大量为适应于软件生存周期各阶段正常运转的试验测试环境和工具。

所以现阶段武器系统软件维护完全依托装备部队开展，还存在一定的距离。而作为产品承研的工业部门，大量的开发队伍在装备在役期间也应该得到持续的保持，开发环境和各类工具、设施必将持续保持，对武器系统软件维护保障工作会更加及时，有效，另一方面可以保证工业部门更好地跟踪武器系统在列装后的使用情况，为后续新武器装备的研制提供一手资料，对缩短新武器装备的研制周期有极大好处。

基于以上的原因，对武器系统软件的保障在目前的管理工作中应分两类管理，一是武器系统软件运行保障工作，这一类工作应按照我军现有维护体制开展工作，尽可能将软件的维护人员与现有体制人员进行结合，如飞机武器系统软件的安装维护工作可结合地勤人员的业务开展，对于任务数据加载等工作可由空勤人员;而对于武器系统软件维护障工作可由装备部队保障组织与工业部门共同组成保障小组开展，在保障小组中，装备部队代表负责开展需求分析和维护期间各阶段的管理与控制工作，具体实施工作由工业部门负责。目前，我军对于综合保障，特别是现代化武器信息系统的保障体制方面，也在做由工业部门承担后期保障工作的探索和试点工作。所以对于武器系统软件在保障方面实施分类管理，由承研部门来承担部分保障工作也是一段时期解决软件后期保障工作的一种方法。

(6)建立武器系统软件运行保障工作的专项管理制度。武器系统软件运行保障工作与传统装备相比，具有新的特点，对软件保障期间的管理工作也提出了新的管理需求，特别是在技术状态管理方面，需要作为保障工作的一个重要工作。1)应依据装备特点，建立软件运行保障的管理制度及信息流程制度，识别武器系统软件运行所需的数据准备或数据贮存的要求，确保数据和信息得到及时的处理;同时应制定数据维护的方法、机制、方式等。2)与承制部门同步开展技术状态管理，必要时采用软件配置管理工具，对不同阶段、任务执行期间产品的技术状态进行管理，明确武器系统软件产品基线及其与硬件产品状态的对应关系。3)形成武器系统软件的使用履历书记录制度。在软件在役期间，应根据它的作战使用情况，完整地将软件的使用情况，包括使用状态、使用中暴露的问题，以及软件修改、软件版本变化情况完整地记录下来。通过履历书可以更加直观地反映装备的使用经历，一方面可以提供给承制方作为产品后期改进的十分宝贵的资料，另一方面也可以帮助保障人员通过定期检查、总结，提高装备的完好率。

(7)制定武器系统软件维护保障期间变更的控制流程。武器系统软件维护工作的重要特点，是软件又进入一个新的生命周期，要想保证武器系统软件维护的质量，应该按照软件工程化要求，制定软件保障期间变更的控制流程，明确以下几方内容:1)应确定软件维护更改管理工作的主管机构，包括需求提出的主体机构以及下达任务主体机构;2)确定软件维护内容的分类、分级管理机制，软件维护包括改正性维护、完善性维护、改进性维护以及各类更改对产品状态产生的影响进行针对性的控制和管理;3)明确再设计过程的各阶段评审要求，以确定需求的充分性、软件设计的符合性以及审查设计结果影响分析的有效性。4)明确软件测试工作的要求，提出承试单位的资质以及测试工作的规范化要求;5)明确软件设计更稺后结果的确认机构以及确认程序;6)更改后的软件在武器系统上的贯彻实施工作流程。