复杂环境下军用型号级机载软件配置管理特征研究

罗旭升 张磊

摘要：在“软件定义装备”的时代背景下，航空装备中机载软件规模、数量均大幅增加，软件所处的研发环境、联调联试环境、使用环境也非常复杂，全机软件状态管理面临着新形式下的挑战。因此，立足型号级，开展复杂环境下的全机机载软件配置管理特征研究，保证全机软件状态清晰、过程受控、版本可追溯，对确保飞机质量意义重大。

关键词：复杂环境;军用飞机;机载软件;配置管理

中图分类号：TP315 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）09-0058-02

0 引言

随着计算机技术的迅速发展，新一代航空装备机载系统的集成化、自动化、智能化成为一种发展趋势，航空装备机载软件规模不断增加，机载软件研制与过程管理成为飞机设计的关键技术领域。型号级机载软件的技术状态管理，直接影响航空装备的生产制造、科研试飞、外场使用、飞机定型/鉴定以及在部队的服役使用[1]，因此在此种复杂环境下的全机机载软件配置管理成为确保型号全机状态清晰、准确的关键，任何软件状态的不完整或错误都會造成部队作训任务的延迟或失败，严重时甚至会产生灾难性后果。

1 国军标对软件配置管理的相关约束

1.1 GJB5235-2004中的相关约束

GJB5235-2004《军用软件配置管理》对软件配置管理的主要相关约束[2]：

（1）软件配置管理过程应贯穿于整个软件生命周期，包括配置标识、配置控制、配置状态纪实、配置评价、软件发行管理和交付等活动;（2）软件使用和维护过程必须开展配置管理。

1.2 GJB5716-2006中的相关约束

在GJB5716-2006《军用软件开发库、受控库和产品库通用要求》中对软件配置管理的主要相关约束[3]：

（1）软件承研单位应建立软件开发库、受控库和产品库，明确软件三库的管理职责，制定相关活动的管理规定;（2）软件三库支撑工具及环境须满足GJB5716-2006的相关要求。

1.3 GJB2786A-2009中的相关约束

在GJB2786A-2009《军用软件开发通用要求》中对软件工程环境的主要相关约束[4]：

开发方应建立、控制和维护软件工程环境（包括测试环境），确保该环境的各组成部分都能执行其预定的功能。

2 型号级软件配置管理特征

型号级机载软件配置管理面向的对象是全机所有配套机载软件的联调联试和状态管控，配置管理活动包括出入库、更改、灌装、版本演进分支、基线更改、状态发布、发布更改等，软件状态的管控直接影响整个飞机的构型状态。

经分析，型号级软件配置管理具有以下几方面的特征：

2.1 软件全生命周期状态管理特征

按照GJB5235-2004《军用软件配置管理》的规定，必须对软件配置项实施全生命周期的配置管理，保证软件产品的完整性和可追溯性。因此立足于型号总体，研制全线需开展软件配置项的全生命周期状态管理，具体包括以下内容：

2.1.1 全过程管理

由于软件开发方法、软件架构、软件是否复用等因素的不同，软件生存周期模型多种多样，如瀑布型、增量型、演进型等;但是无论选取哪一种软件生存周期模型，从型号研制角度出发，软件生存周期均可划分为10个阶段[5]：系统分析和设计阶段、软件计划阶段、软件需求阶段、软件设计阶段、软件编码阶段、软件集成阶段、软件验收与交付阶段、系统集成阶段、定型/鉴定阶段、软件使用与维护阶段。

2.1.2 生存周期基线定义及管理

软件状态管理贯穿软件生存周期各个阶段，在软件研制过程中逐步建立软件基线。依照GJB5235-2004《军用软件配置管理》，软件基线包括功能基线、分配基线和产品基线。

基线的定义可采取后包前定义形式和独立定义两种形式。后包前定义形式即分配基线包含包括功能基线，产品基线包含分配基线。独立定义形式即基线中的资料相互独立。本文采取独立定义形式。软件研制过程对基线的定义如下[6]：

（1）功能基线，软件研制任务书等;（2）分配基线，软件需求规格说明、软件接口需求规格说明等;（3）产品基线，软件三大计划（包括开发计划、配置管理计划、质量保证计划）、软件三大标准（包括需求标准、设计标准、编码标准）、软件设计说明、测试文档、软件手册、软件版本说明、软件总结报告等。

2.1.3 支持工具管理

按照GJB2786A-2009《军用软件开发通用要求》对软件工程环境的要求，软件研制单位应对软件生命周期环境进行控制，保证软件研制过程中使用到的开发环境、测试与验证环境等处于可还原、可使用的受控状态，一般包括以下内容：

（1）开发工具，包括宿主机和目标机系统的操作系统、编译器及调试开发工具，其中操作系统如WindRiver VxWorks、AcoreOS等，编译器如WindRiver WorkBench等，调试开发工具如Code Composer Studio等;（2）需求分析与管理工具，如RTcase、Rhapsody等;（3）设计工具，如ESTEREL SCADE、Rhapsody等;（4）测试工具，如TestBed、C++ Test等。

2.2 软件状态管理与型号及设备状态管理相融合的特征

军用软件研制是型号研制和设备研制的重要组成部分，软件状态管理要处理好与型号研制和设备研制的关系[7]，具体要做到以下几点：

（1）软件状态控制是设备技术状态控制和全机技术状态控制的重要环节，设计软件状态控制流程和策略时要将其放入整个设备级、全机级状态控制流程中;（2）软件状态管理随型号研制阶段和设备研制阶段，其责任主体、控制力度、参与单位不断变化;在设备开展S型件试验和联试之前，设备承研单位从设备级开展软件配置项的状态管理工作，保证设备满足技术协议书和C型件试验的要求;进入S型件试验后，总设计师单位开展S型件试验件和装机件的状态控制，承研单位要将装机件的软件及生存周期资料交付给总体单位;在首飞和科研试飞阶段，总设计师单位开展全机软件设计状态管理，总制造单位要开展全机软件制造状态的管理，试飞单位要开展全机软件试飞状态的管理;进入设计定型和生产定型阶段，承研单位、总设计师单位、总制造单位、试飞单位、外场部队等要协同开展软件状态管理;（3）在型号及设备的不同研制阶段，软件配置管理要求不能采取一刀切的策略，而应基于软件在型号研制不同阶段的技术成熟度等因素，实施差异化的机载软件配置管理，确保在技术成熟度较低时，软件配置管理要求不至于过于严格而导致更改过程过于繁琐;而在技术成熟度较高时，软件配置管理要求不至于过于松懈而导致频繁更改，造成更改过程不受控、版本无法追溯等问题。

2.3 全机软件网状式关联更改的特征

软件之间的数据关系、逻辑关系越来越复杂，不同设备间的软件、不同系统间的软件呈现出错综复杂的关联关系，软件的更改具有网状式关联更改的特点：

2.3.1 加强软件更改升级的影响分析

软件更改升级时，要立足设备、系统、全机开展影响分析，防止出现某一软件配置项更改而与其相关软件配置项未同步更改，从而引发飞机故障或事故。

2.3.2 制定适应的更改控制策略

软件更改升级时，要根据影响分析结果，从设备、系统、全机三级角度出发，开展分别的控制流程;如影响到其他设备，必须由系统级主管进行影响分析结果确认和相应级别控制委员会批准;如影响到其他系统，必须由相关系统主管的确认和相应级别控制委员会的批准。

2.4 全機软件多场景状态管理的特征

在飞机的整个生命周期内，软件研制过程主要包括承研单位研发、总设计师单位试验、制造单位生产及试验、试飞单位试飞、外场部队服役五个场景。在不同的软件研制场景下，软件状态管理控制模式也不尽相同，具体要求如下：

（1）多场景中的参与方及状态控制活动不同：软件全生命周期过程历经承研单位研发、总设计师单位试验、制造单位生产及试验、试飞单位试飞、外场部队服役等多种场景，责任主体和参与方不断变化，软件状态控制的方法及活动也随之进行变化，以适应状态控制的需求。（2）多场景中的软件多版本有效：由于型号研制过程中高度并行，多架机并行研制及制造、试飞、领先使用并行开展，经常出现设计状态、制造状态、试飞状态、使用状态不一致和软件版本多场景下的多版本同时有效的情况，因此，需要制定相应的状态控制策略，保证各场景之间的版本可追溯性和准确性[8]。

3 结语

在“软件定义装备”的时代形势发展下，软件在航空武器装备中的作用越来越重要，软件状态管理直接影响飞机型号研制进度、质量，影响交付部队后的使用，因此，必须站在“软件配置管理关系部队训练和作战任务，关系部队作战能力提升”的角度开展型号级软件配置管理工作，保证飞机软件产品的质量和可靠性。

参考文献

[1] 王庆林.飞机构型管理[M].上海：上海科学技术出版社，2012.

[2] GJB 5235-2004中国人民解放军总装备部.军用软件配置管理[Z].2004.

[3] GJB 5716-2006中国人民解放军总装备部.军用软件开发库、受控库和产品库通用要求[Z].2006.

[4] GJB 2786A-2009中国人民解放军总装备部.军用软件开发通用要求[Z].2009.

[5] GJB 3206A-2010中国人民解放军总装备部.技术状态管理[Z].2010.

[6] RTCA DO-178C 机载系统和设备审定中的软件要求，2011.

[7] 成晓阳.技术状态管理在成品研制中的应用[J].航空标准化与质量，2015（1）：29-32.

[8] 郑翠芳.武器装备软件配置管理实施方法浅谈[J].计算机科学，2013（S2）：395-397.

Abstract：In the background of 'software determining equipment'， the size and quantity of airborne software in aviation equipment have increased greatly， as well as the complexity of all kinds of tools including software development and verification environment， bringing more challenges to the state management of airborne software.Therefore， it is of great significance to study the characteristics of airborne software configuration management in complex environment from aircraft view to ensure that the software status is clear， the process is controlled and the version can be traced.

Key words：complex environment; military aircraft; airborne software; configuration management