“三多”场景下的飞机软件配置管理技术研究及应用

航空工业第一飞机设计研究院 罗旭升 郭婉琴

航空工业一飞院作为国内目前唯一集歼击轰炸机、轰炸机、民用飞机、运输机和特种飞机设计研究于一体的国家级大中型军民用飞机设计研究院，在飞豹飞机、大运飞机等多个军机型号研制过程中，立足型号研制总体，面向型号研制全线，以保证全机软件“高安全、高可靠、状态清晰可控”为目标，构建了健全的型号软件配置管理体系。

一、型号研制过程中的紧迫需求

由于目前国内航空装备型号“系列化研制、渐进式研制”的策略，全机软件呈现出“多系列、多构型、多版本”三多的态势，全机软件组合在一起的状态异常复杂。据统计，现有飞机型号软件总规模普遍突破上千万行代码、上百个配置项。如果对几千万行代码、几百个软件配置项这样量级的飞机软件没有实施严格的状态管理，或者管理不规范、不清晰，将会直接影响飞机的生产制造、科研试飞、外场使用、飞机全状态的定型鉴定，以及飞机在部队的服役使用，造成灾难性后果。与以往相比，软件定义装备的时代对型号级全机软件配置管理提出了更高的要求。

二、全机软件配置管理总体思路

在飞机型号研制过程中，全机软件配置管理的总体目标是：全机软件变更活动受控、全机软件版本可追溯、全机软件装机状态清晰。基于此目标，我院立足型号级状态的总体管控，开展全机软件控制要素梳理分析、全机软件交付方法、一体化更改和贯改技术、全机软件统计分析等一系列的研究，并经过型号应用验证，最终形成一套型号级软件配置管理技术的方法、流程和规范，提高型号软件配置管理能力。

三、全面加强全机软件配置管理能力

（一）深入分析军机的复杂联调联试环境，梳理全机软件的多维控制要素

软件作为飞机中的重要组成部分，其研制和维护处于非常复杂的联调联试环境中，应基于其复杂性，认真梳理全机软件的多维度研制控制要素。一是软件控制特性多且复杂。软件版本多，因军用飞机从研制到定型一般历经数十年甚至几十年，研制周期长，将产生很多的软件版本；软件配置项多，随着越来越多的功能由软件来完成，飞机软件配置项一般都上百项甚至几百项的量级；全机软件规模差异大，有规模百行以下的，也有规模数十万的（如显控软件）。二是软件研制场景较多且复杂。机载软件研制与飞机、机载设备的研制密不可分，而机载软件研制又分为系统分析与设计、软件计划、软件需求、软件设计等多个阶段；同时机载软件研制涉及承研单位内部试验、总设计师单位交联试验、制造单位生产试制、试飞单位飞行试验、外场部队领先使用等多个场景。三是软件研制过程协调面广且复杂。软件项目团队涉及多个角色，包括设计、开发、编码等等；软件研制和试验涉及型号专业多，包括航电、飞控、机电等等；软件参研单位众多，包括多个行业、多个领域等等；软件研制过程中利益相关方众多，涉及总设计师单位、承研单位、测评单位、总制造单位、试飞单位、用户单位、监管机构、上级机关等等。

（二）基于多层级协同工作的原则，实施型号全周期分阶段控制策略

为了实现软件配置管理的目标，对机载软件实施覆盖承研单位、总设计单位、总制造单位、试飞单位、使用部队等多厂所协同研制的“两级三库”的软件状态管理模式。“两级”即型号级（总设计单位级）和项目级（配套软件承研单位级），“三库”即开发库、受控库、产品库。并将型号研制的全生存周期划分为4个阶段，型号开始到机上通电检查前为第1阶段，机上通电到首飞为第2阶段、首飞到定型鉴定为第3阶段、定型鉴定后为第4阶段。每个阶段根据型号研制目标，对全机软件实施不同的管理策略。

（三）基于型号多维度控制要素分析，设计全机软件交付控制流程

型号软件配置管理应对全机所有软件产品实施集中的管理，保证型号软件配置管理库中软件产品的完整性，确保后续软件更改、灌装数据源的唯一性和准确性。根据软件的研制保证等级、软件研制类型、软件的种类、软件的规模，同时还应考虑软件承研单位的研制能力等诸多要素，按照型号研制阶段和管控需求，差异化的确定软件的交付时机、软件的交付内容以及软件的交付流程，以达到“效率和控制质量并行”的效果。

（四）以“目标导向和效率兼顾”为原则，开展全机软件一体化更改和贯改控制

由于飞机软件多种多样，且相互间交联关系复杂，一个软件发生更改而相关联的软件未同步进行更改，可能导致严重质量事故。因此，在软件更改和贯改过程中，应在充分考虑软件关联更改、软件联合编译链接更改、共用软件更改等各种特殊情况基础上，按更改影响程度差异化定义控制力度和更改控制要求；充分考虑各研制阶段特点以及各阶段的型号控制要求，按研制阶段差异化定义软件更改控制流程。

软件贯改是将软件烧写到设备的过程，软件入库、软件更改的最终目的是将正确版本的、经过验证的软件烧写到对应设备中，是软件状态控制的最后一环，所以此环节非常重要。因此需针对交联试验、试制生产、飞行试验、部队领先使用等多种贯改场景，针对装机件、地面试验件、空中试验件、备件等不同的设备类型，针对原位升级、离位升级、换件更改、离位更改等不同的更改方式，细化分配相应的控制职责和控制要素，形成可落地的、可实施的、详细的软件贯改控制流程，保证软件状态管理的清晰受控。

（五）面向型号研制各利益相关方需求，实施多样的全机软件状态发布技术

根据型号研制不同阶段特点及机载软件状态管控场景的不同需求，以型号研制各利益相关方需求为导向，基于软件配置管理的基础理论，在型号研制过程中创新性的提出了装机状态报告和配置状态报告两类发布模式。

对于一架飞机或一批飞机，发布全机软件装机状态报告，来表明此架次或此批架次飞机的最新软件装机状态。软件装机状态报告面向飞机制造现场，为制造现场的各相关方提供软件装机及软件贯改的技术输入。

在型号研制过程中的里程碑节点，发布全机软件配置状态报告，来表明型号研制的软件基线状态和全机软件成熟度。软件配置状态报告是型号软件配置管理过程中的配置状态纪实，记录了某一时间点的软件基线状态。

（六）以软件状态管理带动型号状态管理，纵向横向开展全机软件状态统计分析

紧密围绕“软件-设备-飞机”的关联关系，将软件状态管理置于设备状态管理、型号状态管理整个大场景中进行考虑，并按照“自下而上”的策略，将三者状态关系进行紧密结合；同时积极考虑软件的多维度要素，以软件版本信息为主线，横向扩展，将软件各类信息进行集中统计分析。

针对软件级，基于软件级数据统计分析模型，构建软件全生存周期演进关系，支持单个软件的版本纪实；针对设备级，基于设备级数据统计分析模型，构建全机设备中软件全生存周期演进关系，可以有效解决飞机设备串件导致的状态不清楚问题；针对飞机级，基于飞机级数据统计分析模型，将架次、设备与软件版本、更改原因以及更改措施、贯改情况等信息进行综合关联，构建全机软件装机状态视图，支持型号级装机状态管控和分析决策。由于对所有软件实施了全过程的状态管控，可以完整掌握每一架飞机中实际使用的全机软件状态。

四、积极推进型号研制中的应用验证

航空工业一飞院在多个军机重点型号研制中，持续开展了“三多”复杂场景下的军用软件配置管理技术的研究和探索，形成了一整套完整的方法、流程和体系，并积极推动在型号研制中进行工程应用和验证，研究成果也随着型号研制进行着持续的优化和改进。

“三多”复杂场景下的军用软件配置管理技术研究成果，目前在航空工业一飞院承担的军机型号研制中得到了“统一化、标准化”的应用，“所有军机型号统一规范、统一标准、统一作业流程”，保证了全机软件设计状态与装机使用状态的一致性，实现了全机装机软件状态清晰、可追溯的目标，全面提升了军用飞机全过程软件更改控制能力、多场景软件状态管控能力、网状式关联更改实施能力等软件配置管理能力。

五、新时期软件配置管理技术的展望

技术状态管理是个永恒的、非常重要的课题，特别是复杂的型号级的状态管理。未来随着信息技术的发展，大数据、人工智能、物联网等新技术的应用，军用软件的配置管理技术体系还需要进行持续优化和改进，可以开展自动交付、自动校验、自动影响域分析、智能辅助决策、全过程流程的实时监控分析，实现全过程域的自动化和互动化，以支持军机型号“高效益、高质量、高协同”的研制。