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航天产品软件研制过程与项目管理,质量管理协同技术研究

张晗

上海航天控制技术研究所,201108

摘要: 由于航天产品软件的集成化、智能化,其复杂程度愈来愈大,而开发生命周期也愈来愈短,怎样实现软件高效、大规模快速交付,并迅速高效解决出现的软件管理问题,提升客户满意,成为目前迫切需要各有关方面共同协作处理的难题。
关键词: 产品化;研制流程;插件技术;研究与实践
DOI:10.12721/ccn.2023.157087
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引言

伴随着国民经济的迅猛发展及各类科学技术的日臻成熟,各项目间的资源竞争变得越来越激烈。为此,国内外许多军事应用软件公司认识到,在项目开发过程中进行高效的项目管理变得必不可少。航天军事应用软件工程对专业技术要求比较高,同时开发流程难度大、应用多类型技术且要求多单位协调配合的复杂系统工程。

一、载人航天器软件项目风险管理实践回顾

无论是实施了中国第一次交会对接任务的“天一号”目标飞行器和“神舟八号”载人飞船,或是在未来可以进行近地空间组装建设与运行、保障长时间载客任务、并具备在轨进行太空科技实验能力的国际空间站。针对以上特点,在交会对接任务阶段,载人航天器系统注重切合工程实际,采用了风险分析和管理等技术,致力于软件化的精细程度和实际效果的改善,从而更有效的避免或减少了软件开发中的技术、品质和进度等问题,以提高服务质量并满足要求。风险分类和管理方案中确定的风险管理关键环节是:初样阶段初期、初样转正样、最后实施飞行任务阶段前。

(一)初样转正样风险分析与控制对策

要在型号正样阶段做好问题的分析、再研究,此时的问题研究是要在初样阶段软件测试和系统软件开发总结的基础上,对正样研发阶段系统和子系统在设计阶段产生的新或改进的软件问题进行总结研究,总结初样阶段软件化开发阶段的缺陷和研制短线,提出问题控制措施。

(二)飞行任务前风险分析与控制对策

试飞任务中的技术风险分析,是要结合正样阶段型号软件产品的技术需求测试与确认状况、系统级的技术状况、第三方应用评价状况、系统的开发试验情况以及对软件落焊情况等进行分析,并重点对技术难度较大、试飞环境与技术条件复杂多变,以及在地面实施的技术风险和可能出现的技术风险进行分析。

二、型号项目风险控制基本理论

把风险管理与软件化的品质保证相互融合,在软件的整个生命周期内开展全面风险研究,准确确定出各个发展时期的危险点及薄弱环节,给出针对性的控制措施与方法,并进一步细化软件工程化和产品保证要求,确实提升各环节的工作效果。风险管理必须坚持的主要规则有:(1)以保证软件产品结构、特性满足任务要求,安全、准确地顺利完成飞行任务为最终目标。软件研发风险管理要严密协调并渗透到全部型号研发阶段之中,以保证型号研发阶段工程技术、产品方向、发展策略安排的完成,与型号研制任务的既定目标和要求相一致。(2)提高了风险管理流程的系统化、完整性和有效性。即根据软件开发环境中的各项内外部影响因素判断、分析问题,给出操作性好的处理方法。(3)关注各种软件产品质量信息(问题归零、技术状态更改、待办事项落实情况等)的采集、提取与整理分析,以及成员间的充分信息交底工作,并强调企业风险管理的不断改善。(4)在技术风险分析中,尽可能运用系统方法、风险评价指数法等),以形成统一、可比较和可信的结论,从而提高研究质量。

(一)软件风险管理控制措施

精细化软件的工艺过程与质量保证要求收起风险管理所获研究成果要充分体现到软件的实施细则中,以明确所有研究工作者的观念与要求,精细化的系统级开发的设计过程与品质保证要求,重点是要与产品系统任务紧密相关且协调的进行项目计划的过程环节;有效且合理的完成工作目标的进程中;应充分体现分级、类别和层次的组织思想,覆盖整体,突出重点。经实践证明,其最可行的举措是:第一,分阶段地对软件的成熟度,作出“瀑布式”和“非瀑布式”详细过程和具体操作任务的分级要求。第二,越短线环节,就应在过程中的分解体现;越工程化的软件产品质量薄弱环节,越应细分至更具体的、可执行的要求。第三,采取设置针对性的软件产品质量细化标准和关键品质控制点的方法,以减小概率或较大问题出现的概率。

(二)需求完整性和正确性保证

软件设计的完整性与正确性是判断软件系统质量的基础所在。如何快速确定完善、准确的软件功能,减少无谓的重复,软也是复杂航天器工程中的难点之一。针对此,本文提出以下措施:(1)坚持运用自顶向下逐级细化分解﹣自下朝上逐级综合完善的分析与设计方法,并要求开展系统与分系统、分系统与单机游戏、组件之间及各个部门之间协作、配合工作,并有组织的对详细设计阶段进行多次迭代逼近分析。(2)力争控制系统、分系统与单机调度的功能设计,和可靠性、安全分析等设的配合和一致。(3)应通过软硬件联合设计,实现资源配置和功能分配合理,软硬件接口设计匹配、可靠。(4)在单机的测试阶段,尽可能地模拟与软件工作环境相对应的测试情境,以有效测试其功能并促进其在迭代获取阶段的逐步收敛。如果通过分析,在单机中无法充分模拟其实际工作情况,可以采用系统及或者专项测试加以证实。

(三)可靠性、安全性保证

稳定性、安全保障是复杂航天器工程中的关键,软件产品除了本身的健壮性和安全保障之外,还要满足上级的稳定性、安全要求,以下要点有助于期望目标的达成:(1)各级FTA、危险分析以及应急救生措施和故障处置对策等的可靠性、安全性,应遵循逐层精细分析逐级整体优化和分时间迭代渐进逼近的方式,以确保对软件系统设计和应用过程中的安全重点或任务关键要求有据可依,并及时对相关的标准要求细化。(2)对软件系统本身的体格健壮性与安全保证,必须全面贯彻软件可靠性和安全设计原则的规定或采纳准则中所提供的建议,并在及时报告常见多发案例的同时举一反三,及时加以反省、改进。(3)有可能滞后的应用基础建设,在软件设计中特别是注意采取相关技术手段,以保持的可扩展性和易维护性。(4)利用中断冲突分析、多域﹣空域资源研究等新技术,可以更有效找到嵌入式软件中的深层次问题,从而改善系统健壮性。

(四)适时开展针对性强的专项活动

根据情况,进行的技术风险管理专项研究活动通常成效明显,国家可参考并采用,内容主要包括共性案例研究及应对措施培训、组织专家评审,把关重大技术难点问题、技术总体一产品总体一软件研制方的协同走查、落焊前质量检测、软件与飞行组织/飞控预案的协调性复核等。

结语

风险管理的基本任务就是尽早识别风险,以防患于未然。载人飞船系统开发项目中进行的项目风险控制的实践证明,风险评估和软件化的有机结合,是促进精细软件化、提高软件产品保障水平的有力手段。所以,在航天项目全过程控制活动中,必须全面研究和确定隐患来源,找出切实可行的控制措施,并严格贯彻到各研究环节,避免各类隐患。

参考文献:

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[5]源自航天业的企业级协同产品研制管理软件——神舟AVIDM功能介绍[J].CAD/CAM与制造业信息化,2006(05):52-53.