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軟件工程化在裝備軟件研制中的應用

發(fā)布日期： 2013-11-14 發(fā)布：  

  2013年10期目錄       本期共收錄文章20篇

　　摘要：軟件的廣泛使用讓軟件工程化技術(shù)得到長足發(fā)展并在軟件研發(fā)中承擔重要角色，然而由于裝備系統(tǒng)的技術(shù)復雜性和配套關(guān)系的廣泛性，使得裝備系統(tǒng)的研制投資巨大，周期較長，這導致了裝備系統(tǒng)研制過程和其配套軟件研發(fā)周期的不協(xié)調(diào)性；又由于傳統(tǒng)裝備系統(tǒng)的研制一直以硬件為中心，對裝備數(shù)字化和信息化沒有足夠的認識，嚴重影響裝備配套軟件的質(zhì)量，間接影響了裝備信息化程度的深入和軍隊信息化的進程。根據(jù)軟件工程化的基本原理，結(jié)合裝備系統(tǒng)的研制特點，闡述了軟件工程化在裝備軟件研制中的應用，為有效而高質(zhì)量地進行裝備配套軟件的管理和研制工作提供支持。
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　　關(guān)鍵詞：裝備配套軟件；軟件工程；自適應；過程框架
　　中圖分類號：TP311文獻標識碼：A文章編號文章編號：16727800（2013）0010012403
　　作者簡介：何加浪（1984-）， 男， 博士，中國電子科技集團第三十八研究所工程師，研究方向為軟件可信度保障、軟件工程化。
　　0引言
　　在信息化浪潮的推動下，軟件在裝備中的應用越來越廣泛。傳統(tǒng)認識中軟件是裝備系統(tǒng)的倍增器，可以有效地增強裝備的功能和靈活性。隨著信息化程度的不斷深入，現(xiàn)代戰(zhàn)爭逐漸從火力摧毀的形式轉(zhuǎn)變?yōu)橹R對抗的形式，主要作戰(zhàn)因素從兵力、火力、指揮控制力轉(zhuǎn)變?yōu)橹R信息力[12]。在這個轉(zhuǎn)變過程中，軟件由于其強大的智能承載能力逐漸確立了其邏輯中心地位，可以說未來戰(zhàn)爭是以軟件為靈魂的智力體系之間的戰(zhàn)爭。
　　然而由于裝備系統(tǒng)技術(shù)的復雜性和配套關(guān)系的廣泛性，系統(tǒng)的研制一直以硬件為中心，對武器裝備數(shù)字化和信息化重要程度認識不足，裝備系統(tǒng)研制工作和其配套的軟件研發(fā)工作之間不能協(xié)調(diào)一致，這嚴重影響裝備配套軟件的研發(fā)周期和質(zhì)量。為了對裝備軟件的質(zhì)量進行有效管理和控制，本文結(jié)合裝備系統(tǒng)的研制特點，闡述了軟件工程化在裝備軟件研制中的應用，為有效而高質(zhì)量地進行裝備配套軟件的管理和研制工作提供支持和幫助。
　　1基本知識
　　軟件工程是一門工程科學[3]，主要講述如何規(guī)范化地管理和開發(fā)軟件。盡管很多學者都各自給出了軟件工程的定義，但其基本思想一直保持一致：用工程化方法系統(tǒng)而合理地規(guī)范軟件產(chǎn)品的開發(fā)，從而經(jīng)濟地獲得可靠的、在實際機器上高效運行的軟件。
　　在圖1中，組織的戰(zhàn)略規(guī)劃和目標決定組織對軟件質(zhì)量關(guān)注的重要程度，盡管軟件質(zhì)量的重要性不言而喻，但對于企業(yè)發(fā)展而言，必須綜合考慮QCD指標，實現(xiàn)企業(yè)利益的最大化；軟件過程[4]是軟件工程的基礎，在一定的質(zhì)量關(guān)注點上，為有效應用軟件工程技術(shù)，必須定義合適的軟件過程框架，從而為工具方法的有效使用、項目管理、里程碑建立、質(zhì)量保證等提供基礎，因此軟件過程的優(yōu)劣直接影響到軟件開發(fā)的成敗，在實際工作中，對軟件過程的控制和優(yōu)化是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。圖2是基本的過程框架。
　　2自適性軟件研制過程
　　3中左上部分是軟件研制過程框架，需求調(diào)研是過程框架的第一個基本過程，也是最重要的過程。需求調(diào)研的目的在于確定要構(gòu)建的軟件系統(tǒng)具備的所有特征，包括功能的、性能的及其它非功能屬性的需求。盡管需求調(diào)研的方法很多，也具有一定的通用性，但就裝備配套軟件的需求調(diào)研而言，其還具有獨特性，主要表現(xiàn)在：
　�。�1）裝備軟件的任務強相關(guān)性。即使是同樣的軟件功能，如果使用的任務場景或任務重要等級不同，其需求也是不同的，例如地面設備可能不必考慮“粒子反轉(zhuǎn)”，然而設備一旦隨航天設備進入外太空，這就是一個必須考慮的問題。
　�。�2）裝備配套軟件具有強依賴性。武器裝備因包含高技術(shù)成分多而具有更多的不確定性，，很多軟件功能的實現(xiàn)十分依賴硬件的性能。而且由于軍方和承包方的外部環(huán)境和內(nèi)部因素變化相對頻繁，需求的穩(wěn)定性很難得到保證。因此在需求調(diào)研中必須充分考慮并識別出需求的依賴性強弱、穩(wěn)定性程度，并在后續(xù)的工作中區(qū)別對待。
　�。�3）裝備系統(tǒng)具有單件性。很多裝備系統(tǒng)如美國的國家導彈防御系統(tǒng)具有一次性，也就是說沒有一項其他裝備系統(tǒng)與該系統(tǒng)要完成的任務相同。而軟件具有單次研發(fā)成本的特點，即研制一套裝備配套軟件和研制若干套的成本基本上是相同的，這就使得在需求調(diào)研時要充分考慮項目的QCD需求。
　　需求分析過程是在需求調(diào)研的基礎上將用戶的各種需求轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品需求，這個過程一方面必須考慮滿足需求調(diào)研階段的用戶需求，又要考慮設計的技術(shù)可行性、成本等因素。而裝備軟件的需求分析過程除了承擔用戶需求和設計構(gòu)造之間的橋梁作用之外，還必須承擔裝備軟件與硬件需求之間的劃分任務，因此該過程活動進行得是否及時與充分直接影響到后續(xù)項目工作的有效開展。
　　軟件的概要設計和詳細設計根據(jù)裝備系統(tǒng)的規(guī)模和復雜性開展具體的過程活動。一般而言，概要設計側(cè)重關(guān)注系統(tǒng)整理架構(gòu)及合理性和可行性、系統(tǒng)功能分配的均衡性等方面的內(nèi)容；詳細設計側(cè)重關(guān)注技術(shù)細節(jié)和部件內(nèi)部的可實現(xiàn)性。
　　軟件實現(xiàn)和測試階段主要是根據(jù)設計過程的輸出進行編碼和測試，從而為向客戶和最終用戶交付可運行軟件做好準備。
　　圖3下部是裝備系統(tǒng)研制過程框架，可分為論證階段、方案階段、工程研制階段和定型階段[5]。論證階段主要任務是通過論證和必要的試驗，初步確定戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標，總體技術(shù)方案以及初步的研制經(jīng)費、周期和保障條件；方案階段主要是對裝備研制方案的論證和驗證，明確具體任務；工程研制階段根據(jù)需要可分為初樣和正樣階段，主要進行裝備的設計、試制、驗證等；定型階段主要是對裝備性能和使用要求進行全面的考核以確定其是否滿足要求并達到批量生產(chǎn)的標準。
　　圖3中最關(guān)鍵的部件是軟件研制周期適配器，其主要作用是根據(jù)裝備研制階段確定合適的軟件過程活動。例如，在裝備系統(tǒng)論證階段，結(jié)合該階段的具體任務，軟件研制應側(cè)重于需求調(diào)研和需求分析，對重要的軟件技術(shù)解決方案進行論證，并且這部分軟件過程活動執(zhí)行強度較弱，而在裝備系統(tǒng)方案階段，這部分軟件過程活動執(zhí)行強度就應該較強，能夠形成明確的具體任務。
　　表1是某裝備系統(tǒng)的具體示例，從表1可以看出，在該裝備系統(tǒng)的論證階段，軟件人員的研制工作主要側(cè)重于確定需求和設計的可行性；在方案階段，將工作重心轉(zhuǎn)移至需求分析與設計方面；而到定型階段則將重點放在編碼的規(guī)范性和測試的要求上，保證定型時產(chǎn)品的質(zhì)量。在實際應用中，要根據(jù)裝備項目的階段劃分、本單位在該項目上的經(jīng)驗積累以及組織內(nèi)部的軟件研制已定義過程形成自適應軟件研制過程中的適配器，隨著組織過程數(shù)據(jù)的不斷豐富，形成適合組織的針對各種不同項目的軟件研制周期，從而有效控制和協(xié)調(diào)軟件的研發(fā)活動。
　　3結(jié)語
　　軟件工程化是保證軟件開發(fā)有序進行和軟件產(chǎn)品質(zhì)量的最有效的手段，裝備軟件研制周期與裝備系統(tǒng)研制階段相關(guān)工作能很好地協(xié)同是軟件工程技術(shù)能有效應用的關(guān)鍵，結(jié)合裝備研制階段的不同工作重點確定合適的軟件研制過程，從而實現(xiàn)在裝備系統(tǒng)研制全階段都能有效開展軟件研制工作。
　　在本研究中，提出了針對裝備軟件的自適應軟件研制過程框架，為了實現(xiàn)軟件研制過程的自適應性，還有很多地方亟待改進，例如軟件研制周期適配器的客觀選取、軟件研制過程的合理劃分、裝備系統(tǒng)研制階段的特征提取等，這些將是下一步深入研究的主要內(nèi)容。
　　參考文獻：
　　[1]顧濱兵， 郭亞東. 軟件思維在武器裝備系統(tǒng)建設中的體現(xiàn)和應用[J].火力與指揮控制，2010， 35（10）：106109.
　　[2]馬植平.軍用軟件工程化管理初探[J].水雷戰(zhàn)與艦船防護，2009，17（3）：6365.
　　[3][美]普雷斯曼.軟件工程：實踐者的研究方法[M].鄭人杰，馬素霞，譯.北京：機械工業(yè)出版社，2007.
　　[4]李華北，劉小茵.過程改進基本原理及CMMI實施[M].北京：中國標準出版社，2009.
　　[5]國防科技工業(yè)委員會.GJB 29931997 武器裝備研制項目管理[EB/OL].http：//www.doc88.com/p395360710699.html .1997.
　　責任編輯（責任編輯：杜能鋼）

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