软件工程化在装备软件研制中的应用

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软件工程化在装备软件研制中的应用

发布日期： 2013-11-14 发布：  

  2013年10期目录       本期共收录文章20篇

　　摘要：软件的广泛使用让软件工程化技术得到长足发展并在软件研发中承担重要角色，然而由于装备系统的技术复杂性和配套关系的广泛性，使得装备系统的研制投资巨大，周期较长，这导致了装备系统研制过程和其配套软件研发周期的不协调性；又由于传统装备系统的研制一直以硬件为中心，对装备数字化和信息化没有足够的认识，严重影响装备配套软件的质量，间接影响了装备信息化程度的深入和军队信息化的进程。根据软件工程化的基本原理，结合装备系统的研制特点，阐述了软件工程化在装备软件研制中的应用，为有效而高质量地进行装备配套软件的管理和研制工作提供支持。
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　　关键词：装备配套软件；软件工程；自适应；过程框架
　　中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号文章编号：16727800（2013）0010012403
　　作者简介：何加浪（1984-）， 男， 博士，中国电子科技集团第三十八研究所工程师，研究方向为软件可信度保障、软件工程化。
　　0引言
　　在信息化浪潮的推动下，软件在装备中的应用越来越广泛。传统认识中软件是装备系统的倍增器，可以有效地增强装备的功能和灵活性。随着信息化程度的不断深入，现代战争逐渐从火力摧毁的形式转变为知识对抗的形式，主要作战因素从兵力、火力、指挥控制力转变为知识信息力[12]。在这个转变过程中，软件由于其强大的智能承载能力逐渐确立了其逻辑中心地位，可以说未来战争是以软件为灵魂的智力体系之间的战争。
　　然而由于装备系统技术的复杂性和配套关系的广泛性，系统的研制一直以硬件为中心，对武器装备数字化和信息化重要程度认识不足，装备系统研制工作和其配套的软件研发工作之间不能协调一致，这严重影响装备配套软件的研发周期和质量。为了对装备软件的质量进行有效管理和控制，本文结合装备系统的研制特点，阐述了软件工程化在装备软件研制中的应用，为有效而高质量地进行装备配套软件的管理和研制工作提供支持和帮助。
　　1基本知识
　　软件工程是一门工程科学[3]，主要讲述如何规范化地管理和开发软件。尽管很多学者都各自给出了软件工程的定义，但其基本思想一直保持一致：用工程化方法系统而合理地规范软件产品的开发，从而经济地获得可靠的、在实际机器上高效运行的软件。
　　在图1中，组织的战略规划和目标决定组织对软件质量关注的重要程度，尽管软件质量的重要性不言而喻，但对于企业发展而言，必须综合考虑QCD指标，实现企业利益的最大化；软件过程[4]是软件工程的基础，在一定的质量关注点上，为有效应用软件工程技术，必须定义合适的软件过程框架，从而为工具方法的有效使用、项目管理、里程碑建立、质量保证等提供基础，因此软件过程的优劣直接影响到软件开发的成败，在实际工作中，对软件过程的控制和优化是最关键的环节。图2是基本的过程框架。
　　2自适性软件研制过程
　　3中左上部分是软件研制过程框架，需求调研是过程框架的第一个基本过程，也是最重要的过程。需求调研的目的在于确定要构建的软件系统具备的所有特征，包括功能的、性能的及其它非功能属性的需求。尽管需求调研的方法很多，也具有一定的通用性，但就装备配套软件的需求调研而言，其还具有独特性，主要表现在：
　　（1）装备软件的任务强相关性。即使是同样的软件功能，如果使用的任务场景或任务重要等级不同，其需求也是不同的，例如地面设备可能不必考虑“粒子反转”，然而设备一旦随航天设备进入外太空，这就是一个必须考虑的问题。
　　（2）装备配套软件具有强依赖性。武器装备因包含高技术成分多而具有更多的不确定性，，很多软件功能的实现十分依赖硬件的性能。而且由于军方和承包方的外部环境和内部因素变化相对频繁，需求的稳定性很难得到保证。因此在需求调研中必须充分考虑并识别出需求的依赖性强弱、稳定性程度，并在后续的工作中区别对待。
　　（3）装备系统具有单件性。很多装备系统如美国的国家导弹防御系统具有一次性，也就是说没有一项其他装备系统与该系统要完成的任务相同。而软件具有单次研发成本的特点，即研制一套装备配套软件和研制若干套的成本基本上是相同的，这就使得在需求调研时要充分考虑项目的QCD需求。
　　需求分析过程是在需求调研的基础上将用户的各种需求转化为产品需求，这个过程一方面必须考虑满足需求调研阶段的用户需求，又要考虑设计的技术可行性、成本等因素。而装备软件的需求分析过程除了承担用户需求和设计构造之间的桥梁作用之外，还必须承担装备软件与硬件需求之间的划分任务，因此该过程活动进行得是否及时与充分直接影响到后续项目工作的有效开展。
　　软件的概要设计和详细设计根据装备系统的规模和复杂性开展具体的过程活动。一般而言，概要设计侧重关注系统整理架构及合理性和可行性、系统功能分配的均衡性等方面的内容；详细设计侧重关注技术细节和部件内部的可实现性。
　　软件实现和测试阶段主要是根据设计过程的输出进行编码和测试，从而为向客户和最终用户交付可运行软件做好准备。
　　图3下部是装备系统研制过程框架，可分为论证阶段、方案阶段、工程研制阶段和定型阶段[5]。论证阶段主要任务是通过论证和必要的试验，初步确定战术技术指标，总体技术方案以及初步的研制经费、周期和保障条件；方案阶段主要是对装备研制方案的论证和验证，明确具体任务；工程研制阶段根据需要可分为初样和正样阶段，主要进行装备的设计、试制、验证等；定型阶段主要是对装备性能和使用要求进行全面的考核以确定其是否满足要求并达到批量生产的标准。
　　图3中最关键的部件是软件研制周期适配器，其主要作用是根据装备研制阶段确定合适的软件过程活动。例如，在装备系统论证阶段，结合该阶段的具体任务，软件研制应侧重于需求调研和需求分析，对重要的软件技术解决方案进行论证，并且这部分软件过程活动执行强度较弱，而在装备系统方案阶段，这部分软件过程活动执行强度就应该较强，能够形成明确的具体任务。
　　表1是某装备系统的具体示例，从表1可以看出，在该装备系统的论证阶段，软件人员的研制工作主要侧重于确定需求和设计的可行性；在方案阶段，将工作重心转移至需求分析与设计方面；而到定型阶段则将重点放在编码的规范性和测试的要求上，保证定型时产品的质量。在实际应用中，要根据装备项目的阶段划分、本单位在该项目上的经验积累以及组织内部的软件研制已定义过程形成自适应软件研制过程中的适配器，随着组织过程数据的不断丰富，形成适合组织的针对各种不同项目的软件研制周期，从而有效控制和协调软件的研发活动。
　　3结语
　　软件工程化是保证软件开发有序进行和软件产品质量的最有效的手段，装备软件研制周期与装备系统研制阶段相关工作能很好地协同是软件工程技术能有效应用的关键，结合装备研制阶段的不同工作重点确定合适的软件研制过程，从而实现在装备系统研制全阶段都能有效开展软件研制工作。
　　在本研究中，提出了针对装备软件的自适应软件研制过程框架，为了实现软件研制过程的自适应性，还有很多地方亟待改进，例如软件研制周期适配器的客观选取、软件研制过程的合理划分、装备系统研制阶段的特征提取等，这些将是下一步深入研究的主要内容。
　　参考文献：
　　[1]顾滨兵， 郭亚东. 软件思维在武器装备系统建设中的体现和应用[J].火力与指挥控制，2010， 35（10）：106109.
　　[2]马植平.军用软件工程化管理初探[J].水雷战与舰船防护，2009，17（3）：6365.
　　[3][美]普雷斯曼.软件工程：实践者的研究方法[M].郑人杰，马素霞，译.北京：机械工业出版社，2007.
　　[4]李华北，刘小茵.过程改进基本原理及CMMI实施[M].北京：中国标准出版社，2009.
　　[5]国防科技工业委员会.GJB 29931997 武器装备研制项目管理[EB/OL].http：//www.doc88.com/p395360710699.html .1997.
　　责任编辑（责任编辑：杜能钢）

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