飞机系统机载软件技术状态策划方法

0引言

软件技术状态管理作为机载软件工程化技术的关键领域之一,同时也是CMMI关键过程域之一,在飞机系统机载软件研制过程中对机载软件的安全性起到了决定性作用。目前,该技术在国内航空航天领域已经得到了广泛推广及应用。在软件研制全生存周期,针对全型号所有软件进行了软件配置项的划分与统一标识、统一变更及灌装控制。然而纵观国内外,飞机系统机载软件状态管控的侧重点均集中在过程监控及过程改进等环节,而对机载软件状态策划过程的考虑相对缺乏。因此,如何站在飞机系统的角度,对全机所有机载软件状态进行整体规划是需要进一步研究的课题之一。

1机载软件技术状态总论

机载软件技术状态管理涉及两个基本要素,其一是技术状态项,又称软件配置项,是技术状态管理的基本单元。另一个基本要素是软件基线,指被批准的并形成文件的技术描述。对基线的管理是技术状态管理的重点,也是本文的研究重点。在技术状态管理中,通常需考虑三种基线,即功能基线、分配基线和产品基线。考虑到飞机系统的复杂性和研制周期长的特点,在飞机系统中,机载软件基线包括功能基线、分配基线、设计基线和产品基线四种。其中:设计基线属于研制过程基线。其它三种基线属于固定基线,需在机载系统研制初期进行统一规划。飞机系统机载软件基线的架构分为三层架构,即飞机级基线、系统级基线及配置项级基线。

2机载软件技术状态策划模型

在飞机系统机载软件技术状态策划过程中,依据飞机系统整体技术状态,对软件技术状态进行总体规划。定义飞机研制过程中所涉及的软件技术状态、软件交付状态及软件基线等内容。由于飞机系统属高复杂嵌入式系统,且没有成熟的设计经验可供借鉴,同时飞机研制工作具有时间节点紧任务重的特点。通常在项目研制初期很难形成完善的软件技术状态总体方案。针对这一问题,本文提出了“自顶向下分解、自底向上选配”的软件总体技术状态规划策略。定义了“自顶向下分解、自底向上选配”的软件技术状态策划模型,对软件整体技术状态进行统一规划,形成机载软件的技术状态,作为后续变更控制及状态工作的依据。在飞机系统研制的方案阶段,进行飞机系统分析设计的同时形成飞机级总结技术状态,之后对飞机状态进行分解,形成各个系统或分系统的技术状态;进而分解至配置项级技术状态。这是飞机级状态自顶向下的分解过程。要形成机载软件的技术状态,还需以配置项级软件技术状态为输入,进行机载软件技术状态自底向上的选配过程。首先,依据A系统技术状态,对属于A系统的软件配置项逐个进行分析选配,将必须的软件配置项级技术状态集成,形成A系统的机载软件技术状态;同样,依据飞机级技术状态,对系统软件技术状态进行选配,形成飞机级机载软件技术状态。

3机载软件技术状态策划方法应用

为了验证本文提出的软件技术状态策划方法在工程实践中是否合理可行,在某飞机系统研制过程中对该方法进行了试点应用。在某飞机系统设计初期整体策划,在飞机级总体技术状态(即飞机系统顶层规范)的基础上,随着整机的功能和任务分解过程,飞机级技术状态被分解到系统级,形成各系统顶层规范,直到分解至技术状态管理的最小单元,软/硬件配置项级,形成某软件/某硬件研制规范。这是自顶向下的项目策划及分解过程,同时也是技术状态的分解过程。这时形成了单个软件配置项的技术状态(即软件配置项级功能基线)。尚未形成系统乃至整机的软件状态。当顶层技术状态被分解到软件配置项级之后,由系统分析人员开始进行自底向上的状态选配过程。首先提取软件配置项级技术状态,即软件功能点,形成单个软件的不同基线状态,经系统分析人员分析权衡之后,将必须的软件基线状态集成后形成系统级软件的功能基线及其不同状态。比如:把惯导软件V1.00版的状态、大气机软件V1.00版状态还有其它一些必须的软件集成到一起,形成了航电系统软件XV1.00版技术状态,同样,主控软件V2.00版软件状态、图形处理软件V1.02版软件状态连同其他一些必须的软件集成到一起,形成任务系统软件技术状态XV1.00版。最后,由总体系统分析人员结合飞机总体技术状态,对下层(即系统级)技术状态进行配置筛选,比如:某飞机某次试飞时需验证大气机功能,该飞机状态定义为AV1.00版,该状态需要航电系统软件状态XV1.00版、任务系统软件状态XV1.00版和供电系统软件状态XV1.00版,那么将航电系统软件状态XV1.00版、任务系统软件状态XV1.00版和供电系统软件状态XV1.00版集成,最终形成与飞机总体技术状态AV1.00版相对应的飞机级机载软件整体设计技术状态SV1.00版,即飞机级软件功能基线。仅仅给出了某飞机机载软件飞机级技术状态的选配过程示例。然而,飞机整体技术状态与飞机级软件技术状态不一定是一一对应的关系,也可能是多对一的关系。即,由于硬件或其它机械设备配置的不同,一种软件状态可能对应多个飞机状态。

4应用效果

该方法在飞机系统机载软件研制过程中的应用,有效解决了目前我国飞机系统机载软件状态控制中存在的问题。首先,机载软件技术状态策划方法,解决了全机软件状态的时机问题。当软件的研制状态达到事先规划的某个状态时,需向全线(用户单位,设计、制造及试飞部门)全机软件状态。其次,机载软件技术状态的策划,为软件状态控制决策提供了依据。在飞机级软件技术状态的基础上定义的软件分配基线、软件设计基线和软件产品基线更加准确有效。软件质量和进度节点是一对天敌。如何权衡软件质量和节点进度二者的利弊,对软件变更申请做出明智的决策。软件的状态策划是基础。第三,机载软件技术状态策划方法完善并补充了软件状态控制过程,规范了全周期软件状态控制过程中的各项活动。有效提高了机载软件的研制质量,为整个飞机系统的安全性和可靠性提供了保证。

5结语

该方法的提出对解决飞机系统机载软件状态控制中目前存在的问题起到了良好的效果。然而,飞机研制是一个过程复杂、协同难度大的系统工程。同时,机载软件的研制又是飞机系统研制的重要环节。因此机载软件技术状态策划工作不能独立于飞机系统单独进行,需要与飞机总体设计技术状态协调开展。

作者：郭婉琴 罗旭升 单位：中国航空工业集团公司第一飞机设计研究院