星載軟件PPQA域?qū)嵤┓椒ǖ难芯亢蛯嵺`

◆ 呂 平 王 磊 潘東梅 欒美艷 胡 浩/ 文

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◆ 呂 平 王 磊 潘東梅 欒美艷 胡 浩/ 文

由于星載軟件運行于特定的環(huán)境中，對其質(zhì)量有很高的要求。對比傳統(tǒng)的航天軟件質(zhì)量保證，發(fā)現(xiàn)星載軟件開發(fā)過程中實施過程和產(chǎn)品質(zhì)量保證更能滿足需求。本文簡述了軟件研發(fā)過程和產(chǎn)品質(zhì)量保證措施，研究了在星載軟件開發(fā)中的實施方法和具體實踐驗證，這些實施方法可以實時監(jiān)控軟件項目的進(jìn)展，及時發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，進(jìn)而提高軟件質(zhì)量。

星載軟件；軍用軟件研制能力成熟度模型；過程和產(chǎn)品質(zhì)量保證；質(zhì)量保證

1 引言

隨著航天軟件在航天型號系統(tǒng)中所占比重不斷增加，軟件質(zhì)量已經(jīng)成為影響航天產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。航天星載軟件是具有高可靠性、高安全性的實時嵌入式軟件，軟件質(zhì)量要求零缺陷。運用傳統(tǒng)的航天軟件質(zhì)量保證工作存在以下幾個突出問題[1][2]：軟件開發(fā)文檔管理不健全；對軟件開發(fā)過程的監(jiān)督不到位；對軟件質(zhì)量缺陷未進(jìn)行趨勢分析。過程和產(chǎn)品質(zhì)量保證（Process and Product Quality Assurance以下簡稱“PPQA”）可以解決這些不足之處。但是，不同的軟件項目，PPQA的實施方法不盡相同。結(jié)合星載軟件項目的特點，提出星載軟件PPQA實施方法，通過嚴(yán)格的文檔標(biāo)準(zhǔn)有效規(guī)范軟件開發(fā)文檔；通過檢查軟件項目日常活動及時監(jiān)控軟件開發(fā)過程；通過參與軟件開發(fā)和測試準(zhǔn)確掌握項目中出現(xiàn)的質(zhì)量問題，規(guī)避將來可能出現(xiàn)的問題。這些方法的實施，為交付高質(zhì)量的航天星載軟件提供了保障。

2 過程與產(chǎn)品質(zhì)量保證過程域簡述

PPQA是軍用軟件研制能力成熟度模型中一個重要的關(guān)鍵過程域，它貫穿于整個軟件開發(fā)的生命周期。PPQA過程域涉及三個方面[3][4]：對照適用的過程說明、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程客觀地評價所實施的過程、工作產(chǎn)品和服務(wù)；標(biāo)識并文檔化不符合問題，確保不符合項問題得到解決；向項目團隊成員和各級領(lǐng)導(dǎo)提供關(guān)于質(zhì)量保證活動結(jié)果的反饋。其中，客觀的評價過程符合性是PPQA對其他過程域執(zhí)行情況進(jìn)行檢查和驗證的前提，確保其他過程域在執(zhí)行過程中，按照已定義的過程說明、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程正確執(zhí)行，最終保證了達(dá)到其他過程域執(zhí)行的目標(biāo)。以軍用軟件研制能力成熟度模型二級為例，PPQA過程域與其他過程域之間的相互關(guān)系如圖1 所示。

圖2是PPQA的具體工作流程，圖中的“輸入”為PPQA每項活動執(zhí)行的依據(jù)，“輸出”為每項活動完成后形成的PPQA工作產(chǎn)品。

2.1 評價過程活動和工作產(chǎn)品

過程活動評審需根據(jù)軟件項目的特征，確定需要檢查的各過程域中質(zhì)量保證（以下簡稱“QA”）的任務(wù)和活動，并估計檢查次數(shù)、時間和人員。評審的頻度可分為事件性、階段性、每月例行等。活動評審?fù)ㄟ^檢查評審的形式實施。

工作產(chǎn)品審核需根據(jù)軟件項目開發(fā)計劃中的軟件產(chǎn)品評審計劃規(guī)定的工作產(chǎn)品和評價準(zhǔn)則，安排參與軟件產(chǎn)品審核計劃。評審形式包括QA獨立審核、參與同行評審和參與評審。

2.2 通報并確保不符合問題解決

不符合問題是QA人員在產(chǎn)品審核和過程活動評審中發(fā)現(xiàn)的問題，它們反映出項目在遵循使用的標(biāo)準(zhǔn)、過程描述或規(guī)程中的不足。評審任務(wù)完成后或活動結(jié)束后，對評審中發(fā)現(xiàn)的軟件過程活動不符合項，QA人員需要跟蹤不符合問題的解決情況，直至問題關(guān)閉。

2.3 建立記錄并通報QA活動結(jié)果

圖1 PPQA域與其他過程域相互關(guān)系

QA人員建立并維護質(zhì)量保證活動的記錄，并向相關(guān)人員通報QA活動結(jié)果。在此過程中產(chǎn)生的軟件工作產(chǎn)品審核檢查單、軟件活動評審檢查單、軟件不符合項跟蹤狀態(tài)表和QA階段報告納入開發(fā)庫；軟件質(zhì)量保證計劃和QA總結(jié)報告納入受控庫。

圖2 過程和產(chǎn)品質(zhì)量保證工作流程圖

3 過程與產(chǎn)品質(zhì)量保證實施方法

3.1 制定軟件質(zhì)量保證計劃

QA人員參與軟件生存周期模型的定義和軟件開發(fā)計劃的制訂，根據(jù)軟件開發(fā)計劃制定軟件質(zhì)量保證計劃，計劃定義出各過程活動的檢查重點，標(biāo)識出審核的工作產(chǎn)品對象，定義得越詳細(xì)，對QA人員今后的工作指導(dǎo)性就越強。計劃的主要內(nèi)容如下表1所示。對于不同的項目，QA計劃在應(yīng)用模板的同時，應(yīng)再根據(jù)項目的具體要求在較低層次上進(jìn)行個性化處理。選用不同的軟件研制模型，軟件研制階段也不相同，QA人員應(yīng)根據(jù)項目的生命周期模型制定活動評審計劃。例如，對于中小型星載軟件項目，制定軟件產(chǎn)品的工作分解結(jié)構(gòu)時，一次分解到位，不進(jìn)行二次分解；在定義過程活動時，可以刪減每個階段開始前的實施策劃活動評審，提高QA人員的工作效率。

3.2 參與階段性評審和審核

階段過程活動評審重點是審查項目定義的過程是否得到實現(xiàn)。在評審的過程中，需根據(jù)軟件項目具體情況，剪裁或細(xì)化檢查單。例如，每月例行評審檢查單中的配置管理日?；顒釉u審項是針對項目是否按照《軟件配置審核規(guī)程》進(jìn)行審核、出入庫是否符合規(guī)程要求等進(jìn)行評審的。但是，對于時間周期短的星載軟件項目，再按照每月例行評審檢查配置管理相關(guān)活動，實效性不足，應(yīng)將每月例行評審檢查單中的配置管理日?；顒釉u審項進(jìn)行裁減，對于項目開發(fā)過程中進(jìn)行工作產(chǎn)品出入庫活動使用專門進(jìn)行配置管理評審的檢查單進(jìn)行實時評審。

階段產(chǎn)品審核的側(cè)重點應(yīng)放在軟件工作產(chǎn)品的符合性、可理解性、文檔的一致性和可追蹤性等方面。對工作產(chǎn)品內(nèi)容的正確性一般不做審核，只審核內(nèi)容的有無，是否符合規(guī)范，確保設(shè)計文檔可以為后續(xù)工作提供切實的指導(dǎo)。同時，針對星載軟件項目的特點，對具有里程碑意義的工作產(chǎn)品，QA人員在進(jìn)行了重點詳細(xì)的獨立審核后，應(yīng)再組織同行評審。

3.3 檢查軟件項目日?；顒?/p>

只參與階段性評審和審核，無法及時監(jiān)督項目團隊的進(jìn)展情況。QA人員可以通過參加雙周例會，及時獲取軟件項目的任務(wù)分配和跟蹤、風(fēng)險跟蹤信息。在軟件開發(fā)的兩個階段點之間進(jìn)行項目監(jiān)控檢查，提供監(jiān)控報告給項目負(fù)責(zé)人和QA組長，如開發(fā)進(jìn)度及不符合項問題的數(shù)量是否合理等，以便能及時反映出項目團隊中存在的問題，并對其進(jìn)行跟蹤，把問題控制在最小的范圍之內(nèi)。

3.4 參與軟件開發(fā)和測試

軟件開發(fā)過程中一些關(guān)鍵的質(zhì)量問題往往出現(xiàn)在具體的開發(fā)過程中，QA人員應(yīng)參與開發(fā)和測試。在進(jìn)行設(shè)計和測試文檔的審核時，不僅對工作產(chǎn)品的符合性、一致性和可理解性進(jìn)行審核，還應(yīng)當(dāng)從文檔的規(guī)范性、文檔的具體內(nèi)容上進(jìn)行審核，給項目團隊提供有力的支持。同時，QA人員在這個過程中可以及時準(zhǔn)確地掌握項目中出現(xiàn)的質(zhì)量問題，并能更好地融入到項目團隊中，有利于質(zhì)量保證工作的展開。

3.5 跟蹤問題的解決情況

在評審過程活動、工作產(chǎn)品和項目日常工作中發(fā)現(xiàn)問題，QA人員要及時填寫《軟件不符合項報告》，與軟件項目負(fù)責(zé)人及問題相關(guān)負(fù)責(zé)人討論問題的解決措施，并填寫《軟件不符合項跟蹤狀態(tài)表》，進(jìn)行全程跟蹤，指導(dǎo)所有不符合問題得到解決。對于在項目團隊內(nèi)可以解決的問題應(yīng)盡量在項目團隊內(nèi)部解決，對于在項目團隊內(nèi)不能解決或逾期未能解決的不符合問題，例如超出承諾期限、項目不愿意修改等，QA人員可以利用其獨立匯報的渠道將問題上報給高層領(lǐng)導(dǎo)尋求支持，協(xié)助項目團隊盡快解決問題。

3.6 分析軟件質(zhì)量趨勢

在軟件項目的QA活動實施過程中，QA人員將在過程活動評審、工作產(chǎn)品審核后創(chuàng)建評審/審核報告，并在開發(fā)階段、里程碑時進(jìn)行測量統(tǒng)計。根據(jù)測量統(tǒng)計結(jié)果分析確定QA活動的狀態(tài)，寫入階段報告及總結(jié)報告中，提交給軟件項目負(fù)責(zé)人及相關(guān)報告對象，向他們給出相關(guān)的質(zhì)量趨勢。在進(jìn)行質(zhì)量趨勢分析時，應(yīng)充分利用圖表，以便一目了然。QA階段報告與QA總結(jié)報告內(nèi)容側(cè)重點是不一樣的，在QA階段報告中應(yīng)重點分析此階段的過程活動評審和工作產(chǎn)品審核中發(fā)現(xiàn)的不符合問題及問題產(chǎn)生的原因，避免在下個開發(fā)階段出現(xiàn)類似問題。而在QA總結(jié)報告中應(yīng)通過對已發(fā)生問題的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比、統(tǒng)計、時間序列等分析，來判斷軟件產(chǎn)品質(zhì)量的總體趨勢，為評估軟件整體質(zhì)量提供參考數(shù)據(jù)，并為將來的項目開展積累經(jīng)驗和數(shù)據(jù)。

4 PPQA在星載軟件開發(fā)中的具體實踐

下文是PPQA實施方法在星載軟件開發(fā)過程中的實踐，詳細(xì)描述QA人員在每個開發(fā)階段的檢查任務(wù)、發(fā)現(xiàn)的問題、原因的分析及糾正措施。

4.1 項目策劃階段

表1 質(zhì)量保證計劃內(nèi)容

PPQA工作在軟件項目啟動時就開始進(jìn)行。QA人員參與編制軟件開發(fā)計劃，為軟件項目負(fù)責(zé)人提供適合項目的使用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程，并以此為基準(zhǔn)制定項目質(zhì)量保證計劃。將通過評審的質(zhì)量保證計劃納入到受控庫中，并發(fā)送給項目相關(guān)人員。QA人員審核的工作產(chǎn)品包括軟件項目估計表、軟件開發(fā)計劃和配置管理計劃。

4.4 需求分析階段

需求分析階段在軟件生命周期模型中被設(shè)置為里程碑階段。QA人員為項目團隊提供有關(guān)軟件需求分析的標(biāo)準(zhǔn)、模板要求指導(dǎo)和文檔撰寫咨詢。對軟件需求規(guī)格說明書進(jìn)行工作產(chǎn)品審核，以確保需求的一致性和可追蹤性。審核后的需求規(guī)格說明書經(jīng)過評審入受控庫后，建立基線庫。此階段的需求管理活動和配置管理活動多，QA人員評審的重點是用戶需求確認(rèn)活動、功能基線建立和發(fā)布活動、需求跟蹤活動和配置審核控制活動。

4.3 軟件設(shè)計階段

軟件設(shè)計階段工作包括概要設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計。QA人員為項目團隊提供有關(guān)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)、模板要求指導(dǎo)和文檔撰寫咨詢。概要設(shè)計說明和詳細(xì)設(shè)計說明的工作產(chǎn)品審核重點是確保設(shè)計的規(guī)范性和文檔編制的符合性與一致性。過程活動評審從保證評審過程有效性方面入手，如評審過程是否符合標(biāo)準(zhǔn)等。

4.4 軟件編碼階段

編碼階段是開發(fā)人員根據(jù)通過評審后的設(shè)計說明，進(jìn)行編碼實現(xiàn)。QA人員幫助項目團隊理解編程規(guī)范等與過程有關(guān)的規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)項目所使用的設(shè)計語言對源代碼進(jìn)行編碼規(guī)范檢查，檢查原則為20%抽樣方法。QA人員對被抽樣源代碼的審核重點是版面風(fēng)格、代碼規(guī)則審查和注釋率等。

4.5 軟件測試階段

測試階段是軟件開發(fā)過程中非常重要的階段，直接影響軟件代碼質(zhì)量。QA人員幫助項目團隊理解測試計劃和測試用例的撰寫要求，向項目團隊提供有關(guān)測試規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)的咨詢。軟件測試包括單元測試、集成測試和配置項測試。QA人員對工作產(chǎn)品的審核主要是測試計劃、測試說明和測試分析報告的編寫是否符合規(guī)范，是否按照要求完成。

5 結(jié)論

PPQA在星載軟件開發(fā)過程中的實施，需要根據(jù)項目的具體情況進(jìn)行剪裁或者細(xì)化過程活動的評審和工作產(chǎn)品的審核。在星載軟件開發(fā)過程的具體實踐中，由于軟件項目負(fù)責(zé)人的工作任務(wù)多，導(dǎo)致項目的監(jiān)控力度不足；設(shè)計文檔的編寫人員對文檔編寫標(biāo)準(zhǔn)理解不深入，導(dǎo)致項目工作產(chǎn)品審核中存在不符合問題增多等問題，通過調(diào)整項目負(fù)責(zé)人的工作分配和加強培訓(xùn)設(shè)計文檔編寫人員，保證項目進(jìn)展良好。實踐證明：有效的過程和產(chǎn)品質(zhì)量保證實施方法可以加強對軟件開發(fā)過程的控制，提高開發(fā)文檔的規(guī)范化，積累寶貴的軟件研制管理經(jīng)驗。

[1]石柱.軍用軟件能力成熟度模型可重復(fù)級實施指南[M]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2006年12月.

[2]劉根.軍用軟件質(zhì)量保證問題研究[J].質(zhì)量與可靠性,2010，147(3)：48-50.

[3]李華北，劉小茵，鄭丹丹,等.過程改進(jìn)基本原理及CMMI實施[M]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2009年11月.

[4]常柏林，孫中泉，劉陽.GJB5000A 2級軍用軟件過程管理[J].四川兵工學(xué)報,2010,10(31)：141-143.

（作者單位：航天電子技術(shù)研究所）