航天產品軟件研制過程與項目管理、質量管理協同技術研究

/中國航天科工集團有限公司

侯敏、馮大成 /北京計算機技術及應用研究所

隨著航天產品軟件高度集成化、智能化，軟件復雜程度越來越高，但研制周期卻越來越短，如何確保軟件高質量、大規模快速交付，并快速有效處理發生的軟件質量問題，提高用戶滿意度，是目前迫切需要與相關系統進行協調解決的問題。面對新的發展形勢，需將影響軟件質量的數字化、網絡化、智能化環節進行技術提升，以強化技術、工具、方法、手段的研究和應用，提高軟件質量。

一、現狀和問題

1．現狀分析

眾所周知，影響軟件質量的主要環節是軟件研制過程，當前各軟件研制單位正開展軟件研制能力成熟度資質認證，以提高軟件研制能力，確保軟件質量。而為了確保軟件研制過程產生的最終軟件產品質量能按時交付，一般由項目管理部門負責進度計劃和跟蹤，質量管理部門負責確保軟件產品質量問題監督與跟蹤解決。

在軟件工程化過程管理方面，軟件研制單位一般都采用軟件過程管理工具，各軟件研制單位需陸續通過軟件研制能力成熟度認證，且已達到能力水平的單位每年仍需接受年度監督審查，因此使用軟件過程管理系統來支持軟件過程持續改進是必然趨勢。

在項目管理方面，各研制單位的項目管理部門一般使用項目管理系統開展相關工作。項目管理系統是以計劃為驅動的平臺，不同的崗位人員在不同專業系統中接收工作計劃，完成情況自動反饋到項目管理平臺中，并通過基于項目目標的流程管控及建設管理要求，實現量化績效考核的項目管理，以規范工作流程，監控工作完成效果，提高管理效率和水平。

在質量管理方面，各研制單位質量管理部門一般使用質量管理系統開展相關工作。質量管理信息系統通過綜合質量管理、質量問題歸零管理、質量評審管理、質量體系建設、質量成本管理等功能，能夠實現提高質量決策管理水平及業務工作效率、降低管理成本、最終提高產品質量的目的。

2．存在的問題

軟件過程管理、項目管理和質量管理系統分別為軟件研制部門、項目管理部門、質量管理部門提供了管理方面的信息化手段，有效地提高了管理水平，但各系統卻分別在獨立運行，沒有實現互聯互通，存在的問題主要表現在以下4個方面：

一是無法提供產品研制信息的全面視圖。研制任務經總體分解后下達至各分系統，分系統再分別采用項目、質量、軟件研制過程管理系統進行管理，導致同屬于一個項目的數據卻分布于不同的信息系統中，造成相互割裂的局面。

二是軟件質量信息無法整合。目前，質量管理系統中存在軟件質量信息，軟件過程管理系統中也存在軟件質量信息，但缺少必要的軟件質量信息化手段，致使質量信息不能被整合，無法為軟件質量改進提供決策支持。

三是項目總體監控困難。項目管理單位下達研制任務，但了解研制進度還是通過電子表格上報的形式，這種情況導致很難實時了解各項目的實際績效，不能有效掌控風險。

四是無法保證實際軟件研制數據的可信性。項目管理與軟件研制的各個環節均有關聯，但目前沒有信息化手段能夠直接獲取數據，只能依靠人工上報方式收集信息，導致效率低且數據不準確、不全面。

綜上所述，軟件研制過程管理與項目管理、質量管理系統之間沒有實現互聯互通，導致軟件數據在不同管理部門之間割裂開來，而軟件的開發與管理本是圍繞同樣的一條軟件研制主線而進行的工程與管理活動。因此，實現管理與工程信息化系統互通的需求越來越明顯和迫切。

二、產品軟件研制過程與項目管理、質量管理的數據流分析

1．軟件過程管理工作流程

軟件過程管理系統以流程牽引的方式引導任務完成。系統對軟件過程管理的主要流程如圖1所示。

圖1 軟件過程管理的主要流程

2．項目管理工作流程

項目管理系統是面向業務流程而非企業組織機構設計的系統，其項目創建流程如圖2所示。

圖2 項目管理系統工作創建流程

3．質量管理工作流程

質量管理信息系統能夠實現提高質量決策管理水平及業務工作效率，降低管理成本，保證最終產品質量的目的。在此信息系統中，與軟件研制相關的內容主要包括質量問題歸零管理、質量評審管理等。

質量問題歸零模塊覆蓋整個歸零流程中的各個環節，包括正常的歸零流程、歸零督促流程以及例外放行流程，其主要功能如圖3所示。

三、協同技術實施過程

1．總體方案

項目管理、質量管理與軟件研制過程管理協同技術總體實現方案為：

首先，分析現有軟件過程管理、項目管理、質量管理系統功能及其主要工作流程。

其次，梳理軟件研制部門、項目管理部門、質量管理部門的業務工作流程和數據，確定各方相互之間的流程交互與數據傳遞方式，以及軟件過程管理系統與項目管理系統、軟件過程管理系統與質量管理系統的集成接口。

第三，制定項目及軟件數據格式統一標準。真正的協同是在信息系統互聯互通的基礎上，對流轉在不同信息系統中同樣的實體信息采用統一的數據格式來傳遞，因此需要在分析集成接口的基礎上，制定項目及軟件數據格式統一標準來解決這一問題。

最后，在梳理流程和交互數據并確定了集成接口后，研究各個集成接口的實現技術，并將項目及軟件數據格式統一標準融入到協同平臺中，以便用技術手段保證用戶對標準的遵從，進而減少人為原因造成的質量問題，最終提高產品的質量。

2．軟件過程管理與項目管理系統的集成

將已有軟件過程管理工具與項目管理系統進行柔性集成，并將實現軟件過程管理工具的軟件項目管理向上延展至軟硬件項目的統一管理，項目管理系統所需數據通過軟件過程管理工具報送，以確保數據來源的可信度。

在項目管理系統中創建項目時，要確定項目的工號信息；項目發布后創建年度/全周期計劃，并進行計劃分解；然后將任務下發給相關責任人，再由相關責任人繼續進行任務分解，并定期進行任務狀態反饋。

軟件過程管理工具的研制遵循企業的項目管理理念，建立了項目層和軟件層2個層級的管理模式，以產品的概念對軟件項目進行統一管理。項目管理部門的項目計劃經理建立產品信息后，由軟件項目負責人建立軟件項目，再進行項目策劃，包括人員安排、任務分解、工作進度、質量保證和配置管理等詳細內容，并按照項目策劃開展各項工作。

對比分析項目管理與軟件過程管理系統的工作流程，兩者之間的交互過程如圖4所示。

圖3 質量問題歸零模塊的功能

圖4 項目管理與軟件過程管理數據交互

3．軟件過程管理與質量管理系統的集成

質量管理系統關注的與軟件研制相關的內容主要是質量問題歸零管理、質量評審管理等方面內容，因此兩者的集成主要從這2個方面來開展。

針對質量問題歸零管理，圍繞以下幾個主要問題進行研究：

一是明確軟件質量問題歸零管理與軟件研發過程的結合點，包括在項目結束前進行的質量問題歸零和項目結束后維護過程中質量問題歸零；

二是明確質量問題歸零管理簽審流程應放在軟件過程管理系統還是在質量管理系統中，以避免二者進行重復簽審的問題；

三是確保各級質量管理部門項目軟件信息的一致性。由于質量管理部門需要統計的項目軟件列表目錄內容是系統級計劃內容，而納入軟件過程管理工具中的軟件列表是分系統級，當有些項目軟件不在下級計劃管理范圍內時，建議從系統級相關管理部門統一下發計劃，以保證質量管理部門能在軟件過程管理工具中獲取到相關數據。

針對質量評審管理，圍繞以下幾個主要問題進行研究：

一是如何保證系統級質量管理部門需要統計的項目軟件質量評審相關信息能存在于軟件過程管理工具中；

二是明確質量管理系統要關注哪些數據，需要軟件過程管理工具報送哪些數據，包括任務書變更、里程碑節點（如任務書、軟件需求、第三方測試、驗收）評審問題，以及評審問題缺陷率、關閉率等。

圖5 協同平臺總體框架

4．協同平臺的實現

項目管理、質量管理與軟件研制協同的總體實現方案是以軟件過程管理工具承載的軟件研制信息為核心實體，將項目管理系統和質量管理系統進行柔性化集成，以形成產品軟件研制與項目管理、質量管理協同平臺，協同平臺的總體集成框架如圖5所示。

各單位的軟件過程管理、項目管理、質量管理系統組成網絡。項目管理系統將各自獨立的服務器通過網絡連接起來，并對現有系統和項目管理系統進行網路服務接口擴展，進而解決系統之間的數據傳輸問題。軟件立項信息依據項目管理系統中的項目管理計劃，任務完成情況依據系統中軟件項目實施完成情況，以實現科研與生產環節的有效銜接，避免科研計劃與生產實際執行情況不一致的問題，進而可通過項目管理系統從宏觀上全面了解整個項目的總體情況。

后續，以軟件過程管理工具為基礎，將軟件需求、設計、驗證等多種軟件研制工具納入到協同平臺中，形成軟件協同研發與管理的一體化平臺，實現軟件全過程統一研制與管理，以支持機械、電子、軟件多方面協同工作，進而從根本上提升航天產品軟件的研制與管理水平。