基于GJB5000A模型的多體系融合實踐

涂步華 梁宏 張恕明 童衛(wèi)旗

（中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所 上海市 200083）

1 引言

近年來，軟件產(chǎn)品在航天軍工項目的作用越來越大、關(guān)鍵性越來越高，特別是現(xiàn)場可編程邏輯門陣列（FPGA）納入航天軟件管理范疇后，軟件配置項體量也越來越大，這對軟件研制過程規(guī)范性和軟件產(chǎn)品質(zhì)量都提出了更高的要求。

通過GJB5000A 軟件體系的建設(shè)和運行，可以規(guī)范軟件研制過程，提高軟件研發(fā)效率和軟件質(zhì)量[1]。為進(jìn)一步提高軍用軟件工程專業(yè)能力、規(guī)范軟件研制過程，基于GJB5000A 模型，開展與GJB9001C 和軟件工程化融合的軟件管理要求本地化實踐，是軟件體系在組織內(nèi)有效實施、推廣和取得能力提升的關(guān)鍵。

2 GJB5000A模型簡介

2.1 CMMI基礎(chǔ)知識

CMMI(Capability Maturity Model Integration)即能力成熟度模型集成；1984年美國國防部資助卡內(nèi)基-梅隆大學(xué)軟件工程研究所(CMU/SEI)開始研制，1987年SEI 建立了第一個CMM，1993年SEI 推出CMM v1.1；2000年SEI 在整合SW-CMM、SECM 和IPD-CMM 的基礎(chǔ)上推出了CMMI v1.0，2006年SEI 推出CMMIDEV v1.2(for Development)，2010年SEI 推出CMMI v1.3[2]。

2.2 GJB5000A概述

為了加強軍用軟件產(chǎn)品的研制質(zhì)量，通過引進(jìn)國外先進(jìn)的管理經(jīng)驗，等同采用CMMI 制定軍用軟件能力成熟度模型即GJB5000，用以評價軟件研制單位是否具有相應(yīng)的軟件研制能力。2003年原總裝備部正式頒布了GJB5000《軍用軟件能力成熟度模型》，2008年頒布了GJB5000A，已成為中國裝備軟件建設(shè)和發(fā)展的重要標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 軟件研制能力成熟度模型等級

GJB5000A 描述的軍用軟件研制能力成熟度模型采用分級表示法，按預(yù)先確定的過程域集來定義組織的改進(jìn)路徑并用成熟度等級進(jìn)行表示[3]；標(biāo)準(zhǔn)將軟件研制能力成熟度分為五個等級，其中1級(或ML1)稱為初始級，2 級(或ML2)稱為已管理級，3 級(或ML3)稱為已定義級，4 級(或ML4)稱為已定量管理級，5 級(或ML5)稱為優(yōu)化級，如圖1 所示。

2.4 過程域

軍用軟件研制能力成熟度模型鼓勵關(guān)注所屬成熟度等級中的過程域[4]，各成熟度等級所屬的過程域詳見表1。

圖1：軍用軟件研制能力成熟度等級

圖2：SWOT 分析圖

圖3：IDEAL 模型策劃示意圖

3 GJB5000A二級體系建設(shè)

表1：軍用軟件研制能力成熟度模型中的過程域

圖4：二級軟件過程改進(jìn)計劃路線圖

為滿足軍用軟件工程化、軟件質(zhì)量管理、軟件產(chǎn)品保證等要求，軍用軟件研制單位組織實施GJB5000A 體系建設(shè)勢在必行。為適應(yīng)軍用軟件研制資質(zhì)的單位發(fā)展需求，切實提高單位軟件研制的專業(yè)化水平和工程化管理能力，組織推進(jìn)GJB5000A 二級體系建設(shè)，既是軍用軟件研制單位的基本要求，也是建立并持續(xù)提升軟件研制過程管理體系的第一步。

3.1 做實頂層策劃、打好建設(shè)基礎(chǔ)

通過SWOT 方法[5]分析組織軟件研制的優(yōu)勢、劣勢、機(jī)會和威脅，更清晰的了解本組織主體軟件產(chǎn)品的特點和現(xiàn)狀，如圖2 所示。在此基礎(chǔ)上做實做細(xì)頂層策劃，打好二級體系建設(shè)基礎(chǔ)，確保體系建設(shè)計劃合理可行。

3.1.1 制定改進(jìn)計劃和路線圖

圖5：軟件二級體系文件結(jié)構(gòu)

圖6：軟件研制過程管理體系示意圖

針對光電載荷產(chǎn)品特點和組織現(xiàn)狀，按IDEAL 模型[6]思想進(jìn)行二級軟件過程改進(jìn)策劃，細(xì)化5 個階段工作和5 個工作里程碑，如圖3 所示(★為工作里程碑)；根據(jù)IDEAL 策劃結(jié)果，制定二級軟件過程改進(jìn)計劃和路線圖，如圖4 所示。

3.1.2 加強組織和支持保障

為保證二級體系建設(shè)順利推進(jìn)，成立了MSG 組(管理指導(dǎo)組)和EPG組(工程過程組)，組長分別由法人代表和分管高層領(lǐng)導(dǎo)擔(dān)任，提供組織和支持保障。

（1）強力機(jī)關(guān)職能管理部門(如質(zhì)量管理處)牽頭組織協(xié)調(diào)體系建設(shè)，新增招聘專業(yè)專職QA人員，負(fù)責(zé)過程質(zhì)量保證過程(PPQA)和體系推進(jìn)。

（2）新成立專業(yè)部門軟件支撐中心，負(fù)責(zé)體系實施、維護(hù)和配置管理(CM)、測量與分析(MA)。

（3）選用軟件過程管理平臺工具，建設(shè)物理隔離的工作內(nèi)網(wǎng)(局域網(wǎng))。

3.1.3 體系文件策劃和編制

按GJB5000A 二級要求策劃體系文件，先后通過策劃體系文件清單、人員職責(zé)分工，文件編寫、小組討論、EPG 審查、專家評審和外部送審等活動，建立了通用要求、程序文件和操作層文件的軟件過程改進(jìn)(GJB5000A)二級體系文件結(jié)構(gòu)，如圖5 所示。

3.2 推進(jìn)實施試點、加強過程檢查

為推進(jìn)軟件二級體系實施試點，按節(jié)點組織體系文件執(zhí)行情況的過程監(jiān)督檢查，確保措施有效。

3.2.1 按改進(jìn)計劃組織實施體系試點

按照試點軟件項目需要覆蓋生存周期模型全過程、研制領(lǐng)域和過程域的“三覆蓋”要求，選擇、部署合適的4-6 個軟件配置項，按改進(jìn)計劃推進(jìn)實施試點。

3.2.2 按節(jié)點組織體系試點情況檢查

按計劃節(jié)點，EPG 組織定期、事件觸發(fā)等多次體系實施試點情況檢查，根據(jù)需要邀請外部專家指導(dǎo)檢查。

3.2.3 對待改進(jìn)項采取有效糾正措施

對檢查中發(fā)現(xiàn)的待改進(jìn)項，召開EPG 會議，找準(zhǔn)差距定位、查清不足原因，針對性的制訂整改糾正措施。

3.3 整改落實到位、體系順利運行

通過待改進(jìn)項的整改落實到位，推進(jìn)體系順利運行，從而滿足評價要求。

3.3.1 整改落實到位

體系建設(shè)推進(jìn)小組通過高層的資源保障、中層的大力支持、一線的積極實施，保證了軟件二級體系的順利運行，以雙周簡報的方式及時通報體系運行和整改情況，使得各項整改糾正措施及時落實到位。

3.3.2 內(nèi)部評價

邀請外部專家指導(dǎo)，采用審查證據(jù)和訪談相結(jié)合的形式(模擬現(xiàn)場評價)，檢查二級體系的運行情況，發(fā)現(xiàn)體系運行過程中的弱項和待改進(jìn)項，明確軟件過程的改進(jìn)方向，并加深對GJB5000A 標(biāo)準(zhǔn)和體系文件的理解。

3.3.3 就緒調(diào)查

外部評價組依據(jù)GJB5000A 二級評價方法，采用審查證據(jù)和訪談相結(jié)合的形式，調(diào)查二級實踐的實現(xiàn)程度，找出與軍用軟件研制能力成熟度等級2 級要求之間的差距。

圖7：型號全過程軟件生存周期模型示意圖

3.3.4 正式評價

由認(rèn)證中心組織的軍用軟件研制能力二級現(xiàn)場評價組，通過項目證據(jù)檢查、人員訪談等方式對試點項目進(jìn)行評價，給出“GJB5000A-2008 二級過程域滿足目標(biāo)要求”的結(jié)論；同時建議“應(yīng)結(jié)合型號要求和特點，對體系進(jìn)一步本地化，關(guān)注工作延續(xù)性和可操作性”。

4 軟件研制過程管理體系推進(jìn)難點與措施探索

4.1 軟件體系推進(jìn)的難點

業(yè)界很多單位通過GJB5000A 二級體系認(rèn)證后，在推廣過程中存在類似的實施難點，在很大程度上制約了GJB5000A 體系的全面推廣。突出表現(xiàn)在以下幾方面：

（1）項目管理和支持管理成本增加，軟件工作產(chǎn)品質(zhì)量改善有限。因二級過程域以項目管理和支持管理過程域為主，而工程管理過程域只有“需求管理”，隨著管理成本的持續(xù)增加[7]，生產(chǎn)效率短期內(nèi)不升反降，軟件工作產(chǎn)品質(zhì)量改善不明顯，削弱了項目組和組織對體系推廣的積極性和信心。

（2）航天軍工產(chǎn)品以硬件研制為主，慣性思維管理意識轉(zhuǎn)變困難。航天軍工產(chǎn)品研制單位大多以硬件研制管理模式為主導(dǎo)，軟件以嵌入式軟件為主，軟件產(chǎn)品大多作為硬件產(chǎn)品的附屬存在，軟件產(chǎn)品概念意識普遍不強。硬件產(chǎn)品研制的傳統(tǒng)慣性思維，增加了軟件產(chǎn)品管理意識轉(zhuǎn)變的困難；二級體系通過后未能在項目層面產(chǎn)生積極效應(yīng)，實施成果未能得到項目層面的認(rèn)同和應(yīng)用，加大了體系推廣的難度。

（3）軟件體系文件照搬標(biāo)準(zhǔn)同質(zhì)化，未能與研制實際本地化結(jié)合。二級體系文件照搬標(biāo)準(zhǔn)，或者直接借鑒其它單位好的體系文體，與研制實際情況缺少本地化結(jié)合，推廣時不能被項目層面認(rèn)可和應(yīng)用。同時不少單位存在GJB5000A 和GJB9001 二套不同的質(zhì)量管理體系文件，與軟件工程化要求和軟件產(chǎn)品保證大綱要求還存在差異性，更進(jìn)一步加大了項目層面體系推廣的阻力。

4.2 多體系融合實踐

針對軟件體系推進(jìn)過程中的難點，結(jié)合光電載荷產(chǎn)品特點和組織現(xiàn)狀，從策劃多體系融合的本地化體系文件、推進(jìn)軟件專業(yè)化能力建設(shè)和開展體系推廣實施等方面探索實踐。

4.2.1 策劃多體系融合的本地化體系文件

（1）將軟件工程化、GJB9001C 等要求映射到GJB5000A 三級標(biāo)準(zhǔn)條款，在組織內(nèi)建立統(tǒng)一的“以GJB5000A 三級為基礎(chǔ)、覆蓋軟件工程化和GJB9001C 要求”的多體系融合的本地化體系文件，如圖6 所示。制定管理過程和工作產(chǎn)品裁剪指南，可區(qū)分重點型號、一般、地面、民用、預(yù)研等。

（2）在常規(guī)的瀑布、迭代、原型開發(fā)、混合模式等軟件生存周期模型基礎(chǔ)上，針對開發(fā)周期覆蓋研制全過程(包括初樣和正樣等研制階段)的軟件，結(jié)合實際制定覆蓋型號全過程的軟件生存周期模型，如圖7 所示。

（3）按本地化體系文件要求，組織策劃軟件研制過程管理程序、規(guī)范文件和操作層文件等體系文件結(jié)構(gòu)（如圖8 所示），作為組織內(nèi)部統(tǒng)一、唯一的多體系融合的軟件體系管理要求，在全組織范圍內(nèi)實施、推廣。

根據(jù)組織的實際情況設(shè)計各過程的適用性表單，有效推動GJB5000A 的本地化運行，示例如表2 所示。

4.2.2 推進(jìn)軟件專業(yè)化能力建設(shè)

表2：本地化表單示例

圖8：軟件研制過程管理體系文件結(jié)構(gòu)

目前光電載荷產(chǎn)品品種多，軟件大多為中小規(guī)模、分布廣的嵌入式軟件，存在型號項目軟件研制力量分散、專業(yè)力量不足的問題，軟件專業(yè)化發(fā)展受到制約。建議在組織架構(gòu)層面設(shè)置軟件專業(yè)研制部門，以軟件測試為牽引，并提供各類載荷共用模塊開發(fā)及軟件技術(shù)研發(fā)，由軟件專業(yè)研制部門負(fù)責(zé)軟件體系日常推進(jìn)及維護(hù)和軟件工程化工作（包括PI、RD、ReqM、TS、Val、Ver 等工程過程域，CM、QA、MA 等支持過程域等）。

通過組織級軟件專業(yè)化能力建設(shè)，不僅可以提高軟件研發(fā)效率、節(jié)約成本，還有利于提升軟件產(chǎn)品的成熟度，不斷提高軟件產(chǎn)品質(zhì)量。實施統(tǒng)一的軟件專業(yè)研制，既可提高軟件研制過程的符合性，又能使軟件從業(yè)人員更好地體現(xiàn)自我價值，有利于軟件研制隊伍的可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

4.2.3 開展軟件研制過程管理體系實施

按三級體系運行“五覆蓋”（覆蓋軟件應(yīng)用領(lǐng)域、三級過程域、生存周期模型、研制部門和重點型號軟件）的要求，在組織內(nèi)部以軟件專業(yè)研制部門為主導(dǎo)，在加強軟件項目科學(xué)管理、做實軟件工程過程活動、做細(xì)軟件項目支持過程等工作基礎(chǔ)上，開展軟件研制過程管理體系實施，必將提高軟件工程化專業(yè)能力和體系過程符合性。

5 結(jié)束語

本文通過簡述GJB5000A 二級體系的建立與實施、軟件體系推廣過程中難點，探索實踐了一種基于GJB5000A 模型、融合軟件工程化和GJB9001C 管理要求的組織級統(tǒng)一的軟件研制過程管理體系，為軟件體系推廣提供了本地化實踐，以期實現(xiàn)嵌入式軟件研制質(zhì)量和效率的穩(wěn)步提升。