复杂联调联试环境下的军用机载软件状态发布策略研究及应用

邹浩彦 李红军 刘立彬

（空装驻西安地区第一军事代表室 陕西省西安市 710089）

1 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，对机载软件的研制质量和研制效率起到了重要作用。然而，纵观国内外，机载软件状态发布技术的研究集中在如何发布飞机软件的设计状态这一话题上，而对飞机研制和使用的不同阶段和不同场景下，全机软件状态的发布时机、发布策略等方面研究的相对较少。

本文针对军用飞机研制和使用的特点以及新形势下型号管理的需求，在充分研究不同场景特征的基础上，对软件状态进行了分类分析，提出针对性的软件状态发布方法，并在型号研制过程中进行了应用验证。

2 研究背景及现状分析

伴随着计算机技术的快速发展，飞机的综合化、集成化、自动化的程度越来越高，“软件定义装备”已经不仅仅是个口号，飞机上的软件要求越来越高、越来越复杂，承担的功能和性能越来越多，软件在飞机上发挥的作用越来越重要。可以这样说，飞机还是原来的飞机，由于使用了各种各样的软件，飞机才有了灵魂和生命力。

由于目前航空装备型号系列化研制、渐进式研制和领先使用的策略，全机软件呈现出“多系列、多构型、多版本”的态势，全机软件组合在一起的状态异常复杂，例如大运飞机两百多项软件大概两百多万行代码，预警机四百多项软件大概是一千多万行代码。针对上千万行代码、几百个软件配置项这样量级的飞机系统，如果没有实施严格的状态管理，或者管理不规范、不清晰，将会直接影响飞机的生产制造、科研试飞、外场使用、飞机全状态的定型鉴定，以及飞机在部队的服役使用。

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，即已相对固化并被批准的软件状态。按照GJB 3206A-2010《技术状态管理》的规定，产品寿命周期内通常建立三种基线，即功能基线、分配基线和产品基线。飞机系统机载软件基线架构分为三层，即飞机级、系统级和配置项级；根据飞机系统设计、制造、试飞及使用等不同场景的需求，基线通常以技术状态报告的形式向相关责任主体进行发布。

机载设备联调联试过程面临着多个场景、多个责任主体切换的复杂情况，对软件状态管控模式也提出了差异性的要求，包括在研制单位的联调联试、总设计单位实验室的交联试验、在总制造单位部装/总装厂房的生产试制、在试飞单位的飞行试验和在外场部队的使用等。因此需要有一套完善的软件状态管控策略及有效的状态发布手段实现各个场景下的软件状态管控。

3 机载软件装机状态发布场景分析

图1：机载软件状态管理阶段划分图

从机载设备研制、联调联试及使用维护的复杂环境为切入点，基于分层级、分阶段管理的原则，将型号研制的全生存周期划分为4 个阶段，每个阶段根据型号研制目标，对全机软件实施不同的管理策略，图1所示为型号级机载软件状态管理阶段划分情况。

场景一：机载设备C 型件、S 型件研制阶段至机载设备S 型装机件交付前，为状态控制的第一阶段；软件状态管控的责任主体为软件研制单位，软件状态控制在软件配置项层级开展，软件状态仅在软件研制单位内部发布。

场景二：机载设备在制造现场通电检查开始到机载设备首飞放飞评审前，为状态控制的第二阶段；软件状态管控责任主体为型号总设计师单位，软件状态控制在系统和飞机两个层级开展；软件状态的发布范围包括：总设计师单位、总制造单位、顾客代表及相关软件研制单位。该阶段状态发布方式和时机以总制造单位的生产试制需求、制造现场软件维护需求以及顾客代表的监管需求为导向。

场景三：机载设备首飞放飞评审后到交付部队使用前，为状态控制的第三阶段；软件状态管控责任主体为型号总设计师单位，软件状态控制在系统和飞机两个层级单位开展；软件状态的发布范围包括：总设计师单位、试飞单位、总制造师单位、顾客代表，必要时也包含相关软件研制单位。该阶段状态发布方式和时机以试飞单位的试飞需求、试飞现场软件维护需求以及顾客代表的监管需求为导向。

场景四：飞机系统交付部队使用后，为状态控制的第四阶段；软件状态管控责任主体为型号总设计师单位，软件状态控制在系统和飞机两个层级开展；软件状态的发布范围包括：总设计师单位、总制造单位、顾客代表及使用部队，必要时包含相关软件研制单位。该阶段状态发布方式和时机以总设计师单位的状态管控需求、外场软件维护需求以及顾客代表的监管需求为导向。

4 机载软件状态发布策略研究

4.1 软件状态发布方式及特点

根据型号研制不同阶段特点及机载软件状态管控场景需求，软件状态发布可采用以下两类形式：

（1）软件装机状态报告；

1362年法令明确规定治安法官每年举行四次开庭，除了在17世纪英国资产阶级革命时期因为战争无法正常开庭有些例外外基本没有出现中断过，这就是著名的季审法庭，由一名主席主持开庭，是治安法官行使司法权的场所。至于季审法庭程序法令并没有明确的规定，因此法庭审理程序非常灵活，治安法官也拥有很大的自由裁量权。尤其是小审法庭出现后，开庭的地点和程序更是灵活，不需陪审团的参加，可以独立作出判决，结案更是迅速。

（2）软件配置状态报告。

软件装机状态报告面向制造现场，为制造现场提供软件装机及软件贯改的技术输入。软件装机状态报告通常按批架次发布，即一份装机状态报告仅说明一架飞机或一批次飞机的最新装机状态。软件装机状态根据系统联试或机上地面试验情况进行动态变化，装机状态报告的有效性通常为最新版有效。软件装机状态至少包含软件基础信息统计汇总情况、配置清单及软件装机版本、软件变更原因及机上验证内容等要素。

软件配置状态报告是型号研制过程中对软件配置状态的纪实，记录某一时间点的软件基线状态。软件配置状态报告通常按研制里程碑点进行发布，如可发布某型飞机软件配置状态报告以记录飞机某一时间点的飞机级软件基线状态，也可发布某型机某系统软件配置状态报告以记录某型机某系统在某一时间点的软件基线状态。软件配置状态报告至少应包含软件基础信息统计汇总情况、软件配置清单、软件功能基线及版本标识等要素。软件配置状态报告原则上不换版不作废，作为型号研制的配置状态纪实永久有效。

4.2 软件状态发布时机

不同形式的软件状态报告因其定位和作用不同，其发布时机也有很大的差异。

软件装机状态报告表明的是某架机在某个时间点上的机上软件状态，为制造单位、试飞单位等利益相关方表明设计状态与机上状态一致性提供相关支撑，通常是对某段时间内机上贯改情况进行了总结；因此，原则上在装机件机上通电检查、型号首飞、定型/鉴定试飞等里程碑节点进行发布，同时，如果型号研制过程中有相关需要也可动态进行装机状态的发布。在这些里程碑节点之前向相关方发布全机软件装机状态报告以支持机上软件状态核查和变更控制工作。

软件配置状态报告表明的是型号研制过程中在某个时间点上的全机软件成熟度状态，因此，原则上在全机软件阶段性基线状态固化时进行发布，比如：首飞软件基线、转场试飞软件基线、定型/鉴定软件基线等。按重大里程碑节点发布软件配置状态报告以明确软件基线状态及软件变更历程，使软件状态清晰可控，是软件状态控制工作的有效手段。

4.3 软件状态发布层级

软件状态报告可根据实际需要在飞机级、系统级、分系统级、设备级甚至配置项级等不同层级进行发布。

软件配置状态报告在总设计师单位和软件承研单位发布时有所差异。在总设计师单位，软件配置状态报告通常在飞机级和系统级发布，以记录飞机级或系统级软件的基线状态；在软件研制单位，软件配置状态报告通常在软件配置项级发布，若有需要，也可在设备级发布软件配置状态报告，以形成设备级软件基线；在分系统研制单位，软件配置状态报告通常在分系统级发布，以记录分系统级软件基线状态。

5 应用效果

本文提出的软件状态发布策略已在某型飞机研制过程中进行了全面应用和验证，并进行了迭代优化，有效解决了当前国内型号级机载软件状态发布活动无章可依的问题。

在型号机载设备通电检查前，建立并发布了0001 架机飞机级软件状态，向总设计师单位、总制造单位通报了通电检查时各系统的软件装机状态，为制造现场通电检查工作提供了依据；在型号首飞前，建立了0001 架机飞机级软件阶段性产品基线，并向总设计师单位、总制造单位、顾客代表及相关研制单位发布了飞机级首飞软件状态，在研制全线明确了首飞软件基线状态，为型号首飞工作提供了有效支撑。

6 结语

本文在复杂联调联试环境下，对软件使用的不同场景进行了梳理分析，在此基础上开展了软件状态发布策略研究，描述了软件状态发布方法和特点，定义了软件状态发布时机和发布层级等；同时，该研究成果通过在型号中的实际应用验证，证明了此方法的可行和可推广。

技术状态管理是个永恒的重要的课题，特别是复杂的型号级状态管理。未来随着信息技术的发展，大数据、人工智能、物联网等新技术的应用，机载软件的技术状态管理体系还需要进行持续优化和改进，可以开展自动化的软件状态管理、全过程流程的实时监控分析，实现全过程域的自动化和互动化，以支持型号“高效益、高质量、高协同”的研制。