吳彬彬

【摘要】鑒于民用客機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)/系統(tǒng)設(shè)備產(chǎn)品結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，在“主制造商—供應(yīng)商”協(xié)同研制過程中采用模塊化技術(shù)建立全機(jī)機(jī)載軟件產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，保證數(shù)據(jù)的一致性和重用性，便于機(jī)載軟件構(gòu)型管理工作的實(shí)施。

【關(guān)鍵詞】機(jī)載軟件 構(gòu)型管理 產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 模塊化

【中圖分類號(hào)】V22 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2014）10-0218-02

現(xiàn)代飛機(jī)幾乎所有重要功能系統(tǒng)都與計(jì)算機(jī)軟件相關(guān)，軟件的大量應(yīng)用使機(jī)載裝備性能有了很大飛躍，從第二代飛機(jī)起，通過軟件實(shí)現(xiàn)的功能隨著每一代飛機(jī)而翻番。由于飛機(jī)飛行過程中的內(nèi)、外部環(huán)境千變?nèi)f化，以及飛行安全要求的不斷提高，軟件功能、結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)愈加復(fù)雜。[1]

因而，民用客機(jī)主制造商在“主制造商—供應(yīng)商”協(xié)同研制的過程中，需建立合適的全機(jī)機(jī)載軟件產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，應(yīng)用構(gòu)型管理技術(shù)記錄軟件產(chǎn)品項(xiàng)目全生命周期的數(shù)據(jù)信息，使軟件項(xiàng)目各項(xiàng)活動(dòng)都在受控狀態(tài)下進(jìn)行，從而保證軟件數(shù)據(jù)的一致性、完整性和可追溯性，確保飛行的安全性和維護(hù)保障的可靠性。

1.構(gòu)型管理技術(shù)

構(gòu)型管理（Configuration Management， CM）：在產(chǎn)品全生命周期內(nèi)，建立并維持產(chǎn)品的產(chǎn)品特征與其要求及產(chǎn)品構(gòu)型信息之間一致性的管理過程[2]，是一種以產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為組織方式的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)[3]。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是構(gòu)型管理實(shí)施的基礎(chǔ)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)建立方案的優(yōu)劣將直接影響飛機(jī)構(gòu)型管理的績(jī)效。為了簡(jiǎn)化構(gòu)型管理，在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的組織形式上引入了模塊的概念。[4] 基于模塊化思想，全機(jī)機(jī)載軟件構(gòu)型由全機(jī)所有的軟件模塊組成，并對(duì)各軟件模塊進(jìn)行構(gòu)型控制。

機(jī)載軟件構(gòu)型管理是飛機(jī)構(gòu)型管理的一部分，貫穿于飛機(jī)的設(shè)計(jì)、制造、交付、服務(wù)與支持全生命周期流程，其目的就是要保證軟件狀態(tài)的一致性，從而達(dá)到最終的機(jī)載軟件產(chǎn)品符合各系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)需求，各機(jī)載軟件產(chǎn)品裝機(jī)狀態(tài)清晰、完整。

2.機(jī)載軟件研制主要階段及構(gòu)型數(shù)據(jù)

民用客機(jī)機(jī)載軟件研制的主要階段及各階段產(chǎn)生的一些用于計(jì)劃、指導(dǎo)、解釋、定義、記錄或提供 活動(dòng)證據(jù)的資料，如下表1所示。這些資料能使軟件產(chǎn)品的軟件生命周期過程、系統(tǒng)或設(shè)備合格審定和合格審定后的更改得以進(jìn)行。[5]

表1 機(jī)載軟件研制主要階段及構(gòu)型數(shù)據(jù)

3.模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)建立中的應(yīng)用

民用客機(jī)目前普遍采用模塊化設(shè)計(jì)思想，整個(gè)模塊化產(chǎn)品架構(gòu)是在系統(tǒng)工程過程中產(chǎn)生的，優(yōu)點(diǎn)在于模塊的重用性和可配置性，民用飛機(jī)模塊化設(shè)計(jì)的全過程[6]如圖1所示。

圖1 民用飛機(jī)模塊化設(shè)計(jì)的“V”字圖

為確保設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的一致性和便于構(gòu)型控制，民用客機(jī)構(gòu)型管理工作基于模塊化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)展開。所謂模塊化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)就是采用模塊化的方式組織和管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)，模塊（Data Module，DM）就是將零部件的設(shè)計(jì)、工藝計(jì)劃、工藝裝備和支持文檔等及其相關(guān)的滿足飛機(jī)選型的所有要素的邏輯集合[7]。

4.建立全機(jī)機(jī)載軟件產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

圖2 某飛機(jī)的機(jī)體結(jié)構(gòu)/系統(tǒng)設(shè)備部分的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

對(duì)全機(jī)機(jī)載軟件進(jìn)行構(gòu)型管理控制的核心基礎(chǔ)就是建立一套“合身”的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)生成模型。鑒于機(jī)載軟件與機(jī)載設(shè)備存在重要的灌裝關(guān)系，為便于全機(jī)構(gòu)型管理工作的實(shí)施，并充分考慮飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)/系統(tǒng)設(shè)備部分的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)劃分（某飛機(jī)的機(jī)體結(jié)構(gòu)/系統(tǒng)設(shè)備部分的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如圖2所示），全機(jī)機(jī)載軟件產(chǎn)品結(jié)構(gòu)可以分為三層，即軟件頂層、軟件構(gòu)型層和軟件實(shí)例層，某飛機(jī)全機(jī)機(jī)載軟件產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 某飛機(jī)全機(jī)機(jī)載軟件產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

4.1 軟件頂層結(jié)構(gòu)研究

從數(shù)據(jù)頂層結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)來看，全機(jī)機(jī)載軟件數(shù)據(jù)的頂層結(jié)構(gòu)按照全機(jī)軟件系統(tǒng)專業(yè)/領(lǐng)域進(jìn)行劃分，與機(jī)體結(jié)構(gòu)/系統(tǒng)設(shè)備數(shù)據(jù)的頂層結(jié)構(gòu)基本相似，也可進(jìn)一步細(xì)分為四個(gè)層次，它們分別是：機(jī)型、ATA章、ATA節(jié)、ATA段。全機(jī)機(jī)載軟件數(shù)據(jù)的頂層結(jié)構(gòu)是基本不變的，用于組織管理同型號(hào)飛機(jī)通用的、共性的機(jī)載軟件數(shù)據(jù)信息。

4.2 軟件構(gòu)型層結(jié)構(gòu)研究

機(jī)載軟件構(gòu)型管理的核心目標(biāo)（如有效性管理、供應(yīng)商選擇和構(gòu)型更改控制）主要是在軟件構(gòu)型層來實(shí)現(xiàn)的，全機(jī)機(jī)載軟件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)型層主要包含軟件構(gòu)型項(xiàng)（Software Configuration Item， CI）、軟件供應(yīng)商及有效性。

構(gòu)型層中的軟件構(gòu)型項(xiàng)的數(shù)量的多少與系統(tǒng)的復(fù)雜程度有關(guān)，也與系統(tǒng)集成程度有關(guān)。構(gòu)型項(xiàng)不能選擇太多，否則會(huì)影響構(gòu)型管理的清晰度，使構(gòu)型管理變得非?，嵥閺?fù)雜、抓不住要領(lǐng)，并且增加管理成本；構(gòu)型項(xiàng)也不能選擇太少，太少則向下層的有效分解不夠，不利于對(duì)子系統(tǒng)的構(gòu)型管理的進(jìn)一步深化。[6]構(gòu)型項(xiàng)劃分應(yīng)考慮使用環(huán)境、功能特性、物理特性、技術(shù)復(fù)雜性/風(fēng)險(xiǎn)、技術(shù)水平、控制水平、售后服務(wù)要求等因素，軟件構(gòu)型項(xiàng)劃分則更需重點(diǎn)考慮系統(tǒng)或分/分-分系統(tǒng)或單元體各自的功能需要。

構(gòu)型層中的供應(yīng)商CI層主要基于“主制造商—供應(yīng)商”協(xié)同研制模式的考慮，對(duì)軟件可能的多個(gè)供應(yīng)商進(jìn)行有效管理。它適應(yīng)于一些不可抗拒、法律法規(guī)、商務(wù)等因素導(dǎo)致需要更換供應(yīng)商的情況，同時(shí)它也適用于多個(gè)供應(yīng)商同時(shí)提供服務(wù)的情況。

構(gòu)型層中的有效性層主要是依據(jù)不同架次飛機(jī)的軟件功能需求不同來進(jìn)行管理，有效性管理是機(jī)載軟件構(gòu)型管理的核心之一。有效性管理可以實(shí)現(xiàn)清晰掌握每一架機(jī)的全機(jī)裝機(jī)機(jī)載軟件構(gòu)型狀態(tài)。

4.3 軟件實(shí)例層結(jié)構(gòu)研究

依據(jù)模塊化設(shè)計(jì)的思想，軟件設(shè)計(jì)實(shí)例層數(shù)據(jù)按照模塊化結(jié)構(gòu)組成，是獨(dú)立的數(shù)據(jù)模塊，可以在不同的環(huán)境下重復(fù)使用。這不僅節(jié)省了存儲(chǔ)空間，更重要的是保證了單一的數(shù)據(jù)源，確保了數(shù)據(jù)的一致性。

鑒于模塊化數(shù)據(jù)管理的需要，軟件實(shí)例層主要分為軟件設(shè)計(jì)實(shí)例和軟件實(shí)例信息。軟件設(shè)計(jì)實(shí)例（Design Solution Instance，DSI）就是具體的軟件實(shí)現(xiàn)，包含該軟件的基本信息，主要有：軟件件號(hào)、SCM（Software Configuration Management）版本、軟件版本、軟件中文名稱、軟件英文名稱、軟件取證版本、軟件類型、軟件級(jí)別、灌裝設(shè)備件號(hào)、灌裝設(shè)備名稱、灌裝設(shè)備版本、是否外場(chǎng)可加載、加載責(zé)任方、軟件負(fù)責(zé)人等。軟件實(shí)例信息主要由軟件源代碼包、軟件目標(biāo)碼包、軟件技術(shù)文件包、軟件過程文件包等組成，其中所有的供應(yīng)商提供的數(shù)據(jù)包統(tǒng)一采用Message Digest Algorithm MD5算法生成。

軟件實(shí)例層的各個(gè)DSI不是完全獨(dú)立的，他們有共同的祖父節(jié)點(diǎn)SCI；同一個(gè)供應(yīng)商CI下的DSI是兄弟關(guān)系，它們的有效性是互斥的，而不同供應(yīng)商CI下的DSI之間的有效性不存在互斥關(guān)系。每一個(gè)DSI都需與自己的灌裝目標(biāo)設(shè)備實(shí)例關(guān)聯(lián)。當(dāng)軟件實(shí)例信息或灌裝設(shè)備實(shí)例信息發(fā)生更改時(shí)，將軟件或設(shè)備實(shí)例的更改信息經(jīng)過篩選傳遞到相應(yīng)的DSI上，由DSI的更改標(biāo)記來標(biāo)識(shí)。

5.結(jié)束語

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)直觀化地展現(xiàn)了飛機(jī)所擁有的功能和構(gòu)成部件及它們之間的構(gòu)成關(guān)系。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的建立是飛機(jī)產(chǎn)品數(shù)據(jù)和信息組織工作的核心，是飛機(jī)構(gòu)型管理的基礎(chǔ)。本文主要是在分析了機(jī)載軟件數(shù)據(jù)及研制模式特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，基于模塊化設(shè)計(jì)的思想，采用模塊化構(gòu)型管理技術(shù)，建立了全機(jī)機(jī)載軟件數(shù)據(jù)的頂層、構(gòu)型層和實(shí)例層，有利于飛機(jī)機(jī)載軟件構(gòu)型數(shù)據(jù)的組織和管理，可以滿足基于“主制造商—供應(yīng)商”協(xié)同研制模式的機(jī)載軟件構(gòu)型管理工作的需要，為民用客機(jī)機(jī)載軟件構(gòu)型管理實(shí)施工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]白康明.飛機(jī)機(jī)載軟件的工程化管理[J].航空制造技術(shù)，2006（12）：95-97.

[2]National Consensus Standard for Configuration Manage？鄄ment， EIA649， 2004.

[3]劉雅星，鄭晶晶.飛機(jī)產(chǎn)品數(shù)據(jù)模塊化構(gòu)型管理[J].航空制造技術(shù)，2010（3）：57-60.

[4]于勇，范玉青.飛機(jī)構(gòu)型管理研究與應(yīng)用[J].北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，31（3）：278-283.

[5]RTCA/DO-178B，1992，Software consideration in airborne systems and equipment certification[S].

[6]王慶林.飛機(jī)構(gòu)型管理[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2012.

[7]范玉青.現(xiàn)代飛機(jī)制造技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001.