陳曉鵬， 柳溪， 李昊

（南京電子技術(shù)研究所， 江蘇 南京 210039）

0 引言

近年來， 以信息技術(shù)與制造技術(shù)深度融合為顯著特征的新一輪科技革命正在孕育興起， 國防科技工業(yè)和武器裝備建設(shè)進(jìn)入了高質(zhì)量發(fā)展的新時(shí)代，練兵備戰(zhàn)強(qiáng)度不斷加大， 軍工電子裝備體系化、 信息化、 自主化和實(shí)戰(zhàn)化新特征不斷凸顯[1-2]， 裝備研制、 生產(chǎn)、 鑒定和使用不斷深化， 軟件質(zhì)量已成為影響軍工電子裝備的質(zhì)量及綜合效能發(fā)揮的關(guān)鍵因素[3]。

隨著工業(yè)4.0、 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等背景下的深化與升級(jí)應(yīng)用， 軍工院所的軟件質(zhì)量和軟件工程化體系需要進(jìn)一步地落實(shí)軍用軟件成熟度對(duì)定量和優(yōu)化提出的要求。 《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035 年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》 中也明確提出以數(shù)字化轉(zhuǎn)型整體驅(qū)動(dòng)裝備研制方式和質(zhì)量治理方式變革[4]， 新時(shí)代裝備質(zhì)量管理面臨新機(jī)遇新挑戰(zhàn)。

在軟件質(zhì)量保證和評(píng)價(jià)體系建設(shè)方面， 傳統(tǒng)的軟件質(zhì)量管控過程難以滿足新的特點(diǎn)要求， 主要問題有：

1） 軟件質(zhì)量信息采集自動(dòng)化程度低， 人力資源浪費(fèi)嚴(yán)重， 軟件質(zhì)量管控與研發(fā)流程脫節(jié)， 各類軟件質(zhì)量數(shù)據(jù)孤立；

2） 對(duì)軟件質(zhì)量信息和資源缺乏有效的整理和利用， 軟件質(zhì)量知識(shí)未形成有效的組織資產(chǎn)[5]。

這些問題使得軍工電子系統(tǒng)裝備定型和交付時(shí)， 對(duì)軟件質(zhì)量信心不足， 潛在軟件缺陷多， 給裝備綜合效能的發(fā)揮構(gòu)成了很大的威脅。

1 原理與目標(biāo)

當(dāng)前， 軍工電子裝備朝著軟硬件高度集成和軟件定義裝備的方向快速發(fā)展， 軟件成為了軍事電子裝備的核心和靈魂[6]。

現(xiàn)代企業(yè)級(jí)的測試管理工具大多采用項(xiàng)目級(jí)的管理方式， 數(shù)據(jù)分析也均采取項(xiàng)目維度進(jìn)行度量和管控。 在軟件研制、 測試和質(zhì)量保證過程中， 各個(gè)階段的檢查工具、 管理平臺(tái)和檢查結(jié)果互相孤立，不同平臺(tái)、 工具之間的數(shù)據(jù)需要人工錄入、 導(dǎo)出和分析。 軟件質(zhì)量數(shù)據(jù)管控平臺(tái)將有效地解決測試實(shí)施過程中的難題。 為有效地提升裝備軟件質(zhì)量管控的能力， 以量化、 自動(dòng)化和可預(yù)測為發(fā)展目標(biāo)， 以軟件研制和質(zhì)量管理流程為主線， 貫通需求、 設(shè)計(jì)、 編碼、 測試、 聯(lián)試和維護(hù)保障全過程， 構(gòu)建裝備軟件質(zhì)量信息管控體系。

軟件質(zhì)量管控平臺(tái)能夠多維度、 動(dòng)態(tài)地監(jiān)管所有項(xiàng)目的質(zhì)量行為， 可以驅(qū)動(dòng)質(zhì)量檢測工具、 管理工具， 實(shí)現(xiàn)軟件動(dòng)態(tài)監(jiān)測， 可以采集數(shù)據(jù)， 自動(dòng)地生成測試過程報(bào)告并生成標(biāo)準(zhǔn)化測試報(bào)告； 提供工具全過程數(shù)據(jù)匯聚透視功能， 持續(xù)地提供研發(fā)數(shù)據(jù)的優(yōu)選解決方案。 軟件質(zhì)量管控平臺(tái)系統(tǒng)以知識(shí)為基礎(chǔ)、 測試為驅(qū)動(dòng)、 質(zhì)量為目標(biāo)， 基于智能科學(xué)的技術(shù)和方法， 采用自動(dòng)化和數(shù)字化技術(shù)與工具， 利用大數(shù)據(jù)、 機(jī)器學(xué)習(xí)等手段， 整合和優(yōu)化利用測試數(shù)據(jù)資源， 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流、 管理流和應(yīng)用流的高度集成與融合。

平臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)遵循以下基本原則。

a） 架構(gòu)合理

平臺(tái)應(yīng)該采用結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)。 這不僅有利于平臺(tái)的進(jìn)一步擴(kuò)充， 而且也有利于平臺(tái)的修改和維護(hù)。

b） 良好的操作性能

平臺(tái)應(yīng)設(shè)計(jì)一定的檢測程序， 如狀態(tài)檢測和診斷檢測， 以便平臺(tái)發(fā)生故障時(shí)， 及時(shí)地查找故障部分。

c） 高安全性

平臺(tái)在設(shè)計(jì)時(shí)采用嚴(yán)格的權(quán)限控制， 所有的接口均須使用加密認(rèn)證方式， 以保證數(shù)據(jù)的高安全性。

2 平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

當(dāng)前軍工電子裝備軟件質(zhì)量數(shù)據(jù)貫穿需求分析、 設(shè)計(jì)編碼、 測試驗(yàn)證、 外場調(diào)試和定型實(shí)驗(yàn)全過程， 涉及過程檢查、 文檔審查、 代碼測試和軟件測試等主要環(huán)節(jié)[7]。 軟件質(zhì)量數(shù)據(jù)管控平臺(tái)以相應(yīng)的自動(dòng)化輔助手段， 貫穿軟件需求、 設(shè)計(jì)、 編碼、 測試、 外場調(diào)試、 定型實(shí)驗(yàn)和維護(hù)保障全流程， 覆蓋檔案管理、 配置管理、 計(jì)劃管理和定型審查等管理系統(tǒng)， 聯(lián)通典型缺陷庫、 典型測試用例庫、 軟件模型庫和典型場景庫等軟件測試知識(shí)庫，通過監(jiān)視測量， 實(shí)現(xiàn)軟件質(zhì)量數(shù)據(jù)采集， 并將數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理在軟件質(zhì)量數(shù)據(jù)管控平臺(tái)中， 以便隨時(shí)可以進(jìn)行分析和反饋， 如圖1 所示。

圖1 軟件質(zhì)量數(shù)據(jù)管控平臺(tái)架構(gòu)

在軟件研制過程適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)， 當(dāng)特定的條件滿足時(shí)（如歸檔、 審批、 評(píng)審和轉(zhuǎn)階段）， 與相應(yīng)配置的管理、 計(jì)劃、 調(diào)試和檔案平臺(tái)互聯(lián)， 自動(dòng)地啟動(dòng)基于文檔、 代碼、 計(jì)劃和需求等項(xiàng)目的檢查和分析工具， 生成檢查和分析結(jié)果， 將信息自動(dòng)地導(dǎo)入軟件質(zhì)量數(shù)據(jù)管控平臺(tái)。 同時(shí)， 基于各種商用、 自研測試工具， 利用工具接口、 測試數(shù)據(jù)管理平臺(tái)應(yīng)用 程 序 接 口 （ API： Application Programming Interface） 和數(shù)據(jù)庫， 打通測試工具輸入信息提取及測試結(jié)果保存自動(dòng)化通道。 針對(duì)當(dāng)前各種軟件管理平臺(tái)、 軟件檢查和測試工具數(shù)據(jù)孤立的問題， 實(shí)現(xiàn)軟件質(zhì)量信息的互聯(lián)互通， 完成全流程軟件質(zhì)量管控的自動(dòng)化。

2.1 平臺(tái)架構(gòu)與設(shè)計(jì)

軟件數(shù)據(jù)質(zhì)量管控平臺(tái)主要分為項(xiàng)目管理、 測試中心、 文檔生成、 質(zhì)量中心、 質(zhì)量態(tài)勢和知識(shí)工程等幾個(gè)模塊。 每個(gè)模塊提供相應(yīng)的服務(wù)功能， 通過遠(yuǎn)程過程調(diào)用 （RPC： Remote Procedure Call）來實(shí)現(xiàn)頁面可視化展示。 平臺(tái)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2 所示。

圖2 平臺(tái)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

軟件數(shù)據(jù)質(zhì)量管控平臺(tái)采用模塊化的設(shè)計(jì)， 每個(gè)模塊提供不同的服務(wù)功能， 由分布式服務(wù)框架Dubbox （即Dubbo Extensions， 一種分布式服務(wù)框架） 統(tǒng)一協(xié)調(diào)各個(gè)服務(wù)模塊， 各個(gè)模塊可以統(tǒng)一部署到一臺(tái)物理機(jī)上， 也可以部署在不同的物理機(jī)上； 隨著后期平臺(tái)功能的不斷豐富， 只需要增加相應(yīng)的功能模塊即可。

軟件集成整體設(shè)計(jì)采用基于面向 服 務(wù) 編 程 （ SOA： Service Oriented Architecture） 總 線 思 想。SOA 思想在軟件測試工具集成平臺(tái)發(fā)揮了不可或缺的作用。 這種系統(tǒng)模型能很好地對(duì)軟件系統(tǒng)解耦， 達(dá)到松耦合的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。 同時(shí)， 在對(duì)松散的軟件系統(tǒng)進(jìn)行軟件集成時(shí)， 通過將原有的軟件系統(tǒng)接口或API 作為服務(wù)發(fā)布， 較高效地集成在同一平臺(tái)之下。 軟件測試工具集成過程中主要采用Web應(yīng)用程序組件服務(wù)（Web Services） 技術(shù)來具體實(shí)施， 通過超文本傳輸協(xié)議（HTTP） 發(fā)送和接收基于簡單對(duì)象訪問協(xié)議 （SOAP： Simple Object Access Protocol） 的 可 擴(kuò) 展 標(biāo) 記 語 言 （XML：Extensible Markup Language） 數(shù)據(jù)。 Web Services服務(wù)通過因特網(wǎng)向外發(fā)布自己的可接入信息， 通過可接入信息就能訪問到系統(tǒng)模塊提供的功能服務(wù)。

2.2 平臺(tái)實(shí)現(xiàn)

項(xiàng)目開始階段通過快速開發(fā)出工具原型進(jìn)行專家討論并確定了系統(tǒng)需求， 之后采用迭代模型的開發(fā)模式開發(fā)系統(tǒng)， 通過不斷的迭代改進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了平臺(tái)系統(tǒng)。 平臺(tái)主頁如圖3 所示。

圖3 軟件質(zhì)量數(shù)據(jù)管控平臺(tái)

該平臺(tái)采用SOA 服務(wù)架構(gòu)能夠有效地降低各個(gè)模塊的耦合度， 同時(shí)能夠?qū)崟r(shí)地監(jiān)控各個(gè)模塊的運(yùn)行情況， 支持分布式的部署， 滿足實(shí)際的部署要求， 以及方便后期功能的擴(kuò)展； 在不改變、 不停止當(dāng)前系統(tǒng)的運(yùn)行情況下只需要將新的功能模塊注冊(cè)到服務(wù)治理模塊上即可， 提高了系統(tǒng)的可拓展性。將不同的服務(wù)模塊部署在單獨(dú)的物理機(jī)上能夠有效地提高運(yùn)行速度， 也可統(tǒng)一部署在一臺(tái)物理機(jī)上。

平臺(tái)具有如下特點(diǎn)：

1） 平臺(tái)采用B/S 架構(gòu)（Browser/Server 結(jié)構(gòu)），具有良好的可擴(kuò)展性、 可維護(hù)性和開放性；

2） 具備多維度數(shù)據(jù)管控， 能夠基于現(xiàn)有的行業(yè)領(lǐng)先的軟件測試管理平臺(tái)應(yīng)用程序生命周期管理（ALM： Application Lifecycle Management） 進(jìn)一步地形成多個(gè)維度數(shù)據(jù)的管理， 進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)目聯(lián)合管控和分析， 如基于領(lǐng)域、 令號(hào)等；

3） 支持部門的業(yè)務(wù)功能， 平臺(tái)應(yīng)當(dāng)支持文檔審查、 SQA 等功能， 具備對(duì)測試過程中衍生的數(shù)據(jù)自動(dòng)跟蹤管控的功能；

4） 集成測試工具， 能夠在線驅(qū)動(dòng)Testbed （一種軟件代碼檢查工具）、 VLinter （一種FPGA 代碼檢查工具） 等測試工具完成代碼檢查、 接口測試等測試驗(yàn)證， 支持定制化的在線測試報(bào)告和提供原生報(bào)告下載；

5） 測試過程文檔自動(dòng)生成， 能夠根據(jù)軍工的報(bào)表格式需求進(jìn)行自動(dòng)生成測試計(jì)劃、 測試說明和測試報(bào)告等過程文檔， 符合GJB 438B、 總裝等標(biāo)準(zhǔn)的測試文檔的集中管控；

6） 數(shù)據(jù)檢索分析， 能夠提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)檢索分析功能， 可以從每個(gè)執(zhí)行的過程中進(jìn)行日、 月、年等維度分析， 也可以采取產(chǎn)品多項(xiàng)目維度、 或者同類型的產(chǎn)品系列進(jìn)行質(zhì)量可視化度量、 分析；

7） 可進(jìn)行工作量統(tǒng)計(jì)， 平臺(tái)提供基于多個(gè)數(shù)據(jù)視角的人員工作量統(tǒng)計(jì)視圖；

8） 集成軟件質(zhì)量度量模型[5]、 知識(shí)圖譜[8]等智能化手段進(jìn)行軟件質(zhì)量數(shù)據(jù)分析。

通過裝備軟件質(zhì)量數(shù)據(jù)管控平臺(tái)的建設(shè)， 形成以量化、 自動(dòng)、 智能為特征的裝備軟件質(zhì)量管控模式， 從而實(shí)現(xiàn)：

1） 從人工為主的軟件測試和質(zhì)量保證， 向自動(dòng)化為特征的軟件質(zhì)量管控轉(zhuǎn)變；

2） 從定性、 孤立的軟件質(zhì)量評(píng)價(jià)方式， 向定量、 協(xié)同的軟件質(zhì)量管控轉(zhuǎn)變；

3） 從通用軟件質(zhì)量方法論研究， 向工具支撐的軟件質(zhì)量工程應(yīng)用轉(zhuǎn)變。

3 應(yīng)用及成果

近年來， 通過不斷迭代優(yōu)化來實(shí)施裝備軟件質(zhì)量管控平臺(tái)建設(shè)， 實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品軟件整體質(zhì)量水平的持續(xù)提升。 軟件靜態(tài)分析/代碼審查發(fā)現(xiàn)缺陷密度逐年下降明顯， 軟件原始質(zhì)量逐步地提升， 編碼規(guī)范缺陷密度下降90%； 各個(gè)軟件研發(fā)部門對(duì)軟件測試通過率的重視程度日益提高， 加強(qiáng)自檢自查工作， 產(chǎn)品軟件測試一次通過率穩(wěn)步地提升到95%以上； 依托工具平臺(tái)軟件測試能力進(jìn)一步地提升，產(chǎn)品軟件質(zhì)量問題數(shù)和缺陷密度不斷地下降， 降幅達(dá)35%； 用戶和外場反饋軟件故障問題數(shù)逐年下降， 問題數(shù)下降約55%。 軟件質(zhì)量問題年度統(tǒng)計(jì)情況如圖4 所示。

圖4 軟件質(zhì)量問題統(tǒng)計(jì)情況

此外， 產(chǎn)品軟件質(zhì)量保證（SQA） 問題數(shù)、 軟件文檔審查問題數(shù)等趨于穩(wěn)定、 軟件質(zhì)量態(tài)勢穩(wěn)中向好， 裝備軟件成熟度和軟件研制效率不斷地提高， 產(chǎn)品軟件研發(fā)周期縮短30%以上； 參加重大試驗(yàn)和保障任務(wù)的武器裝備軟件未出現(xiàn)嚴(yán)重問題，重大任務(wù)保障成功率達(dá)100%， 有效地保證了重大試驗(yàn)軟件“零故障”、 產(chǎn)品交付軟件“零缺陷”， 持續(xù)地改進(jìn)提升產(chǎn)品軟件質(zhì)量和用戶滿意度。

裝備軟件質(zhì)量管控平臺(tái)的建設(shè)能推動(dòng)系統(tǒng)軟件質(zhì)量管控轉(zhuǎn)型升級(jí)， 有力地提升裝備系統(tǒng)軟件質(zhì)量。 可以在通信、 電子戰(zhàn)和導(dǎo)航等國防電子行業(yè)軟件測試和質(zhì)量管控中推廣和應(yīng)用， 具有示范意義和推廣價(jià)值。

4 結(jié)束語

本文對(duì)軍工電子裝備的軟件質(zhì)量管理現(xiàn)狀進(jìn)行了分析， 基于現(xiàn)狀與問題， 以量化、 自動(dòng)和可預(yù)測為發(fā)展目標(biāo)， 以裝備軟件全過程協(xié)同研制為抓手，以軟件研制和質(zhì)量管理全生命周期為主線， 構(gòu)建了貫通需求分析、 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、 軟件測試和運(yùn)維保障全過程的裝備軟件質(zhì)量信息管控體系。 通過對(duì)所在單位雷達(dá)系統(tǒng)裝備軟件的實(shí)踐使用， 有效地提高了產(chǎn)品軟件質(zhì)量和研發(fā)效率， 取得了較好的雷達(dá)軟件質(zhì)量管理效果。

未來工作中， 筆者將進(jìn)一步地研究利用軟件質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行多維度軟件質(zhì)量分析， 為裝備軟件項(xiàng)目管理、 開發(fā)和測試提供更智能化輔助決策、 信息咨詢和測試應(yīng)用等服務(wù)。