基于質量管理體系和CMMI的氣象水文軟件質量控制方法淺析

摘 要：論文針對氣象水文軟件開發(fā)中存在的問題，分析了國內外常用的軟件質量控制方法以及它們所存在的問題，提出了將質量管理體系和CMMI相結合的質量控制方法，建立了一種新的軟件質量控制模型，為全面提升氣象水文軟件的質量提供新的思路。

關鍵詞：軟件質量；質量管理體系；CMMI；GJB9001B-2009；質量控制模型

中圖分類號：TP311.52

軟件在裝備系統(tǒng)的研發(fā)過程中起著至關重要的作用，軟件產品的質量已逐步成為軍隊信息化建設的核心，軟件質量關系到武器裝備系統(tǒng)的生命，關系到軍隊信息化建設的整體水平，一旦軟件失效，就可能導致整套裝備系統(tǒng)的失效，甚至導致戰(zhàn)爭的失敗。目前，軟件在研發(fā)過程中存在諸多問題，導致軟件的質量和可靠性遠不如人意，特別是與硬件的可靠性相比，軟件的可靠性一般要低一個數(shù)量級[1]。

1 軟件開發(fā)中存在的問題

（1）裝備系統(tǒng)研發(fā)軟硬件管理不均衡，過分強調硬件。武器裝備的研發(fā)是一個非常復雜的系統(tǒng)工程，涉及到技術和管理的方方面面，而且其各個因素又是相互關聯(lián)和制約，不均衡的過分強調某幾個方面都是不科學的。而現(xiàn)狀是系統(tǒng)的研發(fā)過分強調硬件的重要性，軟件只是被當做硬件的一個附件來對待，未作為產品列入裝備系統(tǒng)計劃和技術配套表。

（2）總體單位不抓配套單位分系統(tǒng)軟件的質量，監(jiān)控力度不夠。在軟件產品的開發(fā)中不遵循軟件工程的要求，而且武器裝備系統(tǒng)的總體單位只抓本單位開發(fā)的軟件質量，對配套單位分系統(tǒng)軟件的開發(fā)過程監(jiān)控不力，對配套單位交付給總體單位的軟件普遍不進行軟件驗收測試和軟件驗收評審。

（3）軟件設計文檔的編制不規(guī)范，不符合國軍標要求。編制時缺少文檔化的過程描述，尤其是缺少工作文檔、風險管理文檔和工作量統(tǒng)計文檔，而且文檔編制水平和質量參差不齊。特別嚴重的是大多數(shù)單位的文檔是在軟件編程完成后補寫的，失去了以文檔指導軟件實現(xiàn)的作用。

（4）高層管理者對軟件管理不夠重視，軟件配置管理不到位。管理要從高層做起，但是多數(shù)高層卻忽略了管理的重要性，有的軟件開發(fā)組未設配置管理員，有的單位對配置管理的概念（如對基線標識和配置控制等）模糊，對軟件開發(fā)庫、受控庫的設置與管理不當，致使軟件在出廠前基本不受控。

（5）對軟件測試的概念和方法認識模糊，缺乏對過程和產品進行測試。軟件開發(fā)測試人員和質量控制人員之間缺乏對對方工作的基本認知，雙方難以溝通，阻礙了研發(fā)工作的順利開展。部分單位對第三方測試存有疑慮：擔心泄密，難以保護知識產權，或擔心經費不足和增加工作量延誤工程進度。

上述問題是裝備研發(fā)中普遍存在的現(xiàn)象，亟待改進。國內外的經驗說明，為了解決上述問題，最根本的一條是必須“樹立軟件產品的觀念”和“用軟件工程方法組織軟件開發(fā)”[2]，并按照軟件工程方法的基本原則不斷改進軟件開發(fā)過程。現(xiàn)在國內比較常用的控制軟件質量的方法是質量管理體系法，而國外比較流行的是運用CMMI（Capability Maturity Model Integration，即能力成熟度模型集成）來控制軟件的質量。

2 軟件質量控制的常用方法及缺陷

2.1 軍用軟件研制質量控制的一般做法及缺陷

我國一直采用質量管理體系中全面質量管理的原則來控制軍用軟件的質量。按照全面質量管理的觀點，“產品質量是設計、生產出來的”，關注軟件開發(fā)、研制的過程，通過強調過程模式，將組織內所有的工作定義為一個個明確的過程來進行質量保證和評估，使影響軟件產品質量的因素在產品形成的全過程中始終處于受控狀態(tài)，以此來提高其使用的可靠性、安全性，突出的把持續(xù)改進的過程作為提高質量管理體系水平的重要手段。

目前，軍用軟件研制質量控制的整套模型源于GJB9001B-2009，該國軍標適用面廣，可面向于硬件、軟件、流程性材料和服務四大產品[3]，主要強調的是硬件產品的質量控制，對軍用軟件的適用性稍弱，沒有針對軟件產品及其研發(fā)的特點展開說明，尤其是在型號的不斷改進，裝備狀態(tài)的多次更改之后，對軍用軟件的配置管理等方面的更高層次的問題，缺乏行之有效的解決方法，在實施該標準時無法引起高層領導的重視，沒有對質量提出更高的要求，忽略了該標準反復強調的“質量管理必須堅持持續(xù)進行質量改進”，導致研制單位無法擁有一套適用的質量管理體系。

2.2 國外軟件研制質量控制的一般做法及缺陷

CMM（Capability Maturity Model for Software，即軟件能力成熟度模型）是對組織軟件過程能力的描述[4]。CMM 中最為核心的思想是：只有好的過程才能造就好的結果。它側重于軟件開發(fā)過程的管理及軟件工程能力的改進與評估，是一種高效的管理標準，有助于最大程度地降低成本，提高產品的質量和用戶滿意度。CMMI是CMM模型的最新版本，它把軟件開發(fā)視為一個過程，并根據這一原則對軟件的研發(fā)和維護進行過程監(jiān)管，以使其更加科學化、規(guī)范化。CMMI項目為軍工界和政府部門提供了一個集成的產品集，其主要目的是消除不同模型之間的不一致和重復性，降低基于模型的改善成本。CMMI將以更加系統(tǒng)和一致的框架來指導組織改善軟件過程，提高軟件產品的研發(fā)、獲取和維護能力。

CMMI是目前國際上最流行、最實用的一種軟件質量控制模型，強調各個方面的均衡發(fā)展，注重基于模型的、循序漸進的過程改進，可以幫助軟件企業(yè)有效地管理軟件過程，但是CMMI也存在缺陷，CMMI本身是國外的體系，是基于法治的體系，而我國強調的是人治的氛圍，這種文化性問題是CMMI能否適用于我軍的關鍵；實施該體系時單位對于軟件研發(fā)人員缺少必要的有關質量管理方面的培訓，導致軟件研制人員與質量管理人員難以溝通，阻礙了研發(fā)工作的進度；CMMI只強調關鍵過程域，無法保證軟件產品能被成功的研制出來。

3 基于質量管理體系和CMMI的氣象水文軟件質量控制方法

3.1 質量管理體系與CMMI的共同性

質量管理體系與CMMI面向的都是組織和軟件產品的質量問題，都是以現(xiàn)代質量管理理念為基礎，充分體現(xiàn)了質量管理、質量保證、全面質量控制、全面質量檢驗等思想。它們都非常關注產品的質量，都以相同的質量原理為基礎，都強調通過良好的過程來保證產品的質量，都在強調外部溝通的同時強調內部溝通，都以組織的領導者和管理者作為最關鍵的成功條件，都采用PCDA方法，都重視規(guī)范化、活動規(guī)程和必要的文檔與記錄。

3.2 質量管理體系與CMMI的差異性

作為質量管理的標準性文件，CMMI與GJB 9001B是有著明顯的差別的。GJB 9001B是一個適用于各類產品的通用型標準，主要是針對制造業(yè)制定的，而CMMI是專門針對軟件開發(fā)設計的，可以幫助軟件企業(yè)有效地管理軟件過程；GJB 9001B強調完整的組織體系，可以用來建立符合ISO9000管理的組織管理，而CMMI本身對管理體系沒有明確要求，默認組織體系是有效的、健全的；GJB 9001B評估的目的是要認證組織是否建立了有效的質量管理體系，為此給出比較簡明、科學、原則性的要求，評估出結論合格與否，而CMMI則用于評估組織的軟件能力的改善，確定采購風險，或找出軟件過程的強項和弱項，明確改進途徑，為此給出良好軟件過程的詳細描述和能力提高的簡明科學途徑。

3.3 基于質量管理體系和CMMI的氣象水文軟件質量控制模型的建立

GJB 9001B鼓勵在建立、實施質量管理體系以及改進其有效性時采用過程方法，通過滿足顧客要求，增強顧客滿意，而CMMI的本質是通過對軟件研制過程中關鍵過程域的精確定義，來使軟件研制從一個不確定的“黑箱”操作過程，變成一個各步驟可視的、可對偏差隨時控制的“透明”操作過程。根據質量管理體系和CMMI的相關理念和技術要求設計出適用于氣象水文軟件的質量控制模型。

質量控制是一個循序漸進的過程，該模型將質量控制歸納成七個階段：（1）明確準備目標、項目范圍和資源需求，依據CMMI的相關標準對軟件的現(xiàn)狀進行評估，定義相應的目標和指導原則，為下一階段準備好相應的評估資料；（2）根據客戶的要求和技術指標制定軟件的開發(fā)流程，該階段表達了組織層上下同心、擬定目標和愿望的狀態(tài)，這是對將來有一個共同思考的過程；（3）在新的開發(fā)流程下引入GJB 9001B質量管理體系的相關要求，對組織當前的狀態(tài)進行判決，及時向組織傳達發(fā)現(xiàn)的情況和問題，并根據GJB 9001B的要求，確定需要進一步改進的方向；（4）根據上述要求擬定軟件管理流程，確定關鍵業(yè)務主題、各團隊的角色和職責、需要進行的活動以及改進進度安排；（5）在此流程的基礎上導入成熟的開發(fā)和管理理論及方法，并根據客戶的要求建立相應的規(guī)則、度量方法、模板，作為改進和實施的基礎；（6）按層次和相關要求編寫各層次文件，根據國軍標的要求編寫相應的工作文檔、風險管理文檔以及工作量統(tǒng)計文檔；（7）依據軟件運行的實際情況改進流程，在這個過程中組織的所有人員確定需要改進的目標，分析現(xiàn)有的工作步驟、客戶需求和存在的問題，給出改進方案，驗證并更新實施流程，在提高技能、績效的同時，也提高軟件的質量。質量控制是一個總結、再學習和提高的過程，通過不斷的改進建立下一輪工作的更高目標，制定組織進一步工作的計劃，只有通過這種反復的評估改進才能不斷提高軟件質量。

4 結束語

在信息化高速發(fā)展的今天，要高質量、高效率地開發(fā)出復雜的大型軟件系統(tǒng)已不再是單個質量控制方法所能完成的任務，只有通過融合多種方法的優(yōu)點推出一種新的質量控制模型，才能保證氣象水文軟件產品的質量和可靠性。本模型旨在GJB 9001B的基礎上結合CMMI的理念和技術要求，把GJB 9001B作為CMMI的保障，而把CMMI作為GJB 9001B的“使能器”，兩者相互促進，全面提升氣象水文軟件的質量及服務能力，進而提高武器裝備軟件的質量。

參考文獻：

[1]仍然.從國際軟件質量標準論我國軟件產業(yè)質量保證體系[J].情報學報，1999（18）：49-451.

[2]Watts S.Humphrey.Managing the Software Process[J].Addison Wesley，2002（19）：58-63.

[3]GJB 9001B-2009，質量管理體系要求[S].

[4]楊一平，王以良，郝海靜.軟件能力成熟度模型CMM方法及其應用[M].北京：人民郵電出版社，2001.

作者簡介：劉高飛（1961-），男，江蘇南京人，副教授，研究方向：氣象水文裝備；程國（1990-），男，山東棗莊人，碩士研究生，研究方向：軟件質量與可靠性。

作者單位：解放軍理工大學氣象海洋學院，北京 100081