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

（中國科學院上海技術物理研究所 上海市 200083）

1 引言

近年來，軟件產品在航天軍工項目的作用越來越大、關鍵性越來越高，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)范性和軟件產品質量都提出了更高的要求。

通過GJB5000A 軟件體系的建設和運行，可以規(guī)范軟件研制過程，提高軟件研發(fā)效率和軟件質量[1]。為進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有效實施、推廣和取得能力提升的關鍵。

2 GJB5000A模型簡介

2.1 CMMI基礎知識

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基-梅隆大學軟件工程研究所(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品的研制質量，通過引進國外先進的管理經驗，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和發(fā)展的重要標準。

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，按預先確定的過程域集來定義組織的改進路徑并用成熟度等級進行表示[3]；標準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

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計劃路線圖

為滿足軍用軟件工程化、軟件質量管理、軟件產品保證等要求，軍用軟件研制單位組織實施GJB5000A 體系建設勢在必行。為適應軍用軟件研制資質的單位發(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GJB5000A 二級體系建設，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、打好建設基礎

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

3.1.1 制定改進計劃和路線圖

圖5：軟件二級體系文件結構

圖6：軟件研制過程管理體系示意圖

針對光電載荷產品特點和組織現(xiàn)狀，按IDEAL 模型[6]思想進行二級軟件過程改進策劃，細化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 策劃結果，制定二級軟件過程改進計劃和路線圖，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順利推進，成立了MSG 組(管理指導組)和EPG組(工程過程組)，組長分別由法人代表和分管高層領導擔任，提供組織和支持保障。

（1）強力機關職能管理部門(如質量管理處)牽頭組織協(xié)調體系建設，新增招聘專業(yè)專職QA人員，負責過程質量保證過程(PPQA)和體系推進。

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

（3）選用軟件過程管理平臺工具，建設物理隔離的工作內網(局域網)。

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(GJB5000A)二級體系文件結構，如圖5 所示。

3.2 推進實施試點、加強過程檢查

為推進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，按改進計劃推進實施試點。

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檢查。

3.2.3 對待改進項采取有效糾正措施

對檢查中發(fā)現(xiàn)的待改進項，召開EPG 會議，找準差距定位、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

通過待改進項的整改落實到位，推進體系順利運行，從而滿足評價要求。

3.3.1 整改落實到位

體系建設推進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 內部評價

邀請外部專家指導，采用審查證據(jù)和訪談相結合的形式(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項，明確軟件過程的改進方向，并加深對GJB5000A 標準和體系文件的理解。

3.3.3 就緒調查

外部評價組依據(jù)GJB5000A 二級評價方法，采用審查證據(jù)和訪談相結合的形式，調查二級實踐的實現(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行評價，給出“GJB5000A-2008 二級過程域滿足目標要求”的結論；同時建議“應結合型號要求和特點，對體系進一步本地化，關注工作延續(xù)性和可操作性”。

4 軟件研制過程管理體系推進難點與措施探索

4.1 軟件體系推進的難點

業(yè)界很多單位通過GJB5000A 二級體系認證后，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，軟件工作產品質量改善有限。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]，生產效率短期內不升反降，軟件工作產品質量改善不明顯，削弱了項目組和組織對體系推廣的積極性和信心。

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

（3）軟件體系文件照搬標準同質化，未能與研制實際本地化結合。二級體系文件照搬標準，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合，推廣時不能被項目層面認可和應用。同時不少單位存在GJB5000A 和GJB9001 二套不同的質量管理體系文件，與軟件工程化要求和軟件產品保證大綱要求還存在差異性，更進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

針對軟件體系推進過程中的難點，結合光電載荷產品特點和組織現(xiàn)狀，從策劃多體系融合的本地化體系文件、推進軟件專業(yè)化能力建設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 三級標準條款，在組織內建立統(tǒng)一的“以GJB5000A 三級為基礎、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品裁剪指南，可區(qū)分重點型號、一般、地面、民用、預研等。

（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構（如圖8 所示），作為組織內部統(tǒng)一、唯一的多體系融合的軟件體系管理要求，在全組織范圍內實施、推廣。

根據(jù)組織的實際情況設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 推進軟件專業(yè)化能力建設

表2：本地化表單示例

圖8：軟件研制過程管理體系文件結構

目前光電載荷產品品種多，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。建議在組織架構層面設置軟件專業(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)及軟件技術研發(fā)，由軟件專業(yè)研制部門負責軟件體系日常推進及維護和軟件工程化工作（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，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品的成熟度，不斷提高軟件產品質量。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”（覆蓋軟件應用領域、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，在組織內部以軟件專業(yè)研制部門為主導，在加強軟件項目科學管理、做實軟件工程過程活動、做細軟件項目支持過程等工作基礎上，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)嵌入式軟件研制質量和效率的穩(wěn)步提升。