现代武器系统软件保障性初步探讨

摘要软件保障性是软件的重要质量特性，也是武器装备系统的重要质量特性。本文分析了软件保障的特点和软件保障过程，并介绍了美军软件保障的原则和保障模式，最后对提高软件保障性的途径进行了探讨。
关键词软件保障软件架构软件质量装备采办
作为现代武器系统中的一个组成部分，软件在武器系统中起着极其重要的作用。随着软件密集型武器系统在现代战争中地位的加重及其本身作用的突显，武器系统中软件的质量及其保障能力的高低已日益成为衡量武器系统最重要的性能指标之一。因此，为了提高武器装备的作战效能，必须提高软件的保障性。
1软件保障特点
随着计算机技术的飞速发展以及现代局部战争条件下信息化要求的不断提高，武器装备系统中将越来越多地使用计算机系统，各种软件密集系统接连出现。武器装备中的软件不仅极大地提高了装备原有的功能，而且使其获得了许多崭新的能力，许多关键任务的完成均依赖于软件，因此软件被赞誉为力量的倍增器。在作战过程中，武器装备性能的发挥乃至战争模式的改变，很大程度上来源于软件更改的灵活性和强度，并且软件维护费用在武器系统寿命周期费用中占有很大的比重。但据目前统计，软件可靠性整整比硬件低一个数量级。有的系统故障统计结果是软件故障占系统故障的60%～70%，对于许多武器系统来说软件保障性是其使用适应性的重要方面。
软件在初次交付用户使用后几乎总是要修改，以便提高系统性能，使软件能够兼容其它的系统更改。而修改软件所必须付出的工作量则受软件的开发过程、产品特性及其保障环境的影响。这个工作量（称之为软件保障性）通常是影响系统全寿命费用和对改变任务要求做出响应的一个决定性因素。这个交互的过程，对传统的装备保障模式提出了新的挑战。
随着软件及软件密集系统的大量使用，软件对现代军事斗争起着越来越重要的作用，甚至改变了战争的形式与进程。同时，由于计算机软件自身的特点，对传统的装备保障提出了新的挑战。与硬件保障相比较，软件保障在包括装备采办方式、保障模式、保障人员、保障工具和保障经费等方面都有很大的不同。

2软件保障性
软件保障性是指对软件完成维护与改进、升级或其他改变的能力。软件保障性与其软件的维修性、适应性及可修改性有关，还与软件生命周期过程、冗余计算能力、维修性及计算机保障资源等有关。
在理想的情况下，软件的保障性评估可以直接度量更改软件所需的努力，这和系统的维修性可以在使用试验与评估中评估一样。同时软件保障性可进一步分解成为对软件保障性各个要素的效能量度。

3软件保障过程
根据DoDI5000.2-91，软件的保障性定义为“为保证所实施和部署的软件持续完全地保障系统的作战任务所发生的所有活动之和”，包括部署前软件保障和部署后软件保障。部署前软件保障正是那些发生在系统初始投入现场之前的活动。它们包括：（1）规划PDSS；（2）确定PDSS采办的要求；（3）确保软件保障性；（4）确认软件质量；（5）开发并执行转移计划。而部署后软件保障为在系统的寿命周期部署阶段出现的那些软件保障活动，它是软件保障的重点。

4软件保障原则
美军在软件保障这方面，经过长时间理论研究与实践相结合，有许多的地方值得我们参考。在其《软件保障手册》和MIL文件中提出了以下的软件保障原则：
 软件保障活动贯穿于系统采办全过程。
 软件开发是一个连续的循环改进软件的过程，它从最初的软件版本开发开始，接着一个或几个后续软件版本的开发周期。
 只要软件最基本的要求或费用效益能够通过更改软件来实现，软件就应当继续改进。
 应当指定一个机构，如软件保障中心（SSA），负责向项目主任提供PDSS要求以及在转移后进行费效好的PDSS 工作。
 由政府指定的机构执行关键的任务关键计算机资源（MCCR）的活动以确保责任、控制、连续性和一致性。关键的活动包括：软件基线的控制和确定；软件质量要求的定义和评估；系统级测试；PDSS的分段进行和管理。
 用户与软件保障机构之间的直接通信联系是十分重要的，这有助于鉴别和分离软件问题以及更快的保障和协作。
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5美军典型的软件保障模式
由于软件保障方式的特殊性，其保障模式与其他方面的保障模式有所不同，有其特殊性的一面，又由于软件是武器系统重要组成部分，其保障方式又有通用性的一面。在美军软件保障方式中，还存在着不同军兵种之间的差异，大致可以分为以下的几种方式：
保障模式I：是指由OEM开发完后完全由OEM进行维护。在美军装备中采用此种保障模式的只有一例，即全球定位系统采用该模式。
保障模式II：是指由OEM研制完成后完全由军方保障。也仅有一例，空军后勤中心的ATE采用该模式。
保障模式III：是指由OEM研制完成后采用竞争开展商业性维护。没有找到此种模式的代表。
保障模式IV：是指由OEM研制完成后采用由OEM和军方联合维护，包含竞选维修承包商。“国防保障程序”采用此模式。
保障模式V：是指由OEM研制完成后采用由OEM和军方联合维护。通常开始以OEM为主，成熟后以军方维修人员为主。嵌入式软件中采用本维护方式，可能是由于嵌入式软件维护中需要的详细知识很难从一机构交给另一机构。
保障模式VI：是指由OEM研制完成后进行商业维护（OEM也可参加）。
保障模式VII：与模式VI的区别是没有中间级，没有OEM引导阶段。没有找到采用此模式的案例。
保障模式VIII：是以军方为主且有承包商支援的情况下进行保障。海军航空基地航空软件采用此模式。
保障模式IX：仍是以军方为主，早期由OEM提供支援，以后由合同承包商提供。
美军设想对各软件维修中心确保有较小的软件维护活动，其规模应以各软件维护中心的年度费用不小于1亿美元。对单个武器平台中的嵌入式软件，由主要组织OEM（初始设备制造商）进行长期的软件维护工作，但应保留足够的基层维护工作以维持一个精明买主的能力。对非嵌入式的任务关键性软件，继续采用由陆军通信电子司令部（CECOM）和空军航天系统保障组（SSSG）所采用的政府管理、承包商完成、集中维护的模式。对保障类软件，由于软件工程知识相对容易转换，可考虑100%地采用承包商制以降低费用。
6提高软件保障性的途径
美国早从80年代中期就开始了软件保障性的研究，如对软件保障性中软件维护性，美国空军司令部作战测试与评估中心专门编制《软件维护性评估指南》，到1997年也已经发布了第3版。该指南详细给出了软件维护性评估的程序与方法，对软件保障开展具有十分重要的意义。
6.1注重软件采办中的保障性
由于软件保障的特殊性，因此为了提高软件的可维修性，确保软件保障性，应当考虑软件的全寿命使用过程，从软件的采办开始就注重其保障性。
美国空军软件技术保障中心自80年代就开始编制《软件密集系统采办与管理指南》，到1996年已经发布了第3版。该指南详细调查了美军现有软件系统失败的原因、构建了软件采办的环境、提出了软件采办中的工具与技术，强调了软件工程对软件系统的主导作用，大力倡导使用Ada进行军用软件开发、积极推广软件复用技术等等。
6.2开展软件架构分析
软件架构是软件最原始的产品，必然成为制约后继开发和整个软件系统质量的关键。在软件开发过程中，软件架构是软件各相关方联系的载体，代表了系统设计早期一系列重要决策，一个成熟的软件架构可以为今后开发类似的产品提供参照。因此，在软件构架阶段，就开始对软件进行质量分析和风险控制，最具费用效益。
6.3在软件开发过程中注重知识的复用
软件开发过程的最终目标是生成满足项目需求的产品。该过程涉及开发人员、开发方法与相关工具。在开发过程中，开发方法是十分重要的方面。它包括项目估计、计划与管理、需求分析、设计、程序结构确定、算法设计、编码、测试与维修。工具是对如何实现软件工程方法提供支持。例如，高级语言、设计工具、测试环境与设备、计算机辅助的软件工程（CASE），面向对象的软件工程工具。最佳实践活动是对方法进行管理的一组规程。
为了达到最终的目的，生成满足项目需求的产品，并在相同条件下实现最佳的保障性，必须实现这些方法、工具与最佳实践规程的最佳结合。这就是一个求最佳结合的过程，在此过程中必须注重知识的复用。如美军通过对软件开发模型与并行工程等的复用，实现管理思想在软件开发中的复用，都取得了很好的效果。
7结束语
提高软件保障性对提升软件密集型武器系统的作战效能，节约系统保障费用等都具有非常重要的意义。不管是从保障模式还是保障的实施效果来说，美军在软件保障方面的工作很有值得我们学习的方面。“他山之石可以攻玉”，对美军保障理论和实践活动不断研究和学习能够有针对性的改进我军武器系统的软件保障性，提高我军装备保障能力，加快我军装备保障现代化建设。