蘇春梅，何劍偉，李永剛，王 瑋

（中國(guó)人民解放軍63680部隊(duì) 無(wú)錫 214000）

引言

隨著GJB5000A-2008《軍用軟件研制能力成熟度模型》［1］在軍工企業(yè)的逐步應(yīng)用推廣，軟件產(chǎn)品研制過(guò)程的工程化要求越來(lái)越規(guī)范和嚴(yán)謹(jǐn)。產(chǎn)品集成過(guò)程域是GJB5000A成熟度等級(jí)三已定義級(jí)包含的過(guò)程域，該過(guò)程域的目的就是形成最終產(chǎn)品，確保已集成的產(chǎn)品是符合用戶(hù)和設(shè)計(jì)需要的。因此，該過(guò)程域的有效覆蓋實(shí)施將有助于提高軟件研制的工程化水平，同時(shí)提高軟件產(chǎn)品質(zhì)量，降低軟件產(chǎn)品成本，保證按期交付合格的軟件產(chǎn)品。

雖然GJB5000A標(biāo)準(zhǔn)中明確了產(chǎn)品集成過(guò)程域?qū)嵤┮?，但是其可操作性不是很?qiáng)，為達(dá)到GJB5000A模型產(chǎn)品集成過(guò)程域?qū)Ｓ脤?shí)踐的要求，實(shí)現(xiàn)專(zhuān)用目標(biāo)，筆者總結(jié)了單位實(shí)施GJB5000A成熟度等級(jí)三認(rèn)證評(píng)價(jià)過(guò)程的具體實(shí)踐和成功經(jīng)驗(yàn)，提出一套合理可行的產(chǎn)品集成流程，并結(jié)合應(yīng)用作演示說(shuō)明，期望能夠?yàn)閷?shí)施GJB5000A過(guò)程改進(jìn)的相關(guān)單位提供有益參考。

1 產(chǎn)品集成過(guò)程域

產(chǎn)品集成過(guò)程域包含3個(gè)專(zhuān)用目標(biāo)共計(jì)9個(gè)專(zhuān)用實(shí)踐，全面概括了產(chǎn)品集成的準(zhǔn)備、接口一致性的管理、產(chǎn)品部件組裝和產(chǎn)品交付的各項(xiàng)要求［2］。這里的術(shù)語(yǔ)“產(chǎn)品”和“產(chǎn)品部件”泛指軟件開(kāi)發(fā)生命周期不同階段輸出的服務(wù)及其部件，如單元測(cè)試后的軟件單元、部件測(cè)試后的軟件部件、配置項(xiàng)測(cè)試后的軟件配置項(xiàng)、系統(tǒng)測(cè)試后的軟件系統(tǒng)等。

專(zhuān)用目標(biāo)SG1準(zhǔn)備產(chǎn)品集成包括3個(gè)專(zhuān)用實(shí)踐:SP1.1確定集成順序；SP1.2建立產(chǎn)品集成環(huán)境；SP1.3建立產(chǎn)品集成規(guī)程和準(zhǔn)則。專(zhuān)用目標(biāo)SG2確保接口一致性包括2個(gè)專(zhuān)用實(shí)踐:SP2.1評(píng)審接口說(shuō)明的完備性；SP2.2管理接口。專(zhuān)用目標(biāo)SG3組裝產(chǎn)品部件和交付產(chǎn)品包括4個(gè)專(zhuān)用實(shí)踐:SP3.1確認(rèn)集成產(chǎn)品部件已就緒；SP3.2組裝產(chǎn)品部件；SP3.3評(píng)價(jià)已組裝的產(chǎn)品部件；SP3.4包裝和交付產(chǎn)品或產(chǎn)品部件。

產(chǎn)品集成（PI）［3，4］是將技術(shù)解決方案（TS）過(guò)程域生成的產(chǎn)品部件組裝成產(chǎn)品的過(guò)程活動(dòng)。產(chǎn)品集成不只是在設(shè)計(jì)和制造結(jié)束時(shí)一次性的產(chǎn)品部件組裝，本過(guò)程域的范圍是，按照已定義的集成順序和規(guī)程，在一個(gè)階段或一些增量階中，逐次組裝和評(píng)價(jià)產(chǎn)品部件，直到完成完整的產(chǎn)品集成［5］。產(chǎn)品集成的關(guān)鍵是管理產(chǎn)品和產(chǎn)品部件的內(nèi)外部接口，以確保接口間的兼容性。應(yīng)在整個(gè)項(xiàng)目中關(guān)注接口管理。

這里會(huì)涉及到兩個(gè)主要的步驟，其一是產(chǎn)品集成過(guò)程管理，直觀來(lái)說(shuō)就是組裝產(chǎn)品的步驟與方法，將所有部件組裝為一個(gè)整體，然后進(jìn)行測(cè)試和交付。其二是接口管理，接口是由需求決定的，而接口需求與部件功能相關(guān)，因此接口的管理工作是和產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程同步的，同時(shí)也是驗(yàn)證（VER）和確認(rèn)（VAL）過(guò)程域的輸入之一。接口的管理主要是在項(xiàng)目的生命周期中消除接口之間的不一致，形成一個(gè)文檔化、可訪(fǎng)問(wèn)的接口文檔，同時(shí)也保證了交付產(chǎn)品的質(zhì)量。產(chǎn)品集成過(guò)程域的實(shí)施流程［6］如圖1所示，圖中項(xiàng)目組、測(cè)試組、評(píng)審組實(shí)施的相關(guān)活動(dòng)可根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際進(jìn)行裁剪。

圖1 產(chǎn)品集成過(guò)程域?qū)嵤┝鞒蘁ig.1 The product integration process area implementation process

為達(dá)到GJB5000A模型產(chǎn)品集成過(guò)程域?qū)Ｓ脤?shí)踐的要求，實(shí)現(xiàn)專(zhuān)用目標(biāo)，本文從集成策劃、產(chǎn)品集成和接口管理三個(gè)方面作詳細(xì)分析和研究。

1.1 集成策劃

集成策劃就是制定產(chǎn)品集成計(jì)劃的過(guò)程，產(chǎn)品集成不是一次完成，因此需制定一份集成計(jì)劃并使之文檔化。集成策劃的主要目的是:描述集成工作，以支持實(shí)現(xiàn)策略；向參與者描述每一個(gè)集成步驟需要做什么；識(shí)別需要的資源以及它們?cè)谑裁磿r(shí)候什么地點(diǎn)被需要。對(duì)不同規(guī)模和不同應(yīng)用類(lèi)型項(xiàng)目產(chǎn)品，計(jì)劃集成的程度不同。對(duì)大規(guī)模的系統(tǒng)，必須要有一個(gè)明確的、統(tǒng)一的產(chǎn)品集成計(jì)劃，在生命周期概念形成階段，實(shí)施集成策劃，形成產(chǎn)品集成計(jì)劃初稿，集成計(jì)劃內(nèi)容要符合軟件開(kāi)發(fā)計(jì)劃中的進(jìn)度和資源安排，并在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程后續(xù)階段中不斷完善和細(xì)化。至于細(xì)化集成計(jì)劃的時(shí)機(jī)，可根據(jù)項(xiàng)目情況選擇在設(shè)計(jì)完成后或在編碼完成后。

集成策劃包含以下內(nèi)容:

①確定集成順序。標(biāo)識(shí)被集成項(xiàng)（軟件單元、軟件部件、軟件配置項(xiàng)、軟件系統(tǒng)等）；標(biāo)識(shí)驗(yàn)證活動(dòng)；選擇集成順序與理由。

②確定集成環(huán)境。標(biāo)識(shí)集成環(huán)境；標(biāo)識(shí)集成環(huán)境的驗(yàn)證準(zhǔn)則。

③確定集成規(guī)程和準(zhǔn)則。標(biāo)識(shí)集成測(cè)試的細(xì)節(jié)；確定集成準(zhǔn)則。

集成策劃的結(jié)果要文檔化于《產(chǎn)品集成計(jì)劃》中，模板如表1所示。

表1 《產(chǎn)品集成計(jì)劃》模板示意Table1 PIplan template

1.2 產(chǎn)品集成

產(chǎn)品集成就是依據(jù)產(chǎn)品集成計(jì)劃，將經(jīng)過(guò)單元測(cè)試的軟件代碼逐步集成為部件、配置項(xiàng)和軟件系統(tǒng)，并對(duì)集成后的部件、配置項(xiàng)和系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。

產(chǎn)品集成活動(dòng)不是單元測(cè)試結(jié)束后一次性的產(chǎn)品部件組裝活動(dòng)，而是一個(gè)從軟件分析（原型）開(kāi)始，與軟件設(shè)計(jì)、編碼、單元測(cè)試、集成測(cè)試活動(dòng)相關(guān)的不斷迭代和增量的過(guò)程［7］。

產(chǎn)品集成根據(jù)待集成產(chǎn)品部件的粒度可分為部件級(jí)集成、配置項(xiàng)級(jí)集成和系統(tǒng)級(jí)集成（即軟硬件綜合集成），集成順序如圖2所示，在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際規(guī)模和特點(diǎn)裁剪實(shí)施。

圖2 產(chǎn)品集成順序Fig.2 The product integration sequence

部件級(jí)集成完成單元測(cè)試，并按照產(chǎn)品集成計(jì)劃中部件級(jí)集成要求和集成順序?qū)嵤┘伞Ｅ渲庙?xiàng)級(jí)集成完成部件測(cè)試，并按照產(chǎn)品集成計(jì)劃中配置項(xiàng)級(jí)集成要求和集成順序?qū)嵤┘?。系統(tǒng)級(jí)集成完成配置項(xiàng)測(cè)試，并按照產(chǎn)品集成計(jì)劃中系統(tǒng)級(jí)集成要求和集成順序?qū)嵤┘伞?/p>

集成過(guò)程中要在《產(chǎn)品集成報(bào)告》中記錄集成過(guò)程活動(dòng)。

產(chǎn)品集成按照實(shí)施流程可以分為準(zhǔn)備并確認(rèn)被集成項(xiàng)與集成環(huán)境、實(shí)施產(chǎn)品集成及產(chǎn)品打包與交付三個(gè)步驟。

1.2.1 確認(rèn)被集成項(xiàng)與集成環(huán)境

確認(rèn)被集成產(chǎn)品就是要確認(rèn)被集成項(xiàng)已通過(guò)測(cè)試，且版本受控，同時(shí)依據(jù)產(chǎn)品集成計(jì)劃對(duì)照待集成部件逐項(xiàng)審查，確認(rèn)被集成項(xiàng)的接口與設(shè)計(jì)一致。

確認(rèn)集成環(huán)境首先要搭建集成環(huán)境。開(kāi)發(fā)人員和測(cè)試人員根據(jù)產(chǎn)品集成計(jì)劃中的環(huán)境要求搭建集成的軟、硬件環(huán)境，如測(cè)試設(shè)備及工具，以確保集成的真實(shí)性和有效性。一般推薦在編碼工作開(kāi)始前就搭建好集成環(huán)境，便于開(kāi)發(fā)、測(cè)試。然后，按驗(yàn)收準(zhǔn)則對(duì)集成環(huán)境進(jìn)行確認(rèn)，并在《產(chǎn)品集成報(bào)告》中記錄檢查確認(rèn)結(jié)果。

1.2.2 實(shí)施產(chǎn)品集成

開(kāi)發(fā)人員根據(jù)產(chǎn)品集成計(jì)劃列出的產(chǎn)品部件清單和集成順序，組裝產(chǎn)品部件，并進(jìn)行驗(yàn)證和確認(rèn)，直至最后交付產(chǎn)品。

首先檢查要進(jìn)行組裝的產(chǎn)品部件是否符合功能要求和接口要求，然后進(jìn)行產(chǎn)品部件的組裝，并不斷對(duì)功能與接口進(jìn)行檢驗(yàn)。在集成過(guò)程中，如果出現(xiàn)錯(cuò)誤，則必須對(duì)其進(jìn)行記錄、排查和解決，從而確保集成后的產(chǎn)品是符合用戶(hù)與設(shè)計(jì)要求的。具體步驟如下:

①集成負(fù)責(zé)人必須從配置庫(kù)中獲取正確的待集成文件及版本，并安裝到指定機(jī)器。

②集成負(fù)責(zé)人使用相關(guān)工具進(jìn)行編譯、集成，并根據(jù)集成驗(yàn)證規(guī)程檢查編譯、集成是否通過(guò)。

③若集成通過(guò)，則集成負(fù)責(zé)人將集成通過(guò)的包部署至指定的測(cè)試機(jī)器上，同時(shí)將其提交到配置庫(kù)，集成結(jié)束。

④若集成不通過(guò)，則集成負(fù)責(zé)人分析查找集成失敗的原因，根據(jù)不同原因采取不同的對(duì)策。若是源代碼問(wèn)題，則通知開(kāi)發(fā)人員修改源代碼或補(bǔ)提交源代碼。開(kāi)發(fā)人員在完成代碼修改或補(bǔ)提交后，通知集成負(fù)責(zé)人再次集成，返回①。集成負(fù)責(zé)人將本次集成的情況記錄在《產(chǎn)品集成報(bào)告》中。集成過(guò)程中，項(xiàng)目經(jīng)理應(yīng)定期檢查集成環(huán)境是否符合要求。待項(xiàng)目終結(jié)，集成負(fù)責(zé)人應(yīng)對(duì)項(xiàng)目的集成環(huán)境進(jìn)行清除。

1.2.3 產(chǎn)品打包與交付

如果集成完成，則由集成人員對(duì)提交產(chǎn)品進(jìn)行核查，核查內(nèi)容包括:產(chǎn)品相關(guān)文件是否存在缺失、是否沾染病毒。然后按照文件合同要求將需要的文檔、執(zhí)行代碼和配置數(shù)據(jù)等打包制作安裝文件，并交由配置管理員上傳至配置庫(kù)的指定目錄，供產(chǎn)品交付。

1.3 接口管理

保證接口的一致性是產(chǎn)品集成過(guò)程域中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。接口包括內(nèi)部接口和外部接口，內(nèi)部接口指的是產(chǎn)品模塊之間的接口，而外部接口指的是與外部系統(tǒng)進(jìn)行集成的接口。如對(duì)于財(cái)務(wù)系統(tǒng)，OA系統(tǒng)的接口為外部接口，而財(cái)務(wù)系統(tǒng)中財(cái)務(wù)核算模塊和報(bào)銷(xiāo)管理模塊的接口為內(nèi)部接口。但無(wú)論是內(nèi)部接口還是外部接口，都需要進(jìn)行必要的管理，如接口的變更控制、接口變更的評(píng)審等。

1.3.1 接口變更請(qǐng)求

代碼實(shí)現(xiàn)工程師在進(jìn)行接口實(shí)現(xiàn)時(shí)，若由于需求變更、設(shè)計(jì)缺陷等因素導(dǎo)致接口發(fā)生變化，則應(yīng)及時(shí)提出接口變更申請(qǐng)，并提交給設(shè)計(jì)工程師與項(xiàng)目經(jīng)理進(jìn)行評(píng)審。

1.3.2 接口變更評(píng)審

首先由代碼實(shí)現(xiàn)工程師和設(shè)計(jì)工程師討論接口變更的必要性、可行性和具體變更方法，然后由代碼實(shí)現(xiàn)工程師、設(shè)計(jì)工程師和項(xiàng)目經(jīng)理一起評(píng)審接口變更事項(xiàng)，質(zhì)量保證人員及其他人員可以旁聽(tīng)。若評(píng)審結(jié)論為不通過(guò)，則根據(jù)評(píng)審意見(jiàn)繼續(xù)修改，或重新調(diào)整變更請(qǐng)求，協(xié)商后重新評(píng)審。若評(píng)審結(jié)論為通過(guò)，則設(shè)計(jì)工程師根據(jù)評(píng)審結(jié)果完成接口變更的相關(guān)接口設(shè)計(jì)文檔，待重新設(shè)計(jì)接口后，提交代碼實(shí)現(xiàn)工程師修改接口程序。

2 產(chǎn)品集成應(yīng)用

下面以GJB5000A三級(jí)評(píng)價(jià)項(xiàng)目為例，描述產(chǎn)品集成過(guò)程域的實(shí)際應(yīng)用。

項(xiàng)目需求背景:目前國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)逐漸發(fā)展成熟，測(cè)控系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化工作也在同步開(kāi)展，即采用麒麟操作系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)測(cè)控應(yīng)用軟件由Windows平臺(tái)向麒麟操作系統(tǒng)平臺(tái)順利轉(zhuǎn)換，需要先期開(kāi)發(fā)配套的麒麟操作系統(tǒng)時(shí)統(tǒng)模擬軟件系統(tǒng)KLTES（Timer Emulation Software for KY Linux），通過(guò)軟件方式模擬“系統(tǒng)控制臺(tái)和多功能時(shí)統(tǒng)卡”的功能，為麒麟操作系統(tǒng)下的上層測(cè)控應(yīng)用軟件提供時(shí)間基準(zhǔn)、中斷、符合、雙工切換等服務(wù)，方便麒麟操作系統(tǒng)下測(cè)控應(yīng)用軟件在無(wú)硬時(shí)統(tǒng)支持的環(huán)境下開(kāi)發(fā)和測(cè)試使用。

項(xiàng)目啟動(dòng)之后，項(xiàng)目經(jīng)理依據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)對(duì)照GJB5000A三級(jí)體系選擇生命周期模型，并在軟件開(kāi)發(fā)計(jì)劃中對(duì)集成活動(dòng)進(jìn)行策劃，明確產(chǎn)品集成人員和集成流程，制定詳細(xì)實(shí)施計(jì)劃，在工作分解結(jié)構(gòu)WBS（Work Breakdown Structure）中將集成活動(dòng)分解到生命周期模型不同軟件開(kāi)發(fā)階段。根據(jù)GJB5000A三級(jí)體系裁剪指南，本系統(tǒng)確定的集成活動(dòng)包含部件級(jí)集成和配置項(xiàng)級(jí)集成。下文以配置項(xiàng)級(jí)集成為例，對(duì)部分集成活動(dòng)進(jìn)行描述。

KLTES分為4層（部件包），分別是交互界面包、共享數(shù)據(jù)服務(wù)包、業(yè)務(wù)處理包和時(shí)統(tǒng)接口服務(wù)包，每個(gè)包為一個(gè)被集成的軟件部件。KLTES的邏輯結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 KLTES邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖Fig.3 KLTES logic structure design diagram

2.1 軟件配置項(xiàng)級(jí)集成進(jìn)入及退出準(zhǔn)則

進(jìn)入準(zhǔn)則:①配置項(xiàng)中的部件已經(jīng)通過(guò)部件測(cè)試；②配置項(xiàng)中的部件已標(biāo)識(shí)，功能與說(shuō)明相符；③配置項(xiàng)集成環(huán)境準(zhǔn)備完畢且得到驗(yàn)證。

退出準(zhǔn)則:①集成過(guò)程中的各種問(wèn)題得到有效解決；②集成測(cè)試發(fā)現(xiàn)的缺陷滿(mǎn)足質(zhì)量目標(biāo)要求；③軟件配置項(xiàng)測(cè)試通過(guò)評(píng)審。

2.2 配置項(xiàng)級(jí)集成順序

本軟件共開(kāi)發(fā)了四個(gè)部件包，部件之間的邏輯關(guān)系如圖3所示。從圖3中可以看出，時(shí)統(tǒng)接口服務(wù)包是最底層，上層是業(yè)務(wù)處理包，再上層是交互界面包，共享數(shù)據(jù)服務(wù)包介于業(yè)務(wù)處理包和交互界面包之間，為其提供進(jìn)程交互服務(wù)。同時(shí)也能夠清晰看到，其他三個(gè)包與共享數(shù)據(jù)服務(wù)包之間均存在依賴(lài)關(guān)系，即其他三個(gè)包均依賴(lài)共享數(shù)據(jù)服務(wù)包。綜合考慮以上因素，選取自底向上的集成方法并遵循調(diào)用關(guān)系順序?qū)嵤┘?。自底向上的集成方案是工程?shí)踐中最常用的集成方法，相關(guān)技術(shù)也較為成熟，選取自底向上的集成方法思路更清晰，同時(shí)軟件中四個(gè)部件之間的調(diào)用關(guān)系也會(huì)很清晰。具體集成順序?yàn)?先集成共享數(shù)據(jù)服務(wù)包，再集成時(shí)統(tǒng)接口服務(wù)包，然后集成業(yè)務(wù)處理包，待業(yè)務(wù)處理包與時(shí)統(tǒng)接口服務(wù)包集成后可完成軟件的核心功能，最后集成交互界面包。集成順序如圖4所示。

圖4 KLTES配置項(xiàng)級(jí)集成順序Fig.4 KLTES configuration integration sequence

2.3 配置項(xiàng)級(jí)集成環(huán)境

本軟件配置項(xiàng)級(jí)集成環(huán)境為某平臺(tái)機(jī)房。所需的集成環(huán)境構(gòu)成見(jiàn)圖5，其組成及檢查情況見(jiàn)表2。

2.4 配置項(xiàng)級(jí)集成的接口

接口正確性檢查與驗(yàn)證是軟件配置項(xiàng)級(jí)集成的重點(diǎn)，配置項(xiàng)級(jí)集成涉及的軟件接口列表及檢查記錄如表3、表4所示。

圖5 KLTES配置項(xiàng)級(jí)集成構(gòu)成圖Fig.5 KLTES configuration integration component diagram

表2 產(chǎn)品集成環(huán)境及檢查（配置項(xiàng)級(jí)）Table2 PI environment and check（configuration level）

表3 產(chǎn)品集成接口列表及檢查（配置項(xiàng)級(jí)）Table3 PI interface list and check（configuration level）

表4 產(chǎn)品集成構(gòu)件及檢查（配置項(xiàng)級(jí)）Table4 PI component list and check（configuration level）

2.5 配置項(xiàng)級(jí)集成的產(chǎn)品集成結(jié)果

配置項(xiàng)級(jí)集成的產(chǎn)品集成報(bào)告如表5所示。

表5 產(chǎn)品集成報(bào)告（配置項(xiàng)級(jí)）Table5 PI report（configuration level）

依據(jù)GJB5000A三級(jí)體系要求實(shí)施產(chǎn)品集成，通過(guò)嚴(yán)格規(guī)范的產(chǎn)品集成過(guò)程管理，有效減少了評(píng)審缺陷和測(cè)試BUG，提高了驗(yàn)證和確認(rèn)活動(dòng)［8］的實(shí)施效率，從而確保按期保質(zhì)保量交付合格的產(chǎn)品。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了GJB5000A模型中產(chǎn)品集成過(guò)程域?qū)Ｓ媚繕?biāo)和專(zhuān)用實(shí)踐，提出的產(chǎn)品集成流程很好地覆蓋了產(chǎn)品集成過(guò)程域所有的專(zhuān)用目標(biāo)和專(zhuān)用實(shí)踐，從而滿(mǎn)足GJB5000A模型中產(chǎn)品集成過(guò)程域的要求。本文從集成策劃、產(chǎn)品集成和接口管理三個(gè)方面分析研究了產(chǎn)品集成的具體實(shí)施方法，并給出了應(yīng)用案例。本文研究旨在為軟件企業(yè)改進(jìn)其軟件過(guò)程，以及軟件項(xiàng)目經(jīng)理進(jìn)行產(chǎn)品集成提供參考。

［1］中華人民共和國(guó)國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn).軍用軟件研制能力成熟度模型GJB5000A-2008［S］.北京:國(guó)防工業(yè)出版社，2009.Military Standard of the People's Republic of China.Capability Maturity Model GJB5000A-2008 for Military Software Development［S］.Beijing:Publishing House of National Defence Industry，2009.

［2］石 柱.軍用軟件研制能力成熟度模型及其應(yīng)用［M］.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.Shi Zhu.Capability Maturity Model and Its Application for Military Software Development［M］.Beijing:Publishing House of China Standard，2009.

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