摘要基于EN50128標(biāo)準(zhǔn)提出軌道交通車輛軟件系統(tǒng)全生命周期質(zhì)量管控策略。在遵循國際標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的質(zhì)量管理體系框架內(nèi)，定義適合軌道交通車輛軟件產(chǎn)品生命周期模型及各階段質(zhì)量保證任務(wù)。針對軟件生命周期各階段不同質(zhì)量任務(wù)，全面闡述軟件需求、架構(gòu)設(shè)計、軟件編碼、軟件測試及維護運營等各階段保證軟件質(zhì)量的管理方法和措施。通過制定并運用軟件需求檢查清單、安全性設(shè)計技術(shù)、編碼規(guī)范、驗收測試標(biāo)準(zhǔn)、維護變更管理等質(zhì)量審核手段，來保障軟件產(chǎn)品的質(zhì)量要求。

　　關(guān)鍵詞軌道交通車輛;軟件開發(fā);質(zhì)量保證;軟件生命周期;過程控制

　　車輛軟件系統(tǒng)作為列車運行安全的關(guān)鍵系統(tǒng)，承擔(dān)著傳送列車運行控制命令、監(jiān)測列車狀態(tài)信息、診斷設(shè)備故障數(shù)據(jù)及在線計算等多種任務(wù)。軟件開發(fā)全過程質(zhì)量控制是保證其產(chǎn)品質(zhì)量安全可靠的重要手段。如何實施軟件全生命周期質(zhì)量管控，減少軟件產(chǎn)品缺陷，降低軟件開發(fā)成本，已成為軌道交通車輛軟件研發(fā)必須面臨的關(guān)鍵性課題。

　　1軟件開發(fā)團隊

　　軌道交通車輛軟件開發(fā)團隊組織應(yīng)符合中ISO9000系列標(biāo)準(zhǔn)中的質(zhì)量體系要求。該體系覆蓋整個生命周期的所有質(zhì)量活動，包括計劃、開發(fā)、執(zhí)行、管理、測試及問題報告等。該質(zhì)量體系要求涉及管理者職責(zé)、質(zhì)量體系、質(zhì)量評審、設(shè)計控制、文件和資料控制、產(chǎn)品標(biāo)志與可追溯性、過程控制、試驗、糾正及預(yù)防措施、質(zhì)量記錄的控制、內(nèi)部審核、培訓(xùn)等方面內(nèi)容。軟件開發(fā)團隊?wèi)?yīng)按照相關(guān)的規(guī)程和準(zhǔn)則實施。

　　如開發(fā)的軟件產(chǎn)品具有安全完整性等級，其軟件開發(fā)團隊成員中設(shè)計員、執(zhí)行員、驗證員和確認(rèn)員之間都必須具有相對獨立性。設(shè)計員、執(zhí)行員和驗證員可通過項目經(jīng)理進行管理，確認(rèn)員與評估員應(yīng)獨立于項目經(jīng)理，其中確認(rèn)員對軟件產(chǎn)品有批準(zhǔn)和發(fā)布權(quán)。不存在約束條件的軟件產(chǎn)品其軟件開發(fā)團隊設(shè)計員，執(zhí)行員、驗證員和確認(rèn)員可以是同一個人。軌道交通車輛軟件開發(fā)團隊的組織架構(gòu)如圖1所示。

　　2軟件生命周期模型

　　軌道交通車輛軟件典型生命周期應(yīng)包括需求階段、架構(gòu)設(shè)計階段、編碼階段、測試階段、集成階段、確認(rèn)階段和維護階段。軟件生命周期規(guī)劃了軟件開發(fā)的階段和活動，記錄貫穿整個軟件生命周期的所有與軟件相關(guān)的質(zhì)量活動。生命周期模型定義每個階段軟件開發(fā)活動和主要質(zhì)量任務(wù)與檢驗標(biāo)準(zhǔn)，以及每個任務(wù)和活動負(fù)責(zé)的組織部門。圖2為軟件生命周期圖。

　　3軟件開發(fā)過程中質(zhì)量保證措施

　　3.1軟件需求質(zhì)量

　　軟件系統(tǒng)需求階段應(yīng)編寫軟件需求規(guī)范，闡述軟件的功能、可靠性、可維護性、安全性、易用性及可移植性等相關(guān)內(nèi)容，描述應(yīng)完整、清楚、準(zhǔn)確。軟件需求可驗證、可測試、可維護，在生命周期所有階段均可追溯。軟件需求階段質(zhì)量應(yīng)建立軟件需求檢查單，確保每個軟件需求的正確性與完整性，從而保證軟件需求階段的質(zhì)量。軟件需求應(yīng)從合同、技術(shù)規(guī)范，順次追溯到軟件架構(gòu)設(shè)計、軟件模塊設(shè)計、測試用例、軟件編碼。表1為軟件需求檢查單。

　　3.2軟件設(shè)計質(zhì)量

　　軟件系統(tǒng)設(shè)計階段分為軟件架構(gòu)設(shè)計與軟件組件(模塊)設(shè)計，包含下列內(nèi)容：軟件組件應(yīng)追溯到軟件架構(gòu)設(shè)計;軟件組件與環(huán)境的接口描述;軟件組件之間的接口描述;組件功能的劃分;主要算法和順序;確定可追溯到上一級別的所有最低層軟件組件;與環(huán)境以及其它具體輸入輸出模塊的詳細接口;詳細的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);每個軟件模塊應(yīng)可讀、易于理解和可測試。

　　為保證軟件的安全性與可靠性，在軌道交通車輛軟件設(shè)計階段，應(yīng)基于EN50128標(biāo)準(zhǔn)選用表2中的技術(shù)方法與措施[2]，其中包括形式化方法、模塊化方法、結(jié)構(gòu)化編程等技術(shù)措施。采取適合軌道車輛軟件不同系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)措施組合，使其軟件架構(gòu)設(shè)計與模塊設(shè)計達到相應(yīng)軟件安全等級，從而保障軟件設(shè)計質(zhì)量滿足軌道車輛用途要求。

　　3.3軟件編碼質(zhì)量

　　軟件編碼階段其軟件開發(fā)應(yīng)遵循制定的軟件編碼標(biāo)準(zhǔn)或相關(guān)規(guī)范。編碼標(biāo)準(zhǔn)是為了規(guī)范良好的編程習(xí)慣，嚴(yán)禁不安全的語言特性要求。編碼標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)定義模塊尺寸大小、編碼行數(shù)、注解率及復(fù)雜度等要求。依據(jù)編程語言定義編碼規(guī)范，如C、C++語言編碼規(guī)則可參照MISRAC、MISRAC++編程規(guī)范，結(jié)合自身軟件開發(fā)特點定制軌道車輛軟件系統(tǒng)編碼規(guī)范。

　　表3列舉了部分代碼質(zhì)量檢查項點。通過代碼檢查可減少編碼錯誤，有效降低由編碼錯誤導(dǎo)致的車輛運行故障。

　　3.4軟件測試質(zhì)量

　　軟件測試階段應(yīng)執(zhí)行軟件模塊測試、軟件集成測試和軟件/硬件集成測試。為保證軟件測試達到預(yù)期結(jié)果，在軟件測試計劃中應(yīng)描述測試階段所使用的標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)及工具，明確測試過程中所涉及人員的角色和職責(zé)，標(biāo)志測試環(huán)境、測試工具、軟件編碼、測試用例及相關(guān)配置程序版本，完整記錄測試數(shù)據(jù)結(jié)果與錯誤或缺陷�；�于EN50128標(biāo)準(zhǔn)的測試技術(shù)包括概率測試、靜態(tài)分析、動態(tài)分析、軟件錯誤影響分析等措施。

　　選取適合的軟件測試技術(shù)能最大限度滿足測試用例覆蓋率的要求，從而可提高測試效率，保證測試過程的正確性與完整性。

　　3.5軟件維護變更質(zhì)量

　　軟件產(chǎn)品投入運營后應(yīng)建立完善的軟件變更與版本升級流程。軟件發(fā)布后須提供軟件發(fā)布說明相關(guān)文件。該文件應(yīng)描述已解決的問題，已知但仍未得到解決的問題，增加或更改的功能、要求及設(shè)計變更，相關(guān)軟件文檔的修改和文件審查的證據(jù)，測試計劃和測試結(jié)果的說明等。軟件發(fā)布說明應(yīng)包含軟件全生命周期文件及文件版本。記錄和可交付的每個軟件應(yīng)從其初次發(fā)布開始處于配置控制下。維護變更管理系統(tǒng)還應(yīng)包括在全壽命周期期間使用的軟件開發(fā)環(huán)境，應(yīng)包括所有的工具、編譯器、數(shù)據(jù)和試驗文件、參數(shù)文件和支持硬件平臺。

　　4軟件質(zhì)量評審

　　質(zhì)量管理團隊?wèi)?yīng)執(zhí)行定期的軟件質(zhì)量審核。在審核前應(yīng)向軟件開發(fā)團隊提供軟件審核計劃。軟件審核計劃包括軟件審核時間、地點、審核依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)及內(nèi)容等信息。進行軟件審核時，軟件開發(fā)團隊?wèi)?yīng)向?qū)徍巳藛T提供所有與軟件活動相關(guān)的人力資源配置、軟件工具、開發(fā)文件、軟件質(zhì)量管理體系資質(zhì)等材料。質(zhì)量管理團隊要對軟件安裝記錄與軟件配置清單進行核對，以確認(rèn)所安裝軟件版本的正確性，同時將軟件配置清單納入車輛履歷，并做到動態(tài)管理。

　　5結(jié)語

　　本文針對軌道交通車輛軟件系統(tǒng)開發(fā)過程質(zhì)量保證活動，提出建立軟件全生命周期質(zhì)量管理體系：組建符合國際標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的軟件研發(fā)團隊，深入論述軟件需求階段、軟件架構(gòu)設(shè)計、軟件編碼、軟件測試和維護變更管理階段質(zhì)量保證措施;基于EN50128標(biāo)準(zhǔn),制定符合軌道交通車輛軟件開發(fā)全過程質(zhì)量檢查單;選取合理的軟件設(shè)計技術(shù)措施，執(zhí)行定期軟件質(zhì)量評審。遵循上述質(zhì)量管控策略可有效減少軟件產(chǎn)品缺陷，降低軟件開發(fā)過程后續(xù)成本，對提高軌道交通車輛軟件產(chǎn)品質(zhì)量具有一定的指導(dǎo)實踐意義。

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