從硬件到軟件，軍工航天應(yīng)用急需產(chǎn)品開發(fā)過程標(biāo)準(zhǔn)化

幾十年來，標(biāo)準(zhǔn)化一直是測試組織的理想目標(biāo)。 1961年，美國無線電公司(RCA)的D.B. Dobson和L.L.Wolff發(fā)表了《電子測試設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化》(Standardization of Electronic Test Equipment. )。該文章介紹了多用途導(dǎo)彈系統(tǒng)測試設(shè)備在研究和原型驗(yàn)證階段所使用的原理、標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)。

大多數(shù)早期技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化工作的目標(biāo)是減少整個(gè)組織中不同測試解決方案所使用的測試設(shè)備的種類。 RCA已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的一個(gè)關(guān)鍵目標(biāo)是設(shè)計(jì)和部署一套模塊化硬件。模塊化硬件可增加設(shè)備復(fù)用，提高測試解決方案的集成度，減少組件過時(shí)以及簡化技術(shù)更換流程。由于國防和航空航天工業(yè)的各種產(chǎn)品和資產(chǎn)設(shè)備服役周期最長可達(dá)50年，因此可維護(hù)且可復(fù)用的測試系統(tǒng)將給該行業(yè)的測試團(tuán)隊(duì)帶來諸多益處。

由于嚴(yán)苛的安全要求和快節(jié)奏的變化，現(xiàn)代測試組織需要做的遠(yuǎn)不只是硬件標(biāo)準(zhǔn)化。他們現(xiàn)在非常重視軟件層及其開發(fā)過程。測試工程團(tuán)隊(duì)必須開始采用和標(biāo)準(zhǔn)化迭代式軟件開發(fā)方法，以跟上產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)的步伐以及在快速現(xiàn)代化的行業(yè)中維持項(xiàng)目進(jìn)度。

軟件是標(biāo)準(zhǔn)化的核心

RCA的論文介紹了多個(gè)功能組件和導(dǎo)彈計(jì)劃中識別共享輸入和輸出以定義其模塊化硬件系統(tǒng)要求的過程。識別和分離過程是抽象的基礎(chǔ)，而這兩者是可以同時(shí)完成的。大規(guī)模儀器標(biāo)準(zhǔn)化和商業(yè)現(xiàn)成技術(shù)的普及促使許多行業(yè)的測試機(jī)構(gòu)開始采用VXI、PXI、PXIe和AXIe等模塊化硬件標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)模塊化硬件平臺可將電源、冷卻和用戶界面等冗余元件抽象為單個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的獨(dú)立元素。

在《國防系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)和采購報(bào)告》中，美國國防科學(xué)委員會(DSB)表示，“我們的武器系統(tǒng)具有的許多功能都來自于系統(tǒng)軟件，而不是硬件。這種從硬件功能向軟件功能的轉(zhuǎn)變正在迅速普及。”現(xiàn)代儀器越來越多地包括處理器和FPGA等軟件定義的組件。為了充分利用這些現(xiàn)代測試解決方案，通過軟件定義測量系統(tǒng)不僅有益而且非常有必要。

領(lǐng)先的測試軟件工程團(tuán)隊(duì)正在開發(fā)抽象化的測試軟件，與抽象化的硬件相比，抽象化軟件提供了更多好處。抽象化軟件平臺包括執(zhí)行特定功能的層。這允許團(tuán)隊(duì)單獨(dú)修復(fù)和升級每個(gè)模塊，同時(shí)通過保持相同的輸入和輸出來隔離其他層?；裟犴f爾航空航天公司總工程師Mark Keith表示：“由于我們有數(shù)十項(xiàng)傳統(tǒng)業(yè)務(wù)，軟件標(biāo)準(zhǔn)化需要解決每個(gè)團(tuán)隊(duì)存在的歷史問題。[抽象]的目的是在更換過時(shí)的硬件時(shí)最小化或避免軟件修改。”

現(xiàn)代測試軟件開發(fā)

按照當(dāng)今市場發(fā)布新產(chǎn)品和功能的速度，僅僅正確構(gòu)建測試軟件架構(gòu)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。測試軟件組織必須采用更靈活的方法來更快速地向制造部門和客戶交付產(chǎn)品。為了提供所有所需的功能，現(xiàn)代軟件工程團(tuán)隊(duì)開始采用Agile等連續(xù)迭代式軟件開發(fā)方法。

正如DSB報(bào)告中所述，“迭代式開發(fā)的主要好處是能夠快速連續(xù)地捕獲錯(cuò)誤，輕松集成新代碼，并在整個(gè)應(yīng)用程序開發(fā)過程中獲得用戶反饋。”迭代式軟件開發(fā)已經(jīng)成為一個(gè)業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的做法，這種做法“將幫助[國防部(DoD)]應(yīng)對當(dāng)今動蕩的安全環(huán)境，因?yàn)樵谶@種環(huán)境下，威脅的變化速度已經(jīng)超過瀑布式開發(fā)所能處理的速度。”

標(biāo)準(zhǔn)化迭代式開發(fā)

迭代式軟件開發(fā)需要能夠相互密切配合的團(tuán)隊(duì)，而且與硬件平臺和軟件架構(gòu)抽象類似，還包含共享和重復(fù)的概念和任務(wù)。

負(fù)責(zé)代碼庫的團(tuán)隊(duì)必須就源代碼控制、單元測試框架、代碼分析、工作管理和部署所需的工具達(dá)成一致并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。另外一個(gè)日益增加的擔(dān)憂是網(wǎng)絡(luò)安全。DSB指出，“每天檢查軟件系統(tǒng)的代碼庫可以有效地控制所需的變更數(shù)量，使其符合通用的網(wǎng)絡(luò)規(guī)則。”

美國國防部監(jiān)察長在《F-22現(xiàn)代化合同戰(zhàn)略》報(bào)告中指出：“根據(jù)計(jì)劃辦公室官員表示，相對美國對手，國防部正面臨著失去其技術(shù)優(yōu)勢的風(fēng)險(xiǎn)，亟需找到創(chuàng)新的方式來讓戰(zhàn)士更快速利用新技術(shù)。”國防和航空航天的測試團(tuán)隊(duì)正在努力將更好的技術(shù)更快地推向市場，而且該行業(yè)不是唯一一個(gè)正在這樣做的行業(yè)。迭代式開發(fā)是加速技術(shù)開發(fā)的一種可靠方法。

雖然測試工程團(tuán)隊(duì)一直專注于硬件標(biāo)準(zhǔn)化和分層軟件架構(gòu)，但研發(fā)組織已經(jīng)將焦點(diǎn)轉(zhuǎn)向迭代式產(chǎn)品開發(fā)。標(biāo)準(zhǔn)化的各個(gè)方面對于測試組織都是非常重要而且有價(jià)值的，但標(biāo)準(zhǔn)化流程也必須進(jìn)行完善，以便配合當(dāng)今的工程做法。采用Agile軟件開發(fā)方法的測試組織已經(jīng)準(zhǔn)備好利用這個(gè)即將到來的機(jī)會。

“以當(dāng)今技術(shù)變化的速度，30年給人的感覺像是很久很久。有時(shí)候，現(xiàn)在最好的方法并不能兼容過去最好的方法。“ - Mark Keith，霍尼韋爾航空航天公司總工程師