空管自動化系統(tǒng)軟件生命周期管理

摘 要 本文以空管自動化系統(tǒng)制約了我國航空業(yè)的發(fā)展為契機，提出需要采用軟件生命周期的理念來開發(fā)維護空管自動化系統(tǒng)，并詳細介紹了軟件生命周期的各個階段及各種軟件生命周期模型，并結(jié)合實際工作中出現(xiàn)的問題來討論軟件生命周期管理。

關鍵詞 空管自動化系統(tǒng)；軟件生命周期；模型；維護

中圖分類號：F273 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）08-0157-02

1 背景

近年來我國航空運輸業(yè)飛速發(fā)展，機場的數(shù)目不斷增加，機場的吞吐量不斷擴大，飛機數(shù)量日益增多，飛機的飛行間距縮小，航路流量增大。

空管自動化系統(tǒng)是民航空中交通管理部門實施對空指揮的核心系統(tǒng)，可以有利地輔助管制人員的管制工作，提高工作效率，減少不必要的工作失誤，在確保民航空管對空指揮任務的安全實施中發(fā)揮著重要的作用。

伴隨著航空業(yè)的迅猛發(fā)展，對空中交通安全提出了更高的要求，空中交通管制日益成為制約航空安全的重要因素，而空中交通管制工作中制約其發(fā)展的是日益發(fā)展的計算機技術、日趨先進的硬件設備和更新周期漫長的空管自動化系統(tǒng)之間的失衡。以往的空中交通管制系統(tǒng)軟件開發(fā)過程中使用傳統(tǒng)的結(jié)構化軟件設計方法已經(jīng)不能適應當前空中交通管制系統(tǒng)軟件的開發(fā)需要，這就需要采用軟件生命周期的理念來開發(fā)和維護功能更可靠完善、性能更先進的空管自動化系統(tǒng)。

2 軟件生命周期介紹

一個軟件和軟件系統(tǒng)像任何事物一樣，都有生命周期。把整個軟件的生命周期分為幾個階段，每個階段具有明確不同的任務，這樣可以將原本規(guī)模龐大、結(jié)構復雜、管理繁瑣的軟件開發(fā)維護過程變得更容易。

軟件的生命周期一般分為以下幾個不同階段：

1）定義和可行性分析。此階段是確認軟件系統(tǒng)的開發(fā)目的和項目的可行性。

2）需求分析。此階段對軟件系統(tǒng)的各個功能進行詳細拆解分析。需求分析是整個過程中重要的環(huán)節(jié)，這個將為整個項目的開發(fā)打下堅實的基礎。同時需求也是不斷變化和更新的，因此我們必須制定需求變更來響應，以保護整個項目的順利進行。

3）軟件設計。此階段根據(jù)需求分析的結(jié)果，對整個軟件系統(tǒng)進行設計，一般分為總體設計和詳細設計。

4）程序編碼。此階段是將軟件設計的結(jié)果付諸程序代碼。

5）軟件測試。此階段是在程序編碼后，對軟件系統(tǒng)進行嚴密的測試，發(fā)現(xiàn)問題并加以解決。

6）運行維護。此階段是整個軟件生命周期中持續(xù)時間最長的階段。在軟件開發(fā)完成后，由于各方面的原因，軟件的某些功能已經(jīng)不能很好地滿足用戶的需求，必須對軟件進行維護，才能延長整個軟件系統(tǒng)的壽命。軟件的維護包括糾錯性維護和改進性維護兩個方面。

對軟件生命周期幾個階段的管理模型，就是軟件的生命周期模型。常見的生命周期模型有瀑布模型、演化模型、噴泉模型和螺旋模型等。

3 空管自動化系統(tǒng)的生命周期管理

空管自動化系統(tǒng)作為一個成熟的軟件也有其生命周期，同樣存在定義和可行性分析、需求分析、軟件設計、程序編碼、軟件測試、運行維護六個階段。

作為民航空管技術保障人員，接觸到最多的就是軟件的運行維護這個階段。按照軟件生命周期管理的理論，對空管自動化系統(tǒng)的維護階段可以分為以下四種：

3.1 改正性維護

在自動化系統(tǒng)投產(chǎn)運行后，由于開發(fā)測試的局限性，必然存在一部分隱藏未發(fā)現(xiàn)的錯誤被帶到實際運行中，由于自動化系統(tǒng)是7*24小時不間斷地運行，隱藏的錯誤在這種特殊使用環(huán)境下就會暴露，因此需要改正性維護來解決這些遺留的錯誤。

3.2 適應性維護

由于自動化系統(tǒng)的研發(fā)并非根據(jù)每個用戶現(xiàn)場的實際情況重頭開始，而是在已經(jīng)成熟的自動化系統(tǒng)上進行修改以適應用戶的需求，且現(xiàn)場調(diào)研并不能完全準確地反映用戶現(xiàn)場的環(huán)境，這就導致系統(tǒng)實際安裝到現(xiàn)場后會發(fā)現(xiàn)或多或少與實際運行環(huán)境不適應的情況。自動化系統(tǒng)的服役期限一般都比較長，遠遠長于最初開發(fā)軟件時的運行環(huán)境的壽命，因此需要修改軟件來適應實際環(huán)境。

空管設備的特殊性，要求軟件的穩(wěn)定性重要性特別高，這就決定了自動化系統(tǒng)軟件開發(fā)所使用的軟硬件，遠遠跟不上計算機技術的進步。比如寧波空管站所使用的2004年開發(fā)的兩項告警功能系統(tǒng)，仍采用Windows 2000的系統(tǒng)，但由于系統(tǒng)壓力增強、安全要求的提高，之前的普通PC機滿足不了日常工作的需要，因此已經(jīng)將硬件設備更新為HP DL380G6服務器，該服務器官方顯示相兼容的操作系統(tǒng)中沒有Windows 2000，這就需要根據(jù)這個變化了的運行環(huán)境更新自動化系統(tǒng)軟件來避免由于操作系統(tǒng)與硬件設備的兼容性問題影響自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

3.3 完善性維護

盡管自動化系統(tǒng)的生命周期中有需求評審這個步驟，但是首先研發(fā)人員并非一線管制人員或設備維護人員，沒有使用及維護系統(tǒng)的豐富經(jīng)驗，其次管制及技術保障這些用戶部門在提需求時沒有長期使用該系統(tǒng)，只能根據(jù)使用現(xiàn)有自動化系統(tǒng)設備的經(jīng)驗提出需求，這些需求存在一定的局限性。在使用過程中，這些用戶部門會提出增加新功能或修改已有功能的建議，研發(fā)人員根據(jù)這些意見進行完善性的維護。

3.4 預防性維護

由于技術及設備的發(fā)展，需要進一步改善自動化系統(tǒng)的可維護性和可靠性，改進自動化系統(tǒng)，為設備的穩(wěn)定運行奠定堅實基礎。

以上幾個維護階段是由管制及技術保障部門與系統(tǒng)研發(fā)人員共同完成的，作為自動化系統(tǒng)的設備維護人員，要想更好地熟悉和理解自動化系統(tǒng)的核心功能原理，首先需要是對系統(tǒng)本身的體系結(jié)構要有比較深入的了解，這包括軟件系統(tǒng)配套的硬件拓撲結(jié)構、各個功能模塊的詳細功能設計藍圖、自動化系統(tǒng)各子系統(tǒng)的集成方式；其次就是與自動化系統(tǒng)相關的基礎業(yè)務知識。

現(xiàn)在各個地區(qū)分局站使用的自動化系統(tǒng)是各個不同廠家生產(chǎn)的，系統(tǒng)使用的人機界面及相應的操作習慣都有較大出入，特別是主備系統(tǒng)由不同廠家提供，主備切換時界面和操作風格的統(tǒng)一就顯得尤為重要，可以盡量減少由于顯示及操作方式、步驟的不同而對管制人員帶來干擾，以便管制人員把注意力更加集中于飛行調(diào)配方面，可以更有效地保障飛行安全；系統(tǒng)結(jié)構配置和處理原理存在較大差異，導致不同單位的設備維護人員不能更好地進行設備維護經(jīng)驗方面的交流，針對系統(tǒng)原理的培訓也缺少針對性。這就需要從系統(tǒng)開發(fā)的角度，制定一個可供各個廠家遵循的準則，可以讓廠方減少很多后續(xù)的工作，更有助于產(chǎn)品的系列化，更有助于自動化系統(tǒng)的完善性維護和預防性維護。

根據(jù)現(xiàn)有的民航的自動化系統(tǒng)開發(fā)的標準，基本都針對于自動化系統(tǒng)應具有的基本功能，并不時地對這些功能進行了很多本地化的修改，而在人機界面上一直沒有一個統(tǒng)一的標準。各個國內(nèi)自動化系統(tǒng)生產(chǎn)廠家由于沒有標準可依，不僅數(shù)據(jù)處理實現(xiàn)方式不同，而且各自都秉著“顧客至上”的觀念，不斷根據(jù)用戶的使用習慣來修改軟件，導致各地的自動化系統(tǒng)都有明顯的本地烙印。

統(tǒng)一的人機界面標準是今后自動化系統(tǒng)軟件標準化和規(guī)范化的基礎，發(fā)達國家的空管自動化系統(tǒng)采用同樣的標準，這就使得他們的人員培訓及設備維護高度流水線化，大大提高了工作的效率和質(zhì)量。

針對使用進口自動化系統(tǒng)作為主用系統(tǒng)的分局站，因為不太可能要求國外廠家進行大的改動來適應我們制定的標準，因此制定出的標準要盡可能的接近國外廠家的主用系統(tǒng)。針對新建主用系統(tǒng)的分局站，隨著自動化系統(tǒng)國產(chǎn)化的進程，目前漸漸開始都采用國內(nèi)廠家的產(chǎn)品，那就可以在招投標時要求廠家按照制定出來的標準進行研發(fā)。

4 結(jié)束語

本文以空管自動化系統(tǒng)制約了我國航空業(yè)的發(fā)展為契機，提出需要采用軟件生命周期的理念來開發(fā)維護空管自動化系統(tǒng)，并詳細介紹了軟件生命周期的各個階段及各種軟件生命周期模型，著重從生命周期中的維護階段并結(jié)合實際工作中出現(xiàn)的問題來討論自動化系統(tǒng)軟件的生命周期管理。并提出需要建立標準和規(guī)范來統(tǒng)一自動化系統(tǒng)，以便于改善性維護和預防性維護。

參考文獻

[1]普雷斯曼著.軟件工程：實踐者研究方法[M].鄭人杰，等譯.機械工業(yè)出版社，2011.

[2]馬在強.WGS-8軟件開發(fā)生命周期[M].清華大學出版社，2009.

作者簡介

葛建松（1986-），男，浙江寧海人，助理工程師，本科，研究方向：民航空管自動化系統(tǒng)。endprint