DSO-軍用裝備軟件開發(fā)新方法

在國防與電子領(lǐng)域之間有許多交叉。不論從國家的政策導(dǎo)向還是活躍的股市都可以發(fā)現(xiàn)，國防工業(yè)的表現(xiàn)越來越活躍。這也說明，國防軍工市場與民營市場的相互融合已經(jīng)成為一種明顯的趨勢，國防企業(yè)參與民營市場以及民營企業(yè)參與國防市場競爭，將會同時給兩種市場和兩類企業(yè)帶來大量的市場機會。不論是原本處在國防軍工系統(tǒng)，還是處在民用電子行業(yè)，要想抓住新形勢所帶來的新機遇，就應(yīng)該在技術(shù)上做好充分的準備。

業(yè)界權(quán)威人士認為，電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展對航空與國防設(shè)備的主要影響將會體現(xiàn)在三個方面：
首先，微處理器的性能越來越高，從而使國防軍工設(shè)備擁有更加復(fù)雜、精密的功能，而這些功能的實現(xiàn)也更加依賴其中的軟件。在很多情況下，甚至有可能不對設(shè)備硬件作任何改變，僅僅通過國防軍工設(shè)備軟件的更新，就可以使得原有設(shè)備的功能不斷增強。

其次，連網(wǎng)能力將成為軍工設(shè)備的必備功能。例如，一個戰(zhàn)區(qū)、一架戰(zhàn)斗機、一輛坦克等，不論是內(nèi)部各裝配部件，還是整體運作環(huán)境，都是依賴電子信息網(wǎng)絡(luò)作為平臺。四面八方、甚至幾千公里以外的軍事指揮官都可以通過網(wǎng)絡(luò)隨時掌握戰(zhàn)斗前沿的情況，更不用說，軍事裝備的管理維護也將大量通過網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)。

VxWorks被用于波音787的通用核心系統(tǒng)

第三，安全性、可靠性問題將會更加突出。軍用裝備的安全性、可靠性從來就是一個不容半點忽視的問題，只是在高度自動化、網(wǎng)絡(luò)化的情況下，這方面的挑戰(zhàn)更為嚴峻了。特別是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，可能遭遇的意外狀況、特別是敵方的攻擊破壞的威脅更多、更復(fù)雜了。

航空與國防市場面臨的最大挑戰(zhàn)是每種應(yīng)用的多樣性和完全滿足需求的難度。例如，美國軍用航空業(yè)需要在系統(tǒng)部署的所有軟件中完全滿足100%的FAA RTCA DO-178B認證標準。在無線應(yīng)用軟件方面，需要完全遵循軟件通信架構(gòu)（SCA）2.2.2標準（POSIX的一個子集）。在安全系統(tǒng)中，需要達到相應(yīng)的由信息技術(shù)安全性評估國際通用標準所定義的評估保障級別（EAL）。相應(yīng)地，軟件提供商就需要具備廣泛的產(chǎn)品深度和廣度，從而為軍工行業(yè)不斷提供廣泛的解決方案系列。
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傳統(tǒng)軟件開發(fā)方法已經(jīng)落伍
相對于軍事設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化和功能上的復(fù)雜化，傳統(tǒng)的嵌入式軟件開發(fā)方式無法滿足新的需求。
Yankee Group評估報告指出，設(shè)備軟件開發(fā)的低效率和時間浪費占去了整個產(chǎn)品生命周期成本的30%。而且，由此帶來的項目時間拖延將會產(chǎn)生更大的麻煩和潛在的成本。從軍工設(shè)備的演進趨勢可以發(fā)現(xiàn)，在這類產(chǎn)品從開發(fā)、使用到維護保養(yǎng)這個完整的生命周期之中，軟件即將成為關(guān)鍵的制約因素，而降低設(shè)備軟件開發(fā)的成本與復(fù)雜度是其中最大的挑戰(zhàn)，因為軍事裝備功能復(fù)雜度將會主要反映為軟件復(fù)雜度的提高，因而使這類設(shè)備的開發(fā)成本和時間急劇增加，常常達到人們難以接受的程度。為了應(yīng)對這個挑戰(zhàn)，軍事裝備制造商需要進行一場軟件現(xiàn)代化的變革，改善和提高設(shè)備軟件開發(fā)工具、方法和部署策略，從而簡化設(shè)備軟件設(shè)計的復(fù)雜度。

在軍用設(shè)備的開發(fā)與部署過程中，導(dǎo)致軟件復(fù)雜度增加的主要原因有三個：第一，傳統(tǒng)的設(shè)備軟件開發(fā)基本上都是以設(shè)備為項目來安排。也就是說，每一個新設(shè)備的軟件開發(fā)幾乎都是從頭做起，以往的軟件開發(fā)成果很少有機會在新的設(shè)備軟件中發(fā)揮作用；第二，網(wǎng)絡(luò)化已經(jīng)是軍用裝備中一種必不可少的基礎(chǔ)功能，而軍用裝備制造廠商們?nèi)匀槐仨毻度氪罅咳肆Αr間和金錢來開發(fā)這些基礎(chǔ)性功能軟件，因而影響了他們在核心競爭力方面的資源投入。第三，大量自編軟件必然伴隨著非標準化的開發(fā)規(guī)范、只能使用一次的開發(fā)工具以及僵化的技術(shù)方法，這就給技術(shù)創(chuàng)新帶來了極大的阻力。
總之，在傳統(tǒng)嵌入式軟件中只能一次性發(fā)揮作用的設(shè)計與部署方法非常不利于后續(xù)的系統(tǒng)集成，文檔也常常不夠完備，可擴充性和可重用性都不盡人意，因此很難適應(yīng)當(dāng)今世界的技術(shù)發(fā)展和市場環(huán)境。

DSO方法提升軍用軟件開發(fā)效率?
對于軍事裝備制造商來說，在軟件開發(fā)與部署方面顯然需要一場根本的變革。面向嵌入式軟件工程師個人使用的開發(fā)工具必將被面向整個企業(yè)和軟件開發(fā)團隊的集成化、優(yōu)化的平臺所取代。軍事裝備廠商應(yīng)當(dāng)采用關(guān)鍵任務(wù)中間件和標準化的平臺方法，通過提高軟件部件的重復(fù)使用率，把設(shè)備軟件的開發(fā)、部署和維護提升到一個全新的水平。

無論是在復(fù)雜度和成本方面，還是軟件質(zhì)量和性能方面，新的軟件開發(fā)方法和工具都越來越成熟，從而可以幫助軍事裝備廠商在設(shè)備軟件開人員、流程和技術(shù)等方面得到全面的提升。如今，這種新的綜合性方法已經(jīng)有了一個十分貼切的名稱——DSO(Device Software Optimization,設(shè)備軟件優(yōu)化)。
DSO方法以優(yōu)化設(shè)備軟件的開發(fā)流程為目標，繼承和發(fā)展了過去25年來企業(yè)網(wǎng)絡(luò)化和分布式計算領(lǐng)域逐漸積累起來的策略、方法和最佳實踐。Yankee Group分析師指出，設(shè)備軟件生命周期的發(fā)展趨勢正在走向集成化、構(gòu)件化、可重用、標準化、開源以及開發(fā)技能的歸一化。電子產(chǎn)品制造商和軟件工具提供商必須尋求開放、集成化并且基于行業(yè)標準的方法，才能適應(yīng)新興市場的要求。由于廣泛而深入地吸收過去20多年整個嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)的經(jīng)驗，DSO可以更好地保證設(shè)備軟件的質(zhì)量和開發(fā)效率。DSO方法的核心意義在于把過去多年的經(jīng)驗歸納為起來，在整個產(chǎn)品開發(fā)項目生命周期中實現(xiàn)開發(fā)工具和流程的標準化，采用集成化的開發(fā)和運行時環(huán)境，同時吸收和利用開放源代碼社區(qū)產(chǎn)生的代碼、工具和協(xié)議，從而減少了對私有技術(shù)的依賴，并且以工程項目和市場需求為依據(jù)，對開發(fā)人員和活動進行靈活有效的管理。
在今后的三年內(nèi)，在傳統(tǒng)的嵌入式以及實時軟件市場，也就是今后的DSO市場，競爭的主要焦點將會集中在軟件的設(shè)計、開發(fā)、測試和布署等四個不同的階段。作為醫(yī)療設(shè)備制造商來說，要想有效地加快自己產(chǎn)品的上市速度，就必須及早引入DSO工具、方法和流程，選擇以軟件開發(fā)者為中心的DSO開發(fā)工具。而且，通過成功地引入DSO，將會顯著地降低自己的產(chǎn)品在整個生命周期里的成本，從而提高自己的市場競爭力。
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面向軍用裝備的軟件開發(fā)平臺
在航空航天與國防設(shè)備領(lǐng)域，Wind River的軟件被廣泛使用。例如，波音公司選用Wind River Workbench進行美軍陸軍未來戰(zhàn)斗系統(tǒng)（FCS）項目的開發(fā)工作，其中包括了戰(zhàn)場指揮(BC，battle command)軟件、戰(zhàn)術(shù)與戰(zhàn)略通信以及情報、偵察和監(jiān)視傳感器。

面向軍工設(shè)備市場，集成化的DSO解決方案成為首選，其中較典型的是Wind River VxWorks 653平臺。這個平臺可以支持航空航天與國防裝備制造企業(yè)在電子產(chǎn)品安全性、可靠性等方面的特殊需求，符合包括ARINC 653 Part1、Supplement2和DO-178B等行業(yè)認證標準,而且可以享受到Wind River公司積累了超過25年的設(shè)備軟件開發(fā)經(jīng)驗。

很多項目中應(yīng)用到VxWroks653，包括北美和EMEA的所有主要航空電子設(shè)備廠商，如空中客車、波音、EADS、Elbit、GE航空、Honeywell、Northrop Grumman、Raytheon等。其中最引人矚目的是VxWorks已被用于波音787的通用核心系統(tǒng)（CCS）。該系統(tǒng)將在單個航空設(shè)備倉內(nèi)支持來自15個以上波音客機設(shè)備供應(yīng)商的60多個應(yīng)用軟件同時運行。

此面向航空航天與國防裝備的軟件開發(fā)解決方案包括一個基于Eclipse的開發(fā)套件、基于多種操作系統(tǒng)的運行是平臺以及對設(shè)備軟件完整生命周期的技術(shù)支持與專業(yè)服務(wù)，可以迅速提高裝備制造廠商的開發(fā)能力。特別是在網(wǎng)絡(luò)能力方面，這些設(shè)備軟件開發(fā)平臺支持CAN、DCOM、OPC、USB、Wi-Fi和IPv4/IPv6等所有當(dāng)今最常用的網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)和協(xié)議，而且還包括完善的數(shù)據(jù)安全協(xié)議，例如IPsec和IKE、防火墻和NAT、Radius客戶端、802.11i無線安全、SSL和數(shù)字證書等，可以確保測試數(shù)據(jù)不被竊取、篡改和破壞。

近期值得關(guān)注的是，多核處理器已經(jīng)越來越成熟，而軍用裝備是多核處理器最佳的應(yīng)用領(lǐng)域之一。不過，多核處理器環(huán)境中的軟件開發(fā)將會遇到許多與單核處理器完全不同的挑戰(zhàn)。人們可通過運用Wind River的軍用設(shè)備軟件平臺輕松將DSO方法引入軍用設(shè)備軟件開發(fā)流程，從而把軟件管理維護的概念從開發(fā)階段延伸到整個產(chǎn)品生命周期。這樣一來，即使軍用裝備已經(jīng)在軍隊投入使用，裝備維護人員同樣也可以通過網(wǎng)絡(luò)來對其中的軟件進行維護和升級。