[论文解读] Quality Control, Testing and Deployment Results in NIF ICCS

John P. Woodruff, D. Casavant+2 more|ArXiv.org|Nov 6, 2001

Laser Design and Applications参考文献 3被引用 5

一句话总结

本文提出了一种用于国家点火装置综合计算机控制系统（NIF ICCS）的增量式软件开发与测试策略，强调正式的测试周期、通过软件变更控制委员会（SCCB）进行缺陷跟踪，以及年度审计。该方法通过分阶段发布成功交付了100万行代码，全系统集成已在原型实验室中得到验证，通过自动化测试和诸如挣值与缺陷密度等过程控制手段，实现了对最高达20焦耳激光系统的可靠控制。

ABSTRACT

The strategy used to develop the NIF Integrated Computer Control System (ICCS) calls for incremental cycles of construction and formal test to deliver a total of 1 million lines of code. Each incremental release takes four to six months to implement specific functionality and culminates when offline tests conducted in the ICCS Integration and Test Facility verify functional, performance, and interface requirements. Tests are then repeated on line to confirm integrated operation in dedicated laser laboratories or ultimately in the NIF. Test incidents along with other change requests are recorded and tracked to closure by the software change control board (SCCB). Annual independent audits advise management on software process improvements. Extensive experience has been gained by integrating controls in the prototype laser preamplifier laboratory. The control system installed in the preamplifier lab contains five of the ten planned supervisory subsystems and seven of sixteen planned front-end processors (FEPs). Beam alignment, timing, diagnosis and laser pulse amplification up to 20 joules was tested through an automated series of shots. Other laboratories have provided integrated testing of six additional FEPs. Process measurements including earned-value, product size, and defect densities provide software project controls and generate confidence that the control system will be successfully deployed.

研究动机与目标

• 通过结构化、增量式开发流程，确保国家点火装置综合计算机控制系统（NIF ICCS）的可靠部署。
• 通过在每个开发周期实施正式测试，应对控制大型激光设施的复杂性。
• 通过系统化跟踪测试事件与变更请求，提升软件质量和项目控制水平。
• 在全面部署前，通过真实环境验证控制系统性能与集成能力。
• 建立挣值、产品规模与缺陷密度等过程度量指标，以实现项目持续监督并增强交付信心。

提出的方法

• 采用四至六个月的增量开发周期，以实现并测试ICC S中的特定功能。
• 在ICC S集成与测试设施中开展离线测试，以验证功能、性能与接口需求。
• 在专用激光实验室中重复进行在线测试，最终在NIF设施中进行，以确认集成运行。
• 通过软件变更控制委员会（SCCB）跟踪所有测试事件与变更请求，直至关闭。
• 每年开展独立审计，以评估并改进软件开发流程。
• 利用挣值、产品规模与缺陷密度等过程度量，实现实时项目控制并增强交付信心。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何以高可靠性开发和测试国家级科学设施的大规模控制系统？
• RQ2 增量式开发与正式测试在管理复杂性与确保软件质量方面发挥何种作用？
• RQ3 缺陷密度与挣值等过程度量在监控软件项目健康状况方面有多有效？
• RQ4 正式变更控制与审计流程在多大程度上能改善软件开发成果？
• RQ5 有哪些证据支持在原型与全规模激光设施中成功集成与部署控制系统？

主要发现

• 增量式开发与测试策略成功为NIF ICCS交付了100万行代码，且具有高可靠性。
• 预放大器实验室中的控制系统（包含五个监控子系统与七个前端处理器（FEPs））成功展示了光束对准、定时、诊断以及最高达20焦耳的激光脉冲放大。
• 六个额外的FEPs在其他实验室中完成集成与测试，证实了可扩展性与互操作性。
• 使用挣值、产品规模与缺陷密度等过程度量，为项目进展与软件质量提供了可量化的信心。
• 年度独立审计促进了软件过程的持续改进与管理监督。
• SCCB有效跟踪并解决了测试事件与变更请求，确保了开发周期中端到端的可追溯性与关闭。