As the proportion of software in weapon systems increases, the impact of software on the overall system is growing. As a result, software quality management becomes important, and related regulations and work manuals for quality assurance activities at each stage in the R & D process are becoming more sophisticated. However, due to the characteristics of the weapon system software that is developed as a customized form for the purpose of a specific mission, there are limits to specifying and definitizing the detailed requirements (upper and lower level) according to various operational concepts during the development process. Due to this, software modification (patch change, shape change due to upgrade, etc.) occurs on account of many defects and performance improvement in the mass production and operation stage after the development is completed. In this study, we analyze the characteristics of these weapon system softwares and propose quality improvement methods based on ISO / IEC / IEEE 29119 test method.
무장통제 소프트웨어는 무장체계와 연동하여 함정 전투체계 내 무장 운용을 지원하는 기능을 수행한다. 무장통제 소프트웨어는 무장체계에 의존적이므로 연동 정보 변화에 따라 소프트웨어 수정이 필연적으로 이뤄지는 특성을 가진다. 소프트웨어의 수정은 신뢰성 시험과 같은 검증 단계를 반드시 거쳐야 하므로 개발 비용의 상승을 초래한다. 본 논문에서는 기존 무장통제 소프트웨어의 수정 요소를 최소화하기 위해 무장통제 소프트웨어 표준 아키텍처를 설계하였다. 연동 정보 관리를 위해 휘처 모델(Feature Model)로 공통요소와 가변요소를 구분하였고 디자인패턴 중 전략 패턴(Strategy Pattern)을 적용하여 소프트웨어 구조를 개선하였다. 소프트웨어 평가 실험을 통해 제안한 아키텍처가 기존 무장통제 소프트웨어보다 개발 비용이 감소하고 변경용이성과 재사용성이 향상된 것을 확인하였다.
Purpose: Recent weapon systems in defense have increased the complexity and importance of software when developing multifunctional equipment. In this study, we analyze the accuracy of the proposed software reliability model when applied to weapon systems. Methods: Determine the similarity between software reliability analysis results (prediction/estimation) utilizing data from developing weapon systems and system failures data during operation of weapon systems. Results: In case of a software reliability prediction model, the predicted failure rate was higher than the actual failure rate, and the estimation model was consistent with actual failure history data. Conclusion: The software prediction model needs to adjust the variables that are appropriate for the domestic weapon system environment. As the reliability of software is increasingly important in the defense industry, continuous efforts are needed to ensure accurate reliability analysis in the development of weapon systems.
Software has been used to develop many functions of the modern weapon systems which has a high mission criticality. Weapon system software must consider multi-threaded processing to satisfy growing performance requirement. However, developing multi-threaded programs are difficult because of concurrency faults, such as unintended data races. Especially, it is important to prepare analysis for debugging the data races, because the weapon system software may cause personal injury. In this paper, we present an efficient framework of analysis, called ConDeWS, which is designed to determine the scope of dynamic analysis through using the result of static analysis and fault analysis. As a result of applying the implemented framework to the target software, we have detected unintended data races that were not detected in the static analysis.
최근 무기체계에서 소프트웨어가 차지하는 비중이 증가됨에 따라 소프트웨어의 품질이 매우 중요한 요소가 되고 있다. 무기체계 소프트웨어의 품질 향상을 위해 방위사업청은 무기체계 소프트웨어 개발 및 관리 매뉴얼에 소프트웨어 신뢰성을 제도화 하였고, 구체적인 방법 및 절차를 제시하고 있다. 매뉴얼에서 요구하는 소프트웨어 신뢰성 시험의 기준을 충족하기 위해서는 개발 전(全) 순기에 걸쳐 지속적인 시험을 통해 결함의 검출 및 수정이 필요하지만, 보안을 위한 망분리 환경, 시험 도구 확보를 위한 비용 문제로 인해 적정 수준의 시험 환경을 구축하는데 어려움이 따른다. 따라서 본 연구에서는 방위산업 분야에서 제한된 개발 환경과 한정된 자원을 활용해 효율적으로 소프트웨어 신뢰성 시험을 수행 할 수 있는 환경 구축 방안을 제시하고자 한다.
무기체계의 소프트웨어 기능 의존성이 높아짐에 따라 소프트웨어는 무기체계를 제어하는 핵심요인으로 자리매김하였다. 또한 국내/외적으로 소프트웨어 개발이 중요해지면서 소프트웨어에 대한 검증이 쟁점이 되고 있다. 최근 방산시장에서 이러한 점을 인식하고 무기체계 소프트웨어 유지보수를 위한 방안을 요구하고 있다. 본 논문에서는 자동화시험장비(Automatic Test Equipment, ATE)를 이용하여 무기체계 소프트웨어 유지보수 방안을 제시한다. 그 구체적인 방안은 시뮬레이터를 활용하여 소프트웨어 기능을 확인하고 고장 케이스를 식별하는 것이다. 이는 개발업체가 고장 케이스를 식별하는 시간을 줄임으로써 무기체계 총 고장정비시간(Total Corrective Maintenance Time, TCM)을 감소시킬 수 있는 효과적인 방법이다. 제안된 소프트웨어 유지보수 기능 추가된 자동화시험장비(ATE)는 기존 대비 정비도 및 운용가용도(OA)가 개선됨을 입증하였다.
무기체계 소프트웨어 개발 시 수행하는 신뢰성 시험은 크게 정적 검증과 동적 검증으로 구분된다. 정적 검증에서는 소프트웨어 코드를 수행시키지 않고 코딩 규칙 점검, 취약점 점검, 소스 코드 메트릭 점검을 수행하고, 동적 검증에서는 요구 사항을 기반으로 실제 소프트웨어를 실행시켜 기능을 검증하고 코드 실행률을 측정한다. 이러한 정적/동적 검증의 목적은 소프트웨어에 존재하는 결함을 발견하기 위한 것이다. 그러나 현재의 무기체계 소프트웨어 신뢰성 시험만으로는 여전히 탐지할 수 없는 결함들이 존재한다. 본 논문에서는 소프트웨어에서 발생할 수 있는 결함에 대해 무기체계 신뢰성 시험의 정적 검증과 동적 검증으로 탐지를 할 수 있는지를 사례실험을 통하여 분석 한다. 그 결과로 현재의 정적 검증과 동적 코드 커버리지 측정에서 더 나아가 무기체계 신뢰성 시험, 특히 동적 시험의 개선방안으로 연결하고자 한다.
국내 무기체계 연구개발과정에서 소프트웨어 신뢰성이 중요한 요소로 여겨지고 있다. 그래서 무기체계 소프트웨어 연구개발 절차에는 소프트웨어 신뢰성 향상을 위한 활동들이 포함되어 있다. 하지만 개발절차에 포함된 활동은 소스 코드 정적 및 동적 분석으로 국제 표준에서 요구하는 활동과 다소 차이가 존재한다. 소프트웨어 신뢰성 관련 국제 표준인 IEEE std 1633-2016에서는 소프트웨어 신뢰성 확보를 위한 프로세스를 정의하고 있으며, 이들 가운데 소프트웨어 신뢰성 추정을 필수 활동이라고 이야기하고 있다. 소프트웨어 신뢰성 추정은 시험단계의 결함을 기반으로 통계 모델을 활용해 현재 시점의 소프트웨어 신뢰성을 추정하는 활동이다. 추정한 모델을 기반으로 소프트웨어 고장률을 추정할 수 있으며, 목표 고장률과의 비교를 통해 시험 종료 여부를 결정할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 무기체계 소프트웨어 개발 과정에 소프트웨어 신뢰성 추정 모델을 적용하였다. 그 결과 목표한 소프트웨어 신뢰성을 달성하기 위해 지속적인 시험이 진행되었으며, 정량적인 소프트웨어의 신뢰성을 확인 할 수 있었다. 본 연구를 기반으로 무기체계 소프트웨어의 개발 과정에서 국제 표준에서 제시한 소프트웨어 신뢰성 공학 프로세스를 반영하는 노력이 지속적으로 이루어지기를 기대한다.
As modern weapon systems have evolved into embedded software systems, the capability to develop, install, and maintain high-quality software products is becoming increasingly valuable in today's competitive aerospace and defense industry. It is desirable, especially for government-contracted projects whose end-users are military personnel, that specific types of software quality elements are assured early during product development; namely, functionality and usability. Motivated by this need to approach improving software quality from a user's perspective, this paper presents a case study that analyzes system-level software integration testing results for a weapon system indigenously developed in the Republic of Korea. Quantitative data, such as software defect ratios and configuration change rates, are computed to observe meaningful trends with respect to functionality - represented by tests designed to verify the system's electrical signal interfaces - and usability, which is evaluated in terms of how often the initial human-computer interface had to be re-designed. Insights gained from these exercises are subsequently presented as a set of "lessons learned" to take into account when developing new software items for complex weapon systems.
Defense Acquisition Program Administration's weapon system software development and management guideline specifies the criteria of software reliability tests including static and dynamic tests mainly on C/C++ languages. Recently, Defense Acquisition Program Administration expanded the scope of software reliability test for the various languages including C#, java etc. but specific criteria for them are not established. This study suggests the reliability test procedures and standards on C# programming software in weapon system. For the static test, considering the nature of the C# which depends on .NET framework, this paper introduces applying coding rules recommended by Microsoft Corp. Visual Studio 2012. Block coverage provided by Visual Studio is applied on dynamic tests and the achievement objectives for block coverage according to the software levels(A, B, C) are suggested. Also, the software reliability test procedures and standards proposed by this paper are properly verified through the case study. The result of this study can be used for establishing the specific criteria of the software reliability test for C# programming software in weapon system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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