軟件缺陷的評估方法分析與研究

王鵬飛　呂鵬淦

在眾多軟件質(zhì)量指標(biāo)中，軟件缺陷是最為直觀和最為重要的指標(biāo)。因此，通過對軟件缺陷的評估來進(jìn)行軟件質(zhì)量控制是一種很好的方法。本文將軟件缺陷作為軟件質(zhì)量的評估指標(biāo)，引入軟件項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理手段，以影響軟件缺陷的風(fēng)險(xiǎn)因素為切入點(diǎn)，全面綜合軟件開發(fā)組織和技術(shù)方面的因素，將軟件開發(fā)過程中的各種風(fēng)險(xiǎn)因素納入軟件缺陷評估體系。

軟件質(zhì)量可以通過一系列度量因素來描述。對軟件質(zhì)量，我們大致可以總結(jié)出5個(gè)關(guān)鍵度量維度，即客戶滿意度、產(chǎn)品價(jià)值、關(guān)鍵屬性、缺陷率和開發(fā)過程質(zhì)量。高質(zhì)量的軟件，應(yīng)具備外部屬性和內(nèi)部屬性，其中外部屬性包括產(chǎn)品的正確性和精確性、可用性、運(yùn)行效率、可靠性、健壯性和適應(yīng)性；內(nèi)部屬性包括可維護(hù)性、易擴(kuò)展性、平臺(tái)靈活性、可復(fù)用性、易測試性、代碼可讀性和整體理解性。軟件質(zhì)量重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)軟件需求、具體標(biāo)準(zhǔn)和隱含需求。

目前，人們對軟件質(zhì)量保證體系的研究已比較成熟。世界上關(guān)于軟件質(zhì)量保證體系存在CMM/PSP/TSP、ISO 9000系列和ISO/IEC 15504(SPICE)三個(gè)流派，其中，以美國國防部支持的CMM/PSP/TSP流派研究得最為深入，使用得最為廣泛。

在軟件缺陷分析和預(yù)測研究方面，人們進(jìn)行了大量的研究，開發(fā)出一些軟件缺陷預(yù)測模型。這些模型大致分為兩類：一類是在軟件開發(fā)的測試階段，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)預(yù)測軟件缺陷；另一類是在軟件開發(fā)之前，通過對以往項(xiàng)目的缺陷數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，預(yù)測在軟件開發(fā)中會(huì)出現(xiàn)的缺陷數(shù)，這些模型大多可以用于軟件開發(fā)過程中的質(zhì)量控制。

軟件缺陷風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別框架

軟件生命周期是軟件項(xiàng)目開發(fā)的重要階段劃分，風(fēng)險(xiǎn)管理的實(shí)踐通常都是與其結(jié)合進(jìn)行的。本文按軟件項(xiàng)目生命周期進(jìn)行分階段風(fēng)險(xiǎn)因素識(shí)別，通過文獻(xiàn)總結(jié)和軟件項(xiàng)目從業(yè)人員的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)獲取有價(jià)值的風(fēng)險(xiǎn)因素。

為了更好地了解基于軟件項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)分類的風(fēng)險(xiǎn)因素識(shí)別方法，下面來看看軟件開發(fā)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)結(jié)構(gòu)圖(如圖1所示)。該分類從三個(gè)方面分析：軟件項(xiàng)目生命周期過程、項(xiàng)目內(nèi)部環(huán)境和項(xiàng)目外部環(huán)境。事實(shí)上，在軟件項(xiàng)目進(jìn)展的過程中，項(xiàng)目的內(nèi)外部環(huán)境中的風(fēng)險(xiǎn)因素始終威脅著項(xiàng)目，這些內(nèi)外部因素隨著軟件項(xiàng)目的進(jìn)展在不斷演化，不斷影響著項(xiàng)目的產(chǎn)出結(jié)果。軟件項(xiàng)目的管理技術(shù)將項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)置于項(xiàng)目環(huán)境之中，正是項(xiàng)目的環(huán)境、項(xiàng)目的管理技術(shù)和項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)影響著整個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)展。項(xiàng)目的環(huán)境就是項(xiàng)目特性，它包含了項(xiàng)目的本身需求因素、項(xiàng)目的內(nèi)外部因素等；項(xiàng)目管理包含了項(xiàng)目的管理思想和管理技術(shù)；項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)包括了項(xiàng)目的技術(shù)人員和項(xiàng)目的管理人員。

項(xiàng)目特性、項(xiàng)目管理和項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)三者之間，其實(shí)是互相影響的關(guān)系。當(dāng)然，項(xiàng)目管理是其他兩者的重要紐帶，是三者關(guān)系的重要推力。緊密結(jié)合的三者又在項(xiàng)目的進(jìn)展中不斷改變各自的影響力，互相均衡自己的影響力來推動(dòng)項(xiàng)目的進(jìn)展。

在一個(gè)軟件項(xiàng)目當(dāng)中，項(xiàng)目管理人員和項(xiàng)目技術(shù)人員是可以在建設(shè)階段中熟知一部分風(fēng)險(xiǎn)的，只是從項(xiàng)目組織上無法通過溝通合作對風(fēng)險(xiǎn)形成一致的認(rèn)識(shí)以實(shí)現(xiàn)共同抵御風(fēng)險(xiǎn)；在項(xiàng)目建設(shè)過程中，持續(xù)的風(fēng)險(xiǎn)評估對于風(fēng)險(xiǎn)管理有著重要意義，這就要求風(fēng)險(xiǎn)評估應(yīng)當(dāng)跟隨項(xiàng)目進(jìn)展，應(yīng)當(dāng)經(jīng)歷項(xiàng)目建設(shè)的每一個(gè)階段，并對項(xiàng)目建設(shè)過程中變化的環(huán)境因素進(jìn)行持續(xù)的風(fēng)險(xiǎn)評估；為了更有效地進(jìn)行持續(xù)的風(fēng)險(xiǎn)評估，就需要一個(gè)結(jié)構(gòu)化的風(fēng)險(xiǎn)評估方法，而且應(yīng)將風(fēng)險(xiǎn)評估工作放置在一個(gè)開放的環(huán)境之中；最后，在項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)中要形成一種認(rèn)識(shí)，為了取得項(xiàng)目建設(shè)的成功并非需要控制所有的風(fēng)險(xiǎn)。

軟件缺陷風(fēng)險(xiǎn)評估模型

項(xiàng)目管理者依靠有效的項(xiàng)目管理方法，組織項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在相應(yīng)的項(xiàng)目環(huán)境下去解決一定的項(xiàng)目需求，而項(xiàng)目環(huán)境和項(xiàng)目需求是這個(gè)項(xiàng)目最典型的特性。在整個(gè)項(xiàng)目階段進(jìn)展過程中，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)、項(xiàng)目管理和項(xiàng)目特性始終影響各階段的遞進(jìn)，就好像一條紐帶把它們緊緊聯(lián)系起來。

軟件缺陷的評估，可以放在需求階段、設(shè)計(jì)編碼階段和測試階段進(jìn)行，軟件開發(fā)在不同階段都會(huì)有項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的參與，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的工作能力和效率將直接影響著各個(gè)階段的項(xiàng)目產(chǎn)出。

風(fēng)險(xiǎn)模型構(gòu)造。軟件缺陷的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，是按照軟件生命周期的階段分類進(jìn)行的，若將各階段的風(fēng)險(xiǎn)因素置于同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)模型中，那么，這個(gè)模型無論它的復(fù)雜度還是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間都會(huì)制約著風(fēng)險(xiǎn)模型的評估效率。因此，將風(fēng)險(xiǎn)模型按照軟件生命周期各階段進(jìn)行分類，每類之間按照階段遞進(jìn)方式進(jìn)行參數(shù)傳遞，這種分階段評估模型可以提高風(fēng)險(xiǎn)評估的效率。

需求階段產(chǎn)生的需求錯(cuò)誤和需求變更，經(jīng)過需求檢測和新需求匹配性審核進(jìn)入下一個(gè)階段；設(shè)計(jì)編碼階段接受檢測后的需求錯(cuò)誤、需求分析文檔和新需求匹配性審核，輸出編碼錯(cuò)誤和設(shè)計(jì)文檔進(jìn)入測試階段；測試階段接受設(shè)計(jì)編碼階段的輸出和用戶方試用的效果共同影響項(xiàng)目的缺陷率。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)工作能力的評估是貫穿三個(gè)階段進(jìn)行的，它的輸出進(jìn)度壓力、管理者工作能力和技術(shù)人員工作能力，這些都作為三個(gè)階段的評估輸入。從圖2可以看到，各階段風(fēng)險(xiǎn)模型的輸入和輸出、模型之間的聯(lián)系因素等。分階段模型一旦建立，就可以在軟件開發(fā)過程中的關(guān)鍵時(shí)刻設(shè)立預(yù)測點(diǎn)，從而對整個(gè)開發(fā)過程進(jìn)行有效的管理。

團(tuán)隊(duì)工作能力評估。團(tuán)隊(duì)工作能力評估主要根據(jù)管理者和技術(shù)人員之間的溝通以及項(xiàng)目管理的計(jì)劃和分工水平來進(jìn)行，具體來說就是項(xiàng)目客戶代表的工作能力、項(xiàng)目經(jīng)理的資質(zhì)、項(xiàng)目成員的技術(shù)水準(zhǔn)、員工之間的溝通機(jī)制、項(xiàng)目管理人員的計(jì)劃分工能力和項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的人才管理能力。

圖3描述團(tuán)隊(duì)工作能力的風(fēng)險(xiǎn)模型。圖中給出了設(shè)計(jì)階段的設(shè)計(jì)質(zhì)量目標(biāo)的影響圖，包括設(shè)計(jì)質(zhì)量受到階段進(jìn)度、開發(fā)人員工作能力、采用的技術(shù)、管理者工作能力，并且軟件開發(fā)其他階段質(zhì)量目標(biāo)都有類似的影響結(jié)構(gòu)圖，并進(jìn)一步細(xì)化項(xiàng)目管理人員工作能力的評估、項(xiàng)目技術(shù)人員工作能力的評估和整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)度的評估。

軟件缺陷評估工具

評估工具的應(yīng)用，能夠讓項(xiàng)目經(jīng)理了解到項(xiàng)目目前的管理水平和風(fēng)險(xiǎn)威脅，并根據(jù)提前的評估通過有效的管理控制措施來提高項(xiàng)目的成功率，在項(xiàng)目和項(xiàng)目管理者之間架立橋梁。評估工具的核心就是圖4中的四個(gè)風(fēng)險(xiǎn)模型，四個(gè)風(fēng)險(xiǎn)模型分別描述了項(xiàng)目不同階段風(fēng)險(xiǎn)因素之間的影響關(guān)系。

評估工具總體結(jié)構(gòu)。項(xiàng)目經(jīng)理可以通過評估工具的風(fēng)險(xiǎn)簡要表，向評估系統(tǒng)提供項(xiàng)目的目前基本信息，經(jīng)過項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)工作能力的評估之后，可以分別進(jìn)入不同階段的風(fēng)險(xiǎn)評估。當(dāng)然，不同的階段評估將需要管理者提供不同的當(dāng)前項(xiàng)目基本信息。

評估工具目前可以提供三類評估：一類是全程預(yù)測，即軟件開發(fā)需求分析前期，對開發(fā)質(zhì)量的整體評估，按照圖4中首先進(jìn)行團(tuán)隊(duì)工作能力的評估，接著進(jìn)行需求階段的評估，然后是設(shè)計(jì)編碼階段評估，最后是測試階段評估，整個(gè)評估路線就是① ④ ⑤；第二類是需求后階段評估，即需求分析階段之后的設(shè)計(jì)編碼和測試階段評估，在這一類評估之前，必須要了解項(xiàng)目在需求階段的產(chǎn)出，包括需求階段引入的缺陷和需求變更的評估，按照圖4中首先進(jìn)行團(tuán)隊(duì)工作能力的評估，接著進(jìn)入設(shè)計(jì)編碼階段的評估，最后進(jìn)行測試階段評估，整個(gè)評估路線就是② ⑤；第三類是測試階段評估，在這類評估之前，必須要了解項(xiàng)目在需求階段和設(shè)計(jì)編碼階段的產(chǎn)出，包括需求分析質(zhì)量、設(shè)計(jì)文檔質(zhì)量和編碼階段引入的缺陷的評估，按照圖4中首先進(jìn)行團(tuán)隊(duì)工作能力的評估，接著直接進(jìn)入測試階段評估，整個(gè)評估路線就是圖中的③號(hào)路線。

數(shù)據(jù)流圖。評估流程說明了評估工具應(yīng)用的場合，而評估工具的數(shù)據(jù)流圖可以進(jìn)一步解釋評估工具的輸入和輸出，為具體應(yīng)用提供更明確的數(shù)據(jù)操作。

在評估工具的數(shù)據(jù)流圖中，項(xiàng)目經(jīng)理首先需要選擇軟件開發(fā)的評估階段，接著進(jìn)入評估工具的輸入狀態(tài)，完成相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)因素的評估，進(jìn)入評估工具的整個(gè)評估路線，最后得到軟件缺陷的風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)和其他風(fēng)險(xiǎn)的狀態(tài)值，這些狀態(tài)信息可以作為項(xiàng)目經(jīng)理進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理的可靠依據(jù)。

軟件缺陷數(shù)目是軟件可靠性的重要度量指標(biāo)，而軟件可靠性是衡量軟件質(zhì)量的最重要因素。如何為進(jìn)行項(xiàng)目管理提高重要的風(fēng)險(xiǎn)信息，對軟件缺陷進(jìn)行合理、正確的評估，已經(jīng)成為項(xiàng)目管理的首要任務(wù)。這樣，軟件項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)管理成為軟件項(xiàng)目管理的重要工作，能否很好地解決這些問題將直接影響到軟件項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理的有效性，同時(shí)也影響到軟件開發(fā)的質(zhì)量和軟件項(xiàng)目的完成。

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