淺談實驗室自動測試軟件的管理

李健一 劉冬冬

(中國人民解放軍92493部隊89分隊，葫蘆島 125000)

隨著計算機技術的不斷發(fā)展，越來越多的自動測試軟件被應用在實驗室檢測/校準過程中。自動測試軟件憑借其始終如一的高準確度、低人為干預、在短時間內可以進行多次測量等優(yōu)勢，免去了儀器設置、數據讀取、各種計算、合格判定、記錄生成等多項人為操作，大大提高了檢測/校準工作的效率，受到各檢測/校準實驗室的青睞。但自動測試軟件的編寫是否嚴格符合相應的檢定規(guī)程，各測試儀器、設備的相關設置是否達到最佳，測量結果是否準確有效等問題，已成為制約自動測試軟件應用推廣的瓶頸。因此，如何加強自動測試軟件的質量管理，提高自動測試軟件的可靠性就成為確保檢測/校準工作質量的一個重要課題。

1 實驗室自動測試軟件存在的問題

從檢測/校準的工作量考慮，各檢測/校準實驗室所使用的自動測試軟件均屬于小型項目，因此綜合考慮軟件的質量、實用性、經費、人員等方面的因素，各檢測/校準實驗室多采用自己開發(fā)的自動測試軟件。實驗室人員所學專業(yè)一般為儀器、測試類，很少有計算機專業(yè)人員。因此大多是計量人員通過自學軟件編程技術，擔負起開發(fā)自動測試軟件的工作。開發(fā)人員一般僅學習軟件編程，對軟件項目管理、軟件測試、代碼書寫規(guī)則等知識了解很少，致使所開發(fā)的自動測試軟件不規(guī)范、不系統、不完備，容易導致一些不可預知的錯誤出現，從而降低軟件的可靠性，而且在實際工作中，軟件開發(fā)一般由1～2人開發(fā)完成，全面負責軟件設計、代碼編寫、測試、文檔編寫、維護等工作，不能全面發(fā)現軟件存在的問題，在軟件開發(fā)完成后缺少科學嚴謹的驗證機制，不能確保自動測試軟件的科學可靠。綜上所述，導致了目前各檢測/校準實驗室所開發(fā)使用的自動測試軟件普遍存在著以下幾個方面的問題[1]：

(1)軟件開發(fā)人員對校準工作過程或檢定規(guī)程(校準規(guī)范)了解不充分，造成軟件設計存在先天性錯誤。

(2)掌握軟件開發(fā)工具不熟練，編寫的程序中存在錯誤。

(3)軟件文檔不清晰、不完備，代碼維護和修改困難，軟件的可維護性低。

(4)缺少科學的軟件驗證評審機制，不能確保自動測試軟件科學可靠。

(5)軟件的重用性低。

2 加強實驗室自動測試軟件管理的具體措施

2.1 加強實驗室人員的培訓

自動測試軟件可以取代很多的人為工作，提高工作效率，但軟件的質量最終還是依靠人來決定。

首先，要加強軟件開發(fā)人員手動檢定操作的培訓。軟件開發(fā)人員要熟悉檢定規(guī)程(校準規(guī)范)，能熟練地完成整個手動檢定過程。只有熟練掌握手動測試步驟，才能開發(fā)出準確、嚴格符合檢定規(guī)程的自動測試軟件；其次，要加強軟件編程語言和編寫規(guī)范的培訓。軟件開發(fā)人員要熟悉所用開發(fā)工具的特點，并且能夠熟練地使用開發(fā)工具進行編程，軟件開發(fā)人員還要進一步提高軟件編寫的規(guī)范程度，不斷完善軟件的可維護性、可重用性，便于日后的維護管理。

2.2 制定軟件開發(fā)規(guī)范[2]

對不同的編碼人員,軟件編碼風格差異較大。要想順利地將不同開發(fā)人員開發(fā)的測試模塊整合到一起，實現自動測試軟件的整體功能，就要求開發(fā)人員在進行軟件編碼時要嚴格統一標準，也就是軟件編碼規(guī)范的一致性。如使用變量命名規(guī)則一致；表達式和語句的選擇一致；程序代碼清晰、簡單和無歧義；采用一致性的編程習慣用法，便于程序代碼的交流；在編寫代碼時，對必要的語句加上簡單、意思清楚的注釋等[3]。只有通過統一這些細小的編碼問題，才能使程序代碼保持良好的書寫規(guī)范，減少程序中錯誤的出現，便于閱讀與理解，方便日后的維護管理和升級工作。

2.3 實現測試軟件的全系統全壽命管理

要開發(fā)出一套科學、準確、實用的自動測試軟件，對軟件進行全系統全壽命管理是必不可少的，它能顯著提高軟件的質量，確保上一階段產生的缺陷不會進入下一階段，從而大大減少因糾正軟件缺陷而造成的返工，提高軟件開發(fā)的效率和質量。對自動測試軟件的全壽命管理可劃分為立項論證、方案設計、程序編制、驗收評審、使用維護5個階段。

(1)立項論證階段

開發(fā)小組根據檢測/校準工作的實際需求，提出立項申請。申請?zhí)岢龊?，實驗室技術負責人應根據立項報告對該自動測試軟件的可行性及成本、效益評估作出判斷，以決定該項目是否可以立項，把好軟件管理的第一關。

(2)方案設計階段

方案設計階段是軟件開發(fā)成功的關鍵，軟件設計方案存在的問題、缺陷將在開發(fā)過程中不斷放大，后期將耗費大量時間來彌補這些錯誤，甚至造成軟件重復設計，因此對設計的方案要進行嚴格的論證。根據開發(fā)小組提供的方案設計報告，分析判斷設計思路是否清晰完備、校準過程的設計是否嚴格符合相應檢定規(guī)程(校準規(guī)范)的要求、校準過程中的不確定度計算、合格判定等算法是否正確、軟件功能設計是否齊全、是否留有和其它程序鏈接的接口、界面設計是否友好等。

(3)程序編制階段

軟件設計方案通過評審后，進入程序編制階段。在程序編制過程中，當程序員編寫出每一模塊后，程序員要用白盒測試的方法對模塊進行測試，計量人員用黑盒測試方法測試模塊功能的正確性[4]。各模塊編制完成后，按照自頂向下結合的方式，逐漸將所有模塊按設計要求組合成所需的程序，即進行集成測試，經過集成測試無誤后進入驗收評審階段。

(4)驗收評審階段

驗收評審階段是在自動測試軟件投入使用前，對編碼、文檔、軟件的最終評審，是軟件質量保證的關鍵步驟。驗收測試必須有計量人員參與測試方案的制定、測試、測試結果評估等過程。對軟件進行驗收評審的內容應包含功能測試、原始數據采集與處理的正確性驗證、數據的安全性驗證、結果報告的正確性驗證、容錯性測試、規(guī)程相符性檢查、手動/自動校準數據比較、適用范圍驗證等。

(5)使用維護階段

已交付的自動測試軟件一旦正式投入使用便進入維護階段，軟件在使用過程中需要不斷診斷、修改，包括糾錯性維護、適應性維護、完善性維護。計量人員要收集軟件使用過程中存在的缺陷，并填寫維護申請，經實驗室技術負責人批準后，由程序員對軟件進行維護。一旦對軟件進行了修改，就必須進行測試和驗收評審，否則有可能引入新的錯誤，影響軟件質量。修改完成后，驗收測試工作由計量人員、程序員共同完成。通過驗收測試后，修改版方可投入實際使用并歸檔。

2.4 提高測試軟件的可重用性

雖然不同的自動測試軟件應用范圍不同，但從功能模塊、數據結構、實現技術、設計思路等方面具有很大的相似性，這就使得軟件重用成為可能。與開發(fā)新軟件相比，軟件重用能夠大大提高軟件的質量和開發(fā)效率。據惠普(HP)公司研究表明，新開發(fā)的軟件錯誤率為每千行源程序代碼4.1個錯誤，而重用軟件的錯誤率為每千行源程序代碼0.9個錯誤。在軟件開發(fā)效率方面，30%～50%的重用可以提高25%～40%的生產效率。檢測/校準實驗室應建立自動測試軟件集中管理制度，由專人保管每個自動測試軟件的源代碼和各種文檔，方便軟件的重用。如需新開發(fā)自動測試軟件可先行研究已有的軟件，利用現有成熟的程序或模塊，提高軟件的質量和開發(fā)效率。

3 結論

檢測/校準過程自動化是一個必然的趨勢。在檢測/校準自動化進程中，進一步加強實驗室自動測試軟件的管理，增強自動測試軟件的可靠性、可維護性和可重用性，會給實驗室的工作效率帶來顯著的提升。筆者結合本實驗室自動測試軟件管理情況，針對各檢測/校準實驗室自動測試軟件在開發(fā)、使用、維護等階段存在的問題，提出了具體的解決措施，希望能對廣大同行起到參考借鑒的作用。

[1] 王長明.淺析自動校準軟件的測試[M].計測技術，2007,27(2):31-32.

[2] 程鵬,徐襲，楊志紅，等.軍用軟件項目開發(fā)與管理方法研究，科研管理，2003(3):118-119.

[3] 張海藩．軟件工程導論[M]．北京：清華大學出版社，1998．

[4] 史濟民．軟件工程原理、方法與應用[M]．北京：高等教育出版社，2001．