基于GJB2725A的軍用軟件測(cè)試管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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(中國(guó)人民解放軍91404部隊(duì)，河北 秦皇島 066001)

0 引言

隨著軟件在裝備中的大量運(yùn)用，軍方對(duì)軟件質(zhì)量要求越來越高，所有軍用軟件必須經(jīng)軟件測(cè)試通過后才能交付部隊(duì)使用。為規(guī)范軍用軟件測(cè)評(píng)過程，確保軟件測(cè)試[1]的質(zhì)量，原總裝備部先后發(fā)布了《質(zhì)量管理體系要求》、《校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室和測(cè)試實(shí)驗(yàn)室通用要求》等多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，對(duì)軍用軟件測(cè)評(píng)提出規(guī)范要求，并于2004年對(duì)軍用軟件測(cè)評(píng)實(shí)驗(yàn)室開展資質(zhì)認(rèn)證工作。

本文構(gòu)建的基于GJB 2725A-2001《校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室和測(cè)試實(shí)驗(yàn)室通用要求》的軍用軟件測(cè)試管理系統(tǒng)旨在采用規(guī)范的管理手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)軍用軟件測(cè)評(píng)[2]項(xiàng)目接收、測(cè)試需求分析、測(cè)試策劃、用例設(shè)計(jì)、測(cè)試執(zhí)行、測(cè)試總結(jié)[3]全過程的管理和控制，輔助測(cè)試人員完成測(cè)試過程管理[4]、測(cè)試數(shù)據(jù)管理和質(zhì)量評(píng)價(jià)[5]，及時(shí)發(fā)現(xiàn)違反測(cè)試規(guī)范問題發(fā)生，既可以有效提高軟件測(cè)評(píng)的規(guī)范性、提高測(cè)試的效率和質(zhì)量，也可為軍用軟件[6]測(cè)評(píng)實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可奠定基礎(chǔ)。

1 規(guī)范要求

當(dāng)前軍方對(duì)軟件測(cè)評(píng)實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證主要依據(jù)《測(cè)試實(shí)驗(yàn)室和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室通用要求》及其附加要求《軍用軟件測(cè)評(píng)實(shí)驗(yàn)室測(cè)評(píng)過程和技術(shù)能力要求》進(jìn)行。因此實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行軍用軟件測(cè)評(píng)項(xiàng)目實(shí)施過程和采用的技術(shù)能力必須符合這兩個(gè)規(guī)定的要求。

在《測(cè)試實(shí)驗(yàn)室和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室通用要求》中，對(duì)軍用軟件測(cè)評(píng)實(shí)驗(yàn)室提出了管理要求(組織、質(zhì)量管理體系、文件的控制、要求、委托書及合同的評(píng)審、分包、采購(gòu)、對(duì)委托方的服務(wù)、意見的處理、不符合要求的控制、糾正措施、預(yù)防措施、記錄的控制、內(nèi)部審核、管理評(píng)審)和技術(shù)要求(人員、設(shè)施和環(huán)境、測(cè)試、校準(zhǔn)或檢定方法及其確認(rèn)、設(shè)備、測(cè)量溯源性、抽樣、被測(cè)件/被校件或被檢件的處置)[2]提出了明確要求。

《軍用軟件測(cè)評(píng)實(shí)驗(yàn)室測(cè)評(píng)過程和技術(shù)能力要求》針對(duì)軍用軟件測(cè)評(píng)實(shí)驗(yàn)室的測(cè)評(píng)過程管理的“組織、測(cè)試過程、項(xiàng)目管理、文檔和記錄的管理方面”和技術(shù)能力的“人員、設(shè)施和環(huán)境、測(cè)試、校準(zhǔn)或檢定方法及其確認(rèn)、設(shè)備、測(cè)量溯源性、抽樣、被測(cè)件/被校件或被檢件的處置方面[7]”的要求進(jìn)行了細(xì)化。

與《測(cè)試實(shí)驗(yàn)室和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室通用要求》相比，《軍用軟件測(cè)評(píng)實(shí)驗(yàn)室測(cè)評(píng)過程和技術(shù)能力要求》針對(duì)軍用軟件測(cè)評(píng)實(shí)驗(yàn)室制定，在軍用軟件測(cè)評(píng)實(shí)驗(yàn)室管理和測(cè)評(píng)項(xiàng)目實(shí)施時(shí)更有針對(duì)和指導(dǎo)性。因此本系統(tǒng)更多依據(jù)《軍用軟件測(cè)評(píng)實(shí)驗(yàn)室測(cè)評(píng)過程和技術(shù)能力要求》的要求進(jìn)行了設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)功能

軍用軟件測(cè)試管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)軍用裝備軟件測(cè)試項(xiàng)目的全過程數(shù)據(jù)采集和實(shí)施管理，主要功能見表1[8]。

表1 系統(tǒng)主要功能要求

2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.2.1 軟件數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)

軍用軟件測(cè)試管理系統(tǒng)依據(jù)《測(cè)試實(shí)驗(yàn)室和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室通用要求》及其附加要求《軍用軟件測(cè)評(píng)實(shí)驗(yàn)室測(cè)評(píng)過程和技術(shù)能力要求》的要求進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和使用約束設(shè)計(jì)。

1)測(cè)試級(jí)別類型約束：系統(tǒng)中定義測(cè)試級(jí)別4個(gè)：?jiǎn)卧獪y(cè)試、部件測(cè)試、配置項(xiàng)測(cè)試、系統(tǒng)測(cè)試；定義測(cè)試類型23個(gè)：文檔審查、代碼審查、靜態(tài)分析、代碼走查、邏輯測(cè)試、功能測(cè)試、性能測(cè)試、接口測(cè)試、人機(jī)交互界面測(cè)試、強(qiáng)度測(cè)試、余量測(cè)試、可靠性測(cè)試、安全性測(cè)試、恢復(fù)性測(cè)試、邊界測(cè)試、數(shù)據(jù)處理測(cè)試、安裝性測(cè)試、容量測(cè)試、互操作性測(cè)試、敏感性測(cè)試、標(biāo)準(zhǔn)符合性測(cè)試、兼容性測(cè)試、中文本地化測(cè)試。

2)測(cè)試過程約束：系統(tǒng)中明確設(shè)置測(cè)試過程為5個(gè)：測(cè)試需求分析、測(cè)試策劃、測(cè)試設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)、測(cè)試執(zhí)行、測(cè)試總結(jié)(包括評(píng)價(jià)過程[9]和總結(jié))。

3)項(xiàng)目管理約束：系統(tǒng)在各個(gè)階段對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行檢查和控制。

(1)需求管理：對(duì)測(cè)評(píng)任務(wù)書、合同等需求及其評(píng)審記錄進(jìn)行管理；

(2)策劃管理：設(shè)置項(xiàng)目管理計(jì)劃文檔作為測(cè)評(píng)大綱的補(bǔ)充，根據(jù)項(xiàng)目進(jìn)展隨時(shí)對(duì)進(jìn)度、人員安排、工作量、資源使用估計(jì)等信息進(jìn)行細(xì)化和修訂；

(3)跟蹤與控制：設(shè)置日志、周例會(huì)和階段跟蹤報(bào)告，按照不同的跟蹤粒度對(duì)整個(gè)項(xiàng)目執(zhí)行過程進(jìn)行過程跟蹤與工作質(zhì)量監(jiān)控；

(4)質(zhì)量保證：制定質(zhì)量保證計(jì)劃，對(duì)整個(gè)測(cè)試過程進(jìn)行監(jiān)督，對(duì)測(cè)試產(chǎn)品進(jìn)行審核，測(cè)試過程進(jìn)行階段評(píng)審。

(5)配置管理：制定配置管理計(jì)劃，對(duì)工作產(chǎn)品、測(cè)試工具和測(cè)試環(huán)境進(jìn)行標(biāo)識(shí)和控制。

4)人員的約束：具有2年(含)以上測(cè)試經(jīng)歷的測(cè)試人員的比例應(yīng)至少占30%，測(cè)試經(jīng)歷短于2年不得擔(dān)任項(xiàng)目組長(zhǎng)；

5)方法的約束：對(duì)軟件測(cè)試方法和評(píng)價(jià)方法[10]是否適合于預(yù)期用途進(jìn)行評(píng)審和確認(rèn)，通過評(píng)審測(cè)評(píng)大綱和測(cè)試說明的方式進(jìn)行，并對(duì)評(píng)審和確認(rèn)結(jié)果予以記錄。

6)設(shè)備的約束：軟件測(cè)試使用的硬件設(shè)備應(yīng)進(jìn)行狀態(tài)管理，對(duì)計(jì)算機(jī)、工作站、服務(wù)器以及測(cè)試平臺(tái)等進(jìn)行功能檢查，并在實(shí)物上予以標(biāo)識(shí)。

7)工具的約束：實(shí)驗(yàn)室所用的測(cè)試工具建立并保存詳細(xì)的檔案，在使用前必須確認(rèn)并記錄狀態(tài)。

8)被測(cè)件管理的約束：制定被測(cè)件的標(biāo)識(shí)制度。詳細(xì)記錄被測(cè)件的狀態(tài)，使用前經(jīng)過查毒處理，對(duì)被測(cè)件處置過程進(jìn)行全程記錄。

9)評(píng)審約束：系統(tǒng)設(shè)置測(cè)評(píng)項(xiàng)目需求評(píng)審、合同評(píng)審、測(cè)試需求評(píng)審、測(cè)試策劃評(píng)審、測(cè)試就緒評(píng)審、測(cè)試設(shè)計(jì)評(píng)審、測(cè)試執(zhí)行階段評(píng)審、測(cè)試總結(jié)評(píng)審等。

10)文檔約束：系統(tǒng)按照技術(shù)文檔、管理文檔兩大類對(duì)文件進(jìn)行管理，每種文檔均根據(jù)規(guī)定的要求設(shè)置要素，文檔種類和要素內(nèi)容均可通過系統(tǒng)軟件進(jìn)行完整性審查。

2.2.2 軟件開發(fā)架構(gòu)

軍用軟件測(cè)試管理系統(tǒng)屬于基于數(shù)據(jù)庫(kù)的管理信息系統(tǒng)的一種，采用圖1所示的三層架構(gòu)來進(jìn)行開發(fā)，從底層開始依次是數(shù)據(jù)持久層、業(yè)務(wù)邏輯層和圖形界面層[11]。

1)數(shù)據(jù)持久層負(fù)責(zé)全面的資源訪問功能支持，包括sql數(shù)據(jù)庫(kù)的操作和xml配置文件訪問等，主要是將業(yè)務(wù)邏輯層的對(duì)象保存到數(shù)據(jù)庫(kù)及數(shù)據(jù)文件中，以及將數(shù)據(jù)庫(kù)和文件中的記錄讀取出來生成對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)對(duì)象。

2)業(yè)務(wù)邏輯層包含系統(tǒng)中所有的業(yè)務(wù)對(duì)象以及業(yè)務(wù)邏輯，負(fù)責(zé)按照預(yù)定的業(yè)務(wù)邏輯處理圖形界面層提交的請(qǐng)求。業(yè)務(wù)功能子層負(fù)責(zé)級(jí)別業(yè)務(wù)功能實(shí)現(xiàn)，業(yè)務(wù)流程子層負(fù)責(zé)將業(yè)務(wù)功能子層提供的多個(gè)級(jí)別業(yè)務(wù)功能組織成一個(gè)完整的業(yè)務(wù)流。

3)圖形界面層主要負(fù)責(zé)用戶與系統(tǒng)之間的交互，主要包括數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)瀏覽、文檔生成等操作。

圖1 軍用軟件測(cè)試管理系統(tǒng)開發(fā)架構(gòu)

3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)功能組成

系統(tǒng)由以下10個(gè)主要功能模塊組成，其中公共數(shù)據(jù)管理、項(xiàng)目信息管理模塊完成項(xiàng)目及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的管理維護(hù)，測(cè)試過程管理模塊按照要求實(shí)現(xiàn)每一輪測(cè)試的測(cè)試需求分析、測(cè)試策劃、測(cè)試設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、測(cè)試執(zhí)行以及最后的測(cè)試總結(jié)活動(dòng)的能力；被測(cè)件管理、配置管理、策劃管理和數(shù)據(jù)檢查完成測(cè)評(píng)數(shù)據(jù)管理；質(zhì)量控制、跟蹤與控制模塊完成測(cè)評(píng)過程的質(zhì)量監(jiān)控；文檔生成模塊完成測(cè)評(píng)結(jié)果文檔生成。軟件模塊間的關(guān)系如圖2所示。

圖2 軟件功能模塊組成

3.2 對(duì)象關(guān)系映射模型設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

軍用軟件測(cè)試管理系統(tǒng)采用面向?qū)ο骩12]的方法來建立業(yè)務(wù)模型[13]，用對(duì)象來保存各業(yè)務(wù)實(shí)體，用對(duì)象的屬性來保存業(yè)務(wù)實(shí)體之間的關(guān)聯(lián)。本系統(tǒng)采用的數(shù)據(jù)為關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，各業(yè)務(wù)實(shí)體保存在數(shù)據(jù)庫(kù)表中，實(shí)體之間的關(guān)聯(lián)作為關(guān)系保存在數(shù)據(jù)庫(kù)表中。為了將對(duì)象持久化到關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，本系統(tǒng)利用.NET的反射和用戶自定義Attribute的技術(shù)建立一種對(duì)象關(guān)系映射模型，通過該模型來描述業(yè)務(wù)實(shí)體類與數(shù)據(jù)庫(kù)表之間的映射關(guān)系，并在程序執(zhí)行過程中根據(jù)該映射關(guān)系來實(shí)現(xiàn)對(duì)象形式的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫(kù)記錄形式的數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換[11]。在對(duì)象關(guān)系映射模型中，每一個(gè)實(shí)體類與一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)表對(duì)應(yīng)，實(shí)體的屬性對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)表中的字段。每一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)表必須包含一個(gè)自動(dòng)編號(hào)的主鍵字段，該字段與實(shí)體類的ID屬性對(duì)應(yīng)。每一個(gè)實(shí)體類的對(duì)象保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中以后就是該實(shí)體對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)表的一條記錄，程序其它模塊只需要與實(shí)體對(duì)象交互，而數(shù)據(jù)持久化模塊會(huì)利用對(duì)象關(guān)系映射模型使對(duì)象和數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)保持一致，數(shù)據(jù)持久化類關(guān)系如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)持久化模塊類關(guān)系圖

實(shí)體之間的關(guān)系包括以下幾種：無關(guān)聯(lián)、一對(duì)多關(guān)聯(lián)、多對(duì)一關(guān)聯(lián)、多對(duì)多關(guān)聯(lián)。以上實(shí)體關(guān)系映射到數(shù)據(jù)庫(kù)中時(shí)情況如下：無關(guān)聯(lián)的實(shí)體對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)表不與其它數(shù)據(jù)庫(kù)表關(guān)聯(lián)；一對(duì)多和多對(duì)一關(guān)聯(lián)的實(shí)體對(duì)應(yīng)的兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)表，其中一個(gè)表擁有另外一個(gè)表的主鍵作為自己的一個(gè)字段；多對(duì)多關(guān)聯(lián)的實(shí)體對(duì)應(yīng)兩個(gè)實(shí)體數(shù)據(jù)庫(kù)表和一個(gè)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)表，關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)表擁有另外兩個(gè)表的主鍵作為字段。由于多對(duì)一的關(guān)聯(lián)可以等同于一對(duì)多的關(guān)聯(lián)，并且多對(duì)多的關(guān)聯(lián)可以通過添加一個(gè)實(shí)體類的方式轉(zhuǎn)換成兩個(gè)一對(duì)多的關(guān)聯(lián)，因此為了降低復(fù)雜度，絕大多數(shù)情況下的對(duì)象關(guān)系模型中可以只使用無關(guān)聯(lián)和一對(duì)多關(guān)聯(lián)兩種情況的模型。

3.3 測(cè)試過程管理功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

測(cè)試過程管理功能按照測(cè)評(píng)任務(wù)剖面按照5個(gè)子功能進(jìn)行功能設(shè)計(jì)：測(cè)試需求分析、測(cè)試策劃、測(cè)試設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、測(cè)試執(zhí)行和測(cè)試總結(jié)，測(cè)試過程管理模塊流程圖見圖4。

圖4 測(cè)試過程管理模塊流程示意圖

在系統(tǒng)實(shí)際實(shí)現(xiàn)過程中，根據(jù)測(cè)試執(zhí)行輪次將過程管理功能分為兩個(gè)階段，測(cè)試需求分析、測(cè)試策劃、測(cè)試設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、測(cè)試執(zhí)行功能為實(shí)施階段，每一輪測(cè)評(píng)實(shí)施結(jié)束后進(jìn)行測(cè)評(píng)結(jié)果數(shù)據(jù)分析整理、測(cè)試問題驗(yàn)證、軟件質(zhì)量評(píng)估[1，5]，根據(jù)需要確定是否要進(jìn)行下一輪測(cè)試實(shí)施或直接進(jìn)行測(cè)試總結(jié)。測(cè)評(píng)項(xiàng)目各輪次實(shí)施全部結(jié)束后，進(jìn)入測(cè)試總結(jié)階段，完成軟件測(cè)評(píng)報(bào)告的編寫和測(cè)評(píng)項(xiàng)目的總結(jié)收尾工作，測(cè)試過程管理功能類關(guān)系圖見圖5，軟件執(zhí)行過程界面見圖6。

圖5 測(cè)試過程管理功能類關(guān)系圖

圖6 測(cè)試執(zhí)行過程

3.4 項(xiàng)目跟蹤與控制功能設(shè)計(jì)

在計(jì)劃制定時(shí)為每個(gè)人分配活動(dòng)和任務(wù)，指定預(yù)計(jì)工作量，通過個(gè)人日志和周例會(huì)對(duì)工作進(jìn)展數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，隨時(shí)掌握測(cè)評(píng)項(xiàng)目的實(shí)際進(jìn)展情況，周期性采用掙值分析法對(duì)項(xiàng)目任務(wù)工作量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以便在測(cè)評(píng)項(xiàng)目的執(zhí)行與要求背離時(shí)，能夠及時(shí)采取有效的措施。根據(jù)工作量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，計(jì)算進(jìn)度指數(shù)(SPI)和成本指數(shù)(CPI)來對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行分析，掙值折線圖見圖7。

進(jìn)度偏離指數(shù)SPI=(BCWP-BCWS)/BCWS

成本偏離指數(shù)CPI=(BCWP-ACWP)/ACWP

圖7 掙值折線報(bào)告圖

當(dāng)時(shí)間進(jìn)度或人時(shí)成本偏離超過20%時(shí)，提醒項(xiàng)目負(fù)責(zé)人采取相應(yīng)的糾正措施。

通過狀態(tài)統(tǒng)計(jì)功能隨時(shí)了解項(xiàng)目進(jìn)展，各個(gè)階段/輪次測(cè)試完成情況，測(cè)試的充分程度等情況。

3.5 文檔生成功能設(shè)計(jì)

文檔生成功能通過數(shù)據(jù)庫(kù)接口適配模塊，按照系統(tǒng)約定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型，獲取數(shù)據(jù)庫(kù)中存放的測(cè)評(píng)數(shù)據(jù)，根據(jù)預(yù)先制定的文檔模板和XML配置文件，采用VSTO技術(shù)，按照用戶的選擇，自動(dòng)化生成Word和Excel格式的軟件測(cè)評(píng)文檔文件，以便用來評(píng)審或歸檔，流程示意圖見圖8。

圖8 測(cè)評(píng)文檔生成流程示意圖

4 試驗(yàn)結(jié)果分析

通過測(cè)試管理系統(tǒng)對(duì)軍用軟件測(cè)評(píng)項(xiàng)目全過程進(jìn)行管理，可以減少因人為因素導(dǎo)致的不符合規(guī)范現(xiàn)象出現(xiàn)，在測(cè)試過程中可以隨時(shí)通過數(shù)據(jù)檢查功能，發(fā)現(xiàn)測(cè)試數(shù)據(jù)中存在的不符合要求、數(shù)據(jù)不一致、關(guān)鍵要素缺失等問題，提醒測(cè)試人員進(jìn)行分析和改正。

通過項(xiàng)目跟蹤功能及時(shí)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行階段跟蹤，并生成統(tǒng)計(jì)跟蹤表格(見表2)和折線圖(見圖7)，幫助管理人員直觀查看當(dāng)前完成工作量、實(shí)際工作與計(jì)劃的偏差等情況，及時(shí)對(duì)項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)程進(jìn)行控制調(diào)整。

表2 掙值跟蹤表

通過多個(gè)測(cè)評(píng)項(xiàng)目使用，測(cè)試管理系統(tǒng)能夠有效減輕測(cè)試人員的工作強(qiáng)度和壓力，提高軟件測(cè)評(píng)的效率和質(zhì)量。

5 結(jié)束語

本文描述構(gòu)建的軍用軟件測(cè)試管理系統(tǒng)，按照《測(cè)試實(shí)驗(yàn)室和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室通用要求》和《軍用軟件測(cè)評(píng)實(shí)驗(yàn)室測(cè)評(píng)過程和技術(shù)能力要求》的規(guī)定，并參考自身實(shí)驗(yàn)室特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)，在實(shí)際使用過程中有效規(guī)范軍用軟件的測(cè)試過程、指導(dǎo)測(cè)試人員行為，為提高軍用軟件測(cè)評(píng)質(zhì)量、促進(jìn)軍用軟件測(cè)評(píng)實(shí)驗(yàn)室對(duì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的能力符合性方面發(fā)揮積極作用。