基于GJB 5000A的軟件質(zhì)量管理研究

匡婷

摘要：軟件已成為武器裝備系統(tǒng)的核心，軟件質(zhì)量影響著武器裝備系統(tǒng)的質(zhì)量。軟件過程活動則是決定軟件質(zhì)量的主要因素。GJB 5000A是一種基于過程持續(xù)改進(jìn)的模型，在軍用軟件研制單位應(yīng)用廣泛。該文基于GJB 5000A通過分析軟件工程活動、項(xiàng)目管理活動、質(zhì)量控制活動對軟件質(zhì)量的影響，并結(jié)合軟件質(zhì)量保證的思想，提出一種軟件工程、項(xiàng)目管理、質(zhì)量控制和軟件質(zhì)量保證相結(jié)合的軟件質(zhì)量管理框架。為廣大有志于制造高質(zhì)量軟件產(chǎn)品的從業(yè)者提供參考。

關(guān)鍵詞：GJB 5000A;軟件質(zhì)量管理;軟件工程;項(xiàng)目管理;質(zhì)量控制;軟件質(zhì)量保證

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）10-0238-03

1背景

近年來，隨著信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，軟件正成為武器裝備系統(tǒng)的核心戰(zhàn)斗力。但是，在軟件使用規(guī)模越來越廣泛的同時，軟件質(zhì)量卻難以保證，質(zhì)量問題會引起項(xiàng)目進(jìn)度滯后、成本超預(yù)算、功能無法正常使用，嚴(yán)重的會導(dǎo)致整個項(xiàng)目以失敗而告終。要解決軟件的質(zhì)量問題卻不容易，軟件產(chǎn)品和軟件研制過程不可見，軟件系統(tǒng)及其應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜多變，軟件測試又不可能窮盡，無法消除所有潛在的缺陷。所以，單靠技術(shù)方法不能確保軟件的質(zhì)量，注重過程管理才是重點(diǎn)。

2軟件質(zhì)量管理概述

2.1軟件質(zhì)量管理的重要性

軟件是由承載媒體表達(dá)的信息所構(gòu)成的一種知識產(chǎn)物嘲，是一種知識產(chǎn)品，它的開發(fā)效率難以預(yù)測，開發(fā)進(jìn)度難以估計，產(chǎn)品質(zhì)量難以保證。軟件在開發(fā)前期一旦存在較多的質(zhì)量隱患，在測試階段需投入更多工作量以消除缺陷和進(jìn)行回歸測試，會影響軟件正常交付;即使軟件如期交付，常常是以犧牲質(zhì)量保工期為代價的，勢必需要投人更多的工作量用于維護(hù)。因此，應(yīng)借助軟件質(zhì)量管理控制軟件生存周期每一階段的質(zhì)量，減少影響軟件質(zhì)量的不利因素，從而控制整個軟件研制過程，提升軟件產(chǎn)品質(zhì)量。

2.2影響軟件質(zhì)量的因素

軟件行業(yè)經(jīng)過多年實(shí)踐得到，軟件質(zhì)量受人員、過程和技術(shù)的影響，是以三者為變量的函數(shù)，即Q=f（M，P，T），其中Q表示軟件質(zhì)量;M表示人員;P表示軟件生產(chǎn)過程;T表示技術(shù)。在文獻(xiàn)[4，5]中通過分析得出軟件過程才是影響軟件開發(fā)質(zhì)量的主要因素。質(zhì)量專家戴明和朱蘭指出一個系統(tǒng)的質(zhì)量主要取決于用來開發(fā)和維護(hù)該系統(tǒng)的過程的質(zhì)量，這一原理同樣適用于軟件。

3軟件質(zhì)量管理框架

GJB 5000A是一種基于過程持續(xù)改進(jìn)的模型。它給出了軟件研制過程中管理活動和工程活動實(shí)踐的指導(dǎo)。在GJB 5000A過程活動實(shí)踐指導(dǎo)的基礎(chǔ)上，首先分析各過程活動對軟件質(zhì)量產(chǎn)生的影響。

3.1過程活動對軟件質(zhì)量的影響分析

在軟件開發(fā)過程中，軟件工程活動的質(zhì)量直接決定著最終軟件產(chǎn)品的質(zhì)量;質(zhì)量控制活動通過同行評審、軟件測試等手段有效發(fā)現(xiàn)軟件質(zhì)量問題并及時糾正;項(xiàng)目管理活動通過策劃、監(jiān)控等管理手段保障項(xiàng)目順利開展，減少影響軟件質(zhì)量的不利因素。

3.1.1軟件工程活動

1）軟件需求開發(fā)

需求是產(chǎn)生軟件質(zhì)量問題最重要的原因川。有統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，在發(fā)現(xiàn)的軟件錯誤中，屬于需求分析和軟件設(shè)計的錯誤約占64%，屬于編碼的錯誤僅占36%;另據(jù)有關(guān)統(tǒng)計，軟件產(chǎn)品存在不完整性、不正確性，其中80%以上是需求分析錯誤導(dǎo)致，而且由于需求分析錯誤或偏差造成的根本性功能問題尤為突出。滿足顧客需求是軟件質(zhì)量達(dá)標(biāo)最基本的要求，如果對顧客的需求理解不正確或有歧義，即使軟件設(shè)計得再巧妙也不是顧客所需要的，從而會導(dǎo)致項(xiàng)目后期更改頻繁，進(jìn)度滯后，嚴(yán)重時可能導(dǎo)致項(xiàng)目失敗，因此進(jìn)行需求開發(fā)是軟件工程的首要任務(wù)。需求開發(fā)從引導(dǎo)、開發(fā)顧客需求開始，將顧客需求轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品系統(tǒng)需求，再進(jìn)一步分解成軟件配置項(xiàng)需求，并利用仿真、演示、評審、模擬運(yùn)行等技術(shù)手段對需求進(jìn)行確認(rèn)。

2）軟件設(shè)計

軟件設(shè)計在軟件工程活動中處理核心地位，它是軟件需求與代碼實(shí)現(xiàn)之間的橋梁，可以說軟件質(zhì)量是在軟件設(shè)計中建立的。軟件設(shè)計本質(zhì)上是根據(jù)需求對代碼實(shí)現(xiàn)技術(shù)和方法進(jìn)行定義。在進(jìn)行軟件設(shè)計時，除了實(shí)現(xiàn)功能需求、性能、接口需求外，還需要綜合考慮安全性、保密性、可靠性、易用性、效率、可維護(hù)性、可移植性等方面的需求。如進(jìn)行接口設(shè)計時，應(yīng)明確定義接口所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)內(nèi)容，包括數(shù)據(jù)類型、數(shù)量、取值范圍、精度、單位等，若定義不清晰或設(shè)計不合理，不但影響功能實(shí)現(xiàn)，還會影響軟件的可靠性和安全性。軟件設(shè)計上的缺陷若未及時糾正對軟件開發(fā)后期的影響是很大的，不但影響代碼實(shí)現(xiàn)的質(zhì)量，還會增加測試的工作量，導(dǎo)致進(jìn)度和成本問題，甚至還影響軟件交付后的維護(hù)工作。

3）軟件實(shí)現(xiàn)

軟件代碼是軟件產(chǎn)品的實(shí)體，代碼質(zhì)量直接決定了軟件質(zhì)量。宏定義、變量、指針操作、數(shù)組下標(biāo)、函數(shù)聲明、函數(shù)復(fù)雜度、浮點(diǎn)數(shù)、類型轉(zhuǎn)換、跳轉(zhuǎn)語句等會影響軟件的可靠性和安全性，代碼注釋、指針定義、函數(shù)參數(shù)、邏輯表達(dá)式、循環(huán)語句、分支語句等會影響軟件的可測試性。軟件工程師的編碼習(xí)慣和組織的編碼規(guī)范影響著軟件代碼的可讀性、可靠性、安全性和可測試性，從而直接影響軟件質(zhì)量。軟件編碼一般應(yīng)遵循符合設(shè)計、簡潔、低冗余的要求。

軟件工程活動還包括軟件測試，但軟件測試是一種重要的質(zhì)量控制手段，將在下文中闡述。

3.1.2質(zhì)量控制活動

同行評審、代碼審查、軟件測試等質(zhì)量控制活動是提升軟件質(zhì)量有效的手段。

1）同行評審

同行評審是一種由軟件開發(fā)同行對軟件工作產(chǎn)品進(jìn)行驗(yàn)證的方法，可發(fā)現(xiàn)軟件功能、邏輯或?qū)崿F(xiàn)上的錯誤，驗(yàn)證軟件是否滿足需求、設(shè)計等要求，是一種有效的發(fā)現(xiàn)軟件缺陷的手段，已被軟件行業(yè)譽(yù)為提高軟件質(zhì)量的最佳實(shí)踐。軟件開發(fā)過程中，上一階段隱含的缺陷會傳遞到下一階段，并擴(kuò)散放大。因此及時有效開展同行評審，可及早發(fā)現(xiàn)并排除缺陷，避免缺陷傳遞，有效保證軟件質(zhì)量。

2）代碼審查

代碼審查是常用的驗(yàn)證手段，可高效率的發(fā)現(xiàn)代碼缺陷。一般通過軟件開發(fā)人員交叉走讀代碼或會議討論的方式開展。通過代碼審查，可及時發(fā)現(xiàn)軟件源代碼違背編碼規(guī)范的問題;違背可靠性、安全性設(shè)計準(zhǔn)則的問題;與設(shè)計文檔不一致的問題。

3）軟件測試

軟件測試是當(dāng)前業(yè)界公認(rèn)的保證軟件產(chǎn)品質(zhì)量的有效手段。測試的目標(biāo)是通過盡可能多的發(fā)現(xiàn)缺陷并及時糾正來保證質(zhì)量。這個目標(biāo)是通過開展一系列的測試活動達(dá)到的。單元測試是驗(yàn)證底層的軟件單元是否完成了詳細(xì)設(shè)計的要求。集成測試是驗(yàn)證部件是否滿足概要設(shè)計的要求，軟件單元集成后是否實(shí)現(xiàn)了功能、性能要求，接口是否一致。合格性測試是將產(chǎn)品置于預(yù)期的環(huán)境中，確認(rèn)軟件是否完成了預(yù)期的用途。

3.1.3項(xiàng)目管理活動

通過對軟件開發(fā)過程中的各項(xiàng)活動進(jìn)行管理，減少影響項(xiàng)目質(zhì)量的不利因素，保證項(xiàng)目井然有序地開展。

1）項(xiàng)目策劃

“凡事預(yù)則立，不預(yù)則廢”，只有在開展軟件項(xiàng)目前制定可執(zhí)行的計劃，項(xiàng)目方能有條不紊的實(shí)施。軟件項(xiàng)目在開發(fā)過程中存在各種未知的變數(shù)，若不加以管理控制，可能造成進(jìn)度延遲，成本增加，或是嚴(yán)重的質(zhì)量問題。因此，還需要維護(hù)項(xiàng)目計劃，在計劃的各項(xiàng)數(shù)據(jù)超閾值時應(yīng)與相關(guān)方協(xié)調(diào)及時調(diào)整計劃，使項(xiàng)目整體可控。

2）項(xiàng)目監(jiān)控

項(xiàng)目監(jiān)控是按照項(xiàng)目計劃跟蹤項(xiàng)目進(jìn)展情況、任務(wù)完成情況、風(fēng)險狀態(tài)、質(zhì)量問題處理情況、利益相關(guān)方參與度等方面，當(dāng)出現(xiàn)較大偏差時，可采取糾正措施或及時調(diào)整計劃以確保問題解決，使項(xiàng)目能夠順利開展。

3）風(fēng)險管理

軟件開發(fā)過程中存在著某些不確定的因素，當(dāng)這些不確定的因素發(fā)生時會造成損失，甚至是嚴(yán)重的后果。這些不確定因素即為風(fēng)險。如需求不明確、需求變更頻繁、需求內(nèi)容不合理、設(shè)計風(fēng)格不一致、軟件安全性考慮不足、人員能力不足、測試任務(wù)無法按期完成等風(fēng)險均會對軟件質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響。因此需要采取規(guī)范的風(fēng)險管理手段來降低風(fēng)險對質(zhì)量的影響。

4）需求管理

滿足需求是保證軟件質(zhì)量的宗旨。需求管理是通過對功能、性能、接口、可靠性、安全性、保密性等方面的需求進(jìn)行雙向追溯來實(shí)現(xiàn)的。正向追溯確保無遺漏，反向追溯確保無多余，從而確保工作產(chǎn)品和需求的一致性。當(dāng)需求發(fā)生變更時，通過需求雙向追溯矩陣，可清晰明確的處理與其相關(guān)的工作產(chǎn)品。需求管理可有效控制需求開發(fā)的成果，減少變更帶來的不利影響。

5）供方管理

當(dāng)項(xiàng)目存在供方時，供方提供的產(chǎn)品質(zhì)量直接影響著整個軟件的質(zhì)量。若未對供方開展有效管理，可能導(dǎo)致最終獲取的產(chǎn)品功能、性能等無法滿足要求，或進(jìn)度不滿足計劃。

6）配置管理

因?yàn)樾枨蟮牟淮_定性或?yàn)樾迯?fù)缺陷，軟件變更難以避免。變更本身并不可怕，可怕的是失控的變更。配置管理通過配置控制來管理軟件變更，避免項(xiàng)目產(chǎn)生混亂，有助于在變更發(fā)生時仍能維護(hù)軟件質(zhì)量，保證配置對象的一致性。

3.2軟件質(zhì)量保證

經(jīng)上文分析，軟件工程活動、質(zhì)量控制活動和項(xiàng)目管理活動均會影響軟件質(zhì)量。如何保證軟件工程活動、質(zhì)量控制活動和項(xiàng)目管理活動有效？

軟件質(zhì)量保證對所有軟件過程活動和工作產(chǎn)品開展客觀獨(dú)立的評價，保證過程活動和工作產(chǎn)品符合標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等要求。若存在不符合的情況，通過交流、跟蹤等手段確保不符合得到妥善處理。另外，適時地向相關(guān)層反饋質(zhì)量保證的結(jié)果，使相關(guān)方了解產(chǎn)品質(zhì)量狀況。因此，通過實(shí)施軟件質(zhì)量保證評價，可監(jiān)督控制軟件工程活動、項(xiàng)目管理活動和質(zhì)量控制活動的有效性，從而保證軟件質(zhì)量。

3.3軟件質(zhì)量管理框架

綜上所述，得到一種軟件工程活動、項(xiàng)目管理活動、質(zhì)量控制活動和軟件質(zhì)量保證評價四方面結(jié)合的軟件質(zhì)量管理框架見圖1。

以瀑布模型為例，根據(jù)圖1，從軟件質(zhì)量管理的角度，給出軟件研制過程主要活動建議，見圖2。

4結(jié)束語

軟件研制過程中，人人都需對軟件質(zhì)量承擔(dān)一份責(zé)任。軟件開發(fā)人員負(fù)責(zé)制造高品質(zhì)的軟件產(chǎn)品，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人通過組織同行評審控制軟件開發(fā)過程中的質(zhì)量，軟件測試人員通過開展充分的測試對軟件質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)，領(lǐng)導(dǎo)層及項(xiàng)目負(fù)責(zé)人通過項(xiàng)目管理手段降低影響質(zhì)量的不利因素，軟件質(zhì)量保證人員通過監(jiān)控過程和工作產(chǎn)品保證軟件質(zhì)量。因此，高質(zhì)量的軟件產(chǎn)品是扎實(shí)的軟件工程實(shí)踐、良好的項(xiàng)目管理技術(shù)、全面的質(zhì)量控制手段和強(qiáng)有力的質(zhì)量保證措施共同作用的結(jié)果。