機載通信管理軟件質(zhì)量評價方法與應(yīng)用

徐軍，虞飛

(工業(yè)和信息化部電子第五研究所，廣州 510610)

0 引言

作為通信導(dǎo)航識別系統(tǒng)中的通信管理設(shè)備中安裝的嵌入式軟件，機載通信管理軟件主要用于實現(xiàn)通信導(dǎo)航識別系統(tǒng)中由地面?zhèn)鱽淼某滩ā⒍滩?、衛(wèi)通、ACARS數(shù)據(jù)鏈的消息及協(xié)議處理，將四條鏈路上的消息和協(xié)議進行解析和處理后，上傳至飛機的航電系統(tǒng)進行顯示，為飛行員飛行提供可靠的參數(shù)信息；處理由航電系統(tǒng)下達的航電命令，解析處理后生成各種消息下發(fā)至地面或者同一編隊內(nèi)的飛機，以實現(xiàn)航電系統(tǒng)鏈路信息及航電信息的處理。機載通信管理設(shè)備軟件質(zhì)量的好壞對通信導(dǎo)航識別系統(tǒng)的影響重大。

1 度量模型選擇

1.1 構(gòu)建度量模型

軟件質(zhì)量是指軟件產(chǎn)品滿足規(guī)定的(隱含的)與需求能力有關(guān)的全部特征和特性，軟件不僅要“符合需求”還要“適于使用”。軟件質(zhì)量的評價，首先要建立一個適用的指標(biāo)體系，即由一系列的指標(biāo)組合形成的具有相互關(guān)聯(lián)的有機共同體，以此指標(biāo)體系作為評價軟件質(zhì)量優(yōu)劣的執(zhí)行手段。

依據(jù)GB/T 30961-2014對軟件質(zhì)量的評價，定義了外部質(zhì)量、內(nèi)部質(zhì)量以及使用質(zhì)量的質(zhì)量模型，質(zhì)量模型從功能性、可靠性、易用性、效率、維護性、可移植性六個特性來度量和評價軟件，為清楚的評價和衡量這六個特性，對每個特性細(xì)分為若干個子特性。

結(jié)合機載通信管理軟件特點，從GB/T 30961-2014選擇適合被度量軟件的度量特性和度量子特性，并對每個子特性規(guī)定可量化的度量元，建立適合本軟件的質(zhì)量度量模型，對每個度量元進行適用于本度量軟件的說明，具體見下表。

作為定制軟件，軟件與硬件設(shè)備無需在多種系統(tǒng)環(huán)境中移植，故可移植性不作為本軟件的評價特性之選。

1.2 度量方法

表1中度量元的量化可以通過以下三種情況進行分類統(tǒng)計計算：①計算該功能中順利通過的用例數(shù)占該功能總執(zhí)行用例的比率；②計算源代碼中滿足要求(如包含更改注釋)的行數(shù)占代碼總行數(shù)的比率；③計算軟件完整實現(xiàn)需求文檔的功能占總的軟件功能數(shù)量的比率；④計算軟件占用的硬件資源率；⑤計算軟件響應(yīng)需求所需時間占軟件文檔規(guī)定時間的比率；⑥分析軟件的模塊之間的調(diào)用關(guān)系，計算模塊代碼變更后影響的功能數(shù)量占總功能的比率[2]，且有的度量元越接近0代表越好，有的度量元越接近1代表越好，為實現(xiàn)軟件評價的度量指標(biāo)的一致性和合理性，需將度量元實行趨一化處理。

表1 質(zhì)量模型關(guān)系表

1.3 度量指標(biāo)體系

通過數(shù)據(jù)收集與分析，整理出軟件度量元的測試數(shù)據(jù)值，再依據(jù)度量元的趨一化處理過程生成度量元的計數(shù)值；根據(jù)子特性分配給其所屬度量元的權(quán)重比例和每個度量元的測試數(shù)據(jù)計算出子特性的加權(quán)平均值，從而獲得子特性的計數(shù)值；根據(jù)特性分配給其所屬子特性的權(quán)重比例和每個子特性的計數(shù)值計算每個特性的加權(quán)平均值，從而獲得該特性的計數(shù)值；最后根據(jù)分配給特性的權(quán)值比例和特性計數(shù)值，計算出的加權(quán)平均值將作為本軟件的質(zhì)量評價得分值。

軟件依據(jù)其安裝環(huán)境的要求和用戶使用特性的不同，對每個質(zhì)量特性和子特性的評價權(quán)重也將不同，如對實時通信軟件，對其功能性、可靠性、效率的評價權(quán)重會高于移植性、維護性；對基礎(chǔ)版本的雛形軟件，對其移植性的評價權(quán)重會高于其他質(zhì)量特性；對設(shè)備自我檢測和診斷能力較高的軟件，對其維護性的評價權(quán)重高于其他質(zhì)量特性。故為確定被評價軟件的各級度量指標(biāo)間的權(quán)重，需要綜合考量被評價軟件的使用場景、用戶要求等方面。

機載通信管理軟件是一個實時交互的嵌入式數(shù)據(jù)處理管理類軟件，故對其功能性、可靠性、效率的要求較高，綜合專家經(jīng)驗和用戶需求的分級分類，確定機載通信管理軟件的各級權(quán)重數(shù)據(jù)如下：

一級指標(biāo)的權(quán)重為：W=(功能性，可靠性，易用性，效率，維護性)=(w1，w2，w3，w4，w5)=(0.25，0.24，0.16，0.21，0.14)

二級指標(biāo)的權(quán)重為：

W1=(適合性，準(zhǔn)確性，互操作性，安全性)=(w11，w12，w13，w14)=(0.36，0.21，0.20，0.23)

W2=(容錯性，成熟性，規(guī)范性)=(w21，w22，w23)=(0.35，0.45，0.20)

W3=(顯見性，易理解性)=(w31，w32)=(0.44，0.56)

W4=(時間特性，數(shù)據(jù)處理特性，資源利用率)=(w41，w42，w43)=(0.38，0.45，0.17)

W5=(容錯性，成熟性，規(guī)范性)=(w51，w52，w53)=(0.35，0.45，0.20)

三級指標(biāo)的權(quán)重為：

W11=(w111，w112，w113，w114)=(0.3，0.3，0.2，0.2)

W13=(w131，w132)=(0.5，0.5)

W22=(w221，w222，w223)=(0.3，0.3，0.4)

W41=(w411，w412)=(0.5，0.5)

1.4 軟件質(zhì)量特性評價準(zhǔn)則

軟件質(zhì)量子特性評估結(jié)果解釋如表2所示。

表2 子特性計算結(jié)果說明

2 應(yīng)用實例

本文選取兩個機載通信管理軟件X、Y，它們?yōu)橥粡S家開發(fā)的從屬于兩個型號的功能相同、代碼結(jié)構(gòu)相似的兩個軟件。得到研制單位的配合后，通過問卷調(diào)查和采集實際的測試數(shù)據(jù)等方式獲得上述兩個軟件的度量元測試數(shù)據(jù)，結(jié)合度量舉證的權(quán)重比例，計算被度量軟件的綜合質(zhì)量評分。對兩個軟件的綜合質(zhì)量評分進行系統(tǒng)性的分析，從型號項目管理、研制單位的開發(fā)能力、管理水平、技術(shù)手段等層面解析，提出切實可行的提高軟件質(zhì)量的方法的手段。

表3 度量元測試結(jié)果

上述有的度量元是直接取數(shù)據(jù)比率、有的是對數(shù)據(jù)比率取歸一化處理后的結(jié)果區(qū)間的取值，上表的數(shù)據(jù)結(jié)果均以實際的測量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，能夠真實反映軟件的部分狀態(tài)。

依據(jù)映射矩陣計算得軟件的質(zhì)量度量結(jié)果如表4。

表4

依據(jù)最后軟件總的質(zhì)量得分，將質(zhì)量評價等級劃分為以下四級：優(yōu)秀[1，0.95]、良好(0.95，0.80]、合格(0.80，0.60]、不合格(0.60，0][3]。A、B均屬于良好區(qū)域，反應(yīng)出廠家具有良好的軟件開發(fā)和管理能力，屬于優(yōu)良的軟件供應(yīng)商；A、B質(zhì)量評分差異性較小，但是A軟件在功能性、可靠性、易用性、維護性上比B軟件略有優(yōu)勢。

結(jié)合A、B軟件在軟件研制和測試中組織開展的內(nèi)部評審和外部評審活動中專家對兩個軟件所提的問題，綜合看來A軟件在研制和管理過程中，研制總體和研制單位都從頂層設(shè)計角度對A軟件提出更高的品質(zhì)要求，且廠家對A軟件的研發(fā)團隊配備的人員都是擁有豐富的行業(yè)經(jīng)驗和良好的代碼編寫的規(guī)范從業(yè)人員，因此A軟件最后的綜合得分稍高。

對比A、B軟件的研制和管理過程，提出切實可行的提升軟件質(zhì)量的手段和方法，①加強對軟件開發(fā)人員的職業(yè)能力的培訓(xùn)，形成良好的代碼編寫規(guī)范和習(xí)慣，盡量模塊化軟件代碼，加強對代碼注釋的維護；②加強對軟件版本的管理，區(qū)分產(chǎn)品庫和受控庫并做好版本控制工作，避免因管理不善導(dǎo)致代碼混亂問題；③加強軟件在各階段的評審工作的落實，確保專家所提問題均閉環(huán)；④從研制總體到研制廠家再到軟件測試方，確保從上層架構(gòu)層面對軟件質(zhì)量引起足夠重視并投入精力、財力保障軟件質(zhì)量。

3 結(jié)語

依據(jù)GB/T 30961-2014軍用軟件質(zhì)量度量標(biāo)準(zhǔn)，按照機載通信管理軟件對功能、可靠、易用、效率、維護等方面?zhèn)戎爻潭鹊牟煌?，分配不同的?quán)重系數(shù)；同樣的邏輯處理流程處理度量子特性和度量元的權(quán)重系數(shù)，如此構(gòu)建符合機載通信管理軟件特性的質(zhì)量度量模型。工程實踐方面，選了同一廠家的功能相同、結(jié)構(gòu)相似的兩個軟件進行度量，最后依據(jù)度量得分結(jié)合軟件評審中的表現(xiàn)、人員投入、日常管理規(guī)范等，總結(jié)出提高軟件質(zhì)量得分的有效手段。

本文的研究對象是機載通信管理軟件，后續(xù)可以擴大質(zhì)量評價對象的范圍，對更多的軟件開展質(zhì)量評價活動，得出的質(zhì)量評分對軟件的整個研制及管理過程具有一定的反思作用，在后續(xù)軟件開發(fā)中，提出適用性更強的提高軟件質(zhì)量的方法和手段。