重慶市軟件行業(yè)產(chǎn)品發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢分析①

馬語晗， 鄭旭飛， 趙欣

1.西南大學(xué) 計算機與信息科學(xué)學(xué)院 軟件學(xué)院，重慶 400715；2. 重慶市軟件評測中心有限公司，重慶 400799

進(jìn)入二十一世紀(jì),信息技術(shù)快速滲透到經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會生活的各個方面.而軟件作為信息社會的物質(zhì)核心,已成為我國重要的支柱產(chǎn)業(yè)之一[1].軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r是衡量一個國家綜合國力的標(biāo)志之一,也是引領(lǐng)新一輪科技革命的關(guān)鍵力量.其中,重慶市軟件產(chǎn)業(yè)也保持了快速發(fā)展勢頭,通過兩江數(shù)字經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園、渝北仙桃大數(shù)據(jù)谷等4大重點園區(qū)形成了較好的集約效應(yīng),培育出了中冶賽迪、長安軟件、金算盤、豬八戒網(wǎng)等多家本地知名軟件企業(yè).重慶市軟件產(chǎn)業(yè)整體呈現(xiàn)平穩(wěn)向好發(fā)展態(tài)勢,收入和利潤均保持較快增長.

通過對近20年來重慶市軟件產(chǎn)品的跟蹤統(tǒng)計,發(fā)現(xiàn)全市軟件產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量總體上是在逐步提高的.但當(dāng)前重慶市軟件行業(yè)的整體規(guī)模仍較小,絕大多數(shù)軟件企業(yè)還是從業(yè)人數(shù)在50人以下的小企業(yè).因此,為探索重慶市軟件行業(yè)產(chǎn)品的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢,本研究以重慶市軟件評測中心收集的近20年重慶市軟件產(chǎn)品測試數(shù)據(jù)樣本為依托,從第三方軟件測評角度,結(jié)合軟件產(chǎn)品的企業(yè)地區(qū)分布情況、軟件產(chǎn)品類型、軟件外部質(zhì)量特性指標(biāo)等屬性,對重慶市軟件行業(yè)產(chǎn)品發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行可視化分析;結(jié)合軟件行業(yè)的現(xiàn)有政策背景對統(tǒng)計結(jié)果展開深入討論,探索重慶市軟件行業(yè)產(chǎn)品未來的發(fā)展趨勢,為重慶市軟件行業(yè)發(fā)展提供有力的數(shù)據(jù)支撐和政策參考.

1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作

數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作是進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ),主要包括數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)清洗兩個方面[2].數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性直接影響分析結(jié)果的客觀性.因此,數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備工作十分重要.本研究通過大量的前期調(diào)研工作并結(jié)合實際研究目的來確定數(shù)據(jù)采集指標(biāo).采集指標(biāo)主要包括: 所測軟件產(chǎn)品的基本信息(軟件名稱、軟件版本號、軟件類型、測試類型)、所測軟件產(chǎn)品的外部質(zhì)量特性指標(biāo)(軟件總功能數(shù)、測試總用例數(shù)、功能測試用例數(shù)、易用性測試用例數(shù)、可靠性測試用例數(shù)等)、所測軟件產(chǎn)品的企業(yè)基本信息(企業(yè)名稱、企業(yè)地址)等.

1.1 數(shù)據(jù)采集及清洗

采集重慶市軟件評測中心自2001年以來的5 005個重慶市軟件產(chǎn)品測試樣本,經(jīng)過篩選后得到數(shù)據(jù): 軟件產(chǎn)品基本信息3 887條,軟件測試基本信息3 887條,軟件外部質(zhì)量特性指標(biāo)2 108條,軟件產(chǎn)品特點指標(biāo)2 106條,企業(yè)基本信息1 420條.其中,軟件外部質(zhì)量特性指標(biāo)和軟件產(chǎn)品特點源自2009年-2020年軟件測試技術(shù)檔案,需編寫自動化腳本結(jié)合人工操作進(jìn)行數(shù)據(jù)抽取,數(shù)據(jù)采集示意圖見圖1.

由于Python自動化腳本采集的原始數(shù)據(jù)類型不一,部分文檔存在數(shù)據(jù)重復(fù)采集且格式不規(guī)范等現(xiàn)象.因此,本研究對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行如下處理: 清理異常值、糾正錯誤數(shù)據(jù)、清除重復(fù)值以及規(guī)范數(shù)據(jù)操作.通過上述步驟將不同數(shù)據(jù)源中不同格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成了統(tǒng)一的格式,并去除錯誤記錄、重復(fù)記錄,補充遺漏記錄,以提高數(shù)據(jù)質(zhì)量[3].除此之外,對于存在異常值的數(shù)據(jù)需結(jié)合測試報告等文檔進(jìn)行充分比對后完成數(shù)據(jù)核驗.

圖1 數(shù)據(jù)采集示意圖

1.2 搭建數(shù)據(jù)庫

為加強對測試樣本數(shù)據(jù)的管理,并提高管理效率便于開展后續(xù)的分析工作,本研究根據(jù)需求構(gòu)建企業(yè)基本信息表、軟件產(chǎn)品基本信息表、軟件產(chǎn)品測試情況信息表以及軟件產(chǎn)品外部質(zhì)量特性指標(biāo)表.在數(shù)據(jù)庫的選取上,選擇MySQL數(shù)據(jù)庫.與其他大型數(shù)據(jù)庫的設(shè)置和管理相比,MySQL數(shù)據(jù)庫復(fù)雜程度較低、容易學(xué)習(xí)、可移植性較強,便于后續(xù)維護(hù)[4].

重慶市軟件產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)庫的建立是對重慶市軟件產(chǎn)品現(xiàn)狀的數(shù)字化體現(xiàn),具有重要的研究意義.同時,又極具實踐意義,實現(xiàn)了對測試樣本數(shù)據(jù)的共享,減少了數(shù)據(jù)文檔的冗余度,便于對測試樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行集中控制以有效分析重慶市軟件行業(yè)產(chǎn)品發(fā)展現(xiàn)狀,為后續(xù)重慶市軟件行業(yè)產(chǎn)品的相關(guān)研究提供參考.

2 軟件產(chǎn)品現(xiàn)狀及趨勢分析

2.1 軟件產(chǎn)品發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢的多維度分析

2001年-2021年采集的軟件產(chǎn)品基本信息為3 887條,對數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗和處理后,剩余數(shù)據(jù)3 879條.以年份為橫軸,軟件數(shù)量為縱軸繪制軟件產(chǎn)品類型年度數(shù)量分布圖(圖2).由圖2可知,2001年-2021年,軟件數(shù)量整體呈現(xiàn)上升、下降、再次上升趨勢,其中: 2001年-2005年和2010年-2014年,軟件數(shù)量呈現(xiàn)上升趨勢,漲幅較大;2006年-2008年,軟件數(shù)量整體趨于平穩(wěn),保持在150個左右;2015年,軟件數(shù)量顯著下降,但于2016年-2021年有所回升.總體來看,軟件數(shù)量總體呈現(xiàn)波動上升趨勢,軟件行業(yè)發(fā)展方興未艾.

從分布情況看,軟件產(chǎn)品類型以信息管理系統(tǒng)和應(yīng)用軟件為主,數(shù)量占比約為71%.2005年-2017年重慶市自主開發(fā)的嵌入式軟件、特定外設(shè)應(yīng)用軟件的市場前景較好[5],數(shù)量占比共約10%,隨著對汽摩、電子、裝備制造等“硬產(chǎn)業(yè)”發(fā)展的傾斜度和扶持度增大,占比將進(jìn)一步提高.此外,財務(wù)軟件、多媒體應(yīng)用類軟件、辦公自動化系統(tǒng)、教學(xué)軟件持平,數(shù)量占比各約2%.

結(jié)果表明,重慶市軟件行業(yè)整體蓬勃發(fā)展,軟件產(chǎn)品類型日益增多.但測試樣本數(shù)據(jù)表明重慶市軟件行業(yè)整體存在“重硬輕軟”的現(xiàn)象,應(yīng)促進(jìn)各方向均衡發(fā)展,重點發(fā)展政府管理、民生服務(wù)、公共安全等行業(yè)的應(yīng)用軟件.除此之外,在新興軟件上,可以重點發(fā)展大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等領(lǐng)域的軟件產(chǎn)品[6].

圖2 軟件產(chǎn)品類型年度數(shù)量分布圖

2001年-2021年采集的企業(yè)地址共1 420條,對數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗去重且剔除不是重慶的企業(yè)地址,剩余數(shù)據(jù)1166條.初步統(tǒng)計表明,測試樣本數(shù)據(jù)中軟件產(chǎn)品所屬企業(yè)大致分布在包含主城區(qū)在內(nèi)的12個區(qū)縣,且具有較強的集聚效應(yīng): 渝北區(qū)占16%,沙坪壩區(qū)和渝中區(qū)各占12%,北部新區(qū)占14%,其他地區(qū)則主要分布在豐都縣、涪陵區(qū)、永川區(qū)以及北碚區(qū)等區(qū)縣.軟件產(chǎn)品所屬企業(yè)地區(qū)分布具體情況如圖3所示.

結(jié)果表明,經(jīng)過不斷發(fā)展,軟件產(chǎn)業(yè)集約成效突出.其中,北部新區(qū)作為兩江新區(qū)的核心區(qū),軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速;渝中區(qū)依托總部經(jīng)濟(jì)和金融中心著力打造外包產(chǎn)業(yè)集聚區(qū);江北區(qū)憑借接近城市中心優(yōu)勢吸引部分企業(yè)入駐.此外,永川、北碚、沙坪壩、南岸以及巴南等地區(qū)的企業(yè)也利用各自的資源優(yōu)勢促進(jìn)了軟件產(chǎn)業(yè)的差異性發(fā)展.總體來看,產(chǎn)業(yè)集群效應(yīng)初步顯現(xiàn)[7].

圖3 軟件產(chǎn)品所屬企業(yè)地區(qū)分布圖

2009年-2020年采集的軟件外部質(zhì)量特性指標(biāo)共2 108條,對數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗去重以及核驗后,剩余數(shù)據(jù)2 049條.根據(jù)測試時間對軟件產(chǎn)品進(jìn)行升序排序并編號.以軟件產(chǎn)品序列號為橫軸,以軟件外部質(zhì)量特性指標(biāo)為縱軸繪制散點圖(圖4),其中: FC表示功能測試用例數(shù);IS表示信息安全性測試用例數(shù);FT表示容錯性相關(guān)測試用例數(shù);RT表示可靠性測試用例數(shù);TA表示可移植性測試用例數(shù);EP表示效率、性能測試用例數(shù);MB表示可維護(hù)性測試用例數(shù);RS表示運行穩(wěn)定性測試用例數(shù);CP表示兼容性測試用例數(shù).

圖4 軟件產(chǎn)品外部質(zhì)量特性指標(biāo)散點圖

由圖4可知,2001年-2020年,IS,MB,RS,CP指標(biāo)數(shù)量變化較小.2014年-2020年,測試樣本數(shù)據(jù)中軟件產(chǎn)品的功能點增加,FC指標(biāo)呈上升趨勢.2018年-2020年,RT,TA,EP指標(biāo)數(shù)量呈上升趨勢.結(jié)果表明,RT指標(biāo)與TA指標(biāo)呈正相關(guān),軟件產(chǎn)品性能測試用例數(shù)指標(biāo)的提升與可移植性、可靠性等其他因素有關(guān)[8].良好的可移植性可提高軟件的生命周期,是軟件產(chǎn)品的能力屬性,與重慶市軟件行業(yè)環(huán)境(軟件環(huán)境、硬件環(huán)境)快速發(fā)展密切相關(guān).軟件可靠性測試用例數(shù)比重提升,表明對軟件的可靠性達(dá)到較高要求、軟件中殘存錯誤數(shù)較小.

功能點法是可信度高的軟件規(guī)模度量方法,基于用戶需求來衡量軟件的整體規(guī)模[9].以年份為橫軸,軟件產(chǎn)品平均功能點數(shù)量為縱軸繪制軟件產(chǎn)品平均功能點數(shù)量趨勢圖(圖5).由圖5可知,2009年-2020年,軟件產(chǎn)品平均功能點數(shù)量整體保持快速增長態(tài)勢.2013年-2014年達(dá)到低谷,軟件平均功能點數(shù)量為19個.2015年-2018年,軟件產(chǎn)品平均功能點數(shù)量增速較平穩(wěn).2019年-2020年呈較大幅度增長.通過對軟件產(chǎn)品平均功能點數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計,側(cè)面反映了軟件產(chǎn)品的規(guī)模和復(fù)雜程度.

結(jié)果表明,軟件規(guī)模大小整體呈現(xiàn)逐年上升趨勢且保持快速增長態(tài)勢,與重慶市政策、區(qū)位等因素密不可分.其中,重慶市為促軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展,于2008年和2010年建成保稅區(qū),吸引大量軟件巨頭,致使軟件產(chǎn)品規(guī)模大幅提升;2014年出臺相關(guān)政策,經(jīng)認(rèn)定的軟件企業(yè)可按規(guī)定享受優(yōu)惠政策,導(dǎo)致軟件產(chǎn)品數(shù)量增多;自2019年以來,集防疫物資盤點、新冠肺炎疫情實時地圖等多功能為一體的軟件產(chǎn)品嶄露頭角,成為重慶在建工程項目復(fù)工復(fù)產(chǎn)的“利器”.

圖5 軟件產(chǎn)品平均功能點數(shù)量趨勢圖

2.2 可視化平臺的搭建與實現(xiàn)

由于測試樣本數(shù)量較大且紛雜,搭建數(shù)據(jù)可視化平臺可以針對同一類型的數(shù)據(jù)形成不同形式的可視化目標(biāo),具有較強的實用性[10].除此之外,充分利用可視化技術(shù)形成重要信息圖表,將有助于研究人員更好地分析現(xiàn)狀及趨勢[11].本研究采用B/S架構(gòu)來搭建基于Boot Strap框架的Django系統(tǒng).該系統(tǒng)主要包括主頁、數(shù)據(jù)分析、圖表展示3個模塊,其中,主頁界面(圖6)展示了軟件產(chǎn)品、軟件測試類型、軟件類型的數(shù)量及相關(guān)政策和測試標(biāo)準(zhǔn).

依據(jù)不同的展示對象對測試樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行分類后搭建數(shù)據(jù)分析模塊.該模塊主要實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)庫中基本信息的查看以及多條件查詢功能,用來輔助研究人員進(jìn)行數(shù)據(jù)分析工作.圖7和圖8分別展示了對軟件產(chǎn)品基本信息數(shù)據(jù)的多重條件查詢功能以及對軟件產(chǎn)品外部質(zhì)量特性指標(biāo)數(shù)據(jù)的管理功能,便于研究人員在龐大的測試樣本數(shù)據(jù)中篩選出需要的數(shù)據(jù)并進(jìn)行管理.同時,為滿足交互需求,該模塊還增添鼠標(biāo)懸停、分頁展示等操作.

圖6 主頁界面

圖7 軟件產(chǎn)品基本信息查詢界面

圖9所示的3個子圖均為平臺圖表展示模塊[12].利用文本處理方法對軟件產(chǎn)品名稱分詞,進(jìn)行詞頻統(tǒng)計后繪制詞云圖(圖9c).詞云圖展示軟件產(chǎn)品的研究熱度,表明智能化、信息化、大數(shù)據(jù)、服務(wù)、管理等領(lǐng)域的軟件產(chǎn)品占比較高.圖9a和圖9b分別展示2001年-2021年軟件測試類型分布情況和軟件測試類型(按年份)統(tǒng)計結(jié)果.

圖9 圖表展示模塊

基礎(chǔ)餅狀圖表明測試類型主要以登記測試、驗收測試和確認(rèn)測試為主,每組數(shù)據(jù)相對于總數(shù)的占比分別為77%,12.4%和9.6%.堆疊柱狀圖不僅反映了“總量”與“結(jié)構(gòu)”,還形象地展示了大分類下各小分類的占比[13],表明2001年-2014年隨著全市軟件行業(yè)的快速發(fā)展,所測試的軟件產(chǎn)品數(shù)量整體呈現(xiàn)平穩(wěn)上升趨勢.2014年,國務(wù)院頒布《關(guān)于取消和調(diào)整一批行政審批項目等事項的決定》后,軟件登記測試數(shù)量略有減少,驗收測試和確認(rèn)測試等大型測試項目比重有較大提升.

3 結(jié)論

本研究通過采集重慶市軟件評測中心自2001年以來近20年重慶市軟件產(chǎn)品的測試樣本數(shù)據(jù),建立了重慶市軟件產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)庫.以數(shù)據(jù)庫為依托,對測試的軟件產(chǎn)品所屬企業(yè)基本信息、軟件產(chǎn)品基本信息以及軟件外部質(zhì)量特性指標(biāo)等數(shù)據(jù)展開深入分析研究,利用數(shù)學(xué)統(tǒng)計方法結(jié)合圖表工具展現(xiàn)重慶市軟件行業(yè)產(chǎn)品的發(fā)展現(xiàn)狀及變化趨勢;搭建數(shù)據(jù)分析可視化平臺,將統(tǒng)計結(jié)果以餅狀圖、柱狀圖、詞云圖、地區(qū)分布圖等可視化圖表形式呈現(xiàn),直觀展示重慶市軟件產(chǎn)品近20年發(fā)展趨勢.通過數(shù)據(jù)可視化技術(shù)將各類測試數(shù)據(jù)以及繁雜的統(tǒng)計結(jié)果變得簡單易懂,增加決策的準(zhǔn)確性[14].

綜上所述,重慶市軟件產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)平穩(wěn)快速發(fā)展態(tài)勢,取得顯著成效;軟件產(chǎn)業(yè)地區(qū)集聚效應(yīng)凸顯、產(chǎn)業(yè)生態(tài)持續(xù)優(yōu)化;軟件復(fù)雜度和規(guī)模度呈平穩(wěn)上升趨勢,軟件產(chǎn)品可靠性、可移植性、效率、性能等指標(biāo)的比重提升.縱向?qū)Ρ?企業(yè)普遍存在“重硬件、輕軟件”現(xiàn)象.現(xiàn)有軟件產(chǎn)品在大數(shù)據(jù)、云計算等新興領(lǐng)域還處于起步階段,創(chuàng)新能力較弱.還需充分結(jié)合重慶市的實際情況,加速制造業(yè)向智能化、服務(wù)化、生態(tài)化發(fā)展的轉(zhuǎn)型,實現(xiàn)工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化升級,促進(jìn)軟件產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展[15].