軍用軟件過程質量度量實施方法研究

解 群，鄒步青，王 勇

(1.國家工程軟件產品質量監督檢驗中心，上海 200233；2.中國電子科技集團公司第三十二研究所，上海 200233；3.上海億通國際股份有限公司，上海 200120)

隨著我國武器裝備信息化的發展，軍用軟件質量成為關注的焦點。目前軍用軟件質量監管主要存在以下問題：⑴較多的關注軟件產品質量，忽視開發過程的質量；⑵缺乏軟件過程質量度量體系與評價基準；⑶軟件質量評價較多依賴于第三方測試和定型測評，導致成本大大增加；⑷缺少可供過程持續改進的數據積累和經驗。這些問題均與軟件過程質量度量相關。

軟件過程管理的目標是使軟件開發過程、產品的實際情況與期望結果之間的偏差盡可能小，偏差可控，最終控制并改進項目過程、提高軟件產品質量[1]。軍用軟件過程質量度量包括項目、過程和產品質量度量。其中項目度量評估項目開發過程的質量，預測項目進度、工作量等。過程度量確保已定義的過程在軟件組織中得到合理應用，并通過不斷改進來滿足項目目標。產品度量使用戶對軟件產品滿意并接受產品[2]。其中產品度量可以采用軟件質量模型McCall進行度量，本文則主要圍繞軟件項目和過程質量開展相應的度量研究。

1 建立軍用軟件過程質量度量體系

1.1 度量構造

度量的構造過程為選擇度量實體和屬性，進行基本測量和派生測量，設置指示器，然后產生度量信息，其層次結構如圖1所示[3]。測量實體為可測量的事物。測量屬性為可度量實體某些方面的特征，例如：規模、工作量和缺陷數等。測量構造設計得越合理，測量的軟件屬性和已標記的信息結合得就越好，也就越容易得出可靠、客觀的決策。

軍用軟件過程質量度量圍繞著持續改進軟件質量、提高生產率和降低成本的目標展開，通常包含產品和服務質量、進度和進展、生產率、資源和成本、產品穩定性、過程依從性和技術有效性這7類信息的度量。

1.2 度量數據采集

度量數據采集是過程度量的基礎，用于收集與所要求的度量值相關的基礎數據。合理選取數據來源是實現數據獲取的關鍵，應保證數據的有效性、一致性和準確性[4]。采集活動的入口準則：軟件度量計劃已經發布；采集測量數據的表單或自動化工具已經就緒。輸入：軟件度量計劃；度量數據源。輸出：所需的測量數據記錄。出口準則：軟件度量計劃所需的度量數據已經獲取、驗證并被正確的保存。采集活動步驟如下。

⑴獲取度量數據。按照度量計劃在開發活動中按度量數據采集表或使用自動化工具采集度量數據；軟件負責人使用統計方法或工具計算導出度量的數據值。

圖1 度量構造

⑵驗證度量數據。軟件負責人對基本度量數據和導出度量數據進行核查，確保度量數據的完備性、完整性、準確性和及時性。對數據的完整性檢查應盡可能靠近數據源進行，檢查可能包括搜索遺漏數據、超出邊界的數據值、異常模式和度量之間的相關性等。應注意檢驗和糾正由于人為判斷而造成的分類不一致；檢查用于計算的導出度量與基本度量之間的關系。

⑶存儲度量數據。軟件負責人負責按照度量計劃存儲度量數據；設置度量數據的訪問權限，限制非法訪問度量數據，防止泄露信息。

1.3 度量結果分析與評價

分析與評價活動入口準則：度量數據已采集。輸入：度量數據。輸出：通報記錄。出口準則：提交度量數據分析結果。分析活動步驟如下。

⑴計算指示器值。軟件負責人使用輔助分析工具對度量數據進行統計，制作度量數據的統計表，并按照基本度量→導出度量→指示器的順序，由度量數據生成相關指示器的值；生成指示器圖表。

⑵分析度量數據。軟件負責人首先按照度量數據分析規程對指示器進行分析，理解指示器當前值表示的含義。比如發現指示器值超出正常范圍；指示器值雖未超出閾值，但存在超出的趨勢；控制圖存在失控點等現象，這時軟件負責人應與相關人員對分析結果進行評審，查找導致異常狀態的原因。由軟件負責人綜合分析所有指示器值，得出項目進展狀態的分析結論。

⑶度量評價。能力度分析、過程改進分析與決策，給出評價報告。在評價報告中應標識問題和風險，并提出相應的解決問題和緩解風險的建議。

2 實施軍用軟件過程質量度量

軟件過程質量評價過程包括確定評價需求、設計、執行和度量結果總結，評價過程如圖2所示。軍用軟件過程質量度量實施的組織結構、角色和職責如表1所示，度量指示器如表2所示，評價基準如表3所示。

圖2 軟件過程質量評價過程

表1 軍用軟件過程度量主要角色與職責

軍用軟件過程質量度量采用分層度量，各級單位可選取不同的指示器進行重點度量。表2中的項目級指項目開發團隊，組織級包括承研單位的管理部門、總體單位和軍隊機關的管理組織。承研單位的管理部門主要關注本單位項目的質量和進展情況，為后續項目的開展提供參考和促進過程改進，主要關注的指示器包括：缺陷密度、客戶滿意度、項目里程牌進度、項目成本、生產率和重用率等。作為總體單位主要關注各承包單位的項目完成質量的比較和項目總體進度的掌握，為提高軟件產品質量和后續項目的發包提供參考，主要度量指示器包括：缺陷消除率、客戶滿意度、項目進度、成本、需求穩定性、評審發現的缺陷數、測試充分性和有效性等。機關單位主要關注各類軟件裝備的開發質量、效率和成本，為后續軟件項目設立和過程改進提供參考，例如：嵌入式軟件、非嵌入式軟件及非嵌入式中的指控和數據分析軟件其開發進度、成本、質量評價方法均不一樣。機關單位的主要度量指示器包括：項目進度、成本、生產率、測試效率、代碼重用率等。

表2 軍用軟件過程質量分層度量指示器

表3 軍用軟件過程質量常用度量基準

以進度偏差為例，當采集到進度后可以使用掙值圖、網絡圖、S型曲線比較等分析方法，得到進度超前、正?；驕蟮慕Y果，然后再做進一步的分析與決策。例如進度超前的可能原因包括：估計保守，實際項目組能力和經驗比預想的好；或者迄今為止沒有充分執行當前的任務或遺漏某些細節。擬采取的措施包括：重新估計后續任務進度，盡早釋放資源；或者評審已完成的任務，查漏補缺。出現進度滯后的可能原因包括：估計偏低；項目組成員經驗不足，領域知識匱乏；采用新技術造成開發難度增大；未獲得充分資源；或者之前產品存在返工。擬采取措施包括：重新估計進度；指派經驗豐富的人；投入更多的資源；減少任務范圍或降低活動要求；通過改進方法或技術提高生產效率。

軍用軟件根據其規模和重要程度也可分為分A、B、C、D四級，其在度量標準上也存在嚴格程度上的差異。例如：目前軍用軟件中軟件測試充分性度量，參考《航天型號軟件工程化要求》規定[6]，針對A級和B級軟件在進行單元測試時，語句、分支和MC/DC覆蓋率均應該達到100% ，而對于C級和D級軟件則不做要求。集成測試時A級軟件的調用覆蓋率應達到100%，其他等級不做要求。配置項測試時A級軟件的目標碼覆蓋率應達到100%，其他等級不做要求。

本文研究軍用軟件過程質量度量方法，建立度量與評價體系，提供度量構造、度量數據采集、度量結果分析與評價活動準則，指導度量活動實施。同時探索軍用軟件開發承研單位、總體單位和機關針對不同的管理目標進行軟件過程質量分層度量，為各級單位提供指示器裁剪，對于提高軍用軟件過程質量具有重要的戰略意義。

[1] 李健.軟件過程質量度量與控制[J]. 2006.

[2] 李樹文.基于度量的軟件質量控制研究[J]. 微計算機信息，2008，24（23）:13-15.

[3] 賽柏科技.實用軟件度量[EB/OL]. [2014-07-01]http://wenku.baidu.com/.

[4] 范曉哲,傅鐵威,陳新世.基于CMMI的軟件過程質量度量模型及應用[J] ，科學技術與工程， 2011，11（9）:39-41.

[5] 金光. Q/ARG 2014軟件工程化管理體系規程文件[S].上海：中國電子科技集團公司第三十二研究所，2014.

[6] 楊海成，喬永強. Q/QJA 30-2005航天型號軟件工程化要求[S].北京：中國航天科技集團公司， 2005.