基于GB/T 25000.12-2017的CAD軟件產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量測(cè)評(píng)體系框架

樂(lè)亮

（工業(yè)和信息化部電子第五研究所，廣州510610）

0 引言

隨著信息技術(shù)的發(fā)展和制造業(yè)領(lǐng)域?qū)I(yè)分工越來(lái)越細(xì)，產(chǎn)品要由不同的設(shè)計(jì)人員、制造商和零部件供應(yīng)商合作完成。在這一過(guò)程中，必然涉及到不同的CAD之間、CAD與其他系統(tǒng)之間共享信息，交換數(shù)據(jù)的問(wèn)題。同時(shí)還要求企業(yè)部門(mén)之間、企業(yè)之間，在交換CAD數(shù)據(jù)時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)信息的組織和質(zhì)量水平達(dá)成共同的理解和協(xié)定。同時(shí)，在數(shù)據(jù)的采集、輸入、加工、轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，由于普遍存在的不確定性因素，造成數(shù)據(jù)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的描述不準(zhǔn)確，產(chǎn)生數(shù)據(jù)誤差或錯(cuò)誤，因而無(wú)法達(dá)到數(shù)據(jù)使用的要求，或者不能完全滿足數(shù)據(jù)應(yīng)用的需求，這些都是CAD軟件產(chǎn)品的數(shù)據(jù)質(zhì)量問(wèn)題。

因此，如何高效地檢測(cè)出CAD軟件產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量問(wèn)題并對(duì)其做出客觀的評(píng)價(jià)，是關(guān)系到數(shù)據(jù)應(yīng)用及決策的科學(xué)性和有效性的關(guān)鍵因素。為滿足CAD軟件產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量測(cè)評(píng)的工程需求，本文基于GB/T 25000.12-2017標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)考慮CAD軟件產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量的基本內(nèi)容及影響因素，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)提出的15個(gè)數(shù)據(jù)質(zhì)量特性進(jìn)行分析、總結(jié)、歸納出一套適合的CAD軟件產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量測(cè)評(píng)指標(biāo)，結(jié)合CAD軟件產(chǎn)品實(shí)際應(yīng)用，分析各指標(biāo)對(duì)應(yīng)的度量元及其權(quán)重，然后進(jìn)一步對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量的檢測(cè)方法和評(píng)價(jià)方法進(jìn)行研究，從而提出一個(gè)基于GB/T 25000.12-2017的包含測(cè)評(píng)指標(biāo)、檢測(cè)方法和評(píng)價(jià)方法的CAD軟件產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量測(cè)評(píng)體系框架。

1 什么是數(shù)據(jù)質(zhì)量

數(shù)據(jù)質(zhì)量被定義為指在特定條件下使用時(shí)，數(shù)據(jù)的特性滿足明確的和隱含的要求的程度[1]，圖1給出了數(shù)據(jù)質(zhì)量概念提供的框架。

圖1 數(shù)據(jù)質(zhì)量概念框架

因此，數(shù)據(jù)質(zhì)量信息能反映生產(chǎn)的數(shù)據(jù)集和現(xiàn)實(shí)世界中論域（即完全符合要求的數(shù)據(jù)集）之間的差異。從數(shù)據(jù)生產(chǎn)者的角度而言，數(shù)據(jù)質(zhì)量指數(shù)據(jù)集符合產(chǎn)品規(guī)范的程度，即數(shù)據(jù)集與某一論域的接近程度；從數(shù)據(jù)使用者的角度而言，數(shù)據(jù)質(zhì)量指數(shù)據(jù)集“適合使用的程度”，即產(chǎn)品和用戶需求或期望之間的一致性水平。CAD軟件產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量也可以構(gòu)建類(lèi)似的框架。CAD軟件產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量可以理解為CAD軟件產(chǎn)品數(shù)據(jù)或服務(wù)符合產(chǎn)品規(guī)范、滿足及適應(yīng)不同用戶需求的能力。

2 CAD軟件產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量

基于用戶對(duì)CAD軟件產(chǎn)品數(shù)據(jù)的實(shí)際應(yīng)用需求，CAD軟件產(chǎn)品的數(shù)據(jù)質(zhì)量?jī)?nèi)容[2]主要包括產(chǎn)品的描述與可靠性、模型復(fù)雜性、工程更改、幾何明晰性、結(jié)構(gòu)等，具體如表1所示。

表1 CAD軟件產(chǎn)品的數(shù)據(jù)質(zhì)量?jī)?nèi)容

針對(duì)上述數(shù)據(jù)質(zhì)量的基本內(nèi)容，影響CAD軟件產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量的因素包括：CAD設(shè)計(jì)方法、用戶培訓(xùn)和用戶知識(shí)、CAD系統(tǒng)程序、檢查程序、數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)修復(fù)等。

3 數(shù)據(jù)質(zhì)量測(cè)評(píng)體系框架

本文根據(jù)CAD軟件產(chǎn)品特征及其數(shù)據(jù)質(zhì)量相關(guān)內(nèi)容，結(jié)合GB/T 25000.12-2017標(biāo)準(zhǔn)中提出的15個(gè)質(zhì)量特性，提出一個(gè)可供參考的CAD軟件產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量測(cè)評(píng)體系框架[3-5]，該框架包括數(shù)據(jù)質(zhì)量測(cè)評(píng)指標(biāo)、數(shù)據(jù)質(zhì)量檢測(cè)方法和數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，具體如圖2所示。

圖2 CAD軟件產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量測(cè)評(píng)體系框架

3.1 數(shù)據(jù)質(zhì)量測(cè)評(píng)指標(biāo)

首先，按照CAD軟件產(chǎn)品的特征，基于GB/T 25000.12-2017提出的15個(gè)數(shù)據(jù)質(zhì)量特性，通過(guò)分析，得出每個(gè)質(zhì)量特性對(duì)CAD軟件產(chǎn)品最終質(zhì)量結(jié)果的影響程度和量化難易程度，如，基于用戶對(duì)CAD產(chǎn)品數(shù)據(jù)功能、性能效率、易用、接口等較為關(guān)注，所以準(zhǔn)確性、完備性、精度（涉及功能），效率（涉及性能）、一致性（涉及接口），可用性、可訪問(wèn)性（涉及易用性）的影響程度都為高，同時(shí)考慮到相關(guān)質(zhì)量特性在數(shù)據(jù)質(zhì)量模型中的度量元與產(chǎn)品質(zhì)量模型中的度量元較為類(lèi)似，測(cè)度數(shù)據(jù)較為容易獲取，所以其量化程度為可量化；相反的，CAD產(chǎn)品作為桌面設(shè)計(jì)工具軟件，用戶對(duì)確實(shí)性、現(xiàn)實(shí)性、依從性、保密性、可跟蹤性、可理解性、可移植性、可恢復(fù)性的關(guān)注程度相對(duì)較低，所以其影響程度定為低，同時(shí)，在度量元測(cè)度數(shù)據(jù)的獲取上，較為困難，所以其量化程度為難量化，具體如表2所示。

如表2所示，各質(zhì)量特性對(duì)最終數(shù)據(jù)結(jié)果的影響程度不同，量化的難易程度也不同。結(jié)合第2節(jié)CAD軟件產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量基本內(nèi)容，進(jìn)行指標(biāo)的綜合對(duì)比、篩選、歸納。具體辦法如下：一是直接選取準(zhǔn)確度、完備性、一致性、效率、精度這五個(gè)對(duì)質(zhì)量結(jié)果影響程度較高、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中出現(xiàn)頻率也較高且易量化的維度。二是由于保密性、可跟蹤性、可理解性與可訪問(wèn)性聯(lián)系較為緊密，將其歸入可訪問(wèn)性指標(biāo)；確實(shí)性、現(xiàn)時(shí)性、依從性、可移植性、可恢復(fù)性是針對(duì)特定需求的，將其歸入可用性。于是，選定準(zhǔn)確性、完備性、一致性、效率、精度、可用性和可訪問(wèn)性等7個(gè)數(shù)據(jù)質(zhì)量指標(biāo)。同時(shí)，參考GB/T 25000.23-2019產(chǎn)品質(zhì)量模型提出的度量元，結(jié)合CAD軟件產(chǎn)品的實(shí)際，進(jìn)一步提出上述指標(biāo)的度量元及其權(quán)重（見(jiàn)表3）。

表2 數(shù)據(jù)質(zhì)量特性對(duì)CAD軟件產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量的影響和量化表

3.2 數(shù)據(jù)質(zhì)量檢測(cè)方法

參考GB/T 18784-2002對(duì)CAD軟件產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量的分類(lèi)，CAD軟件產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量主要可分為幾何數(shù)據(jù)質(zhì)量（包括曲線，曲面，有界曲面，組合曲面、曲面組及拓?fù)浣M合，邊界表達(dá)實(shí)體和圖樣元素）和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)質(zhì)量（包括模型名稱、模型結(jié)構(gòu)、工程圖樣、實(shí)體、精度、數(shù)據(jù)量、工藝信息），通過(guò)分析其組成、特征以及結(jié)構(gòu)層次，給出不同檢查對(duì)象、不同結(jié)構(gòu)層次上的數(shù)據(jù)檢測(cè)方法，具體如表4所示。

表3 數(shù)據(jù)質(zhì)量指標(biāo)及度量元

3.3 數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)方法

在取得數(shù)據(jù)質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果后，可依據(jù)實(shí)用性、科學(xué)性、全面性、易操作性和系統(tǒng)性等原則[6]，按照3.1小節(jié)提出的測(cè)評(píng)指標(biāo)對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量分別進(jìn)行度量，其度量結(jié)果通常有以下幾種方式表示：

（1）布爾變量，即包含兩種邏輯狀態(tài)的變量，其值域范圍為｛真,假｝。對(duì)于某單項(xiàng)測(cè)評(píng)，將待檢數(shù)據(jù)集與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集進(jìn)行比較，若二者在某個(gè)測(cè)評(píng)指標(biāo)上結(jié)果一致，則在該項(xiàng)指標(biāo)上質(zhì)量結(jié)果為真，否則為假。

表4 CAD軟件產(chǎn)品的數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查內(nèi)容及方法

（2）數(shù)量，即事物的多少，其值域范圍為［0,＋∞）。存在兩種計(jì)數(shù)方式：一種是統(tǒng)計(jì)正確數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)，另一種是統(tǒng)計(jì)錯(cuò)誤（缺陷）數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)。

（3）比值或百分?jǐn)?shù)，比值的值域范圍為［0,1］。百分?jǐn)?shù)是一種特殊的比值，其值域范圍為［0,100］。

在對(duì)測(cè)評(píng)指標(biāo)進(jìn)行度量后，可對(duì)度量結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)，常見(jiàn)評(píng)價(jià)方法包括缺陷扣分法、加權(quán)平均法等。

缺陷扣分法是依據(jù)某個(gè)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)給產(chǎn)品打分的方式來(lái)評(píng)價(jià)單個(gè)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)質(zhì)量。首先，根據(jù)產(chǎn)品缺陷的嚴(yán)重程度制定一個(gè)分級(jí)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)缺陷級(jí)別給定一個(gè)扣分值。然后，統(tǒng)計(jì)符合每個(gè)缺陷級(jí)別的缺陷數(shù)量，再與其對(duì)應(yīng)的扣分值相乘即得到產(chǎn)品的扣分。最后，用滿分減去扣分值得到產(chǎn)品的質(zhì)量得分，作為最終質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果。

設(shè)某CAD軟件產(chǎn)品數(shù)據(jù)的缺陷分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為：嚴(yán)重缺陷扣α分，重度缺陷扣β分，一般缺陷扣γ分，則根據(jù)缺陷扣分法得出的產(chǎn)品質(zhì)量得分為：

其中，X、Y、Z分別為產(chǎn)品中嚴(yán)重缺陷、重度缺陷、一般缺陷的個(gè)數(shù)，Q為產(chǎn)品質(zhì)量得分。

加權(quán)平均法的思路是通過(guò)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)集各評(píng)價(jià)項(xiàng)在抽樣檢驗(yàn)中的正確率與為其分配的權(quán)重進(jìn)行加權(quán)平均，來(lái)得到最終的質(zhì)量結(jié)果。其優(yōu)勢(shì)在于考慮到了不同類(lèi)型評(píng)價(jià)對(duì)象對(duì)最終質(zhì)量結(jié)果的影響程度不同，于是給評(píng)價(jià)項(xiàng)賦權(quán)，權(quán)重越大說(shuō)明該評(píng)價(jià)項(xiàng)越重要。但是，賦權(quán)的過(guò)程仍然沒(méi)有詳細(xì)說(shuō)明，可能帶有較強(qiáng)的主觀性。其公式如下：

式中，Ci、Pi分別為第i個(gè)評(píng)價(jià)項(xiàng)的數(shù)據(jù)的度量值及其對(duì)應(yīng)的權(quán)重，且Ci∈(0.0,1.0)；Pi∈(0.0,1.0)；R為數(shù)據(jù)質(zhì)量結(jié)果，R∈(0.0,1.0)；n為評(píng)價(jià)項(xiàng)數(shù)。

4 結(jié)語(yǔ)

本文在前人研究的基礎(chǔ)上，基于GB/T 25000.12-2017標(biāo)準(zhǔn)提出的15個(gè)數(shù)據(jù)質(zhì)量特性，結(jié)合CAD軟件產(chǎn)品數(shù)據(jù)內(nèi)容及其特征，構(gòu)建了一個(gè)相對(duì)全面，包含數(shù)據(jù)質(zhì)量測(cè)評(píng)指標(biāo)、數(shù)據(jù)質(zhì)量檢測(cè)方法和數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)方法的CAD軟件產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量測(cè)評(píng)體系框架，基于該框架，后續(xù)可針對(duì)CAD軟件產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)質(zhì)量測(cè)評(píng)系統(tǒng)。

在針對(duì)具體CAD軟件產(chǎn)品實(shí)施軟件數(shù)據(jù)質(zhì)量測(cè)評(píng)時(shí)，要衡量一個(gè)軟件產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量的好壞，其質(zhì)量指標(biāo)及度量元的合格與否要給出準(zhǔn)繩，并給出其權(quán)重。這樣的數(shù)據(jù)需要通過(guò)長(zhǎng)期積累、總結(jié)獲得，同時(shí)也需要經(jīng)過(guò)專(zhuān)家的評(píng)估確定。因此，在使用基于本文提出的測(cè)評(píng)體系框架進(jìn)行軟件數(shù)據(jù)質(zhì)量度量還需要做大量的實(shí)踐研究工作，深入鉆研。