通信軟件缺陷預(yù)防和改進(jìn)體系設(shè)計(jì)

閆若琨

北京交通大學(xué) 北京 100044

軟件開發(fā)技術(shù)的復(fù)雜度逐步提升，更易造成后續(xù)使用過程中的產(chǎn)品缺陷。特別是對(duì)于通信類軟件，由于產(chǎn)品質(zhì)量問題會(huì)導(dǎo)致軟件用戶的通信間斷，從而會(huì)給用戶的日常生活造成不良影響。因此，在軟件開發(fā)的過程中便應(yīng)該盡早發(fā)現(xiàn)缺陷,在開發(fā)時(shí)提高通信軟件的質(zhì)量要遠(yuǎn)比開發(fā)完成后再進(jìn)行反復(fù)測試更為有效。而通信軟件質(zhì)量的提升需要企業(yè)加大整體研發(fā)的投入金額，所以通信軟件企業(yè)在軟件質(zhì)量方面的管理成本呈現(xiàn)逐年增加的態(tài)勢(shì)。要想得到高質(zhì)量的通信軟件，需要通信軟件生產(chǎn)企業(yè)在軟件缺陷預(yù)防方面付出更大的努力，這樣才能在避免軟件缺陷重復(fù)出現(xiàn)的同時(shí)提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1 通信軟件缺陷預(yù)防的必要性

通信軟件缺陷預(yù)防指的是在通信軟件未出現(xiàn)缺陷時(shí)，開發(fā)人員便提前采取積極有效的一系列預(yù)防措施，將缺陷扼殺在萌芽狀態(tài)的一種先進(jìn)型技術(shù)。美國質(zhì)量保證研究所曾對(duì)軟件修復(fù)成本做過一項(xiàng)統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明軟件上線后期發(fā)現(xiàn)缺陷的修復(fù)成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于軟件開發(fā)初期，且修復(fù)成本會(huì)隨著軟件上線時(shí)間的推進(jìn)而大幅增加。這是由于通信軟件發(fā)生缺陷后，開發(fā)人員需要修改最初的設(shè)計(jì)與編碼，且需要重新進(jìn)行測試以及考慮對(duì)其他相關(guān)模塊的影響。該研究所的數(shù)據(jù)表明，若將軟件初始設(shè)計(jì)時(shí)修復(fù)一個(gè)缺陷的成本記作1，那么軟件正式上線后進(jìn)行修復(fù)的成為則為100，成本屬于成百倍的增長。因此，為了降低軟件發(fā)布后的巨幅修復(fù)成本，最好的方法便是在初始開發(fā)是進(jìn)行缺陷預(yù)防[1]。

2 當(dāng)前通信軟件缺陷預(yù)防體系存在的問題

2.1 處理方式趨于表面化

工作人員在嘗試修復(fù)通信軟件已經(jīng)發(fā)生的問題或缺陷時(shí)，往往會(huì)將表面結(jié)果作為修復(fù)衡量指標(biāo)，解決問題后便不再深入挖掘剖析。這樣的操作便會(huì)存在通信軟件缺陷表面已經(jīng)處理完畢但實(shí)際還存在深層次問題，無法找尋到缺陷存在的根本原因，從而導(dǎo)致軟件的缺陷反復(fù)發(fā)生，浪費(fèi)大量時(shí)間成本和修復(fù)成本。除此以外，當(dāng)一個(gè)通信軟件發(fā)生缺陷時(shí)，通常會(huì)由一整個(gè)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行修復(fù)，有時(shí)團(tuán)隊(duì)成員在解決缺陷的策略上有不同想法，成員間缺乏團(tuán)隊(duì)內(nèi)部的溝通確認(rèn)和交流分享，這樣導(dǎo)致通信軟件缺陷處理具備延后性，無法快速高效地制定有效的缺陷解決策略。

2.2 軟件研發(fā)人員分工不明確

由于缺乏對(duì)研發(fā)人員的明確分工，會(huì)導(dǎo)致通信軟件缺乏整體性規(guī)劃，降低通信軟件系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可擴(kuò)展度。且現(xiàn)階段缺乏專業(yè)的通信軟件測試員，軟件的測試工作通常是由程序開發(fā)者來完成。由于軟件開發(fā)者擁有定性思維，且存在個(gè)人思維的局限性，往往難以發(fā)現(xiàn)軟件設(shè)計(jì)過程中存在的固有缺陷，這樣會(huì)導(dǎo)致研發(fā)人員無法在開發(fā)階段發(fā)現(xiàn)大量的程序錯(cuò)誤，為通信軟件日后發(fā)生缺陷埋下巨大的隱患[2]。

3 通信軟件缺陷預(yù)防的解決策略

3.1 建立完善的通信軟件缺陷預(yù)防體系

（1）通信軟件缺陷預(yù)防體系理論概述

通信軟件缺陷預(yù)防體系主要由兩部分構(gòu)成：首先是對(duì)通信軟件缺陷的整體化分析過程，通俗來講便是對(duì)通信軟件缺陷的解決策略和風(fēng)險(xiǎn)分析過程。其次是建立系統(tǒng)化的缺陷資產(chǎn)庫，對(duì)通信軟件經(jīng)常出現(xiàn)的缺陷數(shù)據(jù)和預(yù)防流程進(jìn)行系統(tǒng)化梳理。通信軟件缺陷預(yù)防體系的建立主要包括以下四個(gè)步驟。

首先，應(yīng)該設(shè)立處理通信軟件缺陷問題的專業(yè)化團(tuán)隊(duì)，并賦予專業(yè)化團(tuán)隊(duì)一定的責(zé)任指標(biāo)。設(shè)立一個(gè)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人，一般由通信軟件項(xiàng)目的經(jīng)理來擔(dān)任，團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人進(jìn)行任務(wù)分配、團(tuán)隊(duì)矛盾協(xié)調(diào)。團(tuán)隊(duì)人員負(fù)責(zé)系統(tǒng)化處理通信軟件缺陷，人員構(gòu)成包括缺陷領(lǐng)域的專業(yè)人才、通信軟件開發(fā)人員等。

第二，要根據(jù)具體問題構(gòu)建長期及短期的通信軟件缺陷應(yīng)對(duì)策略。根據(jù)對(duì)通信軟件缺陷各項(xiàng)指標(biāo)的記錄，用記錄數(shù)據(jù)分析缺陷的輕重程度，按照輕重程度將缺陷劃分為嚴(yán)重缺陷、一般缺陷和輕微缺陷，從而據(jù)等級(jí)制訂專業(yè)性的長短期缺陷應(yīng)對(duì)策略。

第三，追根溯源，對(duì)缺陷的源頭進(jìn)行梳理。在通信軟件缺陷的處理過程中，要將缺陷原因分析放到首要地位。分析缺陷為什么會(huì)發(fā)生、在何種情況下發(fā)生、缺陷發(fā)生的因果關(guān)系、編程的內(nèi)部邏輯是否有誤等根源性問題，并針對(duì)根源性問題提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。在溯源處理的過程中，要注重溯源的過程而非溯源的結(jié)果，專注于一次性徹底解決通信軟件存在的缺陷問題。

最后，要進(jìn)行缺陷預(yù)防的檔案整理，將已有的缺陷庫規(guī)范化，避免缺陷日后的反復(fù)發(fā)生。根據(jù)缺陷處理的實(shí)際過程將缺陷系統(tǒng)化分類，為日后缺陷的鑒定及預(yù)防提供完備的材料基礎(chǔ)。

（2）通信軟件缺陷預(yù)防體系注意點(diǎn)

首先，要明確開發(fā)人員的職責(zé)與義務(wù)，做到團(tuán)隊(duì)內(nèi)分工明確。并且做到團(tuán)隊(duì)內(nèi)的信息溝通及時(shí)化透明化，實(shí)現(xiàn)缺陷修復(fù)進(jìn)度的團(tuán)隊(duì)同步共享，避免信息傳遞阻塞的不良現(xiàn)象發(fā)生。

其次，要將通信軟件缺陷處置流程系統(tǒng)化規(guī)范化，通過溯源處理規(guī)避日后的缺陷復(fù)發(fā)，并按照嚴(yán)格的流程進(jìn)行缺陷數(shù)據(jù)收集及信息處理分析。

第三，要將通信軟件缺陷的信息流和故障流做可視化性處理，對(duì)缺陷修復(fù)過程中遇到的困惑進(jìn)行歸類和預(yù)防，同時(shí)建立完善的責(zé)任人制度，保障缺陷預(yù)防體系權(quán)責(zé)分明。

第四，要建立完備的缺陷預(yù)防庫。在缺陷預(yù)防庫中列明常見缺陷的清單，寫明修復(fù)方法與后續(xù)跟進(jìn)反饋記錄，根據(jù)反饋記錄進(jìn)行措施調(diào)整。這樣可以高效預(yù)防下次同類缺陷的發(fā)生。

最后，要充分深入檢查缺陷的根源，發(fā)掘本源并進(jìn)行問題跟蹤，對(duì)缺陷修復(fù)活動(dòng)要進(jìn)行定期復(fù)盤，不斷吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，大幅提升缺陷處理的效率。下圖為典型的通信軟件缺陷預(yù)防體系。

圖1 通信軟件項(xiàng)目缺陷預(yù)防體系圖示

3.2 優(yōu)化通信軟件缺陷預(yù)測方法

3.2.1 傳統(tǒng)通信軟件缺陷預(yù)測方法測評(píng)

通信軟件缺陷預(yù)測是提升通信軟件質(zhì)量的基礎(chǔ)，只有在通信軟件設(shè)計(jì)的實(shí)際過程中對(duì)缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測，才能及時(shí)對(duì)日后可能產(chǎn)生的缺陷進(jìn)行針對(duì)性的預(yù)防。按照缺陷預(yù)測的不同技術(shù)，可將缺陷預(yù)測方法分為三大類，分別是類比預(yù)測法、Delphi估算預(yù)測法、數(shù)學(xué)模型預(yù)測法。現(xiàn)階段的研究可以證實(shí)前兩種預(yù)測方法具有無法克服的局限性，因此目前在通信軟件缺陷預(yù)測領(lǐng)域，研究者們大多采用數(shù)學(xué)模型預(yù)測法。常用的數(shù)學(xué)模型預(yù)測方法有以下幾種：線性判別分析預(yù)測法（LDA）；布爾判別函數(shù)預(yù)測法（BDF）；貝葉斯網(wǎng)絡(luò)預(yù)測法（BN）；分類回歸樹預(yù)測法（CART）；優(yōu)化集精簡預(yù)測法（OSR）；聚類分析預(yù)測法（CA）；支持向量機(jī)預(yù)測法（SVM）；人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測法（ANN）以及平均單一相關(guān)評(píng)估器預(yù)測法（AODE）等方法。不同的缺陷預(yù)測方法有著不同的優(yōu)缺點(diǎn)，可以根據(jù)實(shí)際缺陷解決不同的問題，但也存在著各自應(yīng)用的局限性。有研究者曾將上述提及的數(shù)學(xué)模型預(yù)測法進(jìn)行了詳細(xì)比較，具體比較結(jié)果見下表1和表2。

表1 數(shù)學(xué)模型缺陷預(yù)測方法比較

表2 不同缺陷預(yù)測模型的預(yù)測結(jié)果比較

結(jié)合上述表一和表二的預(yù)測結(jié)果數(shù)據(jù)分析，可以看出與其他預(yù)測模型相比較，多元化相關(guān)評(píng)估器預(yù)測法的預(yù)測平均準(zhǔn)確率最高。但是75.8%的預(yù)測準(zhǔn)確率仍舊有大幅的提升空間，為了進(jìn)一步提升該模型預(yù)測的準(zhǔn)確度，可以在多元化相關(guān)評(píng)估器預(yù)測法的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化。

3.2.2 基于多元化相關(guān)評(píng)估器預(yù)測法的缺陷預(yù)測改進(jìn)體系設(shè)計(jì)

首先，可以在原有預(yù)測模型上增加度量元素的個(gè)數(shù)，保證增加的度量元素具備易操作、易估計(jì)、與通信軟件缺陷相關(guān)度高的特征。同時(shí)要細(xì)化度量準(zhǔn)則，以提升通信軟件缺陷預(yù)測的準(zhǔn)確性。在此操作過程中要注意，不要單純?cè)黾佣攘吭氐臄?shù)量，僅以增加數(shù)量為目標(biāo)反而會(huì)使預(yù)測結(jié)果與設(shè)計(jì)初衷背道而馳。對(duì)于可以影響通信軟件質(zhì)量的重要度量元素，應(yīng)該適度提升其在預(yù)測模型中的權(quán)重值。

其次，可以調(diào)整I類/II類錯(cuò)誤率的比例。I類錯(cuò)誤是指預(yù)測模型將低風(fēng)險(xiǎn)缺陷錯(cuò)誤預(yù)測為高風(fēng)險(xiǎn)缺陷，II類錯(cuò)誤是指預(yù)測模型將高風(fēng)險(xiǎn)缺陷錯(cuò)誤預(yù)測為低風(fēng)險(xiǎn)缺陷。這兩種不同的錯(cuò)誤會(huì)造成不同的軟件修復(fù)成本，可以通過調(diào)整度量元素的數(shù)量和權(quán)重比例、細(xì)化度量標(biāo)準(zhǔn)，盡可能地將風(fēng)險(xiǎn)模型優(yōu)化。為保證通信軟件的使用質(zhì)量，可以選擇犧牲I類錯(cuò)誤比率保證II類錯(cuò)誤比率的準(zhǔn)確度，提升通信軟件用戶的使用體驗(yàn)[3]。

4 結(jié)束語

本文從現(xiàn)階段通信軟件缺陷預(yù)防存在的問題入手，分析通信軟件缺陷預(yù)防的必要性。根據(jù)缺陷防控過程具體存在的問題，提出完善的通信軟件缺陷預(yù)防理論體系。在理論架構(gòu)的支撐下，對(duì)傳統(tǒng)通信軟件缺陷預(yù)測的不同方法進(jìn)行分類測評(píng)，以篩選出最優(yōu)的缺陷預(yù)測模型。在最優(yōu)缺陷預(yù)測模型的基礎(chǔ)上，提出兩點(diǎn)模型優(yōu)化改進(jìn)的實(shí)際建議，為通信軟件缺陷預(yù)防管理提供借鑒。隨著缺陷預(yù)防流程的標(biāo)準(zhǔn)化以及缺陷預(yù)防模型的進(jìn)一步優(yōu)化，通信軟件缺陷預(yù)測模型一定會(huì)更加豐富和完善，預(yù)防效果也會(huì)越來越好。