软件保障性评估在维修性分配和预计软件中的应用

第２０卷第２期　２００８年４月　军械工程学院学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｏｒｄｎａｎｃｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　Ｖｏｌ＿２０　Ｎｏ．２　Ａｐｒ．，２００８　文章编号：１００８—２９５６（２００８）０２—０００５—０４　

软件保障性评估在维修性分配和预计软件中的应用　

张俊萍，朱小冬，曲红绯，　（军械工程学院装备指挥与管理系，河北石家庄０５０００３）　摘要：从软件保障性的影响要素——软件生命周期过程、软件自身的设计特性和保障资源出发，阐明了软件保　障性评估的原理，提出了一套软件保障性评估方案。通过在某维修性分配和预计软件上的具体实践，充分验证　了该评估方案的可行性和实用性。　关键词：软件保障性评估；生命周期过程；设计特性；保障资源　中图分类号：ＴＰ３１１．５３　文献标识码：Ａ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｓｏｆｔｗａｒｅ　Ｓｕｐｐ０ｒｔａｂｉｌｉｔｙ　Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｔｏ　Ｍａｉｎｔａｉｎａｂｉｌｉｔｙ　Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ　Ｓｏｆｔｗａｒｅ　

ＺＨＡＮＧ　Ｊｕｎ—ｐｉｎｇ，ＺＨＵ　Ｘｉａｏ—ｄｏｎｇ，ＱＵ　Ｈｏｎｇ—ｆｅｉ　（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｃｏｍｍａｎｄ　ａｎｄ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，Ｏｒｄｎａｎｃｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｓｈ￣ｉａｚｈｕａｎｇ　０５０００３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｌｉｆｅ　ｃｙｃｌｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ，ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ａｎｄ　ｓｕｐ—　ｐｏｒｔ　ｒｅｓｏｕｒｃｅ，ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｓｕｐｐｏｒｔａｂｉｌｉｔｙ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｉｌｌｕｍｉｎａｔｅｄ　ｃｌｅａｒｌｙ　ａｎｄ　ａｎ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｓｃｈｅｍｅ　ｉｓ　ｂｒｏｕｇｈｔ　ｆｏｒｗａｒｄ．Ｂｙ　ａｐｐｌｙｉｎｇ　ｔｈｉｓ　ｓｃｈｅｍｅ　ｔｏ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｍａｉｎｔａｉｎａｂｉｌｉｔｙ　ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ　ｓｏｆｔｗａｒｅ，ｔｈｅ　ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｓｃｈｅｍｅ　ｉｓ　ｆｕｌｌｙ　ｖａｌｉｄａｔｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｓｕｐｐｏｒｔａｂｉｌｉｔｙ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ；ｌｉｆｅ　ｃｙｃｌｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ；ｄｅｓｉｇｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ；ｓｕｐｐｏｒｔ　ｒｅｓｏｕｒｃｅ　

随着计算机技术在武器系统和自动化信息系统　中的广泛应用，出现了大量规模庞大、实现功能复杂　的软件密集型装备，该类装备中的软件被赞誉为　“力量的倍增器”，提供了很强的战场能力　Ｊ。众　所周知，软件密集型装备未来战场能力的发挥很大　程度上依赖于各军种有效保障这些装备的能力。因　此，作为装备保障的核心问题，软件保障不容忽　视　。现今，对装备保障能力的评价已日渐成　熟　Ｊ，相比较而言，软件的保障性评估显得非常薄　弱，仅停留在定性评估阶段，尚未提出一套系统的、　量化的评估方案。针对这种现状，笔者围绕软件密　集型装备中的软件保障性评估展开研究，力求提出　一套实用的评估方案，为软件的保障性提供客观的　决策依据。　收稿１３期：２００８－０１－１７；修回１３期：２００８－０３－０２　项目来源：军队科研计划项目　作者简介：张俊萍（１９８１一），女，博士研究生　１软件保障性评估及其原理　１．１软件保障性评估　软件保障性是指软件的设计特性和计划的保障　资源满足平时战备完好性及战时使用要求（即保障　要求）的能力（或程度）　Ｊ，即对产品、保障资源和　生命周期过程满足所有软件保障活动程度的度量。　从定义中可以看出，软件保障性是软件的一种综合　特性，它的好坏主要依赖于３个要素——软件生命　周期过程、软件自身的设计特性和软件保障资源。　其中，软件生命周期过程是用于指导软件保障活动　的一系列步骤、方法和策略；软件自身的设计特性是　指软件本身与保障有关的各种特性（如维护性、可　靠性、测试性、安全性等），这里用维护性来象征软　件自身的设计特性；软件保障资源是指为保证软件　平时和战时使用要求所规划的人力、物质和信息资　源。软件保障性评估则是利用测试与分析所取得的　

数据资料，通过综合与分析，对软件的保障性水平做　维普资讯 http://www.cqvip.com ６　军械工程学院学报　出决策的过程　。　１．２软件保障性评估原理　进行软件保障性评估所采用的技术原理如下：　首先，把软件保障性划分为软件生命周期过程、维护　性和保障资源３个度量要素；然后，依据层次分析　法，把每个度量要素分解为具体的可测量的特性指　标，针对各个特性指标有目的、有针对性地设计问　题，从而得到一系列包含所有特性指标的调查表；其　次，填写调查表，依据其所包含的各个问题的技术要　求和评判标准对问题进行评分；调查表填写完毕并　审查后，对有效的调查表所得的分数及权重进行运　算，从而得到各个特性指标以及每个度量要素的得　分，对应其保障性分数层次表可得出该度量要素的　水平及相应改进措施；最后，通过综合软件生命周期　过程、维护性和软件保障资源３个要素的分数可以　得到整个软件的保障性分数，同时，对分数及其分布　情况进行分析可以发现影响软件保障性的地方，给　出软件保障性评估报告。这样，就完成了软件保障　性评估。　２软件保障性评估方案　在上述技术原理的基础上，笔者提出了一套具　体的软件保障性评估方案，具体步骤如下。　２．１制定评估计划　该阶段的主要工作是对软件保障性评估活动进　行整体规划，确定人员、评估对象、场地、时机和评估　程序等。首先，需要确定参与评估的人员，评估人必　须公正，软件开发人员及有偏见的人员不能担任评　估人；其次，需要确定评估样本，在评估过程中，由于　对所有源代码、文档和过程进行评估往往是不现实　的，为了节省时间和费用，需要选择评估样本，可采　用专门软件自动选出或手工选出最小且具有代表性　的样本；最后，制定评估程序和步骤，制定何时、何地　以及如何进行评估，为后续软件保障性评估的成功　实施奠定基础。　２．２设计调查表　调查表的设计者（一般是领域专家）必须把方　方面面的因素都考虑在内，对软件生命周期过程、维　护性和软件保障资源不断进行合理的细化、分层，直　至调查表能够最好地涵盖软件的保障性，同时合理　确定各个子因素的权重系数也很重要　。软件不　同，对软件保障性的要求不同，评估的侧重点也会相　应变化，因此评估应针对具体软件设计合适的调查　表，并衡量权重系数，以确保评估的适用性　ｊ。　２．３调查表问题回答与确认　确定调查表的填写者，然后通过会议、座谈等形　式使填表者明确调查表问题的内涵及回答方式。在　调查表填写完毕后，需要对调查表进行逐一审查来　确认其有效性。　２．４对调查表进行评价与打分　评估人员需要基于明确的分数判定标准对有效　的调查表的回答进行评判，打出分数。　２．５分析与报告单项评估　针对保障性的３个要素——软件生命周期过　程、维护性和软件保障资源分别进行评估，将实际评　估得到的分值按式（１）折合为百分制分数，然后通　过查阅保障性分数层次表表１可得到与要素相对应　的评价（优、良、较差或差）和改善建议。　Ｙ＝Ｓ　Ｘ　１００／（ｒ凡Ｘ　），　（１）　式中：】，和ｓ分别为百分制分数和实际评估分数；ｒ凡　和　分别为问题满分分值和调查表中的问题数。　

表１　分别针对３要素划分保障性分数层次　

生命周期过程要素主要针对过程的成熟度和有　效性进行度量，对它进行改善是非常困难的，可以采　取下列建议，如创建或更新需求标准、更严格地执行　标准、增强用户培训和加强配置管理等；对于维护性　要素，可能需要采取重新设计系统、创建或更新系统　文档、尽量避免紧急软件变更等措施来改善软件的　维护性；保障资源要素主要针对资源的可用性和有　效性进行度量，对于“较差”或者“差”的评价结果，

　维普资讯 http://www.cqvip.com 第２期　张俊萍等：软件保障性评估在维修性分配和预计软件中的应用　７　是“不可接受的”，需要采取下列措施进行改善，如　加强维护人员的培训、加强保障经费投入和配置新　的软件工程工具等。　所有的软件评估都应具备一个报告，记录所有　评估结果，针对问题域，评估人员必须解释不足之　处，为管理者和软件保障性分析提供一些优、缺点反　馈。具体的报告格式、提交频率、内容和报告发布的　要求因项目而异，这些要求应该在软件保障性评估　计划中进行定义。　２．６综合分析与报告评估结果　综合上述３要素的分数，根据式（２）可得到综　合的保障性分数。　＝（】，Ｄ×０＋　×ｂ＋　×ｃ）／（０＋ｂ＋ｃ），（２）　式中：】／ｓ为综合后得到的保障性分数；ｙｎ，Ｙｍ和　分别表示生命周期过程评估分数、维护性评估分数　和保障资源评估分数；ｎ，ｂ和Ｃ分别为生命周期过　程、维护性和保障资源在软件保障性中的权重系数，　一般情况下满足ｎ＋ｂ＋Ｃ＝１，以方便计算。不同软　件对３个要素的要求各有侧重，故ｎ，ｂ和Ｃ的设定　应根据具体软件对３要素的侧重程度进行调整。如　下文中的ＭＡＰＳ对维护性要求较高而另外２个要素　重视度相当，采用了如下设定：ｎ＝０．３，ｂ＝０．４，Ｃ＝　０．３。最后，对应表２可得到最终的软件保障性评估　结论，将其记录到评估报告中，一般采用以下格式：　“基于……，该项目的软件保障性被评定为‘优／良／　较差／差’，保障性风险……”。　

表２保障性的分数层次　

３软件保障性评估实例　上述软件保障性评估方案具有很高的通用性，　可应用于一般软件和嵌入式软件的保障性评估。下　面以某维修性分配和预计软件（Ｍａｉｎｔａｉｎａｂｉｌｉｔｙ　Ａｌｌｏ－　ｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ　Ｓｏｆｔｗａｒｅ，ＭＡＰＳ）为例，应用上述　提出的软件保障性评估方案对该软件进行保障性评　估，力求评价软件保障能力的同时对上述方案的可　行性和实用性进行充分验证。　该维修性分配和预计软件ＭＡＰＳ综合了等值分　配法、故障率分配法的相似产品维修性数据分配法　等多种分配方法以及概率模拟、功能层次、抽样评分　和运行功能等多种预计方法，通过多次试验比较达　到维修性的合理分配　Ｊ。分析认为，该软件强调软　件的维护性，而对过程和保障资源要求一般，因此，　下面所实施的保障性评估将维护性评估作为重点进　行说明。　软件的维护性评估贯穿于软件开发的整个生命　周期过程，因此针对不同开发阶段，需要分别设计不　同的调查表，包括：需求阶段和设计阶段维护性评估　表（见表３）、编码阶段的模块问卷表（见表４）、计算　机软件单元（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｓｏｆｔｗａｒｅ　Ｕｎｉｔ，ＣＳＵ）问卷表　（见表５）和验收阶段的计算机软件配置项目（Ｃｏｍ－　ｐｕｔｅｒ　Ｓｏｆｔｗａｒｅ　Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　Ｉｔｅｍ，ＣＳＣＩ）评估表（见表　６）。调查表的设计很重要，它是设计人员在全面分　析影响维护性的所有因素的基础上不断细化而得到　的，然后由软件的设计、开发人员进行打分，作为后　续评估的基础。