洪　流，黃海波，賈春暉，肖　靜（.工業(yè)和信息化部電子第五研究所軟件質(zhì)量工程研究中心，廣州5060；.中國移動（深圳）分公司，深圳58048）

基于外部質(zhì)量特性的軟件質(zhì)量模糊綜合評價方法的研究

洪流1，黃海波1，賈春暉2，肖靜1
（1.工業(yè)和信息化部電子第五研究所軟件質(zhì)量工程研究中心，廣州510610；2.中國移動（深圳）分公司，深圳518048）

隨著計算機(jī)行業(yè)的不斷成熟和進(jìn)步，軟件系統(tǒng)測試發(fā)揮著越來越重要的作用，如何對軟件進(jìn)行合理有效地評價成為新的話題。借鑒模糊綜合評價方法，并結(jié)合多年的系統(tǒng)測試經(jīng)驗(yàn)，提出一套基于軟件外部質(zhì)量的評價模型，解決軟件質(zhì)量評價過程中因缺少度量因素而難以量化的難題，對軟件質(zhì)量評價提供較為客觀且可行的評價方案。

模糊綜合評價；外部質(zhì)量

0　引言

在信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域不斷發(fā)展、成熟的過程中，軟件的應(yīng)用也日益廣泛，軟件的作用的地位日漸突出。隨著軟件需求的不斷提高，軟件規(guī)模不斷擴(kuò)大，復(fù)雜度也越來越高，從而導(dǎo)致軟件出錯的可能性也大大提高，因此高效、合理、客觀的軟件質(zhì)量評價方法一直是軟件評估領(lǐng)域探索的目標(biāo)。

軟件質(zhì)量是一個較為模糊、廣泛的概念，我們經(jīng)常聽到“某某軟件好用，使用時反應(yīng)快”、“某某軟件功能很全”。這些描述不能算作軟件質(zhì)量評價的標(biāo)準(zhǔn)，更不能算作軟件質(zhì)量定量評價的標(biāo)準(zhǔn)。

本文采用模糊數(shù)學(xué)中的模糊綜合評判模型，結(jié)合《GB-T 16260.2-2006軟件工程產(chǎn)品質(zhì)量第2部分：外部度量》[2]中對外部質(zhì)量的層次分類，對軟件質(zhì)量進(jìn)行總體評估。

1　軟件質(zhì)量度量

1.1軟件質(zhì)量度量類別

在ISO/IEC 9126中，將軟件質(zhì)量的度量方式分為三類：內(nèi)部質(zhì)量度量、外部質(zhì)量度量和使用質(zhì)量度量。

內(nèi)部質(zhì)量度量主要運(yùn)用在開發(fā)階段，對開發(fā)過程中的過程產(chǎn)物進(jìn)行評價，包括需求說明等；外部質(zhì)量度量主要基于需求和設(shè)計來使用，一般用于系統(tǒng)級的測試，通過對比實(shí)際系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)情況與系統(tǒng)設(shè)計說明來對軟件進(jìn)行評價；而使用度量顧名思義，是從使用的角度（包括軟件產(chǎn)品的功能實(shí)現(xiàn)情況、工作效率等）來對軟件進(jìn)行評價，以生產(chǎn)環(huán)境中現(xiàn)實(shí)需求來說明的[3]。

本文主要對外部質(zhì)量度量進(jìn)行描述，其他方式不做展開描述。

1.2軟件質(zhì)量度量步驟

軟件度量過程大體可以分為4步：明確評價要求、設(shè)計評價方式、執(zhí)行計算模型、求取評價結(jié)果。

明確評價要求是指從軟件本身的需求和設(shè)計出發(fā)，確定軟件設(shè)計的側(cè)重點(diǎn)，從開發(fā)目的等角度明確六大外部質(zhì)量特性的重要級別，并作為確定一級評價因素權(quán)重的參考。

評價方式的過程包含：設(shè)定度量評價因素、明確定量評價集、獲取定量評價權(quán)重。由于軟件的質(zhì)量特性是不能夠直接度量的，需對評價時用到的質(zhì)量特性進(jìn)行標(biāo)識度量，從而確定定量水平。

執(zhí)行計算模型是按照已經(jīng)確定的評價因素、評價集以及權(quán)重，按照既定的模型進(jìn)行計算，從而獲取執(zhí)行結(jié)果。當(dāng)然，在執(zhí)行過程中，為了執(zhí)行結(jié)果更客觀、更準(zhǔn)確，既定的模型以及權(quán)重等值也需盡可能客觀，從而保證結(jié)果的有效性[4]。

在執(zhí)行度量后，本文按照模糊綜合評價方法中的最大隸屬原則得到最終的評價結(jié)果。

2　基于軟件外部質(zhì)量的模糊綜合評價模型

2.1確定軟件質(zhì)量度量評價因素

根據(jù)《GB-T 16260.2-2006軟件工程產(chǎn)品質(zhì)量第2部分：外部度量》中對軟件外部質(zhì)量特性的描述，將軟件外部質(zhì)量特性分為功能性、可靠性、易用性、維護(hù)性、可移植性和效率[1～2]，那么可以確定評價一級指標(biāo)因素集U={功能性，可靠性，易用性，維護(hù)性，移植性，效率}= {U1，U2，U3，U4，U5，U6}。另外，對各一級指標(biāo)的細(xì)分，設(shè)定二級指標(biāo)。在標(biāo)準(zhǔn)中，對六個一級質(zhì)量特性指標(biāo)的細(xì)分情況如下圖1。

圖1　質(zhì)量特性指標(biāo)細(xì)分圖

從上圖可以得出二級評價指標(biāo)劃分情況如下U1={適合性，準(zhǔn)確性，互操作性，安全保密性}={u11，u12，u13，u14}；U2={成熟性，容錯性，易恢復(fù)性}={u21，u22，u23}；U3={易理解性，易學(xué)性，易操作性，吸引性}={u31，u32，u33，u34}；U4={易分析性，易改變性，穩(wěn)定性，易測試性}={u41，u42，u43，u44}；U5={適應(yīng)性，易安裝性，共存性，易替換性}= {u51，u52，u53，u54}；U6={時間特性，資源利用性}={u61，u62}。

2.2確定軟件質(zhì)量度量評價集

在進(jìn)行軟件的黑盒測試時，我們會發(fā)現(xiàn)一些軟件的缺陷，這些缺陷可能來自不同的功能項(xiàng)，而且缺陷的種類也各不相同，在對軟件質(zhì)量進(jìn)行評價時，軟件測試所發(fā)現(xiàn)的缺陷是重要的評估依據(jù)，此時缺陷的個數(shù)和影響程度決定著被測軟件的質(zhì)量[5]。

根據(jù)ISO/IEC 14598的要求，定量測量的結(jié)果需映射到標(biāo)度上[1～2]，根據(jù)計算結(jié)果，將評估結(jié)果分為很好、較好、中等、較差、很差共五個等級，則設(shè)定評價集A= {a1，a2，a3，a4，a5}。

2.3確定軟件質(zhì)量度量權(quán)重

在對軟件質(zhì)量進(jìn)行模糊綜合評價時，由于作為度量的外部質(zhì)量特性分為兩級，需對一級評價指標(biāo)和二級評價指標(biāo)分別進(jìn)行權(quán)重的劃分。權(quán)重的確定可參照專家打分法，由項(xiàng)目的技術(shù)委員會確定，技術(shù)委員會成員由項(xiàng)目干系方及行業(yè)專家組成，從而保障了模型計算結(jié)果的合法、有效性以及客觀性[6～7]。

（1）一級評價因素權(quán)重的確定

上文提到一級指標(biāo)因素集U={功能性，可靠性，易用性，維護(hù)性，移植性，效率}={U1，U2，U3，U4，U5，U6}，則設(shè)定一級評價因素的權(quán)重M={M1，M2，M3，M4，M5，M6}，其中∑Mi=1。在進(jìn)行權(quán)重確定時可按照系統(tǒng)真實(shí)情況對外部質(zhì)量的六大特性進(jìn)行權(quán)重分配[8]。

（2）二級評價因素權(quán)重的確定

本文提到的二級評價因素分別為U1，U2，U3，U4，U5，U6，則設(shè)定二級評價因素的權(quán)重為W1={w11，w12，w13，w14}（其中∑w1j=1，j=1，2，3，4）；W2={w21，w22，w23}（其中∑w2j=1，j=1，2，3）；W3={w31，w32，w33，w34}（其中∑w3j=1，j=1，2，3，4）；W4={w41，w42，w43，w44}（其中∑w4j=1，j=1，2，3，4）；W5={w51，w52，w53，w54}（其中∑w5j=1，j=1，2，3，4）；W6={w61，w62}（其中∑w6j=1，j=1，2）。

（3）二級評價因素評判矩陣的確定

二級指標(biāo)評判矩陣R中的任意元素rij表示評價指標(biāo)uij屬于評價集ai的隸屬度，以功能性的評判矩陣為例，表示如下：

其中r11表示功能的“適合性”屬于“很好”的隸屬度。

同理可求得可靠性、易用性、維護(hù)性、移植性、效率的評判矩陣R2、R3、R4、R5、R6。

2.4執(zhí)行軟件評價度量

（1）一級評價因素的評判矩陣

按照模糊綜合評價法，在通過“專家打分法”獲得二級評價因素權(quán)重Wi以及二級評價因素的評判矩陣Ri后，可求得相應(yīng)二級特性的隸屬度Bi，那么一級評價因素的評判矩陣B={B1，B2，B3，B4，B5，B6}T。

其中，

B2，B3，B4，B5，B6同理可求得。

（2）一級評價因素的隸屬度

在獲取一級評價因素的評判矩陣B以及一級評價因素權(quán)重矩陣M后，可通過矩陣運(yùn)算求取一級評價因素隸屬度C，公式如下：

2.5評價結(jié)果

在求得一級評價因素隸屬度C后，可知矩陣C為1行5列的矩陣，按照最大隸屬原則獲取評價結(jié)果。

3　實(shí)例應(yīng)用

3.1確定一級評價因素權(quán)重

按照“專家打分法”獲取一級評價因素權(quán)重M= {M1，M2，M3，M4，M5，M6}={0.4，0.15，0.1，0.05，0.05，0.25}。

3.2確定二級評價因素權(quán)重

按照“專家打分法”獲取二級評價因素權(quán)重如下：

3.3確定二級評價因素評判矩陣

按照“專家打分法”獲取二級評價因素的評判矩陣如下：

3.4求取一級評價因素評判矩陣

按照公式（2），求取二級評價因素的隸屬度，如下所示：

同理可得：

B2={0.15，0.07，0.20，0.37，0.21}；

B3={0.055，0.255，0.435，0.175，0.08}；

B4={0.415，0.345，0.145，0.065，0.03}；

B5={0.275，0.26，0.22，0.15，0.095}；

B6={0.2，0.335，0.265，0.135，0.065}。

則一級評價因素的評判矩陣：

3.5求取一級評價因素隸屬度

按照公式（3），求取一級評價因素的隸屬度，如下所示：

按照最大隸屬原則[9]，由于矩陣C中0.29最大，故該軟件的模糊綜合評價結(jié)果為“較好”。

4　結(jié)語

本文提出的基于外部質(zhì)量特性的軟件質(zhì)量模糊綜合評價方法簡單且易使用，評價方法合理，評估過程嚴(yán)謹(jǐn)，且評估結(jié)果直觀，為軟件質(zhì)量評估領(lǐng)域提供了可行性強(qiáng)的評估方法[10]。

[1]GB/T18905.1-2002(ISO/IEC 14598-1:1999)軟件工程產(chǎn)品評價第1部(Information Technology-Software Product Evaluation-Part 1) 5-15

[2]GB/T 16260.2-2006(ISO/IEC 9126-2:2003)軟件工程產(chǎn)品質(zhì)量第2部分：外部度量（Software Engineering Product Quality）3～5

[3]吳祈宗.系統(tǒng)工程[M].北京:北京理工出版社出版社，2006

[4]彭霞，朱萍，任永昌.軟件詳細(xì)設(shè)計工具對比分析嚴(yán)謹(jǐn)[J].計算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2013，23(3):77～80

[5]Norman E.Fenton(英)，Shari Lawrence Pfleeger(美).Software Metrics A Rigorous and Practical Approach.

[6]陳奐昊，洪流.系統(tǒng)測試的外部質(zhì)量評價方法研究[J].軟件工程師，2014，17(11)3～4

[7]季超英，宋曉秋.軟件文檔質(zhì)量的度量方法研究[J].計算機(jī)工程與設(shè)計.2007，28(17)：4068～4071

[8]王穎，柳小軍.基于功能點(diǎn)的軟件度量在項(xiàng)目管理中的應(yīng)用.中國電子科學(xué)研究院學(xué)報，2013，8(1)82～83

[9]曹濟(jì)，溫麗.軟件項(xiàng)目功能點(diǎn)度量方法與應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社，2012:23～44

[10]尹平，許聚常，張慧穎.軟件測試與軟件質(zhì)量評價[M].北京:國防工業(yè)出版社，2008:23～56

肖靜（1982-），湖北襄陽人，碩士，工程師，研究方向?yàn)樾畔踩燃壉Ｗo(hù)測評、軟件工程化等

Fuzzy Comprehensive Evaluation;External Quality

Research on the Software Quality Fuzz Com prehensive Evaluation Method Based on the ExternalQuality Features

HONG Liu1，HUANG Hai-bo1，JIA Chun-hui2，XIAO Jing1
（1.Software Quality Engineering Research Center，China Electronic Products Reliability and Environmental Testing Research Institute，Guangzhou 510610；2.China Mobile(Shenzhen)Limited，Guangzhou 518048）

With thematurity and progress of the computer industry,software system test is playing an increasingly important role,how to evaluate reasonably and effectively becomes the new topic.Uses fuzzy comprehensive evaluation method,and combines the experience in system testing for years,proposes an evaluation model based on the software external quality,so that themodel solves the problem due to the lack ofmeasurement factorswhich is difficult to quantify,and themodel provides relatively objective and feasible evaluation scheme for the software quality evaluation.

1007-1423（2015）15-0006-05

10.3969/j.issn.1007-1423.2015.15.002

洪流（1988-），男，江蘇南通人，碩士，助理工程師，研究方向?yàn)榈谌较到y(tǒng)評測、軟件工程化等

黃海波（1988-），男，江蘇徐州人，碩士，助理工程師，研究方向?yàn)榈谌较到y(tǒng)評測、軟件工程化等

賈春暉（1987-），女，浙江嘉欣人，碩士，工程師，研究方向?yàn)锳pp、網(wǎng)站頁面監(jiān)控測試等

2015-05-13

2015-05-18