冉學(xué)臣 冉曉旭

(1.重慶長(zhǎng)安工業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司，重慶 400023； 2.重慶大學(xué)城市科技學(xué)院，重慶 402167)

1 引 言

計(jì)量測(cè)試軟件作為測(cè)量設(shè)備的一部分[1]，通常與測(cè)量?jī)x器、測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)一起組成測(cè)量系統(tǒng)，完成測(cè)量過(guò)程，獲取測(cè)量過(guò)程需確定的量值，通過(guò)計(jì)算，最終得到測(cè)量結(jié)果。按計(jì)量確認(rèn)的含義[1,2]，計(jì)量測(cè)試軟件也是設(shè)備，在投入使用前應(yīng)該進(jìn)行計(jì)量驗(yàn)證。

依據(jù)CNAS-CL01:2006和CNAS-CL52:2014，對(duì)計(jì)量測(cè)試軟件的適用性進(jìn)行適當(dāng)?shù)拇_認(rèn)，確保檢測(cè)和校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的完整性和保密性，用于檢測(cè)、校準(zhǔn)和抽樣的軟件應(yīng)達(dá)到要求的準(zhǔn)確度，并符合檢測(cè)和/或校準(zhǔn)相應(yīng)的規(guī)范要求，并按設(shè)備進(jìn)行管理[3,4]。針對(duì)有些單位雖然對(duì)具體的計(jì)量測(cè)試軟件開(kāi)展了計(jì)量驗(yàn)證研究，但沒(méi)有形成通用的方法[5～9]。

在實(shí)際操作過(guò)程中，對(duì)計(jì)量測(cè)試軟件計(jì)量驗(yàn)證的重要性缺乏認(rèn)識(shí)，缺乏計(jì)量測(cè)試軟件驗(yàn)證的方法，造成大量在用計(jì)量測(cè)試軟件沒(méi)有有效地開(kāi)展計(jì)量驗(yàn)證工作，或只對(duì)計(jì)量測(cè)試軟件進(jìn)行簡(jiǎn)單的檢查，如病毒的檢查等，不能確保用于檢測(cè)、校準(zhǔn)和抽樣的軟件滿足預(yù)期使用要求。

成熟的軟件測(cè)試方法和軟件測(cè)評(píng)方法對(duì)計(jì)量測(cè)試軟件的操作者來(lái)說(shuō)缺乏可操作性，不能有效地滿足計(jì)量驗(yàn)證的需要。因此急需研究適用于計(jì)量測(cè)試軟件用戶使用的計(jì)量測(cè)試軟件計(jì)量驗(yàn)證方法，滿足測(cè)量自動(dòng)化和互聯(lián)網(wǎng)+的發(fā)展方向。

2 軟件測(cè)評(píng)與計(jì)量測(cè)試軟件的計(jì)量驗(yàn)證的區(qū)別

軟件測(cè)評(píng)是指為度量軟件質(zhì)量所進(jìn)行的測(cè)試、評(píng)估等活動(dòng)[5]，通常是第三方軟件產(chǎn)品評(píng)測(cè)機(jī)構(gòu)在軟件驗(yàn)收、交付與釋放前，按規(guī)定要求進(jìn)行的獨(dú)立確認(rèn)測(cè)試。軟件測(cè)評(píng)已形成了比較完善和標(biāo)準(zhǔn)化的方法和程序[10,11]，JJF1182-2007是一個(gè)通用要求，要求“按計(jì)量器具技術(shù)特性的分類或應(yīng)用領(lǐng)域分別制定相應(yīng)軟件測(cè)評(píng)的細(xì)則和程序，提出其特定要求”。然而大量使用的計(jì)量測(cè)試軟件并沒(méi)有相應(yīng)軟件測(cè)評(píng)的細(xì)則和程序，并沒(méi)有測(cè)評(píng)依據(jù)。

計(jì)量測(cè)試軟件的計(jì)量驗(yàn)證是指用戶驗(yàn)證計(jì)量測(cè)試軟件滿足計(jì)量檢定、校準(zhǔn)和檢測(cè)工作規(guī)定要求的活動(dòng)，可采用的測(cè)試手段有限，通常無(wú)法進(jìn)行白盒測(cè)試，只能進(jìn)行有限的黑盒測(cè)試。

計(jì)量測(cè)試軟件按功能可以分為數(shù)據(jù)處理軟件，測(cè)量軟件和測(cè)量控制軟件。按軟件來(lái)源分為自編或委托編制軟件和購(gòu)買(mǎi)現(xiàn)成的項(xiàng)目軟件。自編軟件通常需要首先進(jìn)行計(jì)量確認(rèn)，形成規(guī)定要求，完成計(jì)量驗(yàn)證；項(xiàng)目軟件只需要進(jìn)行計(jì)量驗(yàn)證。

計(jì)量測(cè)試軟件無(wú)論是開(kāi)展軟件測(cè)評(píng)或者計(jì)量驗(yàn)證，都是以軟件測(cè)試[12～15]為基礎(chǔ)，采用的方法基本上來(lái)源于軟件工程的測(cè)試方法。軟件測(cè)評(píng)與計(jì)量測(cè)試軟件計(jì)量驗(yàn)證的區(qū)別見(jiàn)表1。

表1 軟件測(cè)評(píng)與計(jì)量測(cè)試軟件計(jì)量驗(yàn)證的區(qū)別

Tab.1 Difference between software evaluation and testing software verification

3 計(jì)量驗(yàn)證的方法

計(jì)量測(cè)試軟件的計(jì)量驗(yàn)證的方法可分為：安裝環(huán)境測(cè)試、功能測(cè)試、檢定方法、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)比對(duì)測(cè)試、數(shù)據(jù)完整性和安全性測(cè)試等七個(gè)方面。下面以工業(yè)鉑、銅熱電阻檢定系統(tǒng)的計(jì)量驗(yàn)證為例介紹計(jì)量驗(yàn)證方法。計(jì)量驗(yàn)證的依據(jù)包括：《JJG 229-2010 工業(yè)鉑、銅熱電阻檢定規(guī)程》、CNAS認(rèn)可規(guī)范以及軟件使用說(shuō)明書(shū)。

3.1 安裝環(huán)境測(cè)試

軟件的正常運(yùn)行必須提供保護(hù)檢測(cè)和校準(zhǔn)數(shù)據(jù)完整性所必需的環(huán)境和運(yùn)行條件[3]。安裝環(huán)境測(cè)試是指計(jì)量測(cè)試軟件安裝使用時(shí)硬件、系統(tǒng)以及其它條件的要求，通常這些要求是與計(jì)量測(cè)試軟件版本相關(guān)，是由廠家在計(jì)量測(cè)試軟件說(shuō)明書(shū)上所規(guī)定的。其測(cè)試用例如表2所示。

表2 安裝環(huán)境測(cè)試用例

Tab.2 Test cases of installation environment

3.2 功能測(cè)試

功能測(cè)試是指測(cè)量軟件說(shuō)明書(shū)提供的軟件功能，包括硬件設(shè)置、軟件參數(shù)設(shè)置、記錄報(bào)告的設(shè)置、數(shù)據(jù)查詢等，主要驗(yàn)證是否適應(yīng)工作需要，保證功能的正確性。功能測(cè)試的測(cè)試用例如表3所示。

表3 功能測(cè)試用例

Tab.3 Test cases of functional

3.3 檢定方法、數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)比對(duì)測(cè)試

檢定過(guò)程是否按照檢定規(guī)程規(guī)定的方法進(jìn)行，數(shù)據(jù)處理的正確性是驗(yàn)證計(jì)量測(cè)試軟件的關(guān)鍵。由于無(wú)法進(jìn)行源碼的測(cè)試，因此只能通過(guò)檢定原始記錄的信息進(jìn)行測(cè)試，這就首先要求檢定原始記錄信息充分，具有可追溯性。選擇測(cè)試用例應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：

(1)原始記錄信息要充分，要滿足可追溯性的要求，保證數(shù)據(jù)處理過(guò)程能復(fù)現(xiàn)。

(2)選擇測(cè)試點(diǎn)時(shí)，應(yīng)覆蓋工作范圍，至少在工作范圍內(nèi)選擇上、中、下三個(gè)測(cè)試點(diǎn)。本例中選用0℃和100℃兩點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試。

(3)數(shù)據(jù)修約和有效數(shù)字的運(yùn)算是重點(diǎn)要測(cè)試的內(nèi)容。

(4)計(jì)量測(cè)試軟件采用的算法要與檢定規(guī)程中規(guī)定的算法進(jìn)行比較，確保一致。

(5)由原始記錄得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行手工計(jì)算，與計(jì)量測(cè)試軟件的計(jì)算得到的結(jié)果進(jìn)行比較，其結(jié)果應(yīng)該一致。

(6)制定測(cè)試用例的依據(jù)是檢定規(guī)程或校準(zhǔn)規(guī)范或與測(cè)量軟件廠家簽訂的技術(shù)協(xié)議。

(7)若測(cè)量系統(tǒng)有相應(yīng)的校準(zhǔn)規(guī)范，可選用該校準(zhǔn)規(guī)范中有關(guān)軟件測(cè)試的內(nèi)容進(jìn)行測(cè)試。

表4給出了工業(yè)鉑、銅熱電阻檢定系統(tǒng)檢定方法、數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)比對(duì)的測(cè)試結(jié)果。

表4 檢定方法、數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)比對(duì)測(cè)試用例

Tab.4 Test cases of verification methods, data processing and data comparison

3.4 數(shù)據(jù)完整性和安全性測(cè)試

數(shù)據(jù)完整性和安全性(包括保密性)是數(shù)據(jù)控制的主要任務(wù)，應(yīng)對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)施保護(hù)[3]。其測(cè)試用例如表5所示。

表5 數(shù)據(jù)完整和安全性測(cè)試用例

Tab.5 Test cases of data integrity and security

3.5 計(jì)量驗(yàn)證結(jié)果的處理

計(jì)量驗(yàn)證完成后，應(yīng)出具驗(yàn)證報(bào)告，給出驗(yàn)證結(jié)論。對(duì)計(jì)量驗(yàn)證的結(jié)果如存在不符合的情況，應(yīng)評(píng)估驗(yàn)證結(jié)果對(duì)計(jì)量測(cè)試軟件適用性的影響，采取相應(yīng)的措施。如及時(shí)與軟件廠家溝通，及時(shí)修改軟件中存在的問(wèn)題，與廠家共同提高計(jì)量測(cè)試軟件的適應(yīng)性。

無(wú)論是計(jì)量測(cè)試軟件驗(yàn)收階段或是使用階段，只要軟件驗(yàn)證不符合使用要求，都應(yīng)該進(jìn)行軟件升級(jí)，升級(jí)后的軟件應(yīng)再次進(jìn)行全面的計(jì)量驗(yàn)證。本例中存在的問(wèn)題經(jīng)與廠家溝通得到比較圓滿的解決。

4 有關(guān)問(wèn)題的討論

4.1 正確對(duì)待軟件使用過(guò)程中存在的問(wèn)題

軟件在驗(yàn)收或使用過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題是難免的，也是正常的，關(guān)鍵是出現(xiàn)問(wèn)題如何去識(shí)別問(wèn)題的性質(zhì)，提出解決措施。

4.2 測(cè)量軟件中檢定方法問(wèn)題

計(jì)量測(cè)試軟件采用的計(jì)量檢定(或者校準(zhǔn))方法應(yīng)與計(jì)量檢定規(guī)程(或者校準(zhǔn)規(guī)范)一致。如果與計(jì)量檢定規(guī)程的檢定方法不一致，按規(guī)定不能開(kāi)展計(jì)量檢定工作。如果用于校準(zhǔn)，必須按CNAS-CL01:2006中5.4.5.2的規(guī)定對(duì)修改的方法進(jìn)行確認(rèn)。

4.3 數(shù)據(jù)修約問(wèn)題

計(jì)算機(jī)由于字長(zhǎng)的限制，會(huì)產(chǎn)生一定的誤差，直接影響數(shù)據(jù)修約的正確性，這在實(shí)際計(jì)量驗(yàn)證中應(yīng)特別引起重視。同時(shí)計(jì)量測(cè)試軟件是否按有效數(shù)字的運(yùn)算原則進(jìn)行處理，也會(huì)影響測(cè)量結(jié)果的正確性。

4.4 常數(shù)的取舍

數(shù)據(jù)處理中如果有常數(shù)，必須按照檢定規(guī)程或校準(zhǔn)規(guī)范的要求進(jìn)行取值，并且在原始記錄中應(yīng)有記載，這樣才能保證數(shù)據(jù)處理的正確性和原始記錄的可追溯性。

4.5 原始記錄的問(wèn)題

在進(jìn)行原始記錄測(cè)試時(shí)，除關(guān)注原始記錄滿足本單位管理要求外，還應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注記錄數(shù)據(jù)的完整性和可追溯性，這可以通過(guò)從原始記錄中提取數(shù)據(jù)按檢定規(guī)程或校準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行手工驗(yàn)算來(lái)驗(yàn)證。

采用保存電子版原始記錄的方式，其安全性應(yīng)特別引起重視。通常采用單機(jī)、單硬盤(pán)方式保存數(shù)據(jù)，其安全性不能得到有效保證，可能因硬盤(pán)損壞或操作者誤刪文件而造成不必要的損失，這種情況最可靠的方法是采用打印成紙質(zhì)原始記錄保存。

4.6 計(jì)量驗(yàn)證的頻次問(wèn)題

計(jì)量驗(yàn)證的頻次不必象測(cè)量?jī)x器一樣每年進(jìn)行驗(yàn)證，可以按以下原則安排驗(yàn)證：

(1)對(duì)計(jì)量測(cè)試軟件進(jìn)行驗(yàn)收、投入使用前應(yīng)編制驗(yàn)證大綱，大綱應(yīng)包含驗(yàn)證依據(jù)、驗(yàn)證項(xiàng)目及方法，對(duì)每個(gè)驗(yàn)證項(xiàng)目編制測(cè)試用例，進(jìn)行全面計(jì)量驗(yàn)證。

(2)當(dāng)計(jì)量測(cè)試軟件在使用過(guò)程出現(xiàn)問(wèn)題，或?qū)y(cè)量結(jié)果產(chǎn)生懷疑時(shí)，可針對(duì)出現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)行部分驗(yàn)證，重點(diǎn)進(jìn)行檢定方法、數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)比對(duì)測(cè)試。

(3)當(dāng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)重裝、軟硬件升級(jí)時(shí)應(yīng)進(jìn)行安裝環(huán)境的測(cè)試和功能性測(cè)試，確保測(cè)量軟件正常運(yùn)行。

(4)當(dāng)計(jì)量測(cè)試軟件升級(jí)時(shí)，應(yīng)按計(jì)量驗(yàn)收的方式進(jìn)行計(jì)量驗(yàn)證。

(5)當(dāng)檢定規(guī)程或校準(zhǔn)規(guī)范更新時(shí)，應(yīng)按新的要求重新編制測(cè)試用例，按投入使用前的要求進(jìn)行全面的計(jì)量驗(yàn)證。

5 結(jié)束語(yǔ)

計(jì)量測(cè)試軟件作為項(xiàng)目軟件，針對(duì)性比較強(qiáng)，開(kāi)展使用前的計(jì)量驗(yàn)證顯得非常必要，這也是保證量值準(zhǔn)確可靠的重要手段。

采用測(cè)試用例的方法有利于規(guī)范地開(kāi)展計(jì)量測(cè)試軟件的計(jì)量驗(yàn)證，保證測(cè)試結(jié)果的復(fù)現(xiàn)性。

本文提出的計(jì)量驗(yàn)證方法以軟件測(cè)試為基礎(chǔ)，具有通用性和可操作性，適用于計(jì)量測(cè)試軟件的計(jì)量驗(yàn)證，前提是在計(jì)量驗(yàn)證之前必須編制一套有效的測(cè)試用例，編制的測(cè)試用例應(yīng)以適用性為目的。

[1] JJF 1001-2011 通用計(jì)量術(shù)語(yǔ)及定義[S].北京:中國(guó)質(zhì)檢出版社,2012.

[2] GB/T 19022-2003 測(cè)量管理體系 測(cè)量過(guò)程和測(cè)量設(shè)備的要求[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2004.

[3] 中國(guó)合格評(píng)定國(guó)家認(rèn)可委員會(huì).檢測(cè)和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力認(rèn)可準(zhǔn)則:CNAS-CL01:2006 [S].

[4] 中國(guó)合格評(píng)定國(guó)家認(rèn)可委員會(huì).CNAS-CL01《檢測(cè)和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力認(rèn)可準(zhǔn)則》應(yīng)用要求:CNAS-CL52:2014[S].

[5] 吳洪生,許明華,洪力. 測(cè)量軟件日常運(yùn)行驗(yàn)證方法的探討[J].計(jì)測(cè)技術(shù),2012(3):44～45.

[6] 劉海洋. 測(cè)量設(shè)備之?dāng)?shù)據(jù)自動(dòng)處理系統(tǒng)計(jì)量驗(yàn)證方法的探討[J].測(cè)量與測(cè)試技術(shù),2014,41(4):25～26.

[7] 劉新蘭.恒溫槽軟件驗(yàn)證[J].上海計(jì)量測(cè)試,2015.250(6):31～33.

[8] 黃成偉,丁力,張中偉,龍成章.醫(yī)用加速器測(cè)量分析軟件的驗(yàn)證[J].計(jì)量技術(shù),2008.No9:46～49.

[9] 張琨健,林志華,池商林.材料拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集分析軟件驗(yàn)證方法研究[J].福建建設(shè)科技,2014.No.6:21～25.

[10] GJB 2434A-2004 軍用軟件產(chǎn)品評(píng)價(jià)[S].北京:總裝備部軍標(biāo)出版發(fā)行部,2004.

[11] JJF 1182-2007 計(jì)量器具軟件測(cè)評(píng)指南[S].北京:中國(guó)計(jì)量出版社:2007.

[12] 趙斌編著.軟件測(cè)試技術(shù)經(jīng)典教程(第二版)[M].北京:科學(xué)出版社,2011.

[13] (美)卡尼爾等著.計(jì)算機(jī)軟件測(cè)試(原書(shū)第2版)[M].王峰等,譯.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.

[14] GJB/Z 141-2004 軍用軟件測(cè)試指南[S].北京:總裝備部軍標(biāo)出版發(fā)行部,2004.

[15] GB/T 15532-2008 計(jì)算機(jī)軟件測(cè)試規(guī)范[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2008.

[16] JJF 229-2010 工業(yè)錫、銅熱電阻檢定規(guī)程[S].北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2010.

[17] JJF 1098-2003 熱電偶、熱電阻自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)校準(zhǔn)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2003.