基于PDCA循环的时空大数据云平台软件测试管理方法研究

2019-10-22李亚君王洪宇

科技与创新 2019年19期

李亚君，王洪宇

李亚君1，王洪宇2

（1.中国人民大学信息学院，北京 100872；2.北京星球时空科技有限公司，北京 100191）

时空大数据云平台软件测试作为保证软件质量的重要方法，其测试的质量管理工作对于建设时空大数据云平台的质量保证具有重要意义。基于PDCA循环，采用观察、文献研究、实验等研究方法，初步构建了一套贴合时空大数据云平台建设实际的软件测试管理方法，希望能够为类似企业的软件测试管理提供参考的方法。

PDCA；时空大数据；云平台；软件测试管理方法

1 引言

近年来，随着测绘技术、互联网、大数据、云计算、人工智能等高新技术的快速发展，中国传统地理信息系统（GIS）已经不能满足社会各界对测绘的需求，为了适应当前测绘新技术的发展，时空大数据云平台应运而生。目前，国内很多学者都围绕智慧城市建设进行时空大数据云平台的研究，很多企业也在建设时空大数据云平台[1-3]。新型平台的出现随着传统的GIS软件与高新技术的进一步融合，形成了更广泛、多层次和多尺度的应用格局，在各空间信息相关领域得到了广泛的应用和发展。高光军等人面对丰富的自然资源数据，依托云平台，建设了国土空间大数据平台[4]。时空大数据云平台与传统的GIS软件产品一样，其用户群体大多数是地理信息行业相关的企事业单位，对软件质量的要求很高。但截至目前，由于地理空间数据对标准规范的依赖性很高，数据种类多、数据结构复杂，导致时空大数据云平台的建设十分复杂。另外，在技术方面，GIS软件的专业化要求也很高，而且在GIS软件开发企业中，大多数人都是GIS专业出身，缺乏计算机软件测试和质量管理相关的知识，导致GIS软件行业仍然没有标准的软件测试质量管理规范。中国地理信息协会和信息产业部每年都在进行地理信息系统软件的测评工作，地理信息系统软件测试从业者也在研究贴合地理信息系统实际的软件测试方法，比如高源根据G公司实际情况并结合地理信息行业特性和数据特征分析，提出了一套适合G公司的地理信息系统的软件测试模型和框架[5]等。

PDCA循环是“计划—实施—检查—处理”的简称，该循环作为全面质量管理的思想基础和方法依据，已经在多个学科领域得到了研究和应用。比如王权胜将PDCA循环法应用到高校体育教育专业乒乓球普修课教学中，以76名学生为实验对象进行了研究，结果表明PDCA循环的引入有利于学生乒乓球技术水平的提高[6]；李晶和丁红华将PDCA循环引用到建设工程项目全过程审计质量管理中，使审计质量管理更具有可操作性[7]；在软件项目管理中，朱烨借助帕累托图和因果分析图，分析影像C型软件产品质量的关键性因素，在此基础上依据PDCA工作方法，构建了一套适用于A项目的质量管理框架[8]等。

尽管PDCA循环已经在各个领域得到了广泛的应用，但在时空大数据云平台软件的质量管理中，PDCA循环还是一片空白。鉴于此，本文基于PDCA循环和GIS时空大数据云平台的建设特点，采用调查法、观察法、实验法、文献研究法等研究方法初步构建一套贴合时空大数据云平台实际的软件测试管理方法，希望能够为类似云平台软件的测试方法提供参考。

2 PDCA循环法概述

PDCA循环是全面质量管理的思想基础和方法依据，是一种科学的工作程序。单次PDCA循环的4个阶段如图1所示。

图1 单次PDCA循环示意图

如图1所示，PDCA循环将软件测试工作程序分为4个阶段，包括（Plan）计划阶段、（Do）实施阶段、（Check）检查阶段和（Action）处理阶段。计划阶段是根据软件测试需求分析现状，制订软件测试质量保证计划，提出具有可操作性的软件测试质量度量目标；实施阶段是把软件测试质量保证计划认真实施的过程；检查阶段是对计划实施的过程进行监视和度量，确定是否达到预期的效果；处理阶段是对实施效果的总结，把成功的经验进行总结并整理成后续可借鉴的标准，同时也把本工作循环中没有解决的问题或者出现的新问题，提交给下一个工作循环去解决。经过这样一次循环，可以解决产品中出现的一些问题，从而提高产品质量。但是这四个过程并不是运行一次就结束，而是周而复始地进行，运行一次循环，解决一些问题，对于没有解决或者没有发现的问题，放在下一个循环解决，如此PDCA循环呈现出阶梯式上升的过程[9]，如图2所示。

图2 持续PDCA循环示意图

3 管理方法

时空大数据云平台是针对基础时空数据、专题信息数据、互联网在线抓取数据进行获取、存储、处理、共享、集成、可视化服务的技术系统。一般而言，时空大数据云平台的建设考虑到建设成本，其软件产品并不是一次完成的，而是采用“以项目带产品”的思路，将云平台划分为多个子系统，持续不断地进行迭代和集成，从而完成整个平台的研发。一个项目或一个子系统的质量决定了整个平台建设的质量。软件测试作为质量保证的重要手段，在时空大数据云平台的建设中尤为重要。

一个项目的开发过程主要包括需求调研、设计、研制、测试、安装部署、服务等主要环节。与此类似，软件测试质量管理主要包括软件测试需求分析、软件测试设计、制定软件测试计划、测试计划实施、实施过程的监控、实施结果的总结等环节。常用的软件测试过程模型主要有V模型、W模型、H模型、X模型、前置模型等。软件测试过程与软件开发过程一样，都遵循软件工程原理和管理学原理[10]。针对一个项目，基于PDCA循环构建GIS软件测试全生命期管理方法，如图3所示。

如图3所示，针对一个项目，基于PDCA循环的软件测试管理过程主要包括软件测试计划阶段（P）、软件测试执行阶段（D）、软件测试监控阶段（C）和软件测试总结阶段（A）。参与人员主要包括软件测试经理（或测试主管）、项目经理和软件测试工程师，根据企业具体情况，参与人员可进行相应的裁剪，软件测试经理和项目经理可以是同一个人。

图3 基于PDCA循环构建软件测试管理方法

3.1 软件测试计划阶段（P）

一般而言，软件测试计划阶段的主要任务包括软件测试需求分析、编写软件测试计划、软件测试计划的评审、软件测试团队的组建、软件测试平台的搭建、准备测试数据等工作。对于时空大数据云平台软件，由于其对空间数据的依赖性很高，数据种类多、数据结构复杂，所以需要提前了解软件对于基础空间数据的要求，有针对性地准备测试数据。

计划阶段，首先进行软件测试需求分析，需求分析主要是根据软件需求规格说明书确定软件测试的范围、目标和测试类型，然后，编写软件测试需求分析报告，根据软件测试需求分析报告可以明确该项目需要测试的种类、范围及测试工作结束的标准。分析报告中的软件测试范围和目标定义的越详细越好，定义越详细对后续测试工作的越有指导意义。

在软件测试需求分析报告的基础上，由软件测试经理根据工作安排和实际情况编写软件测试计划，测试计划主要是根据项目的时间、成本、质量要求进行测试工作的策划，需要经过软件测试经理、项目经理及相关领导的评审。只有评审通过后，才可以发布按计划实施。测试计划主要包括时间进度计划、成本预算、人员计划、资源协调计划等。另外，对于时空大数据云平台软件，由于其研究对象是空间环境，空间数据具有多维特性，系统规模庞大，结构复杂，而且计算机技术发展迅速，从而决定了GIS软件产品的测试都具有极大的不确定性，所以在软件测试计划中应该包括软件测试风险管理计划。

软件测试计划经过评审后开始软件测试准备工作，包括软件测试平台的搭建、测试数据的准备等。时空大数据云平台软件依赖的空间数据具有多维特性，要求测试人员对GIS时空大数据具有一定的了解，以便于后续测试工作的开展。

综上所述，软件测试计划阶段（P）的输入和输出如表1所示。

表1 软件测试计划阶段（P）输入输出

输入参与人员输出需求规格说明书。时间、成本、质量要求。GIS软件测试数据。软件测试管理平台测试经理（或测试主管）、项目经理、测试工程师、数据工程师（根据具体情况确定）软件测试需求分析报告、软件测试计划、软件测试项目管理平台、软件测试风险管理计划

3.2 软件测试执行阶段（D）

软件测试的执行伴随着软件的开发而进行，首先进行单元测试，然后进行集成测试，最后进行全功能测试，以及根据测试计划判断是否需要性能测试等。每一个测试阶段进行的工作包括：①测试用例设计；②软件测试经理组织对设计的测试用例进行评审，主要是评审测试用例是否完全覆盖了测试需求，编写是否详细具有可操作性；③软件测试经理分配测试任务、测试工程师执行测试用例；④提交测试过程中发现的软件缺陷到测试管理平台，并跟进研发进行修复，修复完成后，由测试工程师进行确认修复的回归测试。

一个项目的软件测试至少经过2轮，必要时，需在测试工程师之间进行交叉测试，以确保软件缺陷全部得到修复。同时，GIS软件测试的风险管理也需要伴随着软件测试过程而进行。

软件测试执行阶段（D）的输入和输出如表2所示。

表2 软件测试执行阶段（D）输入输出

输入参与人员输出软件概要设计说明书、软件详细设计说明书、软件UI设计、软件源码测试经理（或测试主管）、测试工程师单元测试用例设计及缺陷、集成测试用例设计及缺陷、功能测试用例设计及缺陷、性能测试用例设计及缺陷（根据具体情况确定）