民航软件稳态研发过程的质量度量

杨京煜 卢燕

一、引言

软件质量度量是20世纪60年代针对软件危机的出现而产生的软件定量评价技术。早期的软件质量度量以测试和产品质量度量为主。随着过程管理思想方法的引入，学者们认识到，软件的生产过程决定了最终的产品质量。因此，过程质量度量逐渐成为软件质量度量的重点，国内外学者也对软件的过程质量提出了很多度量模型。

软件质量评价是根据软件质量度量结果和相应的评价标准，对软件质量进行合理的评价，以反映软件质量的当前状态，为精准的进行软件质量管理提供依据。软件过程质量的评价方法也是当下软件质量管理领域研究的热点。

虽然国内外学者对软件过程质量的度量模型和软件质量评价进行了大量的研究，但是基本上都侧重理论，且对度量和评价的研究是分别进行的，度量和评价的一体化研究则未见有文献记载。对于国内软件企业来说，亟需一整套切合自身开发特点的过程质量度量和评价方法。

民航软件的安全性和可靠性永远是第一位的。因此，民航软件采用稳态的研发过程，分为需求、设计、编码、测试和投产5个阶段，每一阶段的产出物开发完成并通过评审后，才能进入下一阶段，以保证开发过程的稳定可控。本文在国内外学者对软件过程质量度量模型和质量评价的研究基础上，首次为民航软件的稳态研发过程构建质量度量模型和指标体系，采集各个过程阶段产出物的属性进行指标计算，然后创造性的采用过程阶段打分法对软件的过程质量进行评价。

二、过程质量度量研究现状

軟件过程质量度量的关键与难点，在于度量模型的构建。Pfleeger和McGowan提出了SADT（Structureed analysi and design technique）方法描述软件过程，以便发现软件开发过程中的问题。Basili提出了GQM（Goal-Question-Metric）范例度量模型，将度量与项目和过程的总体目标联系在一起。Lott和Rombach将采集测量数据的活动集成到软件过程模型中，对度量目标进行了有目的的细化。Brochers等人强调把面向目标的度量引入一个软件机构时过程建模所起的重要作用，描述了一个在软件过程建模的基础上创建GQM计划的方法和步骤，将对过程的度量渗透到软件过程中。宿为民提出了一个支持过程度量的软件过程建模方法GQM-D（Goal Question Metric-Data），其基本思想是在GQM模型的度量层下增加一个数据项分层，将关于过程度量的一些特定活动完全融入到过程模型中，使之成为软件过程活动的一种。李树明认为以过程为中心的软件开发与质量管理是现代软件产业的时代特征，并提出了一个基于CMM过程管理控制的软件质量管理模型及平台，以帮助软件组织达到较高的成熟度水平。李健分析了软件过程的度量和不同过程成熟度层次对度量的需求，研究系统化的问题驱动的度量过程ISPM（Issue-driven Software Process Mea-surement）。张春花将根本原因分析法与CMM相结合，提出一种提升软件组织过程能力和过程性能、促进软件产品质量提高的新方法。

尽管上述过程质量度量模型的侧重点不尽相同，但是都没有设计具体的质量度量指标，因而无法在软件企业中得到实际应用。

三、过程质量评价研究现状

软件质量定量评价也是国内软件工程领域研究的热点。目前，软件质量评价有三个标准：ISO/IEC 9126系列标准，ISO/IEC 14598系列标准和ISO/IEC 12207系列标准。学者们围绕这3个标准，研究出很多软件质量评价方法。王胜芝提出了综合评价法，并给出了质量综合模糊评价模型，对模型中定量化方法作了较详细的讨论。宁正元提出了Fuzzy综合评价法，介绍了软件质量的模糊综合评价模型以及用Fuzzy法来进行加权系数的确定。李克文提出了基于模糊三角数模糊神经网络的软件质量评价方法，来处理软件开发过程中用户需求同软件特性之间的非线性关系。李良宝提出了多级模糊综合评价法，给出了多级模糊综合评价模型，并结合工程实例给出了使用评价模型进行软件评价的步骤。郭飞提出了提出了基于专家知识的自适应神经推理ANFIS（adaptive neural-fuzzy inference system）软件质量评价模型，实现了软件质量评价过程中推理规则适应度。王李进提出了基于人工神经网络的软件质量评价，来提高软件质量评价的准确性。

上述评价方法都侧重于采用不同的算法来计算软件产品质量的评价向量值，以得到软件产品质量的评价等级。但是目前还没有学者提出对软件的过程质量进行评价的方法。

四、民航软件稳态研发过程的质量度量与评价

对民航软件稳态研发过程中每一个阶段的过程质量和产出物质量进行质量度量与评价，可以减少研发过程中的偏差，确保最终产出安全可靠的高质量产品。

（一） 过程质量度量模型及指标体系

本文借鉴层次分析法中逐层分解的思想，自顶向下建立构建过程质量度量模型，并形成一套涵盖各个过程阶段过程质量和结果质量的指标体系。

该质量度量模型分为三层：第一层是过程阶段，第二层是指标分类，第三层是过程质量的质量特性。其中，第一层是在民航软件稳态研发过程中定义的5个过程阶段；第二层的过程指标和结果指标分别用来衡量各个过程阶段过程质量和结果质量；第三层是28个具体的质量度量指标。

（二）过程阶段产出物

民航软件稳态研发过程中使用的过程控制工具如TRMS、TOMS、Jira等必须非常齐全，且每个阶段的产出物都必须在组织级的配置管理工具如Conflunce、Git等存放，所以可以实时采集各过程阶段的产出物。

（三）质量度量指标计算

以各过程阶段的产出物作为度量实体，以这些实体的属性值作为度量数据，计算过程质量指标值并给出质量评价。过程指标只看对应的产出物有没有，不需要计算。结果指标值则需要经过计算生成。

（四）过程质量评价

本文采用过程阶段打分法对民航软件稳态研发的过程质量做量化评价。根据各个过程阶段的质量指标值，参照相应的评价标准、评定等级和得分公式对过程阶段进行打分，采用线性加权法计算软件的过程质量得分，并对软件的过程质量进行评价定级。

1.过程指标评价标准

过程指标衡量各阶段质量活动是否规范执行。

2.过程指标得分计算

3. 結果指标评价标准

结果指标衡量各阶段产出物的质量，评价标准为指标值。

结果指标的评定等级对应的评价得分具体见表1。

6.过程质量评价

过程质量评价标准，为软件过程质量总分所在的区间。

通过计算软件质量得分以及对软件质量进行评价定级，能够直观展示民航软件稳态研发过程的质量情况。

五、民航软件过程质量度量与评价实证

以中国民航信息网络股份有限公司研发中心航班状态查询软件2022年的过程质量为例，根据质量度量模型和指标体系，获取该软件2022年研发过程各阶段的产出物，计算质量指标值和过程质量得分，并进行质量评价。

运用公式（1）对该软件各个过程阶段的过程指标打分。

运用公式（2）对该软件各个过程阶段的结果指标打分，结果见表2。

运用公式（3）得出该软件的质量总得分，为91.85分，根据软件质量评价标准，该软件的总体质量评定等级为优良。但是从表2可以看出，该软件编码和测试阶段的过程质量还有进一步提升的空间。

六、结语

本文首次提出民航软件稳态研发过程的过程质量度量模型和指标体系，计算出质量指标值后，采用过程阶段打分法进行过程质量评价。实证结果表明，本文的质量度量和评价方法能直观反映出软件的过程质量，以便精确的控制、管理和改进质量。出于“持续改进”的质量管理原则，后续将根据民航内外部环境的变化进一步完善过程质量度量模型和指标体系。