1、嵌入式軟件的質(zhì)量管理1 概述在軌道交通、航空航天、汽車電子、武器裝備等領(lǐng)域，要求嵌入式電子裝備能夠安全、可靠、穩(wěn)定地運(yùn)行。嵌入式軟件作為電子裝備的關(guān)鍵組成部分，其質(zhì)量已經(jīng)成為確保電子裝備產(chǎn)品和工程整體質(zhì)量的關(guān)鍵。如何保證軟件質(zhì)量，一直是工程人員、管理人員特別關(guān)注的問題。本文將對(duì)嵌入式軟件的質(zhì)量管理和度量進(jìn)行研究分析。2 軟件質(zhì)量研究2.1 軟件質(zhì)量的涵義軟件質(zhì)量是指軟件特性的總和，表示軟件滿足明確或隱含要求的能力。在IEEE中軟件質(zhì)量被定義為：軟件要符合顯式聲明的功能和性能需求、顯式文檔化的開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)以及專業(yè)開發(fā)的軟件所具有的所有隱含特征。軟件產(chǎn)品是在軟件的生命周期中產(chǎn)生的一組計(jì)算機(jī)程序、規(guī)程以

2、及可能有的相關(guān)文檔和數(shù)據(jù)。為滿足軟件質(zhì)量要求而進(jìn)行的軟件產(chǎn)品評(píng)價(jià)是軟件生存周期中的一個(gè)過程。軟件產(chǎn)品質(zhì)量可以通過測(cè)量?jī)?nèi)部屬性，也可以通過測(cè)量外部屬性，或者通過測(cè)量使用質(zhì)量的屬性來(lái)評(píng)價(jià)。目標(biāo)就是使產(chǎn)品在指定的使用環(huán)境下具有所需的效用。2.2 軟件質(zhì)量的度量研究由于軟件質(zhì)量是由許多特性組成，因此軟件質(zhì)量模型通常由一些質(zhì)量特性及其關(guān)聯(lián)組成，將質(zhì)量特性進(jìn)一步的分解為子特性，確定與子特性對(duì)應(yīng)的質(zhì)量度量元。軟件的外部質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量分別是基于外部和內(nèi)部視角軟件產(chǎn)品特性的總體，描述軟件自身的性質(zhì)，因此外部質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量采用一個(gè)共同的質(zhì)量模型；而使用質(zhì)量是從用戶觀點(diǎn)出發(fā)，軟件產(chǎn)品用于指定的環(huán)境時(shí)的質(zhì)量。它測(cè)量軟

3、件在特定環(huán)境中能滿足用戶需求的能力，而不是測(cè)量軟件自身的性質(zhì)，因此使用質(zhì)量有其單獨(dú)的質(zhì)量模型。1976年，Boehm等人提出定量評(píng)價(jià)軟件質(zhì)量的概念，給出了60個(gè)質(zhì)量度量公式，并首次提出了軟件質(zhì)量度量的層次模型。Boehm等人將軟件質(zhì)量的概念分解為若干層次，可以從軟件的可使用性、軟件的可維護(hù)性、軟件的可移植性三個(gè)方面來(lái)考慮，對(duì)于最底層的軟件引入數(shù)量化的指標(biāo)，從而得到軟件質(zhì)量的整體評(píng)價(jià)。1978年McCall提出了從軟件質(zhì)量要素（factor）、準(zhǔn)則（criteria）到度量（metric）的三層次式的軟件質(zhì)量度量模型，其中質(zhì)量要素是從用戶和項(xiàng)目管理人員的角度觀察到的軟件的質(zhì)量特征，軟件質(zhì)量的評(píng)價(jià)

4、準(zhǔn)則反映了軟件質(zhì)量的原始屬性，這些評(píng)價(jià)準(zhǔn)則通過評(píng)分的方式定量的度量。但是，McCall模型和Boehm模型的共同缺陷之一是未能反映質(zhì)量要素之間的關(guān)系ISO/IEC9126系列標(biāo)準(zhǔn)是ISO正式推出的軟件質(zhì)量模型。該模型是一個(gè)樹形結(jié)構(gòu)，高層定義了6個(gè)質(zhì)量特性，中間層定義了對(duì)應(yīng)的質(zhì)量子特性，第三層為度量。質(zhì)量特性與質(zhì)量子特性的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示。表1ISO/IEC9126軟件質(zhì)量度量模型質(zhì)量特性質(zhì)量子特性功能性適合性、準(zhǔn)確性、互操作性、保密安全性、功能性的依從性可靠性成熟性、容錯(cuò)性、易恢復(fù)性、可靠性的依從性易使用性易理解性、易學(xué)性、易操作性、吸引性、易用性的依從性效率時(shí)間特性、資源利用性、效率依從性

5、可維護(hù)性易分析性、易改變性、穩(wěn)定性、易測(cè)試性、維護(hù)性的依從性可移植性適應(yīng)性、易安裝性、共存性、易替換性、可移植性的依從性綜上所述，過程質(zhì)量主要針對(duì)開發(fā)過程進(jìn)行的，是針對(duì)軟件生存周期的任一階段進(jìn)行。產(chǎn)品質(zhì)量可以通過測(cè)量?jī)?nèi)部屬性，也可以通過測(cè)量外部屬性，或者通過測(cè)量使用質(zhì)量的屬性來(lái)評(píng)價(jià)。過程質(zhì)量有助于提高產(chǎn)品質(zhì)量，而產(chǎn)品質(zhì)量有助于提高使用質(zhì)量，因此，評(píng)估和改進(jìn)一個(gè)過程是提高產(chǎn)品質(zhì)量的一種手段，而評(píng)估和改進(jìn)產(chǎn)品又是提高使用質(zhì)量的一種手段。同樣，評(píng)價(jià)使用質(zhì)量可以為改進(jìn)產(chǎn)品提供反饋，而評(píng)價(jià)產(chǎn)品則為改進(jìn)過程提供反饋。2.3嵌入式軟件的質(zhì)量度量基于上述的質(zhì)量模型，本文將分析嵌入式軟件的質(zhì)量特性及質(zhì)量元，從而

6、可以度量嵌入式軟件的質(zhì)量。由于嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景相對(duì)專業(yè)化，硬件平臺(tái)也是根據(jù)實(shí)際需求經(jīng)過裁剪并最小化的系統(tǒng)。因此，嵌入式軟件一般要求實(shí)時(shí)性、資源特性、可靠性等，即質(zhì)量特性。下面討論了實(shí)時(shí)性和資源特性的質(zhì)量元。（ 1）實(shí)時(shí)性：程序?qū)τ谑录捻憫?yīng)時(shí)間能夠確定地保證在所設(shè)計(jì)的時(shí)間限制之內(nèi)。實(shí)時(shí)性的相關(guān)質(zhì)量元分析如下：1）可預(yù)期性。2）可用性。3）復(fù)用性。4）近似性。5）并行性。（ 2）資源特性：程序運(yùn)行所占用資源的要求。資源特性的質(zhì)量元總結(jié)如下：1）固定性。2）非遞歸性。3）一維性。4）規(guī)避性。5）互斥性。3 嵌入式軟件的質(zhì)量管理全面質(zhì)量管理中的PDCA（Plan-Do-Check-Action）

7、循環(huán)方法，是提高產(chǎn)品質(zhì)量的基本方法。它是由WalterA.Shewhart構(gòu)想，后來(lái)被美國(guó)質(zhì)量管理專家戴明（EdwardsDeming）博士再度挖掘出來(lái)，并加以廣泛宣傳和運(yùn)用于持續(xù)改善產(chǎn)品質(zhì)量的過程中1。PDCAf環(huán)包含計(jì)劃、實(shí)施、檢查、處理四個(gè)階段，這四個(gè)階段構(gòu)成了一個(gè)完整的圓環(huán)。PDCAf環(huán)反映了質(zhì)量管理活動(dòng)的規(guī)律，是質(zhì)量保證體系運(yùn)轉(zhuǎn)的基本方式，是質(zhì)量改進(jìn)最基本的方法。PDCAf環(huán)已經(jīng)在質(zhì)量管理中得到了廣泛應(yīng)用，并且取得了很好的效果。因此，嵌入式軟件的研制過程可以運(yùn)用PDCA勺質(zhì)量管理模式，不斷發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，持續(xù)提升嵌入式軟件的產(chǎn)品質(zhì)量。PDCAf理模式如下：。(1)計(jì)劃階段(Pla

8、n)。PDCAf環(huán)的第一階段是計(jì)劃階段。計(jì)劃階段包括制定質(zhì)量目標(biāo)、活動(dòng)計(jì)劃、管理項(xiàng)目以及措施方案。計(jì)劃階段需要對(duì)研發(fā)部門目前的工作效率進(jìn)行檢討，對(duì)目前的流程運(yùn)行效果進(jìn)行追蹤，從而收集在流程過程中所出現(xiàn)的問題。然后將收集到的資料進(jìn)行分析，制定初步的解決方案，并提交研發(fā)部門領(lǐng)導(dǎo)的批準(zhǔn)2。(2)執(zhí)行階段(Do)。PDCAf環(huán)的第二階段是執(zhí)行階段。執(zhí)行階段是落實(shí)和執(zhí)行制定的計(jì)劃和措施。將相應(yīng)的解決方案提交給研發(fā)部門領(lǐng)導(dǎo)，在獲得研發(fā)部門領(lǐng)導(dǎo)的批準(zhǔn)后，由部門提供必要的資金及資源來(lái)支持計(jì)劃的執(zhí)行。(3)檢查階段(Check)。PDCAf環(huán)的第三階段是檢查階段。檢查階段是將結(jié)果與計(jì)劃的目標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，檢查計(jì)劃執(zhí)

9、行和實(shí)施的情況，是否達(dá)到預(yù)期的效果。根據(jù)檢查的結(jié)果，來(lái)驗(yàn)證實(shí)際的操作是否按原先制定的計(jì)劃執(zhí)行，或者原先制定的計(jì)劃是否合理。檢查中可能發(fā)現(xiàn)原先制定的計(jì)劃中存在的缺陷，如目標(biāo)不適合，措施不配套等。對(duì)檢查的結(jié)果進(jìn)行分析，尋找原先制定的計(jì)劃本身是否存在偏移。如果存在偏移，那么需要找出存在的問題，并重新策劃和執(zhí)行，進(jìn)而保留改進(jìn)方案中有效的部分。(4)處理階段(Action)。PDCAf環(huán)的第四階段是處理階段。處理階段是對(duì)檢查階段總結(jié)出來(lái)的檢查結(jié)果進(jìn)行處理，肯定其中成功的經(jīng)驗(yàn)，并予以標(biāo)準(zhǔn)化；同時(shí)，對(duì)其中的失敗教訓(xùn)進(jìn)行總結(jié)，作為借鑒，防止今后再重現(xiàn)。把過程中新出現(xiàn)的問題或者沒有解決掉的問題，提到下一個(gè)PDCAf環(huán)中去解決。這個(gè)階段是推動(dòng)PDCAf環(huán)上升和前進(jìn)的關(guān)鍵。如果只有前三個(gè)階段，那么就不能