软件质量工程 02

软件质量(Software Quality)

定义

• 软件质量(Software Quality)：根据 IEEE 标准 730-2014，软件质量是指产品满足既定需求的程度，这些需求准确反映了利益相关者的需要、期望和愿望。
• 关键特性：
  • ||满足需求(Meeting the Requirements)||
  • ||实现利益相关者满意度(Producing Stakeholder Satisfaction)||
• 实现途径：
  • ||满足利益相关者的需求和期望||
  • ||遵循相关法规和标准(Relevant regulations and standards)||
• 利益相关者的质量要求：
  • ||效率(Efficiency)||
  • ||可靠性(Reliability)||
  • ||可用性(Usability)||
  • ||安全性(Security)||
• 质量工程师/分析师的要求：
  • ||可维护性(Maintainability)||
  • ||互操作性(Interoperability)||
  • ||灵活性(Flexibility)||
  • ||可重用性(Reusability)||
• 主要难点：
  • 不完整或不一致的规格说明(Incomplete and/or inconsistent specifications)
  • 定义规格说明的困难(Defining the specifications)

软件质量工程(Software Quality Engineering, SQE)与软件质量保证(Software Quality Assurance, SQA)的必要性

• 问题：是否需要在组织和软件项目中实施 SQE/SQA 标准？是否可以仅依靠经验和专业知识，选择适合组织的流程和方法？
• 实施 SQE/SQA 标准的优势：
  • 使软件项目和部门能够采用最先进的开发和维护方法与流程(state-of-the-art methodologies and procedures)
  • 提高开发团队之间的相互理解和协调，尤其是在开发与维护团队之间(Better mutual understanding and coordination among development teams)
  • 促进软件开发商与项目外部参与者的合作(Better cooperation between the software developer and external participants)
  • 基于已知标准的开发、维护和质量保证，促进软件供应商与客户/采购者之间的理解与合作(Better understanding and cooperation between software suppliers and customers/acquirers)
• 解释：实施标准化的 SQE/SQA 流程能够减少因个人经验差异导致的不一致性，提高项目可预测性和可控性，尤其在复杂项目或跨团队合作中效果显著。

软件质量保证标准的分类

分类方式

软件开发和质量保证标准分为两类：

1. ||过程标准(Process Standards)||：
   • 聚焦于软件开发和维护项目的实施方法，关注“如何”实现项目(Focus on methodologies for carrying out software development and maintenance projects)
   • 目标：确保特定软件项目的质量(Assure quality)
   • 示例：
     • IEEE 730 标准
     • ISO/IEC/IEEE 12207 标准
     • IEEE 1012 标准
2. ||管理标准(Management Standards)||：
   • 聚焦于组织的软件开发和 SQA 管理基础设施及要求，方法和工具的选择由组织决定
   • 目标：确保供应商的软件质量，评估其软件过程能力(Assure the software products achieve an acceptable level of quality)
   • 示例：
     • ISO/IEC/IEEE 90003:2018 标准
     • SEI CMMI(能力成熟度模型集成, Capability Maturity Model Integration)
     • ISO/IEC 15504 标准

对比表格

中文

英文

软件失败(Software Failures)

软件错误原因分类

软件错误的原因可分为以下九类：

1. 错误的需求定义(Faulty Definition of Requirements)：
   • 错误的、缺失的、不完整的需求或包含不必要的需求
2. 客户-开发者沟通失败(Client-Developer Communication Failures)：
   • 误解客户指令、需求变更，或忽略客户反馈
3. 故意偏离软件需求(Deliberate Deviations from Software Requirements)：
   • 复用旧模块、因时间或预算压力省略功能、未经批准的改进
4. 逻辑设计错误(Logical Design Errors)：
   • 算法错误、流程图或序列错误、边界条件定义错误、遗漏状态或操作
5. 编码错误(Coding Errors)：
   • 误解设计文档、编程语言错误、数据选择错误
6. 不遵守文档和编码指令(Noncompliance with Documentation and Coding Instructions)：
   • 难以理解的软件、未妥善处理发现的错误、不合规的代码或团队成员
7. 测试流程不完善(Disintegrated Testing Process)：
   • 测试计划不完整、未记录或报告错误、未及时修复错误、测试不充分
8. 用户界面和流程错误(User Interface and Procedure Errors)：
   • 未检查用户界面和流程、数据检查失败、错误流程
9. 文档错误(Documentation Errors)：
   • 遗漏功能说明、用户说明错误、列出不存在的功能

软件质量因素

质量模型对比

• McCall 模型：正确可靠效率高，完整可用易测试，灵活维护更优秀
• ISO/IEC 25010 质量模型：功能性能兼容好，可用可靠保安全，维护移植更高效

软件质量工程概念图

工作计划

• 目标：创建软件质量工程(SQE)的概念图，包含以下核心概念：
  • 软件质量工程(SQE)
  • 质量保证(QA)
  • 软件测试(Software Test)
  • 视角(Perspectives)
  • 错误(Error)、故障(Fault)、失败(Failure)、缺陷(Defect)、漏洞(Bug)
  • 度量(Measures)
  • 质量过程/计划(Quality Process/Plan)
  • 目标(Goals)
  • 成本(Cost)
  • 软件开发阶段(Stages of Software Development)
  • 预防(Prevention)、减少(Reduction)、遏制(Containment)
• 步骤：
  1. 确定概念及关系
  2. 全体讨论，共同创建概念图
  3. 个人版本持续更新
• 概念图示例：

  graph TD
      A[软件质量工程 SQE] --> B[质量保证 QA]
      A --> C[软件测试 Software Test]
      A --> D[质量过程/计划 Quality Process/Plan]
      B --> E[预防 Prevention]
      B --> F[减少 Reduction]
      B --> G[遏制 Containment]
      C --> H[错误 Error]
      C --> I[故障 Fault]
      C --> J[失败 Failure]
      C --> K[缺陷 Defect]
      C --> L[漏洞 Bug]
      D --> M[度量 Measures]
      D --> N[目标 Goals]
      D --> O[成本 Cost]
      A --> P[软件开发阶段 Stages]

人员能力成熟度模型(People Capability Maturity Model, P-CMM)

• 定义：P-CMM 是一种用于评估和改进组织人力资源能力成熟度的框架，旨在通过系统化的人力资本管理提升员工绩效与组织竞争力。

  P-CMM (People Capability Maturity Model) is a framework used to assess and improve the maturity of an organization’s human resource capabilities, aiming to enhance employee performance and organizational competitiveness through systematic human capital management.

• 阶段：

  1. ||初始级(Initial)||：人力资源实践是随意的、反应式的，缺乏标准化流程。依赖个别员工的能力而非系统性方法。
  2. ||可重复级(Repeatable)||：建立了基本的人力资源政策和流程（如招聘hiring、入职onboarding、绩效评估performance assessment），可以重复使用并适应类似情境。
  3. ||定义级(Defined)||：人力资源实践被制度化institutionalized、标准化standardized，并与组织的战略目标相结合，形成统一的流程指南和角色职责。
  4. ||已管理级(Managed)||：使用量化指标对人力资源流程进行测量和控制，确保其有效性和一致性。
  5. ||优化级(Optimizing)||：组织持续改进人力资源流程，通过创新和最佳实践推动员工能力和组织绩效的不断提升。

• 在软件开发中的应用：

  • 提升团队效能(Improve team effectiveness)
  • 支持过程改进(Support process improvement)
  • 降低项目风险(Reduce project risks)
  • 增强组织竞争力(Enhance organisational competitiveness)
  • 促进知识管理和持续学习(Promote knowledge management and continuous learning)

与质量相关的5种成本类型

• 预防成本(prevention cost): 规划和执行项目以使其无错误或在可接受的错误范围内
• 评估成本(appraisal cost): 评估流程及其输出以确保质量的成本
• 内部故障成本(internal failure cost): 在客户收到产品之前纠正已发现的缺陷所需的成本
• 外部故障成本(external failure cost): 与交付给客户之前未发现和纠正的所有错误相关的成本
• 测量和测试设备成本(measurement and test equipment costs): 用于执行预防和评估活动的设备成本

可能的考点与示例考题

考点

1. 软件质量的定义与关键特性：
   • 理解 IEEE 标准 730-2014 的定义
   • 区分利益相关者和质量工程师的需求
2. SQA 标准的分类：
   • 过程标准与管理标准的区别
   • 标准示例及其目标
3. 软件错误原因：
   • 九类错误原因的定义与示例
   • 如何预防和解决
4. 软件需求规格说明书(SRS)：
   • SRS 的结构与作用
   • 如何映射到自动化测试
5. 软件质量因素：
   • McCall 和 ISO/IEC 25010 模型的比较
   • 其他质量因素的应用
6. 公司中的质量工程：
   • 质量规划、保证和控制的措施
   • 质量成本的分类
7. P-CMM 模型：
   • 五个阶段的定义
   • 在软件开发中的应用

示例考题

1. 简答题：简述软件质量(Software Quality)的定义，并列举两个利益相关者的质量要求和两个质量工程师的要求。(10 分)
   • 参考答案：
     • 中文：软件质量是指产品满足既定需求的程度，这些需求准确反映利益相关者的需要、期望和愿望(IEEE 730-2014)。利益相关者的质量要求包括：效率(Efficiency)、可靠性(Reliability)；质量工程师的要求包括：可维护性(Maintainability)、互操作性(Interoperability)。
     • English：Software Quality is the degree to which a product meets established requirements that accurately represent stakeholder needs, wants, and expectations (IEEE 730-2014). Stakeholder quality requirements include Efficiency and Reliability; quality engineer requirements include Maintainability and Interoperability.