自動測試軟件可靠性量化評估技術(shù)研究

1、    自動測試軟件可靠性量化評估技術(shù)研究0引言隨著計算機、通信等技術(shù)的發(fā)展，各種電子裝備如電臺、通信控制器等在部隊得到大量應(yīng)用。為完成戰(zhàn)場快速測試維修，各軍種研制和集成了各種通用和專用測試系統(tǒng)，以及配套研發(fā)的系統(tǒng)級和板級TPS軟件。由于被測對象內(nèi)部檢測點、PCB文件、SCH文件、內(nèi)外部輸入輸出功能等測試資料不完整和不齊套，以及TPS研制時間的緊迫性，加上缺乏TPS軟件開發(fā)經(jīng)驗，目前軟件的可靠性及其測試存在需求、測試方法、評估等問題。軟件是自動測試系統(tǒng)運0引言隨著計算機、通信等技術(shù)的發(fā)展，各種電子裝備如電臺、通信控制器等在部隊得到大量應(yīng)用。為完成戰(zhàn)場快速

2、測試維修，各軍種研制和集成了各種通用和專用測試系統(tǒng)，以及配套研發(fā)的系統(tǒng)級和板級TPS軟件。由于被測對象內(nèi)部檢測點、PCB文件、SCH文件、內(nèi)外部輸入輸出功能等測試資料不完整和不齊套，以及TPS研制時間的緊迫性，加上缺乏TPS軟件開發(fā)經(jīng)驗，目前軟件的可靠性及其測試存在需求、測試方法、評估等問題。軟件是自動測試系統(tǒng)運行的核心，軟件的可靠性直接關(guān)系到自動測試系統(tǒng)的作戰(zhàn)使命與任務(wù)。影響軟件的可靠性因素較多，本文僅對TPS軟件故障失效模式、影響及危害性分析(FMECA)和軟件故障樹分析技術(shù)(FTA)等軟件可靠性評估中存在的薄弱環(huán)節(jié)進行了探討，方便開展TPS軟件可靠性量化評估。1 FMECA技術(shù)故障模式、

3、影響及危害性分析(failure mode，effects and criticality analysis，F(xiàn)MECA)是在工程實踐中總結(jié)出來的，它以故障模式為基礎(chǔ)，以故障影響或后果為目標的分析技術(shù)。根據(jù)對故障模式的分析，確定每-個故障模式對產(chǎn)品性能的影響，它通過逐一分析各組成部分的不同故障對系統(tǒng)工作的影響，全面識別設(shè)計中的薄弱環(huán)節(jié)和關(guān)鍵項目，指導(dǎo)可靠性增長工作，并為評價和改進系統(tǒng)設(shè)計的可靠性提供基本信息。FMECA技術(shù)具有原理簡單、方法成熟、技術(shù)規(guī)范、易于操作、收效顯著等特點。1.1軟件的失效模式分類軟件失效是指軟件出現(xiàn)如下的狀態(tài)：(1)功能部件執(zhí)行其功能的能力的喪失；(2)系統(tǒng)或系統(tǒng)部件

4、喪失了在規(guī)定的限度內(nèi)執(zhí)行所要求功能的能力；(3)程序操作背離了程序需求。在實際的軟件應(yīng)用中，按習(xí)慣，軟件失效(故障)可分為：(1)死機；軟件停止輸出。(2)運行速度不匹配：數(shù)據(jù)接受(輸入)或輸出的速度與系統(tǒng)的需求不符。(3)計算精度不夠：因數(shù)據(jù)采集量不夠或算法問題導(dǎo)致某一或某些輸出參數(shù)值的計算(4)精度不合要求。(5)輸出項缺損：缺少某些必要的輸出值。(6)輸出項多余：軟件輸出了系統(tǒng)不期望的數(shù)據(jù)指令。軟件的故障模式原因，即缺陷的分類問題，可分類為需求缺陷、設(shè)計缺陷、編碼缺陷、文檔缺陷、管理缺陷、安裝缺陷六類。1.2軟件失效模式、影響分析軟件失效模式、影響分析(S-FMEA)是一種軟件可靠性、安

5、全性設(shè)計與分析技術(shù)，它是一種誘導(dǎo)式的分析方法，通常是在軟件初始設(shè)計完成后展開，并在其后的各開發(fā)階段反復(fù)修改。其通常的步驟是：(1)從軟件的各單元(子程序、模塊)的FEMA人手，找出其所有可能的故障模式，估計對其是一層次軟件單元和硬件單元輸入的影響，確定其具體原因；(2)分析對整個軟件輸出變量的影響；(3)再分析對所關(guān)聯(lián)系統(tǒng)(包括硬設(shè)備)的危害。根據(jù)其影響，記錄其危害程度等級，并結(jié)合故障所在程序的調(diào)用頻率，得出危害的定性或量化值。S-FMEA分析的軟件失效影響分為局部影響、上一層次影響和最終影響：(1)局部影響為該軟件軟件單元的某一服務(wù)功能的喪失，或者為不正確的輸出(輸出值出錯、輸出遺漏、多余輸

6、出)。(2)上一層次影響為對調(diào)用該軟件軟件單元的其它模塊主程序的功能和輸出的影響。(3)最終影響為對所控制硬件(或整個系統(tǒng))功能的影響。1.3軟件失效的危害性等級根據(jù)失效影響和作用反應(yīng)將軟件失效危害度分為致命的(cfitical)、嚴重的(serious)、一般的(moderate)、輕微的(cosmetic)四種。1.4軟件失效模式、影響分析形式化分析方法(1)危險-原因-關(guān)鍵軟件變量關(guān)系通過確定危險所對應(yīng)的輸入、輸出變量值的對應(yīng)范圍，來標識、定位可能的軟件缺陷，并在軟件的可靠性、安全性設(shè)計中采取相應(yīng)的措施。(2)變量失效模式分析S-FMEA不僅要考慮軟件本身的失效模式如賦值錯、變元調(diào)用錯等

7、重要的問題，還要考慮輸入數(shù)據(jù)的錯誤，如傳感器獲取的數(shù)據(jù)的誤差太大等。(3)矩陣分析法矩陣圖是建立輸入變量失效模式、軟件的其他失效模式(如處理邏輯等)與軟件輸出量的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系矩陣的有效方法。這些方法是以軟件的功能和邏輯為主要分析對象，在軟件的概要設(shè)計完成后開始，在以后的開發(fā)周期反復(fù)進行，逐步深入，分析結(jié)論指導(dǎo)設(shè)計和測試，達到將軟件缺陷消滅在設(shè)計的測試階段，提高軟件的可靠性和安全性的目的。2 FTA技術(shù)FTA技術(shù)(軟件故障樹分析技術(shù))分析造成產(chǎn)品某種故障狀態(tài)的各種原因和條件，確定各種原因或其組合，發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的薄弱環(huán)節(jié)，提出改進措施。FTA分析是以故障樹的形式進行分析的方法。它用于確定哪些組成部分的故

8、障模式或外界事件或它們的組合可能導(dǎo)致產(chǎn)品的一種已給定的故障模式。它以系統(tǒng)的故障為頂事件，自上而下地逐層查找故障原因，直至找出全部直接原因(基本事件，即硬件和軟件故障、人為差錯和環(huán)境因素等)，并根據(jù)它們之間的邏輯關(guān)系用圖表示。FTA分析既可用于設(shè)計階段作潛在故障發(fā)生原因的深入分析，亦可用于中階段的故障診斷和事后的失效分析。既可用于定性分析，也可用于定量分析。在安全分析和風(fēng)險評價中也是常用的方法。故障樹是一種特殊的倒立樹狀邏輯因果關(guān)系圖，它用事件符號、邏輯的符號和轉(zhuǎn)移符號描述產(chǎn)品系統(tǒng)中各種事件之間因果關(guān)系。 FTA包括定性分析和定量分析：(1)定性分析的主要目的是尋找與系統(tǒng)有關(guān)的故障事件發(fā)生的原因和原因的組合，即尋找導(dǎo)致頂事件發(fā)生的所有故障模式；(2)定量分析的主要目的是當(dāng)給定所有底事件發(fā)生概率時，求出項事件發(fā)生的概率及其他定量指標。在繪制故障樹時步驟為：列出故障事件，分析各故障之間的邏輯關(guān)系，逐級有層次地放置基本的獨立的故障事件，采用故障樹符號聯(lián)接表示因果關(guān)系，簡化和整理故障樹，消除任何反饋通道等?？煽啃苑治隹梢越柚煽啃苑治龉ぞ邅磔o助TPS軟件的可靠性分析工作。   &#