液压支架电液控制系统软件缺陷管理.pdf
第 4 2卷 第 1 1期 2 0 1 6年 1 1月 工矿 自 动化 I nd us t r y a nd M i n e Aut o ma t i on Vo I . 4 2 No .1 1 NO V .2 O 1 6 文 章编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 6 l l 一 0 0 6 7 0 5 D OI 1 0 . 1 3 2 7 2 / j . i s s n . 1 6 7 1 2 5 1 x . 2 0 1 6 . 1 1 . 0 1 6 牛剑峰 , 白永胜 , 郭丁和. 液压支架电液控制系统软件缺陷管理E J ] . 工矿 自动化 , 2 0 1 6 , 4 2 1 1 6 7 7 1 . 液压支架电液控制系统软件缺陷管理 牛剑 峰 , 白永胜 , 郭 丁和。 1 . 北京天地玛珂电液控制系统有限公司 , 北京 1 0 0 0 1 3 ;2 . 阳煤集团华越机械有限公司, 山西 阳泉0 4 5 0 0 0 ;3 . 西安交通大学 数学与统计学院,陕西 西安 7 1 0 0 4 9 摘 要 针 对 液压 支架 电液控 制 系统软件 缺 陷问题 , 从 软 件 测试 方 法入 手 , 分 析 了液 压 支 架 电液 控 制 系统 软件 结 构特 点 , 构 建 了软 件缺 陷管理框 架 , 确定 了软 件测 试方 案 , 对 软件 缺 陷进行 了分 类 , 设 计 了软件 缺 陷数 据 库的数 据 结构及 软件 缺 陷管理 流程 , 进 而对软 件缺 陷进 行 分析 。 实践 表 明 , 通 过液 压 支架 电液 控制 系统 软 件缺 陷管理 , 提 高 了软件 质 量和 开发 效率 。 关键 词 液压 支架 ;电液控 制 系统 ;软件 缺 陷管理 中 图分 类 号 TD 3 5 5 . 4 文献标 志码 A 网络 出版 时 间 2 0 1 6 1 0 2 8 1 6 3 1 网络 出版 地址 h t t p / / www. c n k i . n e t / k c ms / d e t a i l / 3 2 . 1 6 2 7 . TP . 2 0 1 6 1 0 2 8 . 1 6 3 1 . O 1 6 . h t ml So f t wa r e d e f e c t ma n a g e me nt o f e l e c t r o hy d r a ul i c c o nt r o l s y s t e m o f h y d r a u l i c s u p po r t NI U J i a n f e n g , BAI Yo n g s h e n g , GUO Di n g h e 。 1 . B e i j i n g Ti a n d i Ma r c o E l e c t r o n i c Hy d r a u l i c C o n t r o l S y s t e m C o . , L t d . , B e i j i n g 1 0 0 0 1 3 , C h i n a 2. Ya n g q u a n Ch i n a a n d Vi e t n a m M a c h i n e r y Co . ,Lt d . ,Ya n g q u a n 0 4 5 0 0 0 ,Ch i n a ; 3 . S c h o o l o f M a t h e ma t i c s a n d S t a t i s t i c s ,Xi a n J i a o t o n g Un i v e r s i t y ,Xi a n 7 1 0 0 4 9 ,Ch i n a Ab s t r a c t Fo r s of t wa r e de f e c t pr o bl e m o f e l e c t r o hy dr a ul i c c o nt r o l s ys t e m o f hy dr a u l i c s up po r t , s of t wa r e s t r uc t ur a l f e a t u r e s of t h e e l e c t r o hy dr a u l i c c o nt r ol s y s t e m we r e a n a l yz e d f r o m s o f t wa r e t e s t i ng me t h od,s o f t wa r e d e f e c t ma n a ge m e nt f r a me wo r k wa s bu i l t ,s o f t wa r e t e s t i ng s c h e ma wa s d e t e r m i ne d,a nd d a t a ba s e s t r u c t u r e o f s o f t wa r e d e f e c t s d a t a b a s e a nd s o f t wa r e de f e c t ma na ge me n t f l o w we r e d e s i gn e d,S O as t o a na l y z e s o f t wa r e.The a pp l i c a t i on s h ows t h a t s o f t wa r e q ua l i t y a n d d e v e l o p m e n t e f f i c i e n c y o f t he e l e c t r o - h yd r a ul i c c o nt r o l s y s t e m a r e i mpr o ve d t hr o ug h s o f t wa r e de f e c t ma n a ge m e nt . Ke y wo r d s hy dr a u l i c s u pp or t ;e l e c t r o hy d r a u l i c c on t r ol s y s t e m ;s of t wa r e d e f e c t m a na g e m e n t 0 引言 当前 中小型企业里的嵌入式软件产品开发过程 中, 在缺陷信息的管理 和控制方面大多处 于混乱状 态l 1 ] , 缺乏对版本缺陷的有效跟踪与控制。据统计 , 大约 8 0 可避免 的重复 劳动源 自于 2 O 的缺陷 , 9 O 的软件停工期最多来 自于 1 O 的缺陷, 有针对 性的评审能比无导向性的评审多发现 3 5 的缺陷。 软件开发存在效率低 、 质量差 、 成本 高等 问题 , 产 品 应用存在可靠性与安全性问题。 软件缺陷I 2 是指软件产品对预期属性的偏离 , 是 软件产 品 中不满 足 指 定 要 求 的成 分 , 是 软 件 的 固 有属性。从产品内部看 , 缺 陷是软件产品开发或维 护过程中存在的错误 、 毛病等各种问题 ; 从产品外部 看, 缺陷是 系统所 需要实 现 的某种 功能 的失效 或 违 背 。 液压支架电液控制系统软件是对可靠性、 安全 性要求很高 的软件 。随着液压支架电液控制系统的 不断推广应用 , 系统应用范围不断扩展 , 涉及到各种 不 同的架型, 功能不断扩展, 系统软件的复杂程度不 收稿 日期 2 0 1 6 - 0 6 2 3 ; 修回 日期 2 0 1 6 - 0 9 2 3 ; 责任编辑 李 明。 基金项 目 山西省煤基 重点科技攻关项 目 MJ 2 0 1 4 0 8 。 作者简介 牛剑峰 1 9 6 1 一 , 男 , 山西太原人 , 高级工程师 , 现主要从 事煤 矿综采工作 面 自动化系统 的研究工作 , E ma i l n j f t d ma r c o . c o rn。 6 8 工矿 自动化 2 0 1 6年 第 4 2卷 断提 升 。由于软 件开 发人 员 的编程技 术 和对项 目需 求 的理解不到位 , 经常出现软件不能满足用户需求 的情况, 甚至发生设备与人身伤害事故 , 软件质量面 临着 严重 的挑 战 。 1 软件缺 陷管理基 本原 理 软件 缺 陷是 软件 生 命 周 期[ 6 。 中重 要 的过 程 产 物 , 软件缺陷包括软件编程过程中产生的错误、 对项 目需求理解错误及对需求满足度不足等。软件缺陷 反映了软件开发过程 的薄弱环节, 是软件开发组织 提高其开发水平和过程能力 的重要依据。通过缺陷 分析 , 能够提高对开发能力和过程管理能力的正确 认识 , 有利 于开 展过程 改进 工作 。 在软件开发过程中, 将软件缺陷数据进行分类 整理并保存到缺 陷数据库 中, 通过分析软件开发过 程中的薄弱环节 , 对软件设计 、 编程 、 测试过程的有 效性 、 缺 陷分布 特征 、 缺 陷修 复效率 等进行 评 价与 改 进 , 进而提出有效的缺陷预防改进措施 , 有助于提高 软件产品整体质量和软件开发效率 , 降低软件开发 成本 。 在软件缺陷生命管理中, 可提取软件生命周期 中各个阶段 需求 、 编程 、 测试 、 修改 、 发布、 使用问题 反馈 的工作 内容 、 时间节点和完成人等信息 , 并保 存到软件生命周期管理数据库 如图 1所示 。通过 计 算软 件测试 被 打 回和再 次 提交 的时 间可 以 了解 软 件 修复 时 间 , 通过 软 件测 试 打 回次 数 可 以 了解 项 目 软件开发的小版本数和软件修复率, 通过 现场用户 提交软件问题报告时间和软件再次发布的时间可以 计算出软件修复时间。将软件生命周期中有关软件 缺陷的数据信息加 以整理、 分析、 统计 , 可以形成软 件缺 陷密度 、 软件修复率 、 软件修复时间、 软件发布 前的缺陷消除率, 形成软件缺陷分布图指标 , 可以对 整个软件开发质量进行综合评价。 软件需求 . 延 卤 嚣三 ⋯ 查 图 1 软件缺 陷生命管理周期流程 2 液压 支架 电液 控制 系统 软件缺 陷管 理设 计 2 . 1 液压 支架 电液控 制 系统软件 结构 液压支架 电液控制系统软件采用模块化设计 , 由 3层结构构成 , 如 图 2所示。底层是 建立在物理 层 电路板驱动层级的库 函数和数学模型库 , 其功能 是实现 电路的基本功能转换 , 提供基本数学模 型处 理功能 ; 中间层为功能模块层, 通过调用底层库函数 实现单一的软件功能 ; 顶层为应用层 , 通过调用不同 组合 的功 能模块 , 实 现应 用软件 的各 项功 能 。 竺 兰 竺 模 块 层 二 二 二 二 二 二 二 二 二 二 二 二 二 二 二 二 二 二 二 二 二 图 2 液 压支 架电液控 制系统软件结 构 2 . 2软 件缺 陷管 理框 架 液压支架电液控制系统软件缺陷管理框架建立 在系统软件结构上 。将每一个软件缺陷定位在一个 确定 的功 能模块 上 , 通 过 软 件 的 3层 结 构 对 软件 缺 陷进行分析, 确定每个 功能的缺陷密度 , 再通过功 能、 功能模块和库函数的引用关系 , 深度挖掘潜在的 2 0 1 6年 第 1 1期 牛剑 峰 等 液 压 支架 电液控 制 系统软件 缺 陷 管理 6 9 软件错误 , 将软件的 3层结构以数据库形式存储 , 建 立功能 、 功能模块 、 库 函数 3个层次的关 系数据库, 如 图 3所 示 。 功能 1 功能2 功能3 集成模块 1 集成模块2 集 成模块3 集成模 块4 集成模 块m 库函数l 库函数2 库函数3 库函数4 库函数5 库函数6 库函数 . 4 库函数H . 3 图 3软件 功能 、 功 能 模 块 、 厍 函数 之 间 的关 系 2 . 3软件 测试 方案 为 了提 高软 件 测试 及 软 件 缺 陷探 测 效率 , 最 大 限度地发现可能存 在的软件缺陷 , 结合液压支架 电 液 控制 系统 软件 的结 构 特 点 , 采 用 白盒 法 与黑 盒 法 相结合的方式进行软件测试 。黑盒法注重功能性检 测 , 依 据用户 需求 , 按 照 系统 功 能 逐 项 进行 测 试 ; 白 盒法依据软件内部结构进行测试 。 在进行软件缺陷修复测试时, 按 照白盒法依据 软件回归测试方法, 对修复软件缺陷相关的功能模 块 进行测 试 。 图 3表 明 了某 项软 件功 能 的相关 功能 模块 , 在 修改 该项 功能 时 , 有 可 能引起 其他 相关联 动 功能失效 , 在进行软件修复测试时, 只针对这些模块 进行 即可, 这样大大减 少了软件缺陷修复测试 的时 间, 提高了软件测试的效率。 2 . 4软件 缺 陷分 类 基 于软 件缺 陷 的严重 程度 ] , 将 软件 缺 陷分 为 3 类 A级 , 致命 的缺 陷 这类缺 陷存在重大的安 全 隐患 , 可能会导致误动作 , 系统主要功能和性能达不 到要求 , 使系统程序丢失、 系统崩溃、 死机 ; B级 , 严 重错误 的缺陷 这类缺陷是指次要 的功能性错误 和 性能达不到要求 , 而这些功能是 系统需求 中所要求 的 , 必 须改正 才 能 实现 系 统 完 整 的功 能 ; C级 , 较 小 的缺 陷 这类 缺 陷不 影 响 操作 者 执 行 液 压 支架 动 作 控 制 , 一 般 是 操 作 显 示 上存 在 的 功 能 瑕 疵 或 缺 陷 。 存在 A级 、 B级错误 的软件不得 发布, 存在不超过 3项 C级错误 的软件可以发布。 2 . 5 软 件缺 陷控 制流 程设 计 建立 缺 陷 数 据 库 , 定 义 已发 现 的 缺 陷 分 布 在 6个 阶段并 予 以不 同 的 标 志 , 分 别 为 打 开 、 缺 陷 确 认 、 请求更正 、 更正计划 、 已更正 、 关闭。在测试过程 中, 发现存 在 不满 足需 求 的功 能 项 , 并 予 以标 志 打 开 ; 对发 现 的缺 陷 , 通 过 组 织 讨 论 或 专家 审 查 进 行 确认 缺陷确认 ; 确定是真正需要修改的缺陷 , 按流 程将软件缺陷修改单提交给软件开发人员进行修改 请求更正 ; 软件开发人员接收到软件缺 陷修改任 务后 , 制定 软件 修改 计划 更正 计 划 ; 软件 开发人 员 完成修改后再次提交软件 已更正 , 对修改 的软件 再 次 进行 回归 测 试 ; 测 试 通 过 后 予 以标 志 关 闭 。 这样就完成 了一个完整 的软件缺陷修改流程口 ] 。 软件 缺陷控 制 流程状 态 如 图 4所示 。 图 4 软件缺陷控制流程状态 2 . 6软 件 缺 陷 数 据 库 设 计 软件缺 陷数 据库 结构_ 1 。 。 如 图 5所 示 , 其 中 P K为主键 , F K为外键 , 主要包 括缺陷管理人员配 置 , 开发、 测试 、 审核人员信息。缺陷检测活动是指 在功能测试、 性能测试 、 可靠性测试等活动中发现软 件 缺 陷 。缺 陷活 动触发 是指 发现 软件 缺 陷时 的环境 条件和相关活动及其软件错误征兆 。缺 陷源 、 缺 陷 年龄分别指是否是新代码引入的缺陷及缺陷留存的 时间。缺陷 目标是指修复的是需求、 设计、 编码 、 集 成等哪个阶段的实体 。缺陷影响域是指软件缺陷对 软件质量属性的影响情况 , 如功能性、 可靠性 、 效率 特 性 、 易 用 性 、 可 维 护性 、 可移 植 性等 。缺 陷等 级 分 为 A 级 、 B级 、 C级 。缺 陷数据 库还 包含 进行 软件 缺 陷发现、 确认 、 修复等相关活动的人员与时间记 录。 一 一一 一一 ll一 一 7 0 工矿 自动化 2 0 1 6年 第 4 2卷 为了方便系统维护 , 缺陷等级、 缺陷影 响域 、 缺 陷 目 标、 缺陷类型、 缺陷年龄、 缺陷源 、 缺陷检测活动等可 使用数 据 字典 的形式 存储 。 配置项等级表 _ r 一 蕊 1 名称 P K l编号 KI 描 述 项 目表 P K l 标志‘ 缺 陷信 息表 T FK2 FK8 F K3 F K4 名称 提交人 缺 陷提交 日期 严重等级 影 响域 活动一 触发 缺 陷修 复日期 目 标 领域 关键字 配置 项标志 年龄 l 诨 细 F K 7 l 版 本 FK5 FK6 缺陷检测活动 l I缺陷修复优先级 P K I 活动 I l P K I 优先级 述 图 5软 件 缺 陷 数 据 厍 结 构 2 . 7软 件缺 陷分析 在 软件 缺 陷 管理 流 程 中 , 当发 现 被测 试 的软件 存在不能正常完成 的功能缺 陷时, 可通过软件 3层 结构 的关 系数 据库 , 检 索 到功 能 模 块 、 库 函 数 , 形 成 软 件缺 陷关 系数据 库 。通过 分析单 个项 目多 项软 件 缺 陷和 多个项 目软 件 缺 陷 , 可 以形 成 功能 模 块 和 库 函数软件 缺 陷分 布 , 并 针对 出现 缺 陷 的频 度 进 行 缺 陷密度计算 , 优先解决软件缺陷密度高的软件错误 。 通 过分 析不 同 阶段 的缺 陷分 布 情 况 , 可 以挖 掘 在 测 试方面的环境条件是否得当, 改善测试条件 , 挖掘潜 在 的软 件缺 陷 。通 过分 析软 件缺 陷严 重等 级 的分布 情 况 , 可 以了解 软件 全 局 性 的安 全 等级 。可通 过 缺 陷趋 势图进 行软 件 缺 陷趋 势 分 析 , 判 定 软件 质量 的 发展趋 势 。通过 分 析 软件 缺 陷 , 绘 制 软 件影 响域 分 布图, 确定软件在功能性、 可靠性 、 易用性 、 可维性等 方面 的适 用 性 能 , 判 定 用 户 对 软 件 的满 意 度 等 级 。 通过计算测试打回和软件修改提交时间, 可得出软 件平均修复时间, 从而计算出软件修复成本 。 3 软 件缺 陷管 理应 用 通 过 软件缺 陷管 理 , 将 软件 开发 、 测试 过程 中软 件缺陷信息完整收集到缺陷数据库, 对缺陷数据库 中的数据进行大数据分析 , 可对液压支架 电液控制 系统软件开发质量、 效率 、 成本进行提升与评价 。 通过分析软件缺陷等级对应的缺陷数量 , 可确 定软 件缺 陷分 布密 度 , 也 可 以按 照软 件 缺 陷 发 生 的 频次确定软件功能、 功能模块 的缺陷密度。通过对 软件 缺 陷类别 进行 加 权 平 均 , 还 可 以对 区域 性 项 目 按 照 G I S方式 进 行 软件 缺 陷安 全度 评 价 , 按照 地 图 位置 标记 项 目热点 , 点击 项 目热 点 可 以查 看 项 目的 版本号 、 缺陷类型 、 数量 、 功能模块分布和具体内容 ; 可以采 用 不 同颜 色来 表示 区域项 目软件 的安 全 等 级 。 通 过 描绘 软 件 缺 陷数 量 的变 化 过程 , 可得 出软 件缺陷的发展趋势[ 1 , 如图 6所示 。可看 出随着液 压 支架 电液 控制 系 统 的不 断 推 广 应用 , 软 件 功能 由 简单到复杂的发展过程中, 软件缺陷由少到多 ; 随着 软件成熟度 的不断提高与软件缺陷管理 与控制 , 软 件缺陷又呈现出逐步下降的趋势。 4 结语 图 6 软件缺 陷变化趋势 通过对液压支架电液控制系统软件进行缺陷管 理 , 实现 了软件缺陷的跟踪管理及软件 问题 的快速 定 位 , 提 高 了软件 缺 陷排除 的及 时性 , 减少 了软件 的 小版本数量 , 大大降低了 A 级软件缺陷数量, 提高 了软件 的 安全 性 能 ; 通过 G I S软件 管 理平 台 对整 个 液 压支 架 电液控 制 系统 软 件 缺 陷 进行 跟 踪 管 理 , 实 现 了对 软件 质量 的 综合 管 理 , 降低 了液压 支架 电液 控制系统软件的安全风险; 通过分析软件缺陷在功 能模块 、 库函数上的分布密度 , 可以全面掌握软件成 熟度 , 提高 了软件 开 发质量 及软 件测 试效率 。 参考文献 [1 ] 闫振兴 . 基于软件缺陷分类标准与分析技术的软件 缺 陷管理 系统 应 用与 研 究 E D 3 . 上 海 华 东 师 范大 学 , 201 0 1 - 3. 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T P . 2 0 1 6 1 0 2 8 . 1 6 3 2 . 0 1 7 . h t ml A d e s i gn me t ho d o f mi ne us e d s o un d bo x TI AN J u n C CTEG Ch o n g q i n g Re s e a r c h I n s t i t u t e ,Ch o n g q i n g 4 0 0 0 3 9 ,Ch i n a Ab s t r a c t A d e s i g n m e t h od of m i ne us e d s o un d bo x wa s i n t r od uc e d.A s e l e c t i o n m e t ho d o f l o ud s pe a ke r i n mi ne us e d s ou nd b ox wa s i n t r o du c e d f i r s t l y f r om a s p e c t s o f t hr e e pa r a m e t e r s of f r e qu e n c y c h a r a c t e r i s t i c s , di s t o r t i o n de gr e e a nd i mpe da n c e . Th e n c a vi t y v ol u m e o f m i ne us e d s ou nd b ox wa s c a l c ul a t e d b y t a k i ng b a l a nc e d f r e q ue nc y r e s po ns e a s a d e s i gn go a 1 .Fi na l l y,s t r uc t ur e s o f s i z e a nd m a t e r i a l o f m i n e - us e d s ou nd b ox w e r e de s i g ne d. Ke y wo r d s mi n e u s e d s o u n d b o x;s t r u c t u r e d e s i g n;l o u d s p e a k e r s e l e c t i o n 收稿 日期 2 0 1 6 0 6 3 0 ; 修回 日期 2 0 1 6 - 0 9 2 5 ; 责任编辑 李 明。 基金项 目 中煤科 工集 团重庆研究院有限公司 自立重点科研项 目 2 0 1 5 Z D XM0 1 。 作者简介 田军 1 9 8 4 一 , 男 , 贵州黄平人 , 工程师 , 硕士, 主要从事煤矿监控技术及仪器仪表研究工作 , E ma i l t j 2 4 3 6 6 4 5 1 6 3 . C O rn。 [4 ] [5 ] [6 ] [7 ] [8 ] [9 ] [- l O ] [ 1 1 ] 张雅芬. 基 于缺 陷度量 的软件测试量 化管理研 究与实 现I- D ] . 南 昌 南昌大学 , 2 0 1 2 1 3 1 4 . 颜真. 基 于模 糊支 持向量 回归 的软件 缺 陷预测 l- D ] . 北京 北京理工大学 , 2 O 1 0 2 - 6 . 贾 静 琳. 软 件 缺 陷 管 理 系 统 [ D ] . 天津 天 津 大 学 , 2 01 3 1 4 16 . 陈艳. 软件缺 陷管理技 术研究 与实现 l- D] . 成都 电子 科技大学 , 2 0 1 4 2 4 - 3 0 . 程全 良. 软件过程缺 陷度量 的研 究与 应用[ D ] . 北 京 北京邮 电大学 , 2 0 1 0 3 2 3 5 . 陈媛. 基 于数据 挖掘 的软件 缺 陷预测 技术 研究 l- D ] . 北京 中国科学 院研究生 院, 2 0 1 2 1 7 2 0 . 李 冰. 基于功能点 的缺 陷度量在嵌入式软件 开发过程 中的应用F D ] . 长沙 湖南大学 , 2 0 1 1 3 4 3 5 . 田志垒 , 王洁. 软件 缺陷管理 技术 在测控 系统 软件 中 的应用实践l- J ] . 遥测遥控 , 2 0 0 6 , 2 7 6 6 - 1 1 . 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