CN113220548B - 一种基于可靠性框图的软件可靠性指标分配方法、介质及设备 - Google Patents

一种基于可靠性框图的软件可靠性指标分配方法、介质及设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于可靠性框图的软件可靠性指标分配方法、介质及设备，属于软件可靠性研究技术领域。该方法步骤包括：首先，划分软件模块并定义各个模块可靠性提升困难度信息；其次，根据软件任务需求，由软件模块构造软件可靠性框图模型；然后，根据可靠性框图模型得到软件可靠性数学模型；接着，根据软件可靠性数学模型及可靠性困难度信息，将软件可靠性指标要求向下迭代进行可靠性指标分配；最后，输出软件可靠性指标分配结果。本发明可有效解决常规的等分配、再分配法因不考虑软件模块差异而导致分配结果不够合理的问题。

Description

一种基于可靠性框图的软件可靠性指标分配方法、介质及 设备
技术领域
本发明涉及软件可靠性研究技术领域，特别涉及一种基于可靠性框图的软件可靠性指标分配方法，通过对等分配、再分配法进行改进，以确定软件各模块的可靠性指标值。
背景技术
在软件开发过程中，可靠性分配是一个重要的可靠性工作项目，可靠性分配的目的是将软件产品的可靠性指标，转换为软件产品的每一个模块的可靠性指标，用以指导软件的开发。可靠性分配应尽早进行才有意义，一般适用于方案论证阶段及设计阶段早期，主要采用的方法是等分配法和再分配法。等分配法是对软件所有模块分配相同的可靠性指标；再分配法是把原来可靠性较低的模块的可靠性统一提高到某个值，而对于原来可靠性较高的模块仍保持不变。
由于软件模块之间的复杂性、重要性等属性不同，其可靠性指标也应不同，其可靠性指标提升的难度也就不同，等分配法和再分配法是不考虑这些因素，只是单纯的平均分配，或是直接把所有或若干模块的可靠性进行同等程度提升。这对于那些需要精确分配各模块可靠性指标的软件则无法采用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种基于可靠性框图的软件可靠性指标分配方法，该方法简单易实现、适用范围广、方便快捷，可以有效对软件可靠性指标进行分配。
本发明的上述目的通过以下方案实现：一种基于可靠性框图的软件可靠性指标分配方法，包括以下步骤：
(1)按照软件功能划分软件模块并定义各个软件模块可靠性提升困难度信息，所述模块可靠性提升困难度信息代表提升模块可靠度的困难程度，用数值表示；
(2)根据软件任务需求，由软件模块构造可靠性框图模型；
(3)根据可靠性框图模型得到软件可靠性数学模型；
(4)将软件可靠性指标要求根据可靠性提升困难度信息从低到高依次进行迭代，每次迭代中对当前可靠性提升困难度信息对应的软件模块的可靠度进行提升，并根据软件可靠性数学模型计算软件可靠度，直至迭代过程中软件可靠性满足要求，完成可靠性指标分配。
进一步的，在步骤(1)中，所述模块可靠性提升困难度信息根据模块的重要程度、复杂程度、相似模块的可靠性数据信息综合考虑给出，数值越大表示提升越困难。
进一步的，在步骤(2)中，可靠性框图模型表示成串联、并联、表决、旁联、桥联几种基本结构的一种或者两种以上组合。
进一步的，在步骤(3)中，软件可靠性数学模型为与可靠性框图模型对应的软件可靠度R的计算公式。
进一步的，在步骤(4)中通过下述方式实现：
(4.1)为各个软件模块i分配可靠度Ri初值；将Ri带入软件可靠性数学模型中得到软件可靠度RS；
(4.2)若RgS>RS，则执行步骤(4.3)，否则，执行步骤(4.4)；其中RgS为待分配的软件可靠度；
(4.3)按照可靠性提升困难度信息从低到高的顺序依次进行软件模块可靠度提升，每个可靠性提升困难度信息下软件模块可靠度的提升方式均包括两种，两种方式择一进行处理：
第一种为同一可靠性提升困难度信息下的每个软件模块均按照提升公式计算新的可靠度，之后统一提升后转步骤(4.3.1)；第二种为同一可靠性提升困难度信息下的每个软件模块逐一按照提升公式计算新的可靠度并进行提升，每提升一个软件模块的可靠度即转步骤(4.3.1)；
提升公式如下：
R′i＝Ri+(1-Ri)f(D(Ri))
其中f(D(Ri))为随机生成的小于1的数；
(4.3.1)将当前所有软件模块的可靠度带入软件可靠性数学模型中得到新的软件可靠度RS；若RgS>RS，则继续下一可靠性提升困难度信息下的软件模块可靠度的提升处理或者下一个软件模块可靠度的提升处理，直至RgS≤RS，转步骤(4.4)，否则，直接转步骤(4.4)；
(4.4)各软件模块的当前可靠度满足规定的要求，即为最终分配结果。
进一步的，可靠度Ri初值优选小于RgS的1/1000。
进一步的，f(D(Ri))为随机生成数，优选不大于0.001/D(Ri)；D(Ri)为软件模块i的可靠性提升困难度信息。
进一步的，第二种提升方式中对同一可靠性提升困难度信息下的每个软件模块按照可靠度从小到大的顺序依次进行提升处理。
一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，当所述计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行所述的一种基于可靠性框图的软件可靠性指标分配方法。
一种终端设备，包括：
存储器，用于存储至少一个处理器所执行的指令；
处理器，用于执行存储器中存储的指令执行所述的一种基于可靠性框图的软件可靠性指标分配方法。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
在方案论证阶段及设计阶段早期，主要采用的方法是等分配法和再分配法。这些方法因不考虑软件模块差异而导致分配结果不够合理。本发明对等分配法和再分配法进行改进，由专家综合分析或者其他方式给出软件模块可靠性提升难度信息，根据该信息及软件可靠性框图，并基于再分配法思想，依次对原来可靠度较低的模块，按照其可提升程度进行可靠性提升。
附图说明
图1为本发明的基于可靠性框图的软件可靠性指标分配方法流程图；
图2为某软件可靠性框图；
图3为软件可靠性分配流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实例对本发明作进一步详细的描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下实施例，凡基于本发明内容的技术均属于本发明的范围。
一种基于可靠性框图的软件可靠性指标分配方法，如图1所示，包括以下步骤：
(1)划分软件模块并定义软件模块可靠性提升困难度信息
软件模块可靠性提升困难度信息代表提升软件模块可靠性的困难程度。该信息随着软件模块的重要性、复杂性等属性的不同而不同，且应由熟悉软件所属领域的用户和/或专家，根据模块的重要程度、复杂程度、相似模块的可靠性数据等信息综合考虑给出。该信息根据软件实际情况，可划分为D＝1，2，4…等数值，数值越大表示提升越困难，这些数值是后续选择模块进行提升的依据；该类信息为本方法的一个输入，在本发明方法实现过程中不过多探讨具体数值如何设置。
(2)根据软件任务需求，由软件模块构造软件可靠性框图模型；软件可靠性框图模型可以表示成串联、并联、表决、旁联、桥联等几种基本结构的组合；
(3)根据可靠性框图模型得到软件可靠性数学模型；软件可靠性数学模型为与软件可靠性框图对应的软件可靠度R的计算公式；
(4)根据软件可靠性数学模型及可靠性提升困难度信息，将软件可靠性指标要求向下迭代进行可靠性指标分配；
在步骤(4)中，假设某软件划分的模块个数为n个，以三个困难度等级为例，令D(Ri)＝1，2，4为各个软件模块可靠度指标提升困难度，以软件可靠度分配为例，令待分配的软件可靠度为RgS，由软件可靠性框图计算公式计算得到的软件的可靠度为RS。可靠性指标分配的实现过程如下：
(4.1)为各个模块分配比较低的可靠度初值Ri，将Ri带入软件可靠性框图计算公式中得到软件可靠度RS；
(4.2)若RgS>RS，表示软件各模块的当前指标值不满足规定的要求，需要改进软件模块可靠度指标，即根据软件模块信息对软件进行再分配；实现过程如下：
a)假设R1，R2，…，Rn中可靠度提升困难度D(Ri)分别等于1，2，4的个数分别为x，y，z个(x+y+z＝n)。
b)将各模块可靠性指标由小到大依次排序，有：
R1≤R2≤…≤Rm≤…≤Rn
c)由于可靠度较低且可靠度提升难度较低的模块，其可靠度提升效果显著且容易实现，因此，首先对x个困难度D(Ri)＝1的模块，根据其各自当前的可靠度可提升程度(1-Ri)依次进行提升。即令：
R′i＝Ri+(1-Ri)f(D(Ri))
其中f(D(Ri))为随机生成的很小的数，如f(D(Ri))＝0.001/D(Ri)。
每个可靠性困难度信息下软件模块可靠度的提升方式均包括两种，两种方式择一进行处理：
第一种为同一可靠性提升困难度信息下的每个软件模块均按照提升公式计算新的可靠度，之后统一提升后转步骤(d)；第二种为同一可靠性提升困难度信息下的每个软件模块逐一按照提升公式计算新的可靠度并进行提升，每提升一个软件模块的可靠度即转步骤(d)；
d)将提升后的指标值(可靠度)以及未提升的指标值带入可靠性框图计算公式。
e)若RgS≤RS，则转到步骤(4.3)。
f)若RgS>RS，表示各软件模块的当前指标值仍不满足规定的要求，则类似的，继续对y个困难度D(Ri)＝2的模块依次进行可靠度提升，提升方式同样可以从上述两种方式中任意择一进行处理。
g)将提升后的指标值以及未提升的指标值带入可靠性框图计算公式。
h)若RgS≤RS成立，则转到步骤(4.3)。
i)若RgS>RS，则类似的，再对z个困难度D(Ri)＝4的模块依次进行可靠度提升。
j)将提升后的指标值以及未提升的指标值带入可靠性框图计算公式。
k)若RgS≤RS，则转到步骤(4.3)。
l)若RgS>RS，则转到步骤b)，迭代进行可靠性再分配，直到满足规定的可靠性要求为止。
(4.3)若RgS≤RS，表示软件各模块的当前指标值满足规定的要求，此时，可将软件各模块的当前指标值作为最终分配结果，并结束分配。
上述给出的步骤是按照可靠性困难度信息从低到高的顺序依次进行迭代，实际处理过程中可以根据自己需求按照预设的顺序进行处理，考虑到可靠度较低且可靠度提升难度较低的模块，其可靠度提升效果显著且容易实现，因此不建议将可靠性困难度信息高的软件模块优先进行处理。
实施例
本发明的基于可靠性框图的软件可靠性指标分配方法，具体包括以下步骤：
(1)划分软件模块并定义软件模块可靠性提升困难度信息
以某软件为例，该软件包含模块A到E共五个模块，模块可靠性提升困难度分为3个等级，每个模块的可靠性提升困难度等级分别为1，4，2，2，1。
(2)构建软件可靠性框图
构建软件可靠性框图如图2所示。
(3)获取软件可靠性数学模型
为可靠度为例，软件可靠性框图对应的数学模型为：
RS＝(1-(1-Ra)(1-Rb)(1-Rc))RdRe
(4)迭代进行可靠性分配
令待分配的软件可靠度为RgS＝0.95。可靠性指标分配的实现过程如图3所示：
(4.1)为各个模块分配比较低的可靠度初值Ri，将Ri带入软件可靠性框图计算公式中得到软件可靠度RS；
(4.2)若RgS>RS，根据软件模块信息对软件进行再分配；实现过程如下：
a)将各模块可靠性指标由小到大依次排序；
b)首先对困难度为1的模块A和E，根据其各自当前的可靠度可提升程度(1-Ri)依次进行提升。即令：
R′i＝Ri+(1-Ri)f(D(Ri))
其中f(D(Ri))为随机生成的很小的数，如f(D(Ri))＝0.001/D(Ri)。
c)将提升后的指标值以及未提升的指标值带入可靠性框图计算公式。
d)若RgS≤RS，则转到步骤(4.3)。
e)若RgS>RS，则类似的，继续对困难度为2的模块C和D依次进行提升。
f)将提升后的指标值以及未提升的指标值带入可靠性框图计算公式。
g)若RgS≤RS成立，则转到步骤(4.3)。
h)若RgS>RS，则类似的，再对困难度为4的模块B进行提升。
i)将提升后的指标值以及未提升的指标值带入可靠性框图计算公式。
g)若RgS≤RS，则转到步骤(4.3)。
k)若RgS>RS，则转到步骤a)，迭代进行可靠性再分配，直到满足规定的可靠性要求为止。
(4.3)若RgS≤RS，结束分配。
(5)输出软件可靠性分配结果
模块A到E的可靠性分配结果分别为：0.9978，0.7628，0.9529，0.9525，0.9981。
以上所述，仅为本发明一个具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (8)

1.一种基于可靠性框图的软件可靠性指标分配方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照软件功能划分软件模块并定义各个软件模块可靠性提升困难度信息，所述模块可靠性提升困难度信息代表提升模块可靠度的困难程度，用数值表示，根据模块的重要程度、复杂程度、相似模块的可靠性数据信息综合考虑给出，数值越大表示提升越困难；
(2)根据软件任务需求，由软件模块构造可靠性框图模型；
(3)根据可靠性框图模型得到软件可靠性数学模型；
(4)将软件可靠性指标要求根据可靠性提升困难度信息从低到高依次进行迭代，每次迭代中对当前可靠性提升困难度信息对应的软件模块的可靠度进行提升，并根据软件可靠性数学模型计算软件可靠度，直至迭代过程中软件可靠性满足要求，完成可靠性指标分配；
在步骤(4)中通过下述方式实现：
(4.1)为各个软件模块i分配可靠度Ri初值；将Ri带入软件可靠性数学模型中得到软件可靠度RS；
(4.2)若RgS>RS，则执行步骤(4.3)，否则，执行步骤(4.4)；其中RgS为待分配的软件可靠度；
(4.3)按照可靠性提升困难度信息从低到高的顺序依次进行软件模块可靠度提升，每个可靠性提升困难度信息下软件模块可靠度的提升方式均包括两种，两种方式择一进行处理：
第一种为同一可靠性提升困难度信息下的每个软件模块均按照提升公式计算新的可靠度，之后统一提升后转步骤(4.3.1)；第二种为同一可靠性提升困难度信息下的每个软件模块逐一按照提升公式计算新的可靠度并进行提升，每提升一个软件模块的可靠度即转步骤(4.3.1)；
提升公式如下：
Ri ′＝Ri+(1-Ri)f(D(Ri))
其中f(D(Ri))为随机生成的小于1的数；D(Ri)为软件模块i的可靠性提升困难度信息；
(4.3.1)将当前所有软件模块的可靠度带入软件可靠性数学模型中得到新的软件可靠度RS；若RgS>RS，则继续下一可靠性提升困难度信息下的软件模块可靠度的提升处理或者下一个软件模块可靠度的提升处理，直至RgS≤RS，转步骤(4.4)，否则，直接转步骤(4.4)；
(4.4)各软件模块的当前可靠度满足规定的要求，即为最终分配结果。
2.根据权利要求1所述的一种基于可靠性框图的软件可靠性指标分配方法，其特征在于，在步骤(2)中，可靠性框图模型表示成串联、并联、表决、旁联、桥联几种基本结构的一种或者两种以上组合。
3.根据权利要求1所述的一种基于可靠性框图的软件可靠性指标分配方法，其特征在于，在步骤(3)中，软件可靠性数学模型为与可靠性框图模型对应的软件可靠度R的计算公式。
4.根据权利要求1所述的一种基于可靠性框图的软件可靠性指标分配方法，其特征在于，可靠度Ri初值小于RgS的1/1000。
5.根据权利要求1所述的一种基于可靠性框图的软件可靠性指标分配方法，其特征在于，f(D(Ri))为随机生成数，不大于0.001/D(Ri)。
6.根据权利要求4所述的一种基于可靠性框图的软件可靠性指标分配方法，其特征在于，第二种提升方式中对同一可靠性提升困难度信息下的每个软件模块按照可靠度从小到大的顺序依次进行提升处理。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，当所述计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-6之一所述的方法。
8.一种终端设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储至少一个处理器所执行的指令；
处理器，用于执行存储器中存储的指令执行如权利要求1-6之一所述的方法。
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