Тарасюк Ольга Михайлівна. Методи та інструментальні засоби метрико-ймовірнісної оцінки якості програмного забезпечення інформаційно-управляючих систем критичного застосування

brief description

Тарасюк Ольга Михайлівна. Методи та інструментальні засоби метрико-ймовірнісної оцінки якості програмного забезпечення інформаційно-управляючих систем критичного застосування: дис... канд. техн. наук: 05.13.06 / Національний аерокосмічний ун-т ім. М.Є.Жуковського "Харківський авіаційний ін-т". - Х., 2004

Тарасюк О.М. Методи та інструментальні засоби метрико-ймовірнісної оцінки якості програмного забезпечення інформаційно-управляючих систем критичного застосування. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 автоматизовані системи управління та прогресивні інформаційні технології. Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут», Харків, 2004.
Дисертація присвячена розробці методів і інструментальних засобівоцінки якості та надійності програмного забезпечення інформаційно-управляючих систем критичного застосування на основі комплексного використання метрик і ймовірнісних моделей.
Науковими результатами є: 1) метод комплексної оцінки якості та надійності ПЗ, який базується на спільному використанні та комплексуванні результатів метричного і модельного оцінювання та дозволяє забезпечити необхідну повноту та достовірність результатів оцінювання; 2) метод оцінки якості ПЗ з використанням систематизованої множини метрик, що дозволяє визначити модель метричної оцінки якості ПЗ, одержати скалярну оцінку або знизити розмірність векторних оцінок, а також проаналізувати достовірність метричної оцінки ПЗ; 3) метод оцінки надійності ПЗ, що дозволяє здійснювати спрямований вибір і верифікацію ймовірнісних моделей надійності на основі формалізованого аналізу допущень про процеси і продукти розробки.
Запропоновані методи й інструментальні засоби дозволяють підвищити повноту і достовірність оцінки характеристик якості та надійності, а також перевірки вимог до ПЗ з урахуванням можливих обмежень на часові та матеріальні ресурси й зменшити частку ручних операцій у процесі оцінки програмного забезпечення.

У дисертації наведено теоретичне обґрунтування та нове вирішення актуальної наукової задачі розробки методів достовірної оцінки якості та надійності програмного забезпечення ІУС КЗ, що дозволяють створювати комплексні засоби й системи інструментальної підтримки верифікації й експертизи критичного ПЗ. При цьому були отримані такі наукові та практичні результати.
1. Виконано аналіз вимог до якості та надійності ПЗ ІУС КЗ, а також існуючих методів й інструментальних засобів їхньої оцінки, який показав, що відомі методи не забезпечують необхідну повноту й достовірність оцінки якості і надійності критичного ПЗ і підтримуються або ручними процедурами аналізу програмного забезпечення по технічній документації, або окремими утилітами, що реалізують різні способи тестування й верифікації, не пов’язані між собою.
2. У дисертації отримані такі нові наукові результати:
2.1. Вперше запропоновано метод комплексної оцінки якості та надійності ПЗ, який дозволяє забезпечити необхідну повноту й достовірність результатів і базується на:
спільному використанні та комплексуванні результатів метричного й модельного оцінювання;
операціях аналізу й обробки первинних даних про виявлення й виправлення дефектів ПЗ, отриманих за результатами тестування;
2.2. Удосконалено метод оцінки якості ПЗ з використанням систематизованої множини метрик, в основу якого, на відміну від відомих, покладені:
формалізовані процедури профілювання та вибору метрик, що дозволяють визначити модель метричної оцінки якості ПЗ;
представлення вихідних і кінцевих результатів оцінки у вигляді ієрархії радіальних метричних діаграм (РМД) і комплекс спеціальних операцій згортки РМД, що дозволяють одержувати скалярні оцінки або знижувати розмірність векторних оцінок;
запропоновані показники оцінки якості експертизи ПЗ, які враховують склад оцінюваних характеристик або вимог до ПЗ і повноту перевірки їх виконання, та дозволяють сформулювати оптимізаційні задачі забезпечення необхідної якості експертизи при мінімальних витратах;
2.3. Удосконалено метод оцінки надійності ПЗ, що дозволяє здійснювати спрямований вибір і верифікацію ймовірнісних моделей надійності на основі формалізованого аналізу допущень про процеси і продукти розробки, який включає, на відміну від відомих:
операції побудови й аналізу матриці сумісності ймовірнісних моделей надійності ПЗ та їхніх допущень;
спеціальні процедури верифікації МНПЗ та їх комплексування по етапах життєвого циклу;
операції синтезу моделей надійності ПЗ шляхом урахування додаткових допущень, що дозволяє формалізувати процес одержання нових моделей.
3. Розроблені й удосконалені моделі, методи й інструментальні засоби, що базуються на комплексному використанні метрик і моделей, а також формалізованих процедур їх вибору й аналізу, розвивають науково-методичні основи оцінки й забезпечення якості та надійності ПЗ, у тому числі для ІУС КЗ.
4. Практичне значення отриманих результатів полягає в тому, що на основі проведених досліджень і запропонованих методів:
розроблені методики, алгоритми й інструментальні засоби оцінки якості та надійності ПЗ для систем підтримки експертизи і незалежної верифікації ПЗ ІУС АЕС і космічних комплексів;
сформульовано положення проектів нормативних документів, що визначають вимоги та показники оцінки якості ПЗ програмно-технічних засобів ракетно-космічних систем, порядок вибору та використання метрик;
розроблено патентоспроможні засоби апаратно-програмної підтримки оцінки й управління якістю ПЗ у процесі проектування.
Це дало можливість збільшити повноту оцінки якості ПЗ і його відповідності вимогам і довести її практично до стовідсоткової для заданого профілю за рахунок:
введення узагальненого показника якості експертизи й показника її повноти, що враховують множину вимог, які перевіряються;
розробки методик і інструментальних засобів підтримки процесу оцінки цих вимог, що дозволяють контролювати їхню повноту.
З огляду на результати аналізу експертиз критичного ПЗ можна говорити про 10-15-відсоткове підвищення повноти оцінки.
Запропоновані методи й інструментальні засоби, крім того, дозволяють підвищити достовірність оцінки характеристик якості та надійності, а також перевірки вимог до ПЗ з урахуванням можливих обмежень на часові та матеріальні ресурси й зменшити частку ручних операцій у процесі оцінки програмного забезпечення.
Їхнє подальше використання можливе при розробці нормативної бази, що регламентує методи оцінки якості, надійності ПЗ та ІУС критичного застосування в цілому, створенні інструментальних систем оцінки й управління якістю складних програмних комплексів для критичного й бізнес-критичного застосування на різних етапах життєвого циклу.
6. Достовірність нових наукових положень і висновків дисертаційної роботи підтверджується:
результатами їхнього практичного впровадження в інструментальних засобах і системах підтримки експертизи й верифікації ПЗ ІУС критичного застосування;
результатами оцінки надійності ПЗ конкретних систем з використанням запропонованих методів, що довели можливість вибору моделей із застосуванням операцій аналізу допущень.
7. Подальші дослідження доцільно спрямувати на розвиток науково-методичного забезпечення процесу управління якістю та надійністю ПЗ, уточнення і формалізацію всіх процедур, що виконуються в рамках цього процесу, та інтеграцію в єдиній експертній системі. Для підвищення точності оцінки ймовірнісних показників надійності ПЗ перспективним є поширення запропонованого підходу на клас байесовських моделей.