從20世紀(jì)70年代起，軟件可靠性預(yù)測(cè)技術(shù)大體上分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種。預(yù)測(cè)技術(shù)（forecasting techniques）指人們運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段，事先依據(jù)一定方法，對(duì)自己的活動(dòng)可能產(chǎn)生的后果及客觀事物的發(fā)展趨勢(shì)作出的科學(xué)分析。即利用統(tǒng)計(jì)資料，借助數(shù)學(xué)工具，分析因果關(guān)系，進(jìn)行預(yù)測(cè)。數(shù)量分析預(yù)測(cè)具體方法很多，如趨向外推法和回歸分析法等。趨向外推法即時(shí)間序列分析法，它是根據(jù)歷史和現(xiàn)有的資料推測(cè)發(fā)展趨勢(shì)，從而分析出事物未來的發(fā)展情況的。它把在一定條件下出現(xiàn)的事件按時(shí)間順序加以排列，通過趨勢(shì)外推的數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)未來。時(shí)間序列就是把統(tǒng)計(jì)資料按發(fā)生的時(shí)間先后進(jìn)行排列所得到的一連串?dāng)?shù)字。時(shí)序分析是研究預(yù)測(cè)目標(biāo)與時(shí)間過程之間的演變關(guān)系。因此它是一種定時(shí)的預(yù)測(cè)技術(shù)。回歸分析法是從事物變化的因果關(guān)系出發(fā)來進(jìn)行預(yù)測(cè)。回歸分析也稱相關(guān)分析，是研究引起未來變化的各種客觀因素的相互作用、指出各種客觀因素與未來狀態(tài)之間統(tǒng)計(jì)關(guān)系的方法。這些現(xiàn)有的軟件可靠性預(yù)測(cè)模型一般只是對(duì)與缺陷有關(guān)的度量數(shù)據(jù)和對(duì)軟件可靠性測(cè)試后的失效數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，而忽略了軟件開發(fā)過程中大量有用信息。

1 、軟件過程與軟件可靠性

軟件過程可以定義為人們用來開發(fā)和維護(hù)軟件以及相關(guān)產(chǎn)品（如工程計(jì)劃、設(shè)計(jì)文檔、規(guī)章、檢測(cè)事例及用戶手冊(cè)）的一組活動(dòng)、方法、實(shí)踐及轉(zhuǎn)換。軟件可靠性是軟件系統(tǒng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)及規(guī)定的環(huán)境條件下，完成規(guī)定功能的能力。在ISO/IEC 9126的軟件質(zhì)量特性表述中，軟件可靠性（Software Reliability）是軟件質(zhì)量的一個(gè)重要特性。用軟件系統(tǒng)規(guī)模越做越大越復(fù)雜，其可靠性越來越難保證。應(yīng)用本身對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性要求越來越高，在一些關(guān)鍵的應(yīng)用領(lǐng)域，如航空、航天等，其可靠性要求尤為重要，在銀行等服務(wù)性行業(yè)，其軟件系統(tǒng)的可靠性也直接關(guān)系到自身的聲譽(yù)和生存發(fā)展競(jìng)爭(zhēng)能力。 特別是軟件可靠性比硬件可靠性更難保證，會(huì)嚴(yán)重影響整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。在許多項(xiàng)目開發(fā)過程中，對(duì)可靠性沒有提出明確的要求，開發(fā)商（部門）也不在可靠性方面花更多的精力，往往只注重速度、結(jié)果的正確性和用戶界面的友好性等，而忽略了可靠性。在投入使用后才發(fā)現(xiàn)大量可靠性問題，增加了維護(hù)困難和工作量，嚴(yán)重時(shí)只有束之高閣，無法投入實(shí)際使用。

2、 影響軟件可靠性的因素

在對(duì)13個(gè)公司的調(diào)查結(jié)果進(jìn)行分析后，提出了基于經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響軟件可靠性的32個(gè)因素。這32個(gè)因素貫穿了軟件開發(fā)的各個(gè)階段，其中最重要的是軟件復(fù)雜度、程序員的技能、測(cè)試工作量、測(cè)試覆蓋率、測(cè)試環(huán)境和程序規(guī)格說明書的改動(dòng)頻率6個(gè)因素。指出了影響軟件可靠性的主要因素包括： 需求的變更、開發(fā)團(tuán)隊(duì)的經(jīng)驗(yàn)、設(shè)計(jì)的變更、編碼和測(cè)試、新技術(shù)、開發(fā)語言以及工具的使用、管理經(jīng)驗(yàn)、高層管理的支持力度、度量和模型的使用情況[10]。參考文獻(xiàn)[11]認(rèn)為開發(fā)的復(fù)雜程度、代碼重用的比率以及軟件開發(fā)團(tuán)隊(duì)的經(jīng)驗(yàn)和受教育程度是影響軟件可靠性的主要因素。指出影響軟件可靠性的因素可分為兩大類：缺陷引入和缺陷檢測(cè)。缺陷引入又由16個(gè)因素決定，而缺陷檢測(cè)由17個(gè)因素決定。這些因素中，與過程有關(guān)的因素包括開發(fā)人員的能力、領(lǐng)域知識(shí)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、團(tuán)隊(duì)結(jié)構(gòu)、管理能力、程序復(fù)雜度、溝通能力、項(xiàng)目管理、過程管理、變更控制、文檔質(zhì)量、需求質(zhì)量、開發(fā)環(huán)境、計(jì)劃偏移度、開發(fā)過程成熟度、產(chǎn)品調(diào)研等。軟件過程度量的三大類基本內(nèi)容分別是質(zhì)量、時(shí)間和資源，質(zhì)量表示在不同的過程運(yùn)作階段過程產(chǎn)品和過程執(zhí)行有關(guān)的質(zhì)量信息（例如軟件問題及其生命周期，過程執(zhí)行的偏離度等），時(shí)間表示過程運(yùn)作中各項(xiàng)活動(dòng)的計(jì)劃時(shí)間和實(shí)際時(shí)間，資源表示在過程運(yùn)作中不同階段活動(dòng)消耗的物資資源和人力資源。

3 、軟件可靠性預(yù)測(cè)度量體系

在已有的調(diào)查研究基礎(chǔ)之上，構(gòu)建了基于軟件過程的軟件可靠性預(yù)測(cè)度量體系。該體系模型共劃分為6個(gè)層次：影響軟件可靠性因素、影響軟件可靠性因子、特性、子特性、度量以及度量元。其層次結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中，軟件可靠性取決于影響軟件可靠性因素的性能如何，而對(duì)軟件可靠性因素的評(píng)價(jià)表現(xiàn)在多個(gè)可靠性因子，不同的可靠性因子的影響基于不同的性能特性，特性可能有子特性，通過度量來評(píng)價(jià)可靠性因子的特性和子特性，同時(shí)度量又有多種數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式。

對(duì)軟件可靠性的預(yù)測(cè)，確定了6個(gè)影響軟件可靠性的主要因素，分別是：一般性因素、穩(wěn)定性因素、過程依從性、開發(fā)文檔、編碼和人力資源因素。軟件測(cè)試因其產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是軟件失效后的數(shù)據(jù)，更多的用于軟件可靠性的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)，故此處不予以考慮。

4、 基于軟件過程的軟件可靠性預(yù)測(cè)

一個(gè)過程穩(wěn)定的軟件企業(yè)，其軟件產(chǎn)品的可靠性也是穩(wěn)定的。通過對(duì)影響軟件可靠性的過程因素的分析，確定了上述的度量和度量元。而軟件企業(yè)若考慮從歷史數(shù)據(jù)中得到關(guān)于以前項(xiàng)目的過程等信息，就必須擁有過程數(shù)據(jù)庫。過程數(shù)據(jù)庫的建設(shè)需要人員和軟件工具的支撐，如圖2所示。該過程數(shù)據(jù)庫建設(shè)模型結(jié)合前述分析，并綜合考慮了軟件度量技術(shù)和CMM/CMMI中的度量技術(shù)后抽象而成。

根據(jù)企業(yè)的測(cè)量定義，工作人員可以知道應(yīng)該采集什么數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)采集工具包使測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)入過程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)；另外工作人員也可以通過問題跟蹤軟件包（例如需求跟蹤系統(tǒng)）直接使測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)入過程數(shù)據(jù)庫。過程數(shù)據(jù)庫中除存儲(chǔ)了影響軟件可靠性的因素的度量值外，還應(yīng)包含理解和解釋實(shí)際度量數(shù)據(jù)、評(píng)價(jià)其合理性和適用性所需要的信息和索引，以及可靠性分析的標(biāo)準(zhǔn)、模型和基線值、優(yōu)先級(jí)等。

通過對(duì)過程數(shù)據(jù)庫里的基本測(cè)量項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，得到關(guān)于以往項(xiàng)目的軟件可靠性相關(guān)的度量，此度量數(shù)據(jù)經(jīng)過評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)和預(yù)測(cè)模型分析，形成當(dāng)前軟件產(chǎn)品的可靠性分析預(yù)測(cè)報(bào)告。

基于知識(shí)和數(shù)據(jù)挖掘的軟件可靠性預(yù)測(cè)是現(xiàn)在和未來幾年研究的方向。本文首先分析討論了軟件過程與軟件可靠性的關(guān)系，然后分析了影響軟件可靠性的因素，最后討論了建立基于軟件過程數(shù)據(jù)的過程數(shù)據(jù)庫，并抽象出運(yùn)作模型，為后續(xù)的基于知識(shí)和數(shù)據(jù)挖掘的軟件可靠性研究奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。軟件可靠性預(yù)測(cè)中一些其他重要問題，如軟件可靠性預(yù)測(cè)環(huán)境的構(gòu)建、軟件可靠性預(yù)測(cè)模型的選擇以及定量評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的驗(yàn)證等問題，還有待進(jìn)一步探討。