基于在線分析儀器的測試方法與測試技術(shù)

來源：電子技術(shù)網(wǎng)  作者：劉立富2014年02月21日 09:53

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[導(dǎo)讀] 測試技術(shù)在國內(nèi)分析儀器行業(yè)起步較晚，發(fā)展尚未成熟。本文主要介紹在線分析儀器行業(yè)中的測試基本理論、測試流程和常用的測試方法，可以在研發(fā)測試階段和運(yùn)維測試階段中應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：在線分析儀

　　測試階段過程中需要進(jìn)行測試文檔評(píng)審和缺陷管理，這不僅可以提高測試效率，而且在項(xiàng)目管理中項(xiàng)目經(jīng)理可以根據(jù)缺陷收斂趨勢平衡產(chǎn)品質(zhì)量、項(xiàng)目進(jìn)度與成本三者關(guān)系。在測試用例設(shè)計(jì)時(shí)，需要關(guān)注逆向測試用例和可靠性測試用例的設(shè)計(jì)，這樣會(huì)更加有效地發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品中隱藏的缺陷，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。

　　0 序言

　　在線分析儀器又稱過程分析儀器，是指直接安裝在工藝流程中，對(duì)被測介質(zhì)的組成成分或物性參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)連續(xù)分析的一類儀器。為了拓展在線分析儀器的市場，一些公司開始研發(fā)或改進(jìn)相應(yīng)的在線分析儀器產(chǎn)品。

　　若使新開發(fā)或改進(jìn)的分析儀器能夠在用戶現(xiàn)場長期、可靠地運(yùn)行，除了通過前期的技術(shù)預(yù)研、設(shè)計(jì)開發(fā)及技術(shù)評(píng)審等方法保證，還需要通過產(chǎn)品測試對(duì)產(chǎn)品的功能、性能、可靠性等方面進(jìn)行驗(yàn)證，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。目前，在線分析儀器在用戶現(xiàn)場暴露出的問題主要集中在軟件bug、器件失效、EMC 問題、測量受環(huán)境溫度影響等。根據(jù)Pareto 原則，產(chǎn)品中所有缺陷并不是都可以在測試中發(fā)現(xiàn)。但是其中的一些問題，如軟件部分bug 和測量受環(huán)境影響等一些缺陷可以在測試階段通過加強(qiáng)測試發(fā)現(xiàn)并改進(jìn)，這不僅需要加強(qiáng)測試人員的質(zhì)量意識(shí)，更需要加深測試人員對(duì)測試?yán)碚撝R(shí)的理解和測試技術(shù)的掌握。

　　1 測試基本理論

　　1.1 測試職責(zé)

　　在線分析儀器測試人員角色根據(jù)負(fù)責(zé)產(chǎn)品模塊的類別不同，分可以分為軟件測試人員、硬件測試人員、產(chǎn)品測試人員和可靠性測試人員及認(rèn)證測試人員等。軟件測試人員主要負(fù)責(zé)軟件黑盒測試，硬件測試人員主要負(fù)責(zé)硬件單元測試和硬件與軟件的集成測試。可靠性測試人員負(fù)責(zé)產(chǎn)品可靠性方面的測試，主要有環(huán)境測試和壽命測試等，認(rèn)證測試人員則主要負(fù)責(zé)產(chǎn)品的CMC 認(rèn)證、防爆認(rèn)證等型式試驗(yàn)相關(guān)檢測項(xiàng)目的測試。產(chǎn)品測試人員的主要職責(zé)是協(xié)助單元測試和集成測試，執(zhí)行系統(tǒng)測試、一致性測試和用戶測試等，協(xié)助分析、解決測試問題。當(dāng)然不同公司的組織架構(gòu)會(huì)不同，測試人員職責(zé)的劃分也會(huì)不相同。目前，大多分析儀器公司軟件測試、硬件測試及可靠性測試主要由產(chǎn)品測試人員完成。

　　1.2 測試定義

　　Glenford J.Myers 在《The Art of Software Testing》中從心理學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)兩方面對(duì)測試的定義和測試原則進(jìn)行了基本的闡述，在該書中測試是指是為了發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤而執(zhí)行程序的過程。

　　目前，對(duì)于測試的定義，不同的人對(duì)其描述也略有不同。1993 年，IEEE 提出的軟件工程標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語中，將軟件測試定義為：使用人工或自動(dòng)手段來運(yùn)行或評(píng)價(jià)某個(gè)系統(tǒng)或系統(tǒng)部件的過程，其目的在于檢驗(yàn)它是否滿足規(guī)定的需求或是弄清預(yù)期結(jié)果和實(shí)際結(jié)果之間的差別。盡管不同人對(duì)測試定義存在差異，然而不同的定義均明確了測試應(yīng)該是以查找缺陷為目標(biāo)的一種過程。

　　1.3 測試目的

　　測試的目的不僅是為了發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品缺陷，而且通過分析缺陷分布特征和缺陷產(chǎn)生原因可以幫助項(xiàng)目經(jīng)理改進(jìn)當(dāng)前開發(fā)過程中的一些問題。同時(shí)，通過缺陷分析也能幫助我們?cè)O(shè)計(jì)出有針對(duì)性的測試用例，提高測試有效性。測試?yán)硐肽繕?biāo)是達(dá)到“產(chǎn)品零缺陷”，即使測試過程中沒有發(fā)現(xiàn)任何缺陷，該過程的測試也具有意義，完整的測試是評(píng)價(jià)產(chǎn)品質(zhì)量的有效手段。

　　1.4 缺陷收斂度

　　關(guān)于缺陷管理的理論研究起步比較晚，發(fā)展遠(yuǎn)未成熟。參考CMM5 中定義規(guī)范和目前在線分析儀器行業(yè)特點(diǎn)，將產(chǎn)品缺陷按照嚴(yán)重程度分為四級(jí)：致命、嚴(yán)重、一般和建議。

　　通過測試缺陷收斂趨勢能夠反映被測試產(chǎn)品的質(zhì)量變化情況，不僅可以輔助項(xiàng)目經(jīng)理進(jìn)行決策，而且也可以做為產(chǎn)品發(fā)布的一個(gè)重要參考，測試缺陷收斂度評(píng)估示例圖見圖1.在線分析儀器的測試缺陷收斂度可以從以下三個(gè)方面進(jìn)行評(píng)估。

　　1）缺陷累計(jì)發(fā)現(xiàn)數(shù)；

　　2）各階段缺陷提交數(shù)；

　　3）缺陷遺留數(shù)。

　　測試缺陷累計(jì)發(fā)現(xiàn)數(shù)趨于穩(wěn)定和各階段缺陷提交數(shù)趨近于0，表示產(chǎn)品質(zhì)量相對(duì)比較穩(wěn)定，但是并不代表產(chǎn)品質(zhì)量好。缺陷遺留數(shù)趨勢曲線下跌的時(shí)候，表示產(chǎn)品質(zhì)量有所改進(jìn)，缺陷遺留數(shù)趨勢曲線逐漸上升時(shí)，表示產(chǎn)品質(zhì)量在持續(xù)惡化。缺陷遺留數(shù)收斂趨勢曲線越趨近于0，產(chǎn)品質(zhì)量越好。

　　2 測試方法

　　根據(jù)測試人員對(duì)被測對(duì)象的了解程度來劃分，測試用例設(shè)計(jì)方法可分為白盒測試和黑盒測試。

　　白盒測試：又稱為結(jié)構(gòu)測試或邏輯驅(qū)動(dòng)測試，必須知道軟件或產(chǎn)品內(nèi)部工作過程，通過測試來檢測其內(nèi)部是否按照需求、設(shè)計(jì)正常運(yùn)行。通過邏輯覆蓋、路徑覆蓋等方式選擇測試用例，可以用測試覆蓋率評(píng)價(jià)測試用例。在線分析儀器一般在單元測試階段中軟件測試和硬件測試采用白盒測試方法，主要驗(yàn)證軟件流程、軟件算法是否滿足需求和硬件信號(hào)鏈路是否正確等。

　　黑盒測試：又稱數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)測試或功能測試，是針對(duì)軟件或產(chǎn)品的功能需求進(jìn)行測試。通過測試來檢測每個(gè)功能是否符合需求，不考慮其內(nèi)部的邏輯結(jié)構(gòu)。下面介紹幾種在線分析儀器測試中常用的幾種黑盒測試方法。

　　2.1 等價(jià)類劃分法

　　測試人員應(yīng)該首先了解并掌握的功能測試相關(guān)技術(shù)是等價(jià)類劃分，理解這種技術(shù)的用法十分重要，因?yàn)樗呛芏嗥渌浖y試技術(shù)和途徑的基礎(chǔ)。等價(jià)類是某個(gè)輸入域的集合，在這個(gè)集合中每個(gè)輸入條件都是等效的，如果其中一個(gè)的輸入條件不能發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品或軟件缺陷，那么集合中其它輸入條件進(jìn)行測試時(shí)也不會(huì)發(fā)現(xiàn)缺陷。等價(jià)類分為有效等價(jià)類和無效等價(jià)類，有效等價(jià)類就是由對(duì)產(chǎn)品規(guī)格說明有意義的、合理的輸入數(shù)據(jù)所構(gòu)成的集合；無效等價(jià)類就是對(duì)產(chǎn)品的規(guī)格說明不合理的或無意義的輸入數(shù)據(jù)所構(gòu)成的集合，設(shè)計(jì)測試用例時(shí)需要同時(shí)考慮這兩種等價(jià)類。

　　2.2 邊界值分析法

　　從長期的測試工作經(jīng)驗(yàn)得知，大量的故障往往發(fā)生在輸入定義域或輸出值域的邊界上，而不是在其內(nèi)部。使用邊界值分析方法設(shè)計(jì)測試用例，首先應(yīng)該確定邊界情況，輸入等價(jià)類與輸出等價(jià)類的邊界，是應(yīng)該著重測試的邊界情況。邊界值分析方法的基本思想是，選取正好等于、剛剛小于或剛剛大于邊界的值作為測試數(shù)據(jù)，而不是選取等價(jià)類中的典型值或者任意值作為測試數(shù)據(jù)。在測試過程中，考慮了邊界條件的測試用例與其他沒有考慮邊界條件的測試用例相比，具有更高的測試回報(bào)率。

　　2.3 因果圖法

　　等價(jià)類劃分和邊界值分析的測試方法，主要考慮單一輸入條件，但是不考慮各個(gè)輸入條件之間的相互制約關(guān)系，也不考慮輸入條件的各種組合情況。如果考慮使用一種適合于描述多種輸入條件的組合，產(chǎn)生多個(gè)相應(yīng)動(dòng)作的測試方法，可以使用因果圖，因果圖法適用于多種條件的組合、相應(yīng)產(chǎn)生多個(gè)結(jié)果的情況。在較為復(fù)雜的情況下，這個(gè)測試方法能有效地幫助我們檢查多種條件組合下的輸出是否正確，并且設(shè)計(jì)出高效、非冗余的測試用例。

　　2.4 錯(cuò)誤推測法

　　錯(cuò)誤推測法，基于經(jīng)驗(yàn)和直覺推測產(chǎn)品中可能存在的各種錯(cuò)誤，從而有針對(duì)性的設(shè)計(jì)測試用例的方法。錯(cuò)誤推測方法的基本思想是，根據(jù)以往的工作經(jīng)驗(yàn)推測出產(chǎn)品中所有可能存在的錯(cuò)誤和容易發(fā)生錯(cuò)誤的特殊情況，根據(jù)他們選擇測試方法和設(shè)計(jì)測試用例。

　　當(dāng)然，還有其他一些測試方法可以在測試用例設(shè)計(jì)中使用，如：正交設(shè)計(jì)法、特殊值法、流程分析法和組合設(shè)計(jì)法等。各種測試方法各有所長，應(yīng)該針對(duì)產(chǎn)品的具體需求，選擇合適的測試方法，設(shè)計(jì)高效的測試用例，有效地將產(chǎn)品中隱藏的缺陷揭露出來。

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