考虑测试效用的软件可靠性增长模型

测试效用函数不仅可以描述测试所消耗资源随时间的变化,同时也是建立考虑测试效用的软件可靠性增长模型的前提和基础。现有测试效用函数形式多达十余种,但是由于适用性较差,导致研究人员对失效数据进行建模时需要付出繁琐的工作量,并且模型的评估能力往往达不到预期效果。针对该问题,提出了一种通用的测试效用函数形式,该函数形式更加灵活、适应能力更强。在此基础上,建立了基于该测试效用函数的软件可靠性增长模型。利用两组公开发表的数据进行验证,实验结果表明,该测试效用函数有效可行,考虑新的测试效用函数的软件可靠性增长模型具有更好的可靠性评估性能及适应能力。     

基于未确知集的软件可靠性模型选择研究

针对目前普遍存在的软件可靠性模型应用不一致性问题,提出一种基于未确知集的软件可靠性模型选择方法.本文首先对未确知集合进行阐述,并介绍了软件可靠性模型选择的一般方法,然后将未确知集软件可靠性模型选择方法应用于一组失效数据,为该组失效数据选择一个适应性较好的软件可靠性模型,最后给出结论.     

考虑故障检测效用与修正效用的软件可靠性增长模型

测试效用是影响软件测试过程的重要因素,其随时间的变化情况直接影响着测试过程中的故障检测和修正的效率,合理地评估测试效用对测试过程的影响是建立精确软件可靠性模型的关键因素。针对现有模型对测试效用认识的不足,严格根据实际测试情况,将测试效用分为故障检测效用和故障修正效用,并在此基础上,建立了综合考虑这两种效用的软件可靠性增长模型。利用公开发表的软件测试失效数据集对模型进行验证,结果表明,与现有的考虑故障检测与修正过程的模型相比,所提模型具有更好的拟合和预测能力。     

基于非线性和测试覆盖率的软件可靠性增长模型

软件可靠性增长模型一般假设故障是独立的,且检测到的故障能够被排除。但在工程中,一些检测到的故障可能无法排除,在排除过程中也可能会引入新的故障。考虑上述因素,本文假设故障的引入过程与时间呈现非线性关系,通过测试覆盖率函数来表示软件故障检测率,建立了基于非齐次泊松过程(non-homogeneous Poisson process, NHPP)的软件可靠性增长模型。为规避参数估计过程中模型函数导数连续性和存在性的限制,应用一个自适应变化的实值遗传算法进行计算。最后通过一个真实软件失效数据集对模型参数进行计算,利用不同的评价准则将所提模型和现有模型进行比较,说明所提模型的优越性和准确性。     

一种多重Weibull回归模型在竞争失效分析中的应用

基于传统竞争失效分析中对截尾数据(包括寿命数据截尾及失效机理信息的删失)、以及环境因子伴随变量的研究不足,提出贝叶斯生存分析理论中一种多重Weibull回归模型;在该模型中假设各失效机理条件下的产品寿命均服从某种Weibull分布,利用该模型能够较为灵活地拟合竞争失效分析中存在数据截尾的情形;针对高维数值积分的不便,讨论了基于Gibbs抽样的MCMC方法,提出通过运用该方法动态模拟出多重Weibull回归模型中相关参数后验分布的马尔可夫链;并通过对模型结构的输入输出分析,给出随机截尾条件下模型参数的贝叶斯估计;利用BUGS软件包进行实例分析的结果,证明了该模型在竞争失效分析中的直观性与有效性。     

一种实时多任务软件可靠性验证方法

针对软件可靠性增长模型难以满足实时多任务软件可靠性验证的可信性要求,提出了一种基于任务模块软件统计测试的实时多任务软件可靠性验证方法.该方法利用实时多任务软件的结构和运行特点,建立了一个可靠性模型并给出了模型参数的求解方法;通过该模型把待验证的软件系统可靠性指标分配到各个任务模块,然后用统计测试的方法对任务模块的可靠性指标进行验证,以达到对整个软件系统可靠性指标验证的目的.实验证明该方法的有效性和灵活性.     

删失试验寿命的贝叶斯生存极值回归模型

针对删失寿命试验数据缺少随机变量尾部分布和常规删失数据分析对长寿命区高可靠度估计不准确的问题,构建了一个结构元件寿命分布的贝叶斯生存极值回归模型。运用MCMC方法与Gibbs抽样获得参数后验分布的基本原理,借助数据仿真说明了利用WinBUGS软件包进行建模分析的过程,证明了该模型在删失试验中的直观性和有效性。研究结果表明:利用Gibbs抽样进行模拟分析,能很方便地得到模型参数的相关估计。     

基于变点–算术失效强度减的设备维修质量评估

针对设备维修效果评估中存在的失效强度变点问题,给出了一个具有失效变点的算术失效强度减模型.该模型应用幂律模型平滑具有变点的失效强度,进而假设设备经历一次预防维修后的失效强度等于预防维修前的失效强度和一个当量之和.这个当量与预防维修前的失效强度和设备固有失效强度之差成一定比例,并以该比例评价预防维修质量.构建了基于最小二乘法的AIC准则, AICc准则和MTBF改进量指标评价模型的拟合优度.以巴士车辆的预防维修数据为例开展了案例研究.研究结果表明,变点–算术失效强度减模型不仅具有更优的拟合优度,而且还具有与MTBF改进量最小的欧氏距离.     

软件可靠性模型评价方法与应用(Ⅱ)

本文探讨进行软件可靠性模型评价工作的必要性及其实现方法。我们在本文的(Ⅰ)中提出了一组进行软件可靠性模型评价的标准和相应的评价方法,这里我们应用上述方法,结合两组实际的软件产品失效数据,具体地评价两种软件可靠性增长模型:W-NHPP模型(包括NHPP模型)和S-型模型的性能,并讨论评价实施过程中的一些问题。     

屏蔽数据下软件可靠性的极大似然估计

屏蔽数据是指引起系统失效的真实原因不得而知,即失效原因可能是系统组件的某个子集。一般地,屏蔽数据下非齐次泊松过程 (non-homogeneous Poisson process, NHPP)类软件可靠性叠加模型中参数的极大似然估计比较复杂,因为叠加模型不能分解成几个简单的NHPP模型。本文主要研究基于屏蔽数据下叠加模型中参数的极大似然估计,评估软件系统的可靠性。最后通过一组模拟数据,说明极大似然估计效果良好。     

Jelinski-Moranda模型的一种新的NLS估计法

提出了一种新的基于非线性最小二乘法的软件可靠性Jelinski-Moranda(J-M)模型参数估计方法(LogLSE).给出了一种与经典的J-M模型最小二乘法等价的曲线拟合函数,推导了J-M模型的新的非线性最小二乘(NLS)参数估计公式.在标准的软件可靠性失效数据一海军战术数据系统(NTDS)和三组J-D.Musa软件可靠性数据上,利用牛顿迭代法求解参数估计的实例分析,说明了LogLSE估计优于传统的基于最大似然估计(MLE)和最小二乘估计(LsE)的J-M模型参数估计.     

考虑用户行为和排错延迟的多版本软件可靠性增长模型

软件在测试阶段和使用阶段操作环境的差别导致软件测试可靠性和运行可靠性不完全相同.软件在发布后的使用和维护阶段,软件可靠性的增长不仅体现在软件固有故障的排除,而且用户对软件的熟悉程度也会影响软件的可靠性.本文研究了软件固有故障检测过程、固有故障纠正过程和外在失效过程的特征,建立了考虑用户行为和排错延迟下的多版本软件可靠性增长模型.通过一组来自于开源软件用户缺陷跟踪系统中的真实数据进行数值分析,试验结果表明提出的模型具有较好的效果.     

Extended research on software hybrid testing combining reliability and directed testing

The software reliability testing has many disadvantages in practice,such as high complexity of constructing operational profiles and poor fault detection efficiency.Oppositely,the directed testing with a high fault detection rate is incapable of estimating reliability quantificationally.To solve this problem,a hybrid testing combining reliability and directed testing as well as a reliability model based on the order statistic(OS) model were presented by Mitchell.An extended research on Mitchell’s work is proposed.Firstly,the most proper distribution of the fault’s failure rate which tends to be lognormal is suggested,and a detailed form of the OS model based on lognormal and the corresponding parameter estimation method are proposed,respectively.Secondly,an implementing framework for the hybrid testing is proposed.Finally,the hybrid testing and the OS model are applied on a real website system.The experimental results indicate:the hybrid testing has more efficient fault detection power and lower testing cost than the reliability testing;compared with three traditional software reliability growth models,the OS model has a best or pretty estimation or prediction power for each data set;and for the failure data set collected from hybrid testing,the OS model also achieves an acceptable estimation result.     

基于PoF模型的电子产品可靠性参数计算方法

现有的基于失效物理(physics of failure, PoF)模型的可靠性预计只能计算电子产品在寿命周期内经历单一典型任务剖面的失效时间。本文提出了一种基于失效物理模型,并利用蒙特卡罗仿真定量分析电子产品在寿命周期内实际经历多任务剖面的可靠性水平的新方法。将该方法应用于某机载电子设备的平均失效前时间(mean time to failure, MTTF)的计算,建立失效率和可靠度的时间函数,与目前国内工程实践中常用的失效率经验模型法以及设备可靠性强化试验的结果进行了对比分析。结果表明,该方法不仅可以计算可靠性参数,而且通过分析与计算过程可发现设计薄弱环节与可靠性参数的定量关系,有效指导设计改进。     

ZDPS-2卫星可靠性试验评估方法

皮纳卫星具有研制周期短、采用商用货架式器件的特点,无法完整沿用传统大卫星通过底层元器件或部组件搭建系统可靠性模型计算整星可靠性的方法。针对上述问题,提出了基于试验数据的皮纳卫星可靠性评估体系。通过对机理不同的硬件和软件故障分别建模的方法,实现了ZDPS-2卫星的可靠性评估。对卫星的硬件故障数,基于顺序约束模型和贝叶斯参数估计方法进行拟合,并考虑了不同试验环境对卫星工作环境的等效因子。ZDPS-2卫星硬件可靠性水平估计为3月末0.85。对卫星的软件故障采用加入变点的非齐次泊松过程模型拟合,并选择Logistic模型作为测试覆盖率模型。ZDPS-2卫星软件故障拟合结果,平均无故障时间为217 h。ZDPS 2卫星试验结果证实,可靠性满足增长试验设计的要求和任务需求。     

一种基于模糊数算术运算的可靠性分析方法

可靠性是产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。传统的可靠性分析方法是基于概率论的，其失效概率通常应根据大量的第一手数据进行估计。然而，实际上不可能收集到足够多的第一手数据。因此，这些失效概率通常是通过其它领域的参考数据，根据专家的工程和经验来判断估计的，这类判断通常与主观性和模糊性密切相关。为了处理这种主观性和模糊性，需要一种基于模糊数学的可靠性分析方法。提出了一种基于三角形模糊数算术运算的可靠性分析方法，并给出了应用该方法的一些例子。结果表明，该方法可以较好地表示失效率数据中存在的不确定性，而且其计算也十分简单。     

A three-parameter fault-detection software reliability model with the uncertainty of operating environments

As requirements for system quality have increased, the need for high system reliability is also increasing. Software systems are extremely important, in terms of enhanced reliability and stability, for providing high quality services to customers. However, because of the complexity of software systems, software development can be time-consuming and expensive. Many statistical models have been developed in the past years to estimate software reliability. In this paper, we propose a new three-parameter fault-detection software reliability model with the uncertainty of operating environments. The explicit mean value function solution for the proposed model is presented. Examples are presented to illustrate the goodness-of-fit of the proposed model and several existing non-homogeneous Poisson process (NHPP) models based on three sets of failure data collected from software applications. The results show that the proposed model fits significantly better than other existing NHPP models based on three criteria such as mean squared error (MSE), predictive ratio risk (PRR), and predictive power (PP).     

软件可靠性J-M增长模型的特性分析

本文对软件可靠性Ｊ－Ｍ增长模型的参数解特性进行了分析。通过分析得知Ｊ－Ｍ模型的参数估计方程存在多个解，且只有在一定条件下才有合理解。本文最后还给出了参数解估计的有效数值算法。