基于SaaS模式的醫療設備軟件質量評價研究與應用

徐鑫

北京積水潭醫院 信息網絡中心，北京 100035

引言

軟件質量評價是作為軟件質量保證的重要手段，本文以醫療機構的軟件質量評價為研究點，引入SaaS模式云計算來構建醫院設備應用軟件的質量評價指標體系，建立醫療軟件質量度量模型及其度量方法，進行軟件質量衡量，從而為實施軟件質量控制提供可靠的依據，是提高醫院規范度、質量效能的一項有效方法。

1 研究目的及主要內容

1.1 研究背景意義

隨著醫療信息化、信息技術應用的不斷增加，醫療設備系統數量也在增加，這些系統包括：掛號問診、器材管理、醫療保險以及衛生服務方面的關鍵系統。其正確的運作通常是業務成功的關鍵，而質量是軟件的生命，因此為進行互聯網級的醫療設備軟件質量評價，實現軟件質量評價系統有著重要的理論和現實意義。

1.2 研究內容

隨著云計算的發展及應用軟件的成熟，SaaS作為云計算的一種應用形式，越來越受到重視。SaaS意為軟件即服務，與傳統醫療軟件服務模式相比，醫療機構不需要為建設信息化而搭建軟硬件平臺，而是由SaaS服務提供商負責，所有前期實施和后期的維護服務工作也由SaaS服務商維護[1]。因此本文重點對引入SaaS模式的醫療設備應用軟件進行質量評價，并根據軟件質量評價標準所確定的質量特性來體現本行業領域內SaaS軟件的質量。針對SaaS軟件質量的相關研究主要從可伸縮性、可靠性、集成性、可配置性和定制性等角度展開，并從多角度、多層次、多剖面、多特征分析，建立起一套科學、高效和完善的基于SaaS模式的醫療設備應用軟件質量的評價模型。

2 軟件質量評價模型和SaaS技術

軟件的質量是受到多個因素影響的，不同的角度所評估出來的質量也會有所不同。從使用者來看，質量要符合需求；從產品角度來看，質量要體現其內在特點；從價值的角度來看，質量則體現了產品是否值得去買[2]。軟件質量同產品用戶需求是相互依存、密不可分的。完成高質量的領域內部應用軟件的前提是需要依托符合該領域特點的軟件開發標準，這樣才能保證應用軟件的質量水平[3]。由此看來，為提高度量和管理軟件的效率，對軟件質量及質量屬性的研究變得尤為重要。軟件質量模型作為一個評價軟件質量過程中的參照物，國內外的軟件公司及國際標準化組織也陸續針對軟件質量制定了一系列統一的標準，并構建起各類軟件質量的評價體系及度量模型[4]。

2.1 軟件質量模型

2.1.1 McCall質量模型

McCall質量模型，也被稱為GE模型，最早起源于美國空軍，主要是通過一系列的軟件質量屬性指標來平衡開發人員與最終用戶間的代溝。該模型使用3種視角來定義和識別軟件產品的質量，即產品操作、修正和轉移[5]，見圖1。

圖1 McCall質量模型

2.1.2 ISO/IEC 9126模型

ISO/IEC 9126模型是常用的軟件質量標準，它是由國際標準化組織在McCall等模型的基礎上，經過多次修改后，于2001年制定出來的一個標準，包含度量指標層、子特性層、質量特性層3個層級，并將內部質量模型的特性劃分為以下6種：效率性、功能性、易用性、可靠性、可維護性、可移植性[6]。

2.1.3 ISO/IEC 25010模型

ISO/IEC 25010質量評價模型是在ISO/IEC 9126模型的基礎上建立的，它進一步擴大了可適用范圍，已不再局限于開發人員、用戶人員、質量管理人員所使用，而是能夠被獨立的評價，尤其是對軟件產品質量負有責任的人員使用。這一新的標準主要對8個質量特性及其31個子特性進行了描述，見表1。

表1 ISO/IEC 25010模型

2.2 SaaS軟件模式

2.2.1 SaaS生態系統

SaaS是一種在線軟件服務，也被叫做軟件運營服務，是目前應用軟件中的新模式。它利用互聯網為各類用戶提供軟件服務，其產品屬性被替換成服務屬性。軟件服務商負責對SaaS進行搭建和維護，用戶只需要按照自己的實際需求定制軟件服務商提供的軟件服務，服務商則根據企業用戶所訂制的軟件服務的數量及時長來收取相應費用[7]。一旦企業用戶調整了自身業務需求，可以更為便捷的改租其他類型的軟件服務，從而降低在軟件投資上的花費與風險。這種商業模式使企業用戶完成了從傳統的購買軟件到租用軟件的轉變，其生態系統模式，見圖2。

圖2 SaaS生態系統模式圖

2.2.2 SaaS模式特性

與傳統軟件比較來看，SaaS軟件完全依托于互聯網，方便醫院用戶通過WEB獲得所需的軟件和服務。在一般情況下，SaaS軟件提供商的多個租戶使用服務時需要共用同一套標準軟件系統[8]。因此就要求其必須具備可以屏蔽每一個租戶彼此之間的數據信息與配置系統的能力，從而為他們數據信息的安全及其個人隱私提供一定的保障。同時供應SaaS軟件的服務商向客戶提供了“一對多”和“多對多”兩種模式的服務[9]，從而構建了一種多訂戶系統，以方便使用者進行自由的定制來滿足各自不同的個性需求。根據醫療部門用戶所使用軟件模塊的數量及時長，SaaS軟件服務商來收取相應的費用，并負責系統的部署、維護及升級。

3 SaaS應用軟件的質量評價體系

SaaS軟件在越來越多的醫療設備領域中使用，因此開發或選用高質量的SaaS應用軟件是至關重要的。在質量管理中有一項最為重要即質量評價，SaaS應用軟件質量評價體系通常是一個復雜的、多維的體系，它主要包括評價主體、評價指標、評價標準、評價方法模型等要素[10]。

3.1 質量評價指標體系

本文結合國際標準組織發布的ISO/IEC 25010軟件質量評價模型和SaaS應用軟件的特征，提出了SaaS模式醫療設備應用軟件的質量評價指標體系模型。它是依托于醫療機構的指標體系模型，在面向相關醫院部門使用者用戶基礎上，綜合已有評價指標，對初始可能指標再進行用戶調查問卷、專家分析篩選等過程，最后總結整理構建出一套完善的指標體系，整個過程見圖3。

圖3 指標體系建立過程圖

3.2 權重值設定

本文采用改進的三角模糊數層次分析法來確定權重，它是在層次分析法思想的基礎上進行改進，提出在構造判斷矩陣時考慮建議不一致及在做出判斷時的模糊性等情況下的方法[11]。通過兩兩對比之后，結果不再具體到某一個數值上，而是借助三角模糊數呈現。主要步驟如下：

（1）專家將指標劃分為兩個為一組的形式進行相互比較，再用三角模糊數（l，m，n）將其結果呈現出來，在這當中l的取值是最樂觀的一個結果，n的取值是最悲觀的一個結果，而m的取值則是最有可能獲得的一個結果，從而獲得三角模糊的判斷矩陣。

（2）借助近似方法計算出最大的特征值向量λmax以及與它相對應的特征向量W，使用公式(1)計算出與前者相對應的一個期望值。E(P)=μ(l+m)/2+(1-μ)(m+n)/2 (1)

其中μ被稱為樂觀-悲觀系數。例如：當μ＜0.5時，決策人此時的狀態一定是樂觀的，當μ＞0.5時，決策人此時的狀態就一定是悲觀的；而當μ=0.5時，則說明決策人此時的態度是保持中立的。

（3）一致性檢驗。如果不能進行一致性的檢驗，則需要調整與之相關的判斷矩陣，如果不調整，操作就會繼續往下執行下去。求取出所有指標擁有的權重值換言之就是求取出了特征向量當中的每一個元素的期望值。

3.3 評價體系信度檢測

評價體系的信度是指評價體系的可靠性程度[12]。基于SaaS模式下的醫療設備軟件質量評估是一個由多個指標元素所構成的完整體系，假設評價的指標集為M={m1,m2,Lmn}，參加評分的專家人數是S，針對指標體系專家j給出的評分集是Xj={x1j,x2j,Λ,xnj} ,將專家組的評分數據的計算平均，得到y則令評價指標體系的信度系數為：

如上述公式(2)如果ρ越大，說明利用該指標體系所獲得的權重差異性并不大，該評價體系更可靠性一些；反之，則說明對相同的評價對象雖然使用了相同的評價體系，但所得到的評價數據之間有著很大的差異。通常情況下，當ρ∈(0.9,1)，表明該評價體系可靠性高，當ρ∈(0.8,0.9)，表明可靠性一般，當ρ∈(0,0.8)，表明可靠性低。

3.4 評價體系效度檢測

評價體系的效度是指評價體系能從何種程度上準確的對評價對象的客觀要素予以反映，作用就是在評價活動中評價體系對評價對象產生了認知上的偏差[12]。在軟件質量評價中，如果確立的指標不能反映或不能完全反映該領域軟件質量的特性要求，那該評價體系就不具有較高的效度。根據我們在體系信度檢測中的假設，定義指標權重mi的效度系數為價指標mi評分的平均值，F為評價指標mi的評語集中評分的最大值，則評價體系的效度檢測公式為這個系數的絕對值越小，即表示該體系具有越高的有效性，反之表明該體系具有較低的有效性。

4 系統實現與應用

本文所構建的SaaS應用質量模型在某醫院醫療設備應用軟件質量評價系統中得到了應用和驗證，系統以滿足醫療部門對相關醫療設備軟件質量評價需求，通過對管理評價指標體系、三角模糊數層次分析權重體系、模糊綜合質量評估等幾大模塊的設計，實現了對監護儀、呼吸機等醫療設備服務軟件的質量評價。本系統有助于提高評估該類醫療設備等相關軟件質量的效率，同時兼顧到安全性、開放性、性能價格比、可擴展性、數據增長等方面，自上線運行以來各方面效果良好。

4.1 系統結構設計

系統針對醫院內部具體的業務需求展開，建立在B/S（瀏覽器/服務器）體系結構的基礎上的，依托Microsoft C#.NET 2008技術，以SQL Server 2008為后臺數據庫，本軟件系統的結構主要由以下幾個方面組成：

（1）表示層：實現系統與用戶之間的交互，用戶借助瀏覽器來對系統進行訪問[13]。

（2）邏輯層：分為3個功能模塊：管理評價指標體系模塊，構建醫療設備軟用質量評定的指標體系；確定權重模塊，用戶通過輸入三角模糊數獲得的判斷矩陣對權重予以確定；評估SaaS軟件質量模塊，借助模糊綜合評價法來完成評定。

（3）數據層：用于存放各類基礎數據、處理過程數據及評價結果。

醫院內用戶可以借助利用此系統，全方位地進行醫療設備應用軟件的質量評估，系統的體系結構設計，見圖4。

圖4 系統體系結構圖

其中指標體系模塊的構建是根據本文第三節分析建立的SaaS軟件質量指標體系，對于醫療設備軟件，不同的軟件側重點不同，評價標準必然不同，即隸屬指標不同，其中有些只能作為體系的淺變量，不能直接觀測，由此逐級分解，通過具體的指標反映得到的本醫療設備應用軟件質量模型指標評價體系，見圖5。

圖5 SaaS醫療設備軟件質量指標體系

4.2 系統實現效果

根據SaaS軟件的特征，在ISO/IEC 25010質量評價標準的基礎上，本系統借助三角模糊數層次分析法，確定出三角模糊的判斷矩陣，并計算出各個子指標所占的權重，確定界面，見圖6。針對需要進行比較的因子來說，數值的大小決定了前者和后者誰更為重要，例如：一樣重要即是1:1，強烈重要即是9:1。實際上，就是按照不同因素在其中重要性的不同，將所有因素互相進行一對一的比較之后，最后做出的1～9的評定。在此處，只要將左上角或者右下角的值填上，就可以使其自動形成對應的判斷矩陣。

圖6 確定指標權重頁面

選用了格柵獲取法，來制訂了量化定性指標的具體評分方式，并在事實與科學依據的基礎上，利用百分制的方法將完成指標評估的程度劃分檔次。指標的量化值就是將各條指標上的分數，同所占權重相乘，再相加之后所得出的數值。同時還要對各醫療設備軟件所含有的指標值進行歸整，可以得出的模糊綜合評價結果，見圖7。

圖7 綜合評價結果得分頁面

4.3 應用意義

按照醫療設備軟件應用安全保證有關規定和要求，目前院內已經融入并使用該系統的幾大類醫療設備包括監護儀、呼吸機、微量注射泵、X射線機、高頻電刀、嬰兒暖箱等。本設計實現的SaaS模式下的醫療設備軟件質量評價系統具有以下特性：

（1） 易用性：SaaS的使用簡單易學、方便上手、靈活多樣，用戶能在短時間內學會并輕松的掌握，方便的使用[14]。

（2）靈活性：SaaS具有用戶定制功能，能根據差異化需求提供靈活的服務項目，并能根據醫療部門用戶業務轉變或者規模擴張收縮等變化提供及時的靈活應變的服務項目。

（3）響應性：用戶使用SaaS服務遇到問題或服務失敗時，服務商能迅速解決問題并做出回應。

（4）安全性：SaaS服務提供商能確保用戶的信息安全、數據安全，包括數據在傳輸過程和存儲過程中的安全保密[15]。

利用本系統實現了質量檢測數據的精確完整，使醫療設備的管理更加規范，為醫療設備軟件評估提供科學依據，最大限度地降低了醫療設備的使用風險，提高了設備的使用率，同時保證了設備醫療工作的安全和有效性，降低了不必要設備的維護費。

5 總結展望

SaaS是一種極具創新力的軟件應用模式，并逐步取代ASP模式，成為未來醫療企業在部署信息化建設時的最主要模式[16]。本文根據現代醫療技術和終端設備的不斷優化與升級，以SaaS模式為開發架構，詳細分析并研究了醫療設備應用軟件的質量評價體系，對前人在SaaS模式的基礎上研究如何評價應用軟件質量的現實情況及所取得的成就，在通用可評價軟件質量的模型及ISO/IEC 25010標準的基礎上，同時參考對SaaS軟件具有的獨特特征所做的分析，構建出了與SaaS相適應的三層軟件質量模型。總體來說，本課題通過借鑒現有的SaaS服務度量指標，基于本文提出的質量模型，建立了SaaS軟件質量評價指標體系，并對指標體系進行信度和效度檢測。借助三角模糊的層次分析法對SaaS軟件的質量模型中的各個度量指標進行評價，通過設計針對SaaS軟件的質量模型來完成醫療設備軟件的質量評價工作。

本課題是某醫藥信息網站中心的課題研究項目，通過上述研究構建出的醫療設備SaaS軟件的質量模型，建立起了一個特定的指標系統，并通過院內實際的運行測試驗證了該模型的有效性和可行性，但還是需要對其做進一步的研究：例如由于度量的指標還不夠充分，因此在未來的研究當中需要找到能夠適用于所有SaaS軟件的度量指標。本文以醫療設備服務領域的軟件應用為背景，以SaaS模式為基礎，構建了一個與之相適應的醫療設備評價應用軟件的質量模型，也為推動醫療信息化特別是SaaS軟件產業良好、穩定、持續的發展奠定了基礎。

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