基于PDCA循環的時空大數據云平臺軟件測試管理方法研究

李亞君，王洪宇

基于PDCA循環的時空大數據云平臺軟件測試管理方法研究

李亞君1，王洪宇2

（1.中國人民大學 信息學院，北京 100872；2.北京星球時空科技有限公司，北京 100191）

時空大數據云平臺軟件測試作為保證軟件質量的重要方法，其測試的質量管理工作對于建設時空大數據云平臺的質量保證具有重要意義?；赑DCA循環，采用觀察、文獻研究、實驗等研究方法，初步構建了一套貼合時空大數據云平臺建設實際的軟件測試管理方法，希望能夠為類似企業的軟件測試管理提供參考的方法。

PDCA；時空大數據；云平臺；軟件測試管理方法

1 引言

近年來，隨著測繪技術、互聯網、大數據、云計算、人工智能等高新技術的快速發展，中國傳統地理信息系統（GIS）已經不能滿足社會各界對測繪的需求，為了適應當前測繪新技術的發展，時空大數據云平臺應運而生。目前，國內很多學者都圍繞智慧城市建設進行時空大數據云平臺的研究，很多企業也在建設時空大數據云平臺[1-3]。新型平臺的出現隨著傳統的GIS軟件與高新技術的進一步融合，形成了更廣泛、多層次和多尺度的應用格局，在各空間信息相關領域得到了廣泛的應用和發展。高光軍等人面對豐富的自然資源數據，依托云平臺，建設了國土空間大數據平臺[4]。時空大數據云平臺與傳統的GIS軟件產品一樣，其用戶群體大多數是地理信息行業相關的企事業單位，對軟件質量的要求很高。但截至目前，由于地理空間數據對標準規范的依賴性很高，數據種類多、數據結構復雜，導致時空大數據云平臺的建設十分復雜。另外，在技術方面，GIS軟件的專業化要求也很高，而且在GIS軟件開發企業中，大多數人都是GIS專業出身，缺乏計算機軟件測試和質量管理相關的知識，導致GIS軟件行業仍然沒有標準的軟件測試質量管理規范。中國地理信息協會和信息產業部每年都在進行地理信息系統軟件的測評工作，地理信息系統軟件測試從業者也在研究貼合地理信息系統實際的軟件測試方法，比如高源根據G公司實際情況并結合地理信息行業特性和數據特征分析，提出了一套適合G公司的地理信息系統的軟件測試模型和框架[5]等。

PDCA循環是“計劃—實施—檢查—處理”的簡稱，該循環作為全面質量管理的思想基礎和方法依據，已經在多個學科領域得到了研究和應用。比如王權勝將PDCA循環法應用到高校體育教育專業乒乓球普修課教學中，以76名學生為實驗對象進行了研究，結果表明PDCA循環的引入有利于學生乒乓球技術水平的提高[6]；李晶和丁紅華將PDCA循環引用到建設工程項目全過程審計質量管理中，使審計質量管理更具有可操作性[7]；在軟件項目管理中，朱燁借助帕累托圖和因果分析圖，分析影像C型軟件產品質量的關鍵性因素，在此基礎上依據PDCA工作方法，構建了一套適用于A項目的質量管理框架[8]等。

盡管PDCA循環已經在各個領域得到了廣泛的應用，但在時空大數據云平臺軟件的質量管理中，PDCA循環還是一片空白。鑒于此，本文基于PDCA循環和GIS時空大數據云平臺的建設特點，采用調查法、觀察法、實驗法、文獻研究法等研究方法初步構建一套貼合時空大數據云平臺實際的軟件測試管理方法，希望能夠為類似云平臺軟件的測試方法提供參考。

2 PDCA循環法概述

PDCA循環是全面質量管理的思想基礎和方法依據，是一種科學的工作程序。單次PDCA循環的4個階段如圖1所示。

圖1 單次PDCA循環示意圖

如圖1所示，PDCA循環將軟件測試工作程序分為4個階段，包括（Plan）計劃階段、（Do）實施階段、（Check）檢查階段和（Action）處理階段。計劃階段是根據軟件測試需求分析現狀，制訂軟件測試質量保證計劃，提出具有可操作性的軟件測試質量度量目標；實施階段是把軟件測試質量保證計劃認真實施的過程；檢查階段是對計劃實施的過程進行監視和度量，確定是否達到預期的效果；處理階段是對實施效果的總結，把成功的經驗進行總結并整理成后續可借鑒的標準，同時也把本工作循環中沒有解決的問題或者出現的新問題，提交給下一個工作循環去解決。經過這樣一次循環，可以解決產品中出現的一些問題，從而提高產品質量。但是這四個過程并不是運行一次就結束，而是周而復始地進行，運行一次循環，解決一些問題，對于沒有解決或者沒有發現的問題，放在下一個循環解決，如此PDCA循環呈現出階梯式上升的過程[9]，如圖2所示。

圖2 持續PDCA循環示意圖

3 管理方法

時空大數據云平臺是針對基礎時空數據、專題信息數據、互聯網在線抓取數據進行獲取、存儲、處理、共享、集成、可視化服務的技術系統。一般而言，時空大數據云平臺的建設考慮到建設成本，其軟件產品并不是一次完成的，而是采用“以項目帶產品”的思路，將云平臺劃分為多個子系統，持續不斷地進行迭代和集成，從而完成整個平臺的研發。一個項目或一個子系統的質量決定了整個平臺建設的質量。軟件測試作為質量保證的重要手段，在時空大數據云平臺的建設中尤為重要。

一個項目的開發過程主要包括需求調研、設計、研制、測試、安裝部署、服務等主要環節。與此類似，軟件測試質量管理主要包括軟件測試需求分析、軟件測試設計、制定軟件測試計劃、測試計劃實施、實施過程的監控、實施結果的總結等環節。常用的軟件測試過程模型主要有V模型、W模型、H模型、X模型、前置模型等。軟件測試過程與軟件開發過程一樣，都遵循軟件工程原理和管理學原理[10]。針對一個項目，基于PDCA循環構建GIS軟件測試全生命期管理方法，如圖3所示。

如圖3所示，針對一個項目，基于PDCA循環的軟件測試管理過程主要包括軟件測試計劃階段（P）、軟件測試執行階段（D）、軟件測試監控階段（C）和軟件測試總結階段（A）。參與人員主要包括軟件測試經理（或測試主管）、項目經理和軟件測試工程師，根據企業具體情況，參與人員可進行相應的裁剪，軟件測試經理和項目經理可以是同一個人。

圖3 基于PDCA循環構建軟件測試管理方法

3.1 軟件測試計劃階段（P）

一般而言，軟件測試計劃階段的主要任務包括軟件測試需求分析、編寫軟件測試計劃、軟件測試計劃的評審、軟件測試團隊的組建、軟件測試平臺的搭建、準備測試數據等工作。對于時空大數據云平臺軟件，由于其對空間數據的依賴性很高，數據種類多、數據結構復雜，所以需要提前了解軟件對于基礎空間數據的要求，有針對性地準備測試數據。

計劃階段，首先進行軟件測試需求分析，需求分析主要是根據軟件需求規格說明書確定軟件測試的范圍、目標和測試類型，然后，編寫軟件測試需求分析報告，根據軟件測試需求分析報告可以明確該項目需要測試的種類、范圍及測試工作結束的標準。分析報告中的軟件測試范圍和目標定義的越詳細越好，定義越詳細對后續測試工作的越有指導意義。

在軟件測試需求分析報告的基礎上，由軟件測試經理根據工作安排和實際情況編寫軟件測試計劃，測試計劃主要是根據項目的時間、成本、質量要求進行測試工作的策劃，需要經過軟件測試經理、項目經理及相關領導的評審。只有評審通過后，才可以發布按計劃實施。測試計劃主要包括時間進度計劃、成本預算、人員計劃、資源協調計劃等。另外，對于時空大數據云平臺軟件，由于其研究對象是空間環境，空間數據具有多維特性，系統規模龐大，結構復雜，而且計算機技術發展迅速，從而決定了GIS軟件產品的測試都具有極大的不確定性，所以在軟件測試計劃中應該包括軟件測試風險管理計劃。

軟件測試計劃經過評審后開始軟件測試準備工作，包括軟件測試平臺的搭建、測試數據的準備等。時空大數據云平臺軟件依賴的空間數據具有多維特性，要求測試人員對GIS時空大數據具有一定的了解，以便于后續測試工作的開展。

綜上所述，軟件測試計劃階段（P）的輸入和輸出如表1所示。

表1 軟件測試計劃階段（P）輸入輸出

輸入參與人員輸出 需求規格說明書。時間、成本、質量要求。GIS軟件測試數據。軟件測試管理平臺測試經理（或測試主管）、項目經理、測試工程師、數據工程師（根據具體情況確定）軟件測試需求分析報告、軟件測試計劃、軟件測試項目管理平臺、軟件測試風險管理計劃

3.2 軟件測試執行階段（D）

軟件測試的執行伴隨著軟件的開發而進行，首先進行單元測試，然后進行集成測試，最后進行全功能測試，以及根據測試計劃判斷是否需要性能測試等。每一個測試階段進行的工作包括：①測試用例設計；②軟件測試經理組織對設計的測試用例進行評審，主要是評審測試用例是否完全覆蓋了測試需求，編寫是否詳細具有可操作性；③軟件測試經理分配測試任務、測試工程師執行測試用例；④提交測試過程中發現的軟件缺陷到測試管理平臺，并跟進研發進行修復，修復完成后，由測試工程師進行確認修復的回歸測試。

一個項目的軟件測試至少經過2輪，必要時，需在測試工程師之間進行交叉測試，以確保軟件缺陷全部得到修復。同時，GIS軟件測試的風險管理也需要伴隨著軟件測試過程而進行。

軟件測試執行階段（D）的輸入和輸出如表2所示。

表2 軟件測試執行階段（D）輸入輸出

輸入參與人員輸出 軟件概要設計說明書、軟件詳細設計說明書、軟件UI設計、軟件源碼測試經理（或測試主管）、測試工程師單元測試用例設計及缺陷、集成測試用例設計及缺陷、功能測試用例設計及缺陷、性能測試用例設計及缺陷（根據具體情況確定）

3.3 軟件測試監控階段（C）

軟件測試監控階段與軟件測試執行階段同時進行，軟件測試執行階段主要包括測試質量管理制度、定時檢查、及時修正，是軟件測試質量管理的保障環節。

通過軟件測試工程師提交階段性的測試報告、軟件測試管理平臺的缺陷報告以及開展項目測試周例會等措施對軟件測試的執行情況進行監督和管理，并根據實際情況作出相應的調整。而且作出調整后需要按照實際情況調整軟件測試計劃。

軟件測試監控需要由項目經理牽頭組織，并負責實施。

軟件測試監控階段（C）的輸入和輸出如表3所示。

表3 軟件測試監控階段（C）輸入輸出

輸入參與人員輸出 階段性軟件測試報告、項目測試管理平臺的缺陷報告、軟件測試周例會測試經理（或測試主管）、測試工程師測試計劃、測試過程管理報告

3.4 軟件測試總結階段（A）

軟件測試總結階段包括軟件測試質量總結、找出問題、提出整改措施，是軟件測試質量管理的提高環節。

總結歸檔，對該項目軟件測試過程進行總結，包括本項目軟件遺留的問題、測試采用的方法、測試人員執行測試用例的情況等，有利于提高工作效率和工作質量的方法可以在后續的測試工作中繼續使用，在后續的工作中消除不利于工作的因素。

軟件測試總結由軟件測試經理（或測試主管）負責實施。軟件測試總結階段（A）的輸入和輸出如表4所示。

表4 軟件測試總結階段（A）輸入輸出

輸入參與人員輸出 項目測試管理平臺的缺陷報告測試經理（或測試主管）、測試工程師測試總結、遺留問題總結

4 持續PDCA循環在的應用

基于時空大數據云平臺建設是隨著項目持續迭代、持續集成的特點，結合持續PDCA循環的思想和方法，在一個項目中形成單次循環，總結單次循環中遺留的問題，進行下一個項目時，在上一個項目的基礎上再進行一次循環，總結遺留問題，依次類推，形成一個質量螺旋上升的過程，持續進行時空大數據云平臺的迭代和集成。

通過這樣的方法，不斷提升和完善時空大數據云平臺軟件測試的能力，從而保證時空大數據云平臺軟件的質量。

5 結語

本文在分析國內時空大數據云平臺軟件測試行業的基礎上，結合PDCA全面質量管理的思想基礎和方法，初步構建了一套適合時空大數據云平臺建設實際的軟件測試管理方法，實現了時空大數據云平臺軟件測試項目的規范管理，采用這個方法，對提高GIS企業軟件測試的管理水平發揮了極大的作用。

［1］郝利娟，劉冬枝.智慧城市時空大數據云平臺建設技術大綱研究［J］.地理空間信息，2019，17（6）：33-35，8.

［2］周曉霞.時空大數據與云平臺構建智慧城市“大腦”［J］.中國信息界，2018（5）：70-71.

［3］張鵬程，何華貴，陳利燕，等.智慧廣州時空大數據與云平臺應用示范設計［J］.地理空間信息，2018，16（10）：7-12.

［4］高光軍，盧向偉，李自力.陸海統籌空間大數據平臺技術體系［J］.現代測繪，2019，42（3）：6-9.

［5］高源.G公司地理信息系統軟件測試項目管理方案研究［D］.北京：北京交通大學，2015.

［6］王權勝.PDCA循環法在高校體育教育專業乒乓球普修課教學中的應用研究［D］.成都：成都體育學院，2016.

［7］李晶，丁紅華.PDCA循環法在建設工程項目全過程審計質量管理中的應用［J］.金融經濟，2015（2）：148-151.

［8］朱燁.CE公司A軟件開發項目的質量管理研究［D］.成都：電子科技大學，2017.

［9］楊明.PDCA循環原理在高校大型儀器設備管理中的應用［J］.實驗室研究與探索，2009，28（11）：240-251.

［10］REX B.Managing the testing process，second editon［M］.John Wiley & Sons Inc，2002.

TP311.13

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.19.043

2095－6835（2019）19－0104－03

李亞君（1991—），女，內蒙古赤峰人，在讀碩士，主要研究方向為GIS項目管理與GIS系統應用。

〔編輯：張思楠〕