從20世紀70年代起，軟件可靠性預測技術大體上分為靜態(tài)和動態(tài)兩種。預測技術（forecasting techniques）指人們運用現(xiàn)代科學技術手段，事先依據(jù)一定方法，對自己的活動可能產(chǎn)生的后果及客觀事物的發(fā)展趨勢作出的科學分析。即利用統(tǒng)計資料，借助數(shù)學工具，分析因果關系，進行預測。數(shù)量分析預測具體方法很多，如趨向外推法和回歸分析法等。趨向外推法即時間序列分析法，它是根據(jù)歷史和現(xiàn)有的資料推測發(fā)展趨勢，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)的事件按時間順序加以排列，通過趨勢外推的數(shù)學模型預測未來。時間序列就是把統(tǒng)計資料按發(fā)生的時間先后進行排列所得到的一連串數(shù)字。時序分析是研究預測目標與時間過程之間的演變關系。因此它是一種定時的預測技術。回歸分析法是從事物變化的因果關系出發(fā)來進行預測?；貧w分析也稱相關分析，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)計關系的方法。這些現(xiàn)有的軟件可靠性預測模型一般只是對與缺陷有關的度量數(shù)據(jù)和對軟件可靠性測試后的失效數(shù)據(jù)進行分析，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)和維護軟件以及相關產(chǎn)品（如工程計劃、設計文檔、規(guī)章、檢測事例及用戶手冊）的一組活動、方法、實踐及轉(zhuǎn)換。軟件可靠性是軟件系統(tǒng)在規(guī)定時間內(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)量的一個重要特性。用軟件系統(tǒng)規(guī)模越做越大越復雜，其可靠性越來越難保證。應用本身對系統(tǒng)運行的可靠性要求越來越高，在一些關鍵的應用領域，如航空、航天等，其可靠性要求尤為重要，在銀行等服務性行業(yè)，其軟件系統(tǒng)的可靠性也直接關系到自身的聲譽和生存發(fā)展競爭能力。 特別是軟件可靠性比硬件可靠性更難保證，會嚴重影響整個系統(tǒng)的可靠性。在許多項目開發(fā)過程中，對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，增加了維護困難和工作量，嚴重時只有束之高閣，無法投入實際使用。

2、 影響軟件可靠性的因素

在對13個公司的調(diào)查結(jié)果進行分析后，提出了基于經(jīng)驗數(shù)據(jù)的影響軟件可靠性的32個因素。這32個因素貫穿了軟件開發(fā)的各個階段，其中最重要的是軟件復雜度、程序員的技能、測試工作量、測試覆蓋率、測試環(huán)境和程序規(guī)格說明書的改動頻率6個因素。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)團隊的經(jīng)驗、設計的變更、編碼和測試、新技術、開發(fā)語言以及工具的使用、管理經(jīng)驗、高層管理的支持力度、度量和模型的使用情況[10]。參考文獻[11]認為開發(fā)的復雜程度、代碼重用的比率以及軟件開發(fā)團隊的經(jīng)驗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。缺陷引入又由16個因素決定，而缺陷檢測由17個因素決定。這些因素中，與過程有關的因素包括開發(fā)人員的能力、領域知識、團隊協(xié)作、團隊結(jié)構、管理能力、程序復雜度、溝通能力、項目管理、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、時間和資源，質(zhì)量表示在不同的過程運作階段過程產(chǎn)品和過程執(zhí)行有關的質(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），時間表示過程運作中各項活動的計劃時間和實際時間，資源表示在過程運作中不同階段活動消耗的物資資源和人力資源。

3 、軟件可靠性預測度量體系

在已有的調(diào)查研究基礎之上，構建了基于軟件過程的軟件可靠性預測度量體系。該體系模型共劃分為6個層次：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，而對軟件可靠性因素的評價表現(xiàn)在多個可靠性因子，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，通過度量來評價可靠性因子的特性和子特性，同時度量又有多種數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式。

對軟件可靠性的預測，確定了6個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態(tài)預測，故此處不予以考慮。

4、 基于軟件過程的軟件可靠性預測

一個過程穩(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)中得到關于以前項目的過程等信息，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)庫建設模型結(jié)合前述分析，并綜合考慮了軟件度量技術和CMM/CMMI中的度量技術后抽象而成。

根據(jù)企業(yè)的測量定義，工作人員可以知道應該采集什么數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)采集工具包使測量數(shù)據(jù)進入過程數(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)）直接使測量數(shù)據(jù)進入過程數(shù)據(jù)庫。過程數(shù)據(jù)庫中除存儲了影響軟件可靠性的因素的度量值外，還應包含理解和解釋實際度量數(shù)據(jù)、評價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準、模型和基線值、優(yōu)先級等。

通過對過程數(shù)據(jù)庫里的基本測量項數(shù)據(jù)進行分析計算，得到關于以往項目的軟件可靠性相關的度量，此度量數(shù)據(jù)經(jīng)過評估標準和預測模型分析，形成當前軟件產(chǎn)品的可靠性分析預測報告。

基于知識和數(shù)據(jù)挖掘的軟件可靠性預測是現(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，并抽象出運作模型，為后續(xù)的基于知識和數(shù)據(jù)挖掘的軟件可靠性研究奠定數(shù)據(jù)基礎。軟件可靠性預測中一些其他重要問題，如軟件可靠性預測環(huán)境的構建、軟件可靠性預測模型的選擇以及定量評價數(shù)據(jù)的驗證等問題，還有待進一步探討。