随着计量器具的智能化发展,计量器具软件作为计量器具的重要组成部分,对量值准确可靠传递起到至关重要的作用,建立一套切实可行的计量 器具软件的测评与监管办法已成为目前国家关注的热点。本文阐述了计量器具软件测评的重要性,分析了计量器具软件开发及测评现状存在的问题,提 出了计量器具软件测评的研究思路。
1.引言
随着计算机技术的飞速发展及其在计量产品中大量 应用。一方面使计量器具产品越来越自动化、智能化。 在计量技术的发展中起到了十分积极的作用,另一方面 也给计量器具的检测与监管带来了新的问题。近年来, 与人民群众生活密切相关的电子计价秤、出租车计价器、 加油机等计量器具利用其配套软件的漏洞进行作弊,追 求不法收益的事件频频发生,造成的社会影响十分恶劣。 随着越来越多计量器具产品从传统机械模式转变成为智 能自动模式,所以如何建立一套切实可行的计量器具软 件的测评与监管办法已成为目前国家关注的热点。
2.国内计量器具软件现状与简介
目前我国计量器具的机械加工和制造工艺以及流程 质量控制等方面已经达到了较高水平,但是计量器具产 品软件在研发、质量等方面却一直无法达到相应的水平。 计量器具软件自身存在着需求广、类别杂、研发周期短、 版本混乱、实施和维护成本高的问题。涉足开发计量器 具软件的企业大多不具规模,再加上国内知识产权保护 力度不够,盗版抄版泛滥,使软件的质量无法保证。
近年来随着机电行业的发展,越来越多的计量器具 过渡到电器产品上来,从上世纪90年代开始,随着我国 集成电路技术的发展,8位单片机系统得到广泛的应用。 这类单片机系统功能比较简单、集成度不高、软件规模较 小,一般由一个软件工程师编写汇编程序即可完成全部 的软件功能。这些功能主要表现为将电信号转换成数字 信号,将数字信号通过显示屏显示出来。这样我国计量 器具电子化的序幕正式拉开,与此同时,国际国内针对电 子仪表的法规也逐步建立。到了 90年代末纳米技术成 就了超大规模集成电路的形成,原先简单的8位单片机 技术被升级到16位系统、专用DSP系统和32位系统,越 来越多的硬件功能被集成到一块集成电路上,与之相应 的嵌入式软件系统也随之变得越来越复杂。很多电子仪 表器具软件也悄然发生着变化,更为高级的C和C + + 编程语言被广泛应用到嵌入式软件设计中,使得软件规 模变得巨大,从而软件工程思想成为仪表软件研发的主 流思想。21世纪初,嵌人式操作系统(如UC/0SII、LinUx 等)被加人电子仪表的软件设计中,使得电子仪表软件 功能除了单一的模数转换外,同时还具备了基于复杂数 学算法的核心算法特性(如数字信号处理等)、各种专用 软件模块特性以及复杂逻辑控制特性。软件成为各行各 业电子仪表的绝对核心部件。
3.国内外计量软件测评的发展与现状
当今在发达国家,软件测试人员甚至比编程人员还 多,软件测试已经成为家用电器出厂检验那样自然的事 情,其软件测试技术水平及其自动化应用程度可窥一斑。 在德国90年代中期计量领域就将计量软件测试技术当 做重点研究,如今走在世界前列的就是德国联邦物理技 术研究院(PTB)。PTB主要从事测量仪器和工作中软件 的认证,通过各种软件测试方法对软件产品进行测试认 证以及软件开发过程中进行的预防性的软件测试认证提 供服务,具有完整的组织模式。2004年9月,欧盟对其 法规计量法(MID)在防范软件作弊方面进行了修订;2007年底颁布实施的国际法制计量组织(OIML)制定修 改的新版R765非自动衡器也在这方面进行了补充;
在国内中国软件评测中心虽于1990年就已成立,但 2001年才开展了软件测试培训。目前我国计量工程技 术人员只有部分对计量器具软件测试有个模糊的概念, 而不知道计量器具软件测试的原理及目的。2007年11 月我国发布JJF1182 - 2007《计量器具软件测评指南技术 规范》,此规范的发布使我国计量器具软件的测评进人 新的阶段,有了统一的指导,结束了我国计量器具检定工 作只能进行硬件测评的历史。
4.问题与发展趋势
计量监督部门作为监督计量器具生产和使用的第三 方权威部门,在对生产企业进行抽样测评时,可要求企业 提供计量器具软件开发全过程文档及源代码,这样按照 JJF1182 -2007规定的软件测评方法就可以对计量器具 软件进行测评。
但以目前市场抽检、送检的情况来看,一般只有计量 器具设备整机,不会有开发文档、源代码等技术资料。在 这种情况下,难以按照JJF1180 - 2007的规定测评方法 和评价模型对样品进行测评,而且对于软件作弊需要进 行破坏性测评。在没有技术文档及源代码的情况下本文提出通过等价类划分、边界值分析、对比测试、流程图、错 误推测、异常注人这几种测试方法对计量器具软件从功 能性、可靠性、安全性、可维护性、效率进行评测这和 JJF1182 -2007对计量器具软件的测试要求一致。
功能性测试验证测量数据是否正确,找出计量错误 的条件和范围以及软件的可靠性;安全性测试找出嵌入 式软件为什么能被非法篡改,防作弊能力有何缺陷;可维 护性测试找出如何使用户用最简便的方法确认是否有该 故障,以及解决的方法。
根据开展计量器具软件测评的实际情况,提出相应 的测试方法,在没有源代码及开发档案的情况下对计量 器具软件进行充分的测评。计量器具软件作为计量器具 的重要组成部分,对量值准确可靠传递起到至关重要的 作用。因此要从技术体系、执法管理、企业自律等各方面 人手建立有效的技术和监管机制让计量器具软件能积极 推动计量器具的发展,防止软件缺陷和恶意作弊程序对 计量器具的使用带来影响,以保证计量器具的正确作用, 人民的合法权益不受侵害.