소프트웨어 신뢰도 성장 모델을 비동차 포아송 프로세스(NHPP)로 공식화하고, 이 모델을 이용하여 소프트웨어 신뢰도 척도에 대한 데이터 분석기법을 개발한다. 그간 여러 문헌에서 소프트웨어 신뢰도 성장 모델을 연구할 때 소프트웨어 테스트 중에 소요되는 테스트노력의 양으로서 지수함수형, 레일레이형, 웨이불형, 로지스틱형 테스트노적함수를 고려하여, 경우에 따라 이 중 하나의 적합한 형태를 사용해 왔다. 본 논문에서는 이 네 가지 형태에 대해서 최소자승평가자(LSE)와 최대가능성평가자(MLE)를 써서 파라미터를 구하는 방법을 검토한다.
본 논문에서는 소프트웨어 테스트 단계중에 발생되는 테스트노력 소요량을 고려한 소프트웨어 신뢰도 성장 모델을 제시하여 시간종속적인 테스트 노력소요량 동태를 일정 테스트 노력일 때와 웨이불 테스트 노력일 때를 비교하여 연구한다. 테스트 단계중에 소요되는 테스트 노력의 양에 대한 결함 검출비를 현재의 결함 내용에 비례하는 것으로 가정하여 모델을 비동차 포아송 과정으로 공식화하며, 이 모델을 이용하여 소프트웨어 신뢰도 척도에 대한 데이터 분석기법을 개발하도록 한다. 테스트 시간의 경과와 신뢰도와의 관계도 심도 있게 연구한다. 목표신뢰도를 만족시키는 최적발행시각을 정한다. 개발 후 테스트를 시작하기 전의 신뢰도가 어떠한 조건에 있는가를 검토하여 각 조건에 따른 최저 발행시각을 결정한다. 일정 테스트 노력 곡선과 웨이불 테스트 노력 곡선 모두에 대해서 그 조건은 목표 신뢰도를 초과하는 경우, 목표신뢰도를 초과하지는 못하지만 어느 조건 이상인 경우, 어느 조건 이하인 경우로 대별되며, 이 중에서 이상적인 경우는 두 번째 조건인 경우이다.
소프트웨어 결함은 그것을 찾아내는 것도 힘들지만 정확한 해법을 찾는 것도 쉽지 않을 뿐더러, 또 테스트자의 능력 여하에 따라 수정중에 새로운 결함이 도입될 수도 있기 때문에 검출된 결함이 완벽하게 제거되기는 쉽지 않다. 따라서, 결함 제거 효율은 개발중인 소프트웨어의 신뢰도 성장이나 테스트 및 수정비용에 영향을 크게 미친다. 이는 소프트웨어 개발의 모든 과정에서 매우 유용한 척도로서 개발자가 디버깅 효율을 평가하는데 크게 도움이 될 뿐더러, 추가로 소요되는 작업량을 예측할 수 있게 해준다. 그러므로 개발 소프트웨어의 신뢰도와 비용면에서 불완전 디버깅의 영향을 연구하는 것은 매우 중요하다고 할 수 있으며, 이는 최적 인도 시각이나 운영 예산에도 영향을 줄 수 있다. 본 논문에서는 개발중인 소프트웨어를 대상으로 하여 디버깅이 완전하지 않으며, 이 때문에 디버깅 중 새로운 결함이 도입될 수도 있다는 제안하에 보편적으로 사용되는 신뢰도 모델을 대상으로 불완전 디버깅 범위로까지 소프트웨어의 신뢰도와 비용 문제를 확장하여 연구한다.
본 논문은 스미스의 베이지안 소프트웨어 신뢰도 성장모형을 기반으로 테스팅 단계에서의 소프트웨어 신뢰도에 대한 두가지 베이즈 추정량에 그에 대한 평가 알고 리즘을 제안하는데 목적이 있다. 그 방법으로 사전정보 클래스로서 일양사전분포보다 더 일반적인 베타사전분포 BE(a.b)를 사용하였다. 그 연구 과정으로 베이지안 추정절 차에 있어서 제곱오차결손함수와 해리스결손함수를 고려하고, 컴퓨터 시뮬레이션을 통 해서 소프트웨어 신뢰도에 대한 베이즈추정량들과 그에 따른 알고리즘을 이용하여 평 균자승오차 성능을 비교한다. 연구 결과로써 a가 크면 클수록 그리고 b가 적으면 적을 수록 해리스결손함수하의 소프트웨어 신뢰도의 베이즈추정량이 평균자승오차 성능의 관점에서는 더욱 유효하고, a 가 b보다 더 클 때 공액사전분포인 베타사전분포상의 소 프트웨어 신뢰도의 베이즈추정량이 비정보사전분포인 일양사전분포상에서 소프트웨어 신뢰도의 베이즈추정량보다는 성능이 더 좋다는 결론을 얻는다.
지난 수십년간 많은 SRGM이 제안되었다. 이러한 모델들 중 많은 부분에서 암암리에 소프트웨어 테스트 전 단계를 거쳐서 테스트노력이 상수인 것으로 가정하거나 또는 아예 고려하지도 않았다. 그 후 몇몇 논문을 통하여 테스트노력을 고려한 소프트웨어의 신뢰도 평가가 중요한 인자인 것으로 발표되었다. 이들에 의해 지금까지 제안된 형태를 보면 지수함수형, 레일레이형, 웨이블형, 로지스틱형, 테스트노력함수로서 경우에 따라 이 중 하나의 적합한 형태를 사용해왔다. 본 논문에서는 이 네 가지 형태에 대해서 최소자승평가자(LSE)와 최대가능성평가자(MLE)를 써서 신뢰도 성장 파라미터를 구하는 방법에 대해서 고찰하고, 실제의 데이터를 적용하여 각각의 경우에 대한 파라미터를 구하고 이를 이용하여 목표신뢰도에 맞는 발행시기를 결정하는 문제를 연구하였다.
소프트웨어 개발과정에서 소프트웨어 신뢰도 평가는 매우 중요한 문제이다. 특히, 소프트웨어 개발자에게 높은 신뢰도을 만족시키는 최적의 개발모형을 찾아내는 일은 더욱 중요한 과제이다. 이를 위해, 본 연구에서는 파레토 및 어랑 수명분포을 유한고장 NHPP 모형에 적용하여, 신뢰도 속성을 평가하였다. 이를 위하여 모수추정은 최우추정법을 적용하였고, 비선형 방정식의 풀이는 이분법을 사용하였다. 그 결과, 강도함수와 평균값함수에서 Erlang 모형이 Pareto 모형보다 우수한 성능을 보였고, 평균제곱오차도 작아서 효율적인 모형임을 확인하였다. 또한, 미래의 임무시간을 투입하고 신뢰도를 평가한 결과, Erlang 모형이 Pareto모형과 함께 효율적으로 높게 나타났으나, 반면에 Goel-Okumoto 기본모형은 감소하는 추세를 보였다. 결론적으로, Erlang 모형이 제안된 모형중 가장 우수한 성능을 가진 모형임을 알 수 있었다. 본 연구를 통하여 소프트웨어 개발자들이 최적의 소프트웨어 신뢰성 모형을 탐색하고, 평가하는데 필요한 기본지침으로 활용할 수 있을 것으로 기대한다.
지난 30여년간 개발소프트웨어의 잔여결함, 결함률 및 신뢰도와 같은 신뢰도 척도를 분석하기 위해 소프트웨어의 신뢰도 성장 모델이 개발되어 왔다. 이들 대부분은 개발중 검출되는 소프트웨어의 오류가 완벽하게 수정되는 것으로 가정하였다. 즉, 이들은 테스트중에 검출되는 오류가 완벽하게 제거되는 것을 가정하여 그들의 연구를 진행해왔던 것이다. 그러나 오류를 검출하는 것이 어려울 뿐만 아니라 그 과정에서 새로운 오류가 도입되기도 하기 때문에 오류를 완벽하게 제거하기는 대단히 어렵다. 따라서 본 논문에서는 그동안 가장 보편 타당한 것으로 평가되어 왔던 웨이불형과 비교하여 로지스틱 테스트 노력함수를 적용한 불왼전한 소프트웨어의 테스트 노력을 제안하여 연구 검토한다.
소프트웨어 개발 후 인도 전 테스트 단계중에 발생되는 테스트 노력 소요량을 고려한 소프트웨어 신뢰도 성장 모델을 제시하여 테스트 노력소요량 동태를 시간함수인 로지스틱 곡선으로 설명한다. 그러므로, 본 논문에서는 로지스틱 테스트노력 곡선이 소프트웨어의 개발/테스트 노력곡선으로 적절하게 표현될 수 있다는 것과 실제 데이터를 근거로 하여 적용하여서 예측성이 매우 좋은 능력을 가지고 있다는 것을 보이고자 한다.
소프트웨어 신뢰도 성장 모델은 다양하게 연구되어져 있다. 그러나 이러한 모델에서 정확한 모수를 측정하는 것은 그리 쉽지 않다. 특히 고장 데이터에 대하여 소프트웨어 신뢰도 성장 모델의 추정이 정확히 이루어져야만 모델을 설명하는 모수의 추정도 정확하게 이루어질 수 있다. 이러한 측면에서 테스팅을 통해서 얻어진 소프트웨어의 고장 데이터의 정규확률점수를 구해서 두 개의 값에 대한 플롯을 그려보고 그려진 결과를 이용해서 분포를 예측하여 예측된 분포에 적합한 소프트웨어 신뢰도 성장 모델을 적용한다면 상당히 정확한 테스팅 결과론 얻을 수 있을 것이다. 본 논문에서는 고장 테이터의 플롯을 통한 결과를 통해서 분포를 예측하고 모델을 성능평가 척도에 따라서 모의실험을 하여 그 결과를 통해서 소프트웨어 신뢰도 성장 모델의 적합성을 검정하는 연구이다. 연구결과 고장데이터의 정규점수를 이용한 플롯을 보고 소프트웨어 신뢰도 성장 모델을 예측할 수 있었고 이러한 예측을 통해서 모델 선정한다면 모델의 성능평가에서도 우수함을 확인할 수 있다.
비동질적 포아송과정(NHPP) 모형은 신뢰성 공학에서 소프트웨어 내에 남아있는 결함발견현상을 설명하는데 자주 사용된다. 이때 결함발견율은 연속적이며 단조함수를 가정하였으나 현실적으로 소프트웨어 시험환경, 전략 및 자원할당 등으로 인해 결함발견율이 변하는 경우가 있다. 본 논문은 결함발견율이 변화하는 변화점 문제를 고려한 소프트웨어 신뢰도 성장모형(SRGM)을 고려하여 모수를 추정하는데 목적이 있다. 이를 위해 자료를 모의 생성한 후 평균값 함수의 각 모수를 최우추정법과 최소제곱법을 이용하여 추정하며, 결함발견구간이 일정하게 증가하는 경우와 일정하게 증가하지 않는 경우를 각각 고려한다. 이때 각 모수의 적합도 비교 평가를 통하여 변화점을 고려한 SRGM에서의 최적 추정법을 수치적 방법으로 판단한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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