面向可靠性的软件构件选择和模块化设计理论和方法

Aiming to improve software reliability, the research project will focus on addressing software component selection and module design issues. Basing architecture-based software reliability prediction methods, component selection optimization models and a modularization optimization model will be proposed to maximize software product reliability early in software design phase. In proposed models, different sources of software components, component compatibility, component reusability, and cohesion/coupling attribution will be considered systemically. Moreover, according to characteristics of problem, relevant revolutionary algorithms will be designed to effectively solve above models. The research project will provide methods and theory tools to software development organizations in China for improving their reliability management capability, and achieving victory further in world-wide competitive market.

本项目旨在研究以提高软件可靠性为目标的软件构件选择和模块化设计的理论和方法。针对基于构件的软件产品设计阶段，以基于架构的可靠性预测方法为基础，综合考虑不同的构件来源、构件兼容性、构件复用性、模块内聚耦合特性，建立以提高软件产品整体可靠性为目标的构件选择和模块化优化决策模型；并针对不同的决策问题特点，设计求解模型的进化算法。项目在理论研究上解决通过选择和组织软件构件提高软件产品可靠性的关键优化理论和技术，将为我国软件企业在全球软件行业激烈竞争的市场环境下提高软件产品可靠性，赢得市场竞争提供理论方法和技术支持。

本项目以软件构件选择和模块化设计的理论和方法为主题，从企业信息系统集成过程中构件选择方法、系统重构过程中的构件模块化设计方法和供应商预选方法三个方向展开。在信息系统集成过程中的构件选择方法方面，考虑历史遗留可复用构件和商业构件，设计了一个非线性多目标0–1混合整数规划模型，并开发了针对模型的SPEA2算法；在系统重构过程中的构件模块化设计方法方面，研究提出了一个新的软件模块化衡量指标（Improved Modularization Quality, IMQ），并以此为基础设计了一个软件模块化的数学规划模型，针对模型提出了一种混合遗传算法，并将其与广泛采用的遗传算法和多点爬山算法进行对比，证明了提出的算法可以获得质量更高的模块化方法和较强的鲁棒性；在供应商预选方法方面，提出了一个基于产品平台的多目标供应商预选方法，并建立了优化模型。与传统的供应商预选模型相比，该部分研究建立的多目标优化模型不仅是从单个产品的角度考虑，更是从基于产品平台的产品族整体角度出发，因此可以使供应商选择问题得到整体的优化。