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ISO/IEC 25020：质量测量框架 — SQuaRE 测量参考模型标准解读
ISO/IEC 25020:2019 — 系统和软件工程 — SQuaRE — 质量测量框架
一、理解质量测量框架
ISO/IEC 25020:2019 为整个 SQuaRE（系统和软件质量需求与评估）系列标准提供了基础性的质量测量框架。它定义了质量测量参考模型（QM-RM），确立了质量模型、质量度量（QM）和质量度量元素（QME）之间的关系。对于需要以一致、可重复的方式量化软件产品质量、质量在使用、数据质量和IT服务质量的工程师来说，该框架至关重要。
QM-RM 提供了清晰的层次结构：质量特性通过 QM 进行测量，QM 通过测量函数由 QME 构建而成。理解这一层次结构对于设计有效的质量测量方案至关重要。
2019年的第二版取代了2007年的第一版，并进行了重大增强。主要新增内容包括：不同类型质量度量之间的明确关系、测量结果应用指南、附录C中增强的QM文档化元素、附录D中QM的归一化测量函数，以及与ISO/IEC 25022、ISO/IEC 25023、ISO/IEC 25024和ISO/IEC/IEEE 15939的协调统一。该标准适用于整个质量生命周期，涵盖开发、测试、运行和维护阶段。
二、质量测量参考模型（QM-RM）
2.1 QM 架构
QM-RM 定义了四个测量抽象层次。在基础层，QME（质量度量元素）使用指定的测量方法量化单个属性。QM（质量度量）通过应用测量函数组合QME而导出。这些QM进而量化质量模型（ISO/IEC 25010、25011、25012、25019）中定义的质量子特性和特性。最后，质量评估报告解释结果以支持决策制定。
2.2 质量度量类型
标准区分了与质量生命周期相对应的三种度量类型：内部属性QM（静态属性，如代码复杂度，在开发阶段可测量）；外部属性QM（行为属性，如响应时间，在测试和运行阶段可测量）；以及质量在使用QM（系统使用的结果，在实际或模拟运行环境中可测量）。这种三层架构使得质量问题的早期检测和持续改进成为可能。
| 度量类型 | 目标对象 | 生命周期阶段 | 示例 |
|---|---|---|---|
| 内部属性QM | 静态属性（代码、架构） | 开发、评审 | 圈复杂度、代码覆盖率 |
| 外部属性QM | 行为属性（运行时） | 测试、运行 | 响应时间、吞吐量、故障密度 |
| 质量在使用QM | 结果和利益相关者影响 | 实际运行、UAT | 任务完成率、用户满意度 |
三、工程设计见解与实践应用
从实践者的角度来看，ISO/IEC 25020 提供了一个严谨而灵活的框架，用于构建质量度量。标准强调QM必须经过验证（测量其声称要测量的内容）且可靠（在重复测量下产生一致的结果）。在选择或构建QM时，工程师应考虑表面效度、内容效度、构念效度、相关性、顺序保持性、预测效度和区分能力。
请注意”钻系统空子”的风险：度量会影响人的行为。如果团队绩效基于特定的QM进行评估，个人可能会优化该度量而牺牲真实质量。通过培训、指导和战略治理来缓解这一风险。
标准在附录D中引入了归一化测量函数，可将原始测量值转换为标准化的0到1刻度。这在跨不同系统或背景比较测量结果时尤为有价值。提供了三种函数类型：(a) 最大需求为上界（如故障修正率），(b) 有上界无下界（如吞吐量），(c) 有下界无上界（如响应时间）。这些归一化函数使得跨不同测量领域的一致质量评估成为可能。
在实施质量测量方案时，遵循两步法：(1) 从 ISO/IEC 25022（质量在使用）、ISO/IEC 25023（产品质量）或 ISO/IEC 25024（数据质量）中选择候选QM；(2) 使用附录C中的结构化模板完善和文档化QM，包括ID、名称、描述、测量函数、QME和效度证据。
四、常见问题
问1：ISO/IEC 25020 与 ISO/IEC/IEEE 15939 的关系是什么？
答1：ISO/IEC 25020 与 ISO/IEC/IEEE 15939（测量过程）协调一致，并将其 QM-RM 映射到测量信息模型。SQuaRE QM-RM 通过添加质量特定概念（如质量特性、子特性以及内部属性、外部属性和质量在使用度量之间的区分）扩展了通用测量信息模型。
答1：ISO/IEC 25020 与 ISO/IEC/IEEE 15939（测量过程）协调一致，并将其 QM-RM 映射到测量信息模型。SQuaRE QM-RM 通过添加质量特定概念（如质量特性、子特性以及内部属性、外部属性和质量在使用度量之间的区分）扩展了通用测量信息模型。
问2：我能否定义 ISO/IEC 25022/25023/25024 中未列出的自己的QM？
答2：可以。标准明确允许构建新的QM以满足特定的质量需求。这样做时，必须根据附录C中的模板文档化QM，包括其与质量模型的关系以及如何从QME构建。测量函数和效度证据必须明确说明。
答2：可以。标准明确允许构建新的QM以满足特定的质量需求。这样做时，必须根据附录C中的模板文档化QM，包括其与质量模型的关系以及如何从QME构建。测量函数和效度证据必须明确说明。
问3：归一化测量函数在实践中如何工作？
答3：归一化函数将原始QME值转换为0-1刻度。例如，如果响应时间必须低于100毫秒（下界），公式D.3将实际响应时间（x）映射到0-1分数，其中x=R（100ms）获得一个可配置的指数E（如0.6）。低于R的值得分高于E，高于R的值得分较低，从而实现跨度量的一致比较。
答3：归一化函数将原始QME值转换为0-1刻度。例如，如果响应时间必须低于100毫秒（下界），公式D.3将实际响应时间（x）映射到0-1分数，其中x=R（100ms）获得一个可配置的指数E（如0.6）。低于R的值得分高于E，高于R的值得分较低，从而实现跨度量的一致比较。
问4：测量中的重复性和再现性有什么区别？
答4：重复性衡量在相同条件下（相同工具、相同人员）应用相同方法时的变异程度。再现性衡量在不同条件下（不同工具、不同人员）应用该方法时的变异程度。两者都必须进行评估以确保可靠的质量测量，根据测量刻度类型使用Kappa统计量或Cohen’s alpha等统计方法。
答4：重复性衡量在相同条件下（相同工具、相同人员）应用相同方法时的变异程度。再现性衡量在不同条件下（不同工具、不同人员）应用该方法时的变异程度。两者都必须进行评估以确保可靠的质量测量，根据测量刻度类型使用Kappa统计量或Cohen’s alpha等统计方法。
