In order to produce highly reliable softwares, designers and developers give their particular attention to the early development phases, that is, the requirement phase and the design phase these days. In this work, we suggest a few novel quantitative measures for estimating how much influence the development methods at the early stage have on the reliability elevation. Three complexity measures are suggested in this work, which are Operation Complexity, Interface Complexity, and Micro-Complexity. These measures are based on the entropy concept. The entropy-based complexities need information on probability distributions. For this purpose, we introduce the operational profile for Operation Complexity, the relative frequencies of module couplings for Interface Complexity, and the relative frequencies of module strengths for Micro-Complexity.
We further developed estimation standards for these complexities. In order to demonstrate the utility of these standards, the software design of a digital Interposing Logic System(ILS) of Engineered Safety Feature Actuation System(ESFAS) in nuclear power plants has been evaluated using the standards presented in this work. The results show that the proposed standards are useful in developing more reliable softwares and minimizing the efforts or costs for coding, testing, etc.
소프트웨어를 신뢰성 있게 개발하려면 그 개발 초기 단계에서 실수를 없애려는 노력이 필요하다. 본 연구에서는 소프트웨어 개발 과정중 고려되는 몇가지 특성들을 기초로, 엔트로피 개념을 이용하여 소프트웨어를 정량적으로 평가하는 모델을 개발하였다. 이 모델을 사용하면 소프트웨어를 개발 초기 단계에서 평가할 수 있게 되어, 개발 과정에서 발생할 수 있는 실수를 줄일 수 있는 방법으로 소프트웨어를 개발할 수 있게 된다. 또한, 개발 비용의 절감 및 소프트웨어 시험에 드는 노력을 줄일 수도 있다.
평가 모델을 개발하기 위하여, 본 연구에서는 먼저 Operation Complexity, Interface Complexity, 그리고 Micro Complexity와 같은 세가지의 복잡도를 엔트로피 개념을 이용하여 정의하였다. 또한, 이 복잡도들을 기초로하여 소프트웨어 개발자와 사용자 모두에게 유용한 새로운 정량적 평가 기준을 개발했는데, 이 기준의 장점은 0부터 1까지의 정규화된 값으로써 소프트웨어의 특성을 정량적으로 나타내어 보다 분명하게 소프트웨어들 사이의 차이를 평가할 수 있다는 것이다.
이 연구에서 개발한 평가 기준들의 유용성을 입증하기 위하여, 우리는 엔트로피 개념을 사용한 다른 복잡도들과 본 연구에서 제시한 복잡도들을 비교하고, 예제로 제시된 소프트웨어에 개발된 정량적 평가 기준을 적용해 보았다. 그 결과 본 연구에서 개발한 복잡도들은 상당히 의미있는 척도로 판단되었고, "Figure of Merit"으로 나타낸 정량적 평가 기준을 사용하여 예제의 두 소프트웨어를 좀 더 쉽게 비교할 수 있었다.
최종적으로, 본 연구에서 개발된 정량적 평가 기준들을 영광 원자력 3, 4호기에 설치된 이산적 Interposing Logic System 소프트웨어에 적용하여 보았다. 적용 결과로 부터 우리는 몇가지 설계 변경에 대한 제안을 할 수 있었다.
