基于SaaS模式的医疗设备软件质量评价研究与应用

徐鑫

北京积水潭医院 信息网络中心，北京 100035

引言

软件质量评价是作为软件质量保证的重要手段，本文以医疗机构的软件质量评价为研究点，引入SaaS模式云计算来构建医院设备应用软件的质量评价指标体系，建立医疗软件质量度量模型及其度量方法，进行软件质量衡量，从而为实施软件质量控制提供可靠的依据，是提高医院规范度、质量效能的一项有效方法。

1 研究目的及主要内容

1.1 研究背景意义

随着医疗信息化、信息技术应用的不断增加，医疗设备系统数量也在增加，这些系统包括：挂号问诊、器材管理、医疗保险以及卫生服务方面的关键系统。其正确的运作通常是业务成功的关键，而质量是软件的生命，因此为进行互联网级的医疗设备软件质量评价，实现软件质量评价系统有着重要的理论和现实意义。

1.2 研究内容

随着云计算的发展及应用软件的成熟，SaaS作为云计算的一种应用形式，越来越受到重视。SaaS意为软件即服务，与传统医疗软件服务模式相比，医疗机构不需要为建设信息化而搭建软硬件平台，而是由SaaS服务提供商负责，所有前期实施和后期的维护服务工作也由SaaS服务商维护[1]。因此本文重点对引入SaaS模式的医疗设备应用软件进行质量评价，并根据软件质量评价标准所确定的质量特性来体现本行业领域内SaaS软件的质量。针对SaaS软件质量的相关研究主要从可伸缩性、可靠性、集成性、可配置性和定制性等角度展开，并从多角度、多层次、多剖面、多特征分析，建立起一套科学、高效和完善的基于SaaS模式的医疗设备应用软件质量的评价模型。

2 软件质量评价模型和SaaS技术

软件的质量是受到多个因素影响的，不同的角度所评估出来的质量也会有所不同。从使用者来看，质量要符合需求；从产品角度来看，质量要体现其内在特点；从价值的角度来看，质量则体现了产品是否值得去买[2]。软件质量同产品用户需求是相互依存、密不可分的。完成高质量的领域内部应用软件的前提是需要依托符合该领域特点的软件开发标准，这样才能保证应用软件的质量水平[3]。由此看来，为提高度量和管理软件的效率，对软件质量及质量属性的研究变得尤为重要。软件质量模型作为一个评价软件质量过程中的参照物，国内外的软件公司及国际标准化组织也陆续针对软件质量制定了一系列统一的标准，并构建起各类软件质量的评价体系及度量模型[4]。

2.1 软件质量模型

2.1.1 McCall质量模型

McCall质量模型，也被称为GE模型，最早起源于美国空军，主要是通过一系列的软件质量属性指标来平衡开发人员与最终用户间的代沟。该模型使用3种视角来定义和识别软件产品的质量，即产品操作、修正和转移[5]，见图1。

图1 McCall质量模型

2.1.2 ISO/IEC 9126模型

ISO/IEC 9126模型是常用的软件质量标准，它是由国际标准化组织在McCall等模型的基础上，经过多次修改后，于2001年制定出来的一个标准，包含度量指标层、子特性层、质量特性层3个层级，并将内部质量模型的特性划分为以下6种：效率性、功能性、易用性、可靠性、可维护性、可移植性[6]。

2.1.3 ISO/IEC 25010模型

ISO/IEC 25010质量评价模型是在ISO/IEC 9126模型的基础上建立的，它进一步扩大了可适用范围，已不再局限于开发人员、用户人员、质量管理人员所使用，而是能够被独立的评价，尤其是对软件产品质量负有责任的人员使用。这一新的标准主要对8个质量特性及其31个子特性进行了描述，见表1。

表1 ISO/IEC 25010模型

2.2 SaaS软件模式

2.2.1 SaaS生态系统

SaaS是一种在线软件服务，也被叫做软件运营服务，是目前应用软件中的新模式。它利用互联网为各类用户提供软件服务，其产品属性被替换成服务属性。软件服务商负责对SaaS进行搭建和维护，用户只需要按照自己的实际需求定制软件服务商提供的软件服务，服务商则根据企业用户所订制的软件服务的数量及时长来收取相应费用[7]。一旦企业用户调整了自身业务需求，可以更为便捷的改租其他类型的软件服务，从而降低在软件投资上的花费与风险。这种商业模式使企业用户完成了从传统的购买软件到租用软件的转变，其生态系统模式，见图2。

图2 SaaS生态系统模式图

2.2.2 SaaS模式特性

与传统软件比较来看，SaaS软件完全依托于互联网，方便医院用户通过WEB获得所需的软件和服务。在一般情况下，SaaS软件提供商的多个租户使用服务时需要共用同一套标准软件系统[8]。因此就要求其必须具备可以屏蔽每一个租户彼此之间的数据信息与配置系统的能力，从而为他们数据信息的安全及其个人隐私提供一定的保障。同时供应SaaS软件的服务商向客户提供了“一对多”和“多对多”两种模式的服务[9]，从而构建了一种多订户系统，以方便使用者进行自由的定制来满足各自不同的个性需求。根据医疗部门用户所使用软件模块的数量及时长，SaaS软件服务商来收取相应的费用，并负责系统的部署、维护及升级。

3 SaaS应用软件的质量评价体系

SaaS软件在越来越多的医疗设备领域中使用，因此开发或选用高质量的SaaS应用软件是至关重要的。在质量管理中有一项最为重要即质量评价，SaaS应用软件质量评价体系通常是一个复杂的、多维的体系，它主要包括评价主体、评价指标、评价标准、评价方法模型等要素[10]。

3.1 质量评价指标体系

本文结合国际标准组织发布的ISO/IEC 25010软件质量评价模型和SaaS应用软件的特征，提出了SaaS模式医疗设备应用软件的质量评价指标体系模型。它是依托于医疗机构的指标体系模型，在面向相关医院部门使用者用户基础上，综合已有评价指标，对初始可能指标再进行用户调查问卷、专家分析筛选等过程，最后总结整理构建出一套完善的指标体系，整个过程见图3。

图3 指标体系建立过程图

3.2 权重值设定

本文采用改进的三角模糊数层次分析法来确定权重，它是在层次分析法思想的基础上进行改进，提出在构造判断矩阵时考虑建议不一致及在做出判断时的模糊性等情况下的方法[11]。通过两两对比之后，结果不再具体到某一个数值上，而是借助三角模糊数呈现。主要步骤如下：

（1）专家将指标划分为两个为一组的形式进行相互比较，再用三角模糊数（l，m，n）将其结果呈现出来，在这当中l的取值是最乐观的一个结果，n的取值是最悲观的一个结果，而m的取值则是最有可能获得的一个结果，从而获得三角模糊的判断矩阵。

（2）借助近似方法计算出最大的特征值向量λmax以及与它相对应的特征向量W，使用公式(1)计算出与前者相对应的一个期望值。E(P)=μ(l+m)/2+(1-μ)(m+n)/2 (1)

其中μ被称为乐观-悲观系数。例如：当μ＜0.5时，决策人此时的状态一定是乐观的，当μ＞0.5时，决策人此时的状态就一定是悲观的；而当μ=0.5时，则说明决策人此时的态度是保持中立的。

（3）一致性检验。如果不能进行一致性的检验，则需要调整与之相关的判断矩阵，如果不调整，操作就会继续往下执行下去。求取出所有指标拥有的权重值换言之就是求取出了特征向量当中的每一个元素的期望值。

3.3 评价体系信度检测

评价体系的信度是指评价体系的可靠性程度[12]。基于SaaS模式下的医疗设备软件质量评估是一个由多个指标元素所构成的完整体系，假设评价的指标集为M={m1,m2,Lmn}，参加评分的专家人数是S，针对指标体系专家j给出的评分集是Xj={x1j,x2j,Λ,xnj} ,将专家组的评分数据的计算平均，得到y则令评价指标体系的信度系数为：

如上述公式(2)如果ρ越大，说明利用该指标体系所获得的权重差异性并不大，该评价体系更可靠性一些；反之，则说明对相同的评价对象虽然使用了相同的评价体系，但所得到的评价数据之间有着很大的差异。通常情况下，当ρ∈(0.9,1)，表明该评价体系可靠性高，当ρ∈(0.8,0.9)，表明可靠性一般，当ρ∈(0,0.8)，表明可靠性低。

3.4 评价体系效度检测

评价体系的效度是指评价体系能从何种程度上准确的对评价对象的客观要素予以反映，作用就是在评价活动中评价体系对评价对象产生了认知上的偏差[12]。在软件质量评价中，如果确立的指标不能反映或不能完全反映该领域软件质量的特性要求，那该评价体系就不具有较高的效度。根据我们在体系信度检测中的假设，定义指标权重mi的效度系数为价指标mi评分的平均值，F为评价指标mi的评语集中评分的最大值，则评价体系的效度检测公式为这个系数的绝对值越小，即表示该体系具有越高的有效性，反之表明该体系具有较低的有效性。

4 系统实现与应用

本文所构建的SaaS应用质量模型在某医院医疗设备应用软件质量评价系统中得到了应用和验证，系统以满足医疗部门对相关医疗设备软件质量评价需求，通过对管理评价指标体系、三角模糊数层次分析权重体系、模糊综合质量评估等几大模块的设计，实现了对监护仪、呼吸机等医疗设备服务软件的质量评价。本系统有助于提高评估该类医疗设备等相关软件质量的效率，同时兼顾到安全性、开放性、性能价格比、可扩展性、数据增长等方面，自上线运行以来各方面效果良好。

4.1 系统结构设计

系统针对医院内部具体的业务需求展开，建立在B/S（浏览器/服务器）体系结构的基础上的，依托Microsoft C#.NET 2008技术，以SQL Server 2008为后台数据库，本软件系统的结构主要由以下几个方面组成：

（1）表示层：实现系统与用户之间的交互，用户借助浏览器来对系统进行访问[13]。

（2）逻辑层：分为3个功能模块：管理评价指标体系模块，构建医疗设备软用质量评定的指标体系；确定权重模块，用户通过输入三角模糊数获得的判断矩阵对权重予以确定；评估SaaS软件质量模块，借助模糊综合评价法来完成评定。

（3）数据层：用于存放各类基础数据、处理过程数据及评价结果。

医院内用户可以借助利用此系统，全方位地进行医疗设备应用软件的质量评估，系统的体系结构设计，见图4。

图4 系统体系结构图

其中指标体系模块的构建是根据本文第三节分析建立的SaaS软件质量指标体系，对于医疗设备软件，不同的软件侧重点不同，评价标准必然不同，即隶属指标不同，其中有些只能作为体系的浅变量，不能直接观测，由此逐级分解，通过具体的指标反映得到的本医疗设备应用软件质量模型指标评价体系，见图5。

图5 SaaS医疗设备软件质量指标体系

4.2 系统实现效果

根据SaaS软件的特征，在ISO/IEC 25010质量评价标准的基础上，本系统借助三角模糊数层次分析法，确定出三角模糊的判断矩阵，并计算出各个子指标所占的权重，确定界面，见图6。针对需要进行比较的因子来说，数值的大小决定了前者和后者谁更为重要，例如：一样重要即是1:1，强烈重要即是9:1。实际上，就是按照不同因素在其中重要性的不同，将所有因素互相进行一对一的比较之后，最后做出的1～9的评定。在此处，只要将左上角或者右下角的值填上，就可以使其自动形成对应的判断矩阵。

图6 确定指标权重页面

选用了格栅获取法，来制订了量化定性指标的具体评分方式，并在事实与科学依据的基础上，利用百分制的方法将完成指标评估的程度划分档次。指标的量化值就是将各条指标上的分数，同所占权重相乘，再相加之后所得出的数值。同时还要对各医疗设备软件所含有的指标值进行归整，可以得出的模糊综合评价结果，见图7。

图7 综合评价结果得分页面

4.3 应用意义

按照医疗设备软件应用安全保证有关规定和要求，目前院内已经融入并使用该系统的几大类医疗设备包括监护仪、呼吸机、微量注射泵、X射线机、高频电刀、婴儿暖箱等。本设计实现的SaaS模式下的医疗设备软件质量评价系统具有以下特性：

（1） 易用性：SaaS的使用简单易学、方便上手、灵活多样，用户能在短时间内学会并轻松的掌握，方便的使用[14]。

（2）灵活性：SaaS具有用户定制功能，能根据差异化需求提供灵活的服务项目，并能根据医疗部门用户业务转变或者规模扩张收缩等变化提供及时的灵活应变的服务项目。

（3）响应性：用户使用SaaS服务遇到问题或服务失败时，服务商能迅速解决问题并做出回应。

（4）安全性：SaaS服务提供商能确保用户的信息安全、数据安全，包括数据在传输过程和存储过程中的安全保密[15]。

利用本系统实现了质量检测数据的精确完整，使医疗设备的管理更加规范，为医疗设备软件评估提供科学依据，最大限度地降低了医疗设备的使用风险，提高了设备的使用率，同时保证了设备医疗工作的安全和有效性，降低了不必要设备的维护费。

5 总结展望

SaaS是一种极具创新力的软件应用模式，并逐步取代ASP模式，成为未来医疗企业在部署信息化建设时的最主要模式[16]。本文根据现代医疗技术和终端设备的不断优化与升级，以SaaS模式为开发架构，详细分析并研究了医疗设备应用软件的质量评价体系，对前人在SaaS模式的基础上研究如何评价应用软件质量的现实情况及所取得的成就，在通用可评价软件质量的模型及ISO/IEC 25010标准的基础上，同时参考对SaaS软件具有的独特特征所做的分析，构建出了与SaaS相适应的三层软件质量模型。总体来说，本课题通过借鉴现有的SaaS服务度量指标，基于本文提出的质量模型，建立了SaaS软件质量评价指标体系，并对指标体系进行信度和效度检测。借助三角模糊的层次分析法对SaaS软件的质量模型中的各个度量指标进行评价，通过设计针对SaaS软件的质量模型来完成医疗设备软件的质量评价工作。

本课题是某医药信息网站中心的课题研究项目，通过上述研究构建出的医疗设备SaaS软件的质量模型，建立起了一个特定的指标系统，并通过院内实际的运行测试验证了该模型的有效性和可行性，但还是需要对其做进一步的研究：例如由于度量的指标还不够充分，因此在未来的研究当中需要找到能够适用于所有SaaS软件的度量指标。本文以医疗设备服务领域的软件应用为背景，以SaaS模式为基础，构建了一个与之相适应的医疗设备评价应用软件的质量模型，也为推动医疗信息化特别是SaaS软件产业良好、稳定、持续的发展奠定了基础。

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