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Comprehensive analysis of FBD test coverage criteria using mutants

机译：使用突变体全面分析FBD测试覆盖率标准

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Function block diagram (FBD), a graphical modeling language for programmable logic controllers, has been widely used to implement safety critical system software such as nuclear reactor protection systems. With the growing importance of structural testing for FBD models, structural test coverage criteria for FBD models have been proposed and evaluated using mutation analysis in our previous work. We extend the previous work by comprehensively analyzing the relationships among fault detection effectiveness, test suite size, and coverage level through several research questions. We generate a large number of test suites achieving an FBD test coverage ranging from 0 to 100 %, and we also generate many artificial faults (i.e. mutants) for the FBD models. Our analysis results show that the fault detection effectiveness of the FBD coverage criteria increases with increasing coverage levels, and the coverage criteria are highly effective at detecting faults in all subject models. Furthermore, the test suites generated with the FBD coverage criteria are more effective and efficient than the randomly generated test suites. The FBD coverage criteria are strong at detecting faults in Boolean edges, while relatively weak at detecting wrong constants in FBD models. Empirical knowledge regarding our experiments provide the validity of using the FBD coverage criteria, and therefore, of FBD model-based testing.
机译：功能块图（FBD）是一种用于可编程逻辑控制器的图形化建模语言，已被广泛用于实现安全关键系统软件，例如核反应堆保护系统。随着对FBD模型进行结构测试的重要性日益提高，在我们之前的工作中，已经提出并使用突变分析对FBD模型的结构测试覆盖率标准进行了评估。我们通过几个问题来全面分析故障检测有效性，测试套件大小和覆盖范围之间的关系，从而扩展了以前的工作。我们生成了大量的测试套件，实现了FBD测试覆盖率从0到100％的范围，并且我们还为FBD模型生成了许多人为的错误（即突变体）。我们的分析结果表明，FBD覆盖标准的故障检测有效性随着覆盖水平的提高而增加，并且该覆盖标准在所有主题模型中都非常有效地检测故障。此外，使用FBD覆盖标准生成的测试套件比随机生成的测试套件更加有效。 FBD覆盖标准在检测布尔边缘中的故障方面很强，而在检测FBD模型中的错误常数方面则相对较弱。关于我们的实验的经验知识提供了使用FBD覆盖标准以及因此基于FBD模型的测试的有效性。

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