用于联合评估软件质量和环境可持续性的结构化框架：以体育网站为例

《Journal of Systems and Software》：Structured framework for joint software quality and environmental sustainability assessment: A case study in sports websites

本研究提出了一种联合评估软件环境可持续性和质量属性（如可用性）的框架，结合定量分析与定性评估方法，通过体育新闻聚合器案例发现可用性指标与可持续性存在显著负相关，揭示设计优化需兼顾用户体验与环保需求。

　　

José A. García-Berná|Ganeshkumar Pandiarajan|Sofia Ouhbi|Jennifer Gross|Joaquín Nicolás

西班牙穆尔西亚大学计算机科学与系统系

摘要

近年来，关于软件环境影响的研究有所增加，但由于现有技术的多样性，其评估仍然十分复杂。本文提出了一个结构化且可配置的框架，能够同时评估环境可持续性和特定的软件质量维度或属性。该框架建立在软件质量评估的成熟实践基础上，并利用统计分析来实证探索这两个维度之间的相互作用。本文通过提出一种方法论方法并通过数据分析来说明其应用，做出了贡献。该框架被用于评估一组体育新闻聚合器的环境可持续性和可用性，将基于启发式的可用性指标与从网站性能数据中得出的环境可持续性指标进行了关联。研究结果表明，启发式H5（错误预防）指标与多媒体指标之间存在显著的负相关（$r=?0.86$），H4（一致性和标准）指标与运营相关的可持续性指标之间也存在类似的负相关（$r=?0.70$）。这些发现揭示了可用性因素可能对环境可持续性的影响，并指出了改进的方向。总体而言，本文通过框架的设计和获得的分析结果，为环境意识型软件质量评估提供了初步见解。

引言

环境可持续性已成为当今世界的一个重要问题，强调必须在不损害后代满足自身需求的能力的前提下平衡当前的需求（Brundtland, 1987）。到2025年，计算和通信领域可能占全球能源消耗的20%（Fonseca et al., 2019）。此外，随着对气候变化以及信息技术行业对环境潜在影响的关注日益增加（Malmodin and Lundén, 2018），关于环境软件可持续性的研究也显著增多（Heldal et al., 2024）。

在软件工程领域，目前尚无环境软件可持续性的标准定义，尽管已经提出了几种建议（McGuire et al., 2023a）。爱丁堡大学的软件可持续性研究所将可持续性定义为软件能够长期保持可用性、持续改进并获得支持（software.ac.uk）。Calero等人（2013）定义的环境可持续软件开发旨在满足软件需求的同时，确保自然系统和环境的可持续性。虽然这些定义涵盖了软件可持续性的更广泛范围，但本文重点关注其环境维度，通常称为绿色软件（Calero et al., 2013, Becker et al., 2015）。这种环境导向促使选择了特定的评估指标，以估计网站的生态影响。

根据ISO标准定义的软件质量是一个多维概念，涵盖了多个方面。它决定了软件产品在特定使用情境下满足用户需求和实现有益成果的程度。例如，可用性是标准中认可的质量维度之一，用于评估软件系统的易用性。可用性可以描述为产品或系统在特定情况下被特定用户有效、高效且满意地实现目标的程度（ISO/IEC 25019, 2023）。

从这个意义上说，如果一个网站难以使用，人们就不太可能访问它。需要强调的是，网站应该是人们无需预先学习就能使用的工具，这样他们就不必花费大量时间去了解界面（Abdallah et al., 2025）。因此，网站的设计必须确保所有质量维度和属性都达到最高标准（Pelet and Taieb, 2022）。

由于技术进步，网站的使用量不断增加，每天吸引着大量的访问流量。它们的环境影响值得研究。此外，关于软件设计特性能否节省能源的知识仍然非常缺乏。

本文介绍了一个框架，可以同时评估网站的环境可持续性和另一个软件质量维度或属性，如可用性、可访问性、性能、安全性及可维护性等。该框架提供了一种结构化的方法论，用于评估网站，结合了环境可持续性和选定的软件质量维度或属性的定量分析，以及通过数据分析进行的定性评估。一个案例研究用于说明该框架在衡量体育新闻聚合器可用性和可持续性之间的关系，初步探索了该框架的适用性。

案例研究的结果表明，可用性得分与可持续性指标之间存在显著的负相关，这表明两者之间可能存在权衡。这一发现提示需要设计策略来协调以用户为中心的质量维度与生态效率。讨论部分详细阐述了数据分析中发现的最强相关性所带来的影响，强调了改进界面设计和资源优化的可能性，这些改进可能同时对用户和环境都有益。这些见解有助于进一步努力在设计和可用性之间实现更好的平衡（Issa and Isaias, 2022）。

尽管软件质量包含多个维度和属性，但本研究主要关注可用性和环境可持续性，原因有二。首先，可用性直接影响用户行为。设计良好的、易于使用的界面可以鼓励用户留存并提高任务完成效率，而设计不佳的系统可能导致交互时间延长和资源消耗增加（Barnum, 2020）。其次，软件的环境可持续性在主流设计中常常被忽视（Zaragoza et al., 2025b），但随着数字服务能源需求的增长（Castro et al., 2024, Zaragoza et al., 2025a），这一方面变得越来越重要。这两个维度的相互作用尤为值得注意，因为提高可用性的设计决策（例如，简化界面、优先处理内容）也可以通过减少加载时间和最小化不必要的资源使用来提升环境可持续性。这就是本文提出联合评估可用性和环境可持续性的动机。

本文的结构如下：第2节列出了研究范围内最重要的概念并进行了解释。第3节回顾了之前研究软件质量及其与环境软件可持续性关系的相关论文。第4节描述了本文进行联合软件质量评估的方法。第5节介绍了在案例研究中应用该方法所得到的结果。第6节讨论了结果以及可能的改进措施，以提高软件质量。最后，第7节总结了讨论中的一些重要观点。

节选

背景

评估软件可能具有挑战性。质量是一个广泛的术语，最近已经包括了环境可持续性。有许多方法可以评估软件。然而，由于环境可持续性是软件领域的一个新关注点，如何将其作为质量方面进行评估仍有待研究。

相关工作

近年来，关于数字系统环境可持续性的研究受到了广泛关注，尤其是在网络环境中。已经开发出多种工具来评估网站和网络应用程序的环境影响。例如，Sala等人（2024）开发了Green Web Meter来衡量网站和网络应用程序的数字环境、社会和治理（ESG）绩效，从而提供深入分析以提升整体可持续性。

材料与方法

进行同时考虑环境可持续性和另一个质量维度（如可用性、可访问性或可维护性）的联合软件质量评估，遵循一系列常见的活动。这些活动在本文描述的框架中被明确为一系列方法论活动，包括研究问题的制定、网站选择协议的定义、评估方法的选择、统计分析等。

结果

本节展示了在体育新闻聚合器案例研究中应用该框架所得到的结果。选择这些门户网站是因为体育是一个非常活跃的领域，会产生大量数据，如比赛统计数据、体育新闻文章和评论（Park et al., 2017）。正如框架所指出的，为了使联合质量分析更加一致，需要选择同一主题的网站。数据处理使用了Excel电子表格。

讨论

本节总结了可用性与环境可持续性之间的关系，并探讨了可能影响这些关系的网页设计方法。进一步描述了所提出框架的灵活性，说明了如何配置它来同时评估环境可持续性和另一个软件质量维度或属性（如可访问性、安全性或国际化）。最后，讨论了实际应用中遇到的挑战。

结论

本研究探讨了体育新闻聚合器中可用性与环境可持续性之间的关系，并引入了一个用于联合评估的框架。通过结合可持续性指标和启发式可用性评估，该框架提供了一种结构化的方法，用于考察设计选择如何影响用户体验和环境影响（Chan et al., 2023, Houtkamp et al., 2025）。研究结果表明，考虑这些因素的重要性。

CRediT作者贡献声明

José A. García-Berná：撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 原稿、可视化、验证、监督、软件、资源、方法论、调查、形式分析、数据管理、概念化。Ganeshkumar Pandiarajan：撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 原稿、可视化、验证、软件、资源、方法论、调查、形式分析、数据管理。Sofia Ouhbi：撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 原稿、可视化、验证

利益冲突声明

作者声明以下财务利益/个人关系可能被视为潜在的利益冲突：Joaquin Nicolas表示获得了西班牙科学与创新部的财政支持。如果还有其他作者，他们声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。