一種基于過(guò)程改進(jìn)的度量模型

（1．重慶大學(xué) 軟件學(xué)院， 重慶 400030; 2．重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 重慶 400037）

摘 要：如何提高軟件質(zhì)量始終是軟件工程領(lǐng)域研究的重要方向，基于度量的量化管理是目前最有效的質(zhì)量保證手段之一，過(guò)程度量是軟件開發(fā)過(guò)程中實(shí)施軟件質(zhì)量保證(SQA)的一個(gè)重要課題。研究了軟件過(guò)程度量的概念和范圍，討論了幾種常用的度量和度量指標(biāo)。最后提出了一種軟件過(guò)程度量模型及其度量元。

關(guān)鍵詞：軟件度量； 過(guò)程改進(jìn)； 度量模型

中圖法分類號(hào)：TP311．5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1001-3695(2006)08-0067-02

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Sort of Measure Model Based on Process Improvement

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WEN Jun hao1， ZHANG Yang1，2， XU Ling1， XU Chuan yun1

(1.College of Software Engineering， Chongqing University， Chongqing 400030， China; 2.Chongqing Vocational Institute of Engineering， Chongqing 400037， China)

Abstract:Aimed at the actual state of software and measure at home， this article has designed an object oriented measure method by combining the development of object oriented technology. It relies on the basic theory in the fields of object oriented and software measure， brings forward a model for this object oriented measure method by combining two analyzing ways with from top to bottom and from bottom to top， commends part measure bucks， introduces correlative facets of this object oriented measure method and finally designs a tool which is for this object oriented measure method to guide practical work.

Key words:Software Measure; Process Improvement; Measure Model

目前，軟件項(xiàng)目需求正飛速增長(zhǎng)，相應(yīng)引起了軟件開發(fā)活動(dòng)的急劇增長(zhǎng)，使軟件過(guò)程（即用于開發(fā)和維護(hù)軟件及其相關(guān)產(chǎn)品的一組活動(dòng)、方法、實(shí)踐及轉(zhuǎn)換[1]）得到更多的關(guān)注。因?yàn)檐浖^(guò)程在成本估算、項(xiàng)目進(jìn)度和軟件質(zhì)量等方面的把握必須準(zhǔn)確，同時(shí)產(chǎn)品必須滿足用戶對(duì)其功能和質(zhì)量的要求，所以深入研究軟件度量模型、建立基于度量的量化管理，是控制軟件過(guò)程、提高軟件質(zhì)量的有效保證。

IEEE對(duì)度量的定義是：一個(gè)函數(shù)，它的輸入是軟件數(shù)據(jù)、輸出是單一的數(shù)值，能用以解釋軟件所具有的一個(gè)給定屬性對(duì)質(zhì)量影響的程度[1]。而軟件度量按它的三個(gè)研究重點(diǎn)（項(xiàng)目、產(chǎn)品和過(guò)程）可以分為三類，即項(xiàng)目度量，其度量數(shù)據(jù)反映項(xiàng)目狀況，用于項(xiàng)目跟蹤；產(chǎn)品度量，其度量數(shù)據(jù)反映質(zhì)量狀態(tài)，用于產(chǎn)品質(zhì)量跟蹤；過(guò)程度量，其度量數(shù)據(jù)反映過(guò)程性能，用于過(guò)程改進(jìn)和提高生產(chǎn)率。

由上可知，對(duì)軟件過(guò)程的改進(jìn)是在以明確的目標(biāo)為指導(dǎo)、以過(guò)程度量為支撐的條件下進(jìn)行的，而軟件過(guò)程度量充分記錄了過(guò)程的行為信息，為制定下一輪軟件過(guò)程改進(jìn)的目標(biāo)提供了依據(jù)。因此從某種意義上講，軟件過(guò)程改進(jìn)和控制的程度就是軟件過(guò)程度量的體現(xiàn)。

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1模型框架

為有效地建立軟件度量模型，有必要剖析建立軟件度量模型的四個(gè)階段，即建立度量需求、準(zhǔn)備度量、實(shí)施度量和分析度量結(jié)果，其中的每一階段都有不同的要求和活動(dòng)：

(1)建立度量需求。度量需求表達(dá)了在具體的應(yīng)用環(huán)境下對(duì)軟件產(chǎn)品質(zhì)量的定量要求，是有效保證和客觀評(píng)價(jià)軟件質(zhì)量的前提，應(yīng)該在軟件開發(fā)前或初期進(jìn)行定義。度量需求規(guī)格說(shuō)明可定量定義為所需質(zhì)量特性的直接度量及其直接度量目標(biāo)值，其中的直接度量值用于驗(yàn)證最終產(chǎn)品是否達(dá)到度量需求。

(2)準(zhǔn)備度量。由軟件質(zhì)量特性和子特性描述的軟件度量需求通常無(wú)法直接測(cè)量，需要進(jìn)一步確定相關(guān)的度量元。在度量的準(zhǔn)備階段，應(yīng)根據(jù)應(yīng)用環(huán)境，為軟件開發(fā)的各個(gè)階段及其最終產(chǎn)品分別確定適當(dāng)?shù)亩攘吭⒍攘吭①|(zhì)量子特性、質(zhì)量特性的映射模型，確定合理的評(píng)估準(zhǔn)則。

(3)實(shí)施度量。數(shù)據(jù)收集過(guò)程涵蓋規(guī)定從數(shù)據(jù)收集點(diǎn)到度量評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)流程；確定有關(guān)數(shù)據(jù)的收集條件；給出工具的使用說(shuō)明和數(shù)據(jù)的存放規(guī)程三個(gè)方面。在全面實(shí)施度量前，應(yīng)先分析數(shù)據(jù)是否一致，度量要求是否確切，檢查需要主觀判斷的數(shù)據(jù)說(shuō)明和要求是否足夠清晰，檢查樣板度量過(guò)程的費(fèi)用，分析修改或完善費(fèi)用，檢查所收集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、度量單位的合適性，所收集數(shù)據(jù)之間的一致性，確認(rèn)數(shù)據(jù)樣本的隨機(jī)性、最小樣本數(shù)、相似性等。

(4)分析度量結(jié)果。度量結(jié)果的分析不僅要做出度量和評(píng)估的結(jié)論，還要進(jìn)行度量元的確認(rèn)，以確定哪些度量元適用于當(dāng)前軟件的度量，并可用于預(yù)測(cè)軟件質(zhì)量特性值，根據(jù)這些度量值和由此計(jì)算得到的直接度量的預(yù)測(cè)值來(lái)決定被度量對(duì)象是否需要做進(jìn)一步的度量和分析。

在軟件過(guò)程度量的實(shí)施中，另一個(gè)重要的內(nèi)容是軟件度量指標(biāo)的確定。軟件度量指標(biāo)可劃分成彼此相互聯(lián)系的七大領(lǐng)域：

①資源與費(fèi)用度量。反映人力資源投入與所完成工作之間的關(guān)系，子領(lǐng)域包括人員、財(cái)務(wù)狀況以及環(huán)境支持等。

②計(jì)劃與進(jìn)度度量。反映主要里程碑與單元任務(wù)完成的情況，子領(lǐng)域包括里程碑狀態(tài)、單元任務(wù)進(jìn)度以及項(xiàng)目任務(wù)遞增變化的情況等。

③軟件擴(kuò)展與穩(wěn)定性度量。反映軟件的穩(wěn)定性及變化情況，子領(lǐng)域包括產(chǎn)品規(guī)模與穩(wěn)定性、功能范圍與穩(wěn)定性。

④產(chǎn)品質(zhì)量度量。反映交付的產(chǎn)品能夠很好地支持用戶需求而沒有錯(cuò)誤，子領(lǐng)域可根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量需求指標(biāo)從不同的視角進(jìn)行設(shè)計(jì)。

⑤技術(shù)滿足度度量。反映開發(fā)產(chǎn)品所采用技術(shù)的先進(jìn)性和充分性，子領(lǐng)域包括技術(shù)選擇對(duì)開發(fā)的影響、計(jì)算機(jī)資源的利用、技術(shù)先進(jìn)性與充分性等。

⑥開發(fā)性能度量。反映開發(fā)小組的過(guò)程成熟程度，能夠勝任項(xiàng)目的開發(fā)任務(wù)，子領(lǐng)域包括過(guò)程成熟度、生產(chǎn)力與效率以及風(fēng)險(xiǎn)情況。

⑦客戶滿意度度量。反映客戶對(duì)項(xiàng)目時(shí)間、產(chǎn)品質(zhì)量與性能以及服務(wù)的滿意程度，子領(lǐng)域包括客戶反饋、客戶支持等。

基于以上步驟，筆者提出了一個(gè)可操作的、結(jié)構(gòu)化的、客觀的、針對(duì)過(guò)程的軟件過(guò)程度量模型(Software Process Measurement Model，SPMM)。

2 度量模型



采用一般特征描述模式對(duì)軟件過(guò)程模型進(jìn)行描述，雖然給出了關(guān)鍵過(guò)程域中過(guò)程活動(dòng)狀態(tài)的量化信息，但這些量化信息僅僅是一些非結(jié)構(gòu)化的舉例，不能支持有效的過(guò)程理解、過(guò)程評(píng)價(jià)、過(guò)程控制和過(guò)程改進(jìn)。本文提出的度量模型SPMM有助于軟件組織有效地理解過(guò)程、評(píng)價(jià)過(guò)程、控制過(guò)程和實(shí)施過(guò)程改進(jìn)，該模型在以前的軟件過(guò)程度量模型基礎(chǔ)上根據(jù)CMM對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵過(guò)程域的度量要求和軟件組織的過(guò)程改進(jìn)目標(biāo)，詳盡描述了軟件過(guò)程的度量?jī)?nèi)容，并分析確定了其所對(duì)應(yīng)的CMM的關(guān)鍵過(guò)程域。

過(guò)程質(zhì)量是過(guò)程的素質(zhì)，而過(guò)程素質(zhì)在實(shí)際應(yīng)用中能否發(fā)揮要受到內(nèi)、外兩類因素的影響，內(nèi)在因素的集合就是過(guò)程質(zhì)量，過(guò)程質(zhì)量在過(guò)程外在因素的作用下表現(xiàn)為過(guò)程性能（即過(guò)程本質(zhì)在一定環(huán)境下的反映[4，5]，受到過(guò)程的本質(zhì)和實(shí)施環(huán)境以及其他一些未知因素的綜合影響）。因?yàn)檫^(guò)程性能是過(guò)程在內(nèi)、外因素共同作用下的實(shí)際執(zhí)行結(jié)果，是理解、控制和改善過(guò)程的直接對(duì)象，所以在該軟件過(guò)程度量模型中，通過(guò)以過(guò)程性能為核心，從中分解出它的特征、子特征和度量來(lái)建立過(guò)程度量的層次模型SPMM。圖1表示了過(guò)程度量模型SPMM的七個(gè)描述層次：軟件過(guò)程性能、軟件過(guò)程性能范疇、軟件過(guò)程性能類型、特性、子特性、度量和度量元。其中，軟件過(guò)程的能力度和成熟度取決于軟件過(guò)程的性能，對(duì)軟件過(guò)程性能的評(píng)價(jià)表現(xiàn)在多個(gè)過(guò)程性能范疇，不同過(guò)程性能范疇由各種類型的軟件過(guò)程性能構(gòu)成，每個(gè)類型的過(guò)程性能基于不同的性能特性，特性可能有子特性，通過(guò)度量可以評(píng)價(jià)軟件過(guò)程性能的特性和子特性，同時(shí)度量本身也有多種數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式（即多個(gè)度量元）。

3 過(guò)程度量模型的度量元

對(duì)過(guò)程進(jìn)行度量應(yīng)先明確度量的實(shí)體對(duì)象，圖2給出了一個(gè)過(guò)程實(shí)體模型[5，6]。

任何實(shí)例過(guò)程都包括過(guò)程輸入、過(guò)程組成、過(guò)程消耗、過(guò)程保留與過(guò)程輸出的實(shí)例化五個(gè)部分，而且其中每個(gè)部分都存在可度量的實(shí)體。

（1）過(guò)程投入：過(guò)程啟動(dòng)前接收的信息，包括使用或儲(chǔ)備的資源、相關(guān)規(guī)范或前續(xù)過(guò)程的產(chǎn)出等.

（2）過(guò)程產(chǎn)出：過(guò)程運(yùn)作后產(chǎn)生的結(jié)果，包括產(chǎn)品、副產(chǎn)品和影響等。

（3）過(guò)程組成：包括過(guò)程的活動(dòng)和流程，它表示過(guò)程的結(jié)構(gòu)。

（4）過(guò)程消耗：過(guò)程運(yùn)作中消耗的資源、人力投入、時(shí)間等。

（5）過(guò)程保留：過(guò)程完成后留下的資源，如工具、方法、人員的經(jīng)驗(yàn)等。

因?yàn)檐浖^(guò)程改進(jìn)是持續(xù)、漸進(jìn)的過(guò)程，對(duì)應(yīng)的軟件過(guò)程度量也應(yīng)是一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程，所以在度量的過(guò)程中，要根據(jù)實(shí)際情況分別細(xì)化SPMM的特性、子特性、度量以及度量元。需要說(shuō)明的是，上述度量和度量元只是一個(gè)實(shí)例，并未包含所有的度量以及度量元，因此軟件組織在實(shí)際應(yīng)用此度量模型時(shí)，應(yīng)根據(jù)自身特點(diǎn)、軟件過(guò)程改進(jìn)的目標(biāo)、過(guò)程度量的需求與目的來(lái)選擇和定義度量，并適當(dāng)增加、修改和裁剪度量元，以滿足自身的需要。不同的度量方法適用于不同的模型、對(duì)應(yīng)于不同的度量對(duì)象和度量指標(biāo)，有各自優(yōu)缺點(diǎn)，所以沒有最好的、只有最合適的軟件度量方法。

4 度量模型的應(yīng)用

實(shí)際的項(xiàng)目管理中，項(xiàng)目執(zhí)行時(shí)過(guò)程的跟蹤監(jiān)督需要度量。良好的項(xiàng)目管理主要針對(duì)項(xiàng)目要素進(jìn)行跟蹤度量，通過(guò)分析度量數(shù)據(jù)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目進(jìn)展中存在的問題，從而有針對(duì)性地制訂解決方案。需要度量的項(xiàng)目要素包括：

（1）項(xiàng)目進(jìn)度度量。對(duì)項(xiàng)目進(jìn)度進(jìn)行定期的跟蹤度量，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)當(dāng)前進(jìn)度與計(jì)劃的偏差，及時(shí)采取處理措施、趕工或調(diào)整進(jìn)度計(jì)劃。

（2）項(xiàng)目工作量度量。工作量是衡量項(xiàng)目成本、人員工作情況的基礎(chǔ)，準(zhǔn)確度量出項(xiàng)目真實(shí)的工作量，不但可以掌握當(dāng)前項(xiàng)目的情況而且對(duì)于今后估算其他項(xiàng)目數(shù)據(jù)也有重要意義。

（3）人員生產(chǎn)率度量。人力資源是項(xiàng)目中最重要的資源，掌握人員的生產(chǎn)能力對(duì)項(xiàng)目管理中人員管理、資源管理有重要的參考價(jià)值。

項(xiàng)目需要一個(gè)新的度量時(shí)，可以通過(guò)裁剪過(guò)程和直接將使用工具的度量點(diǎn)合并到過(guò)程中以更新或者改變過(guò)程，通過(guò)部署開發(fā)工具以使這些度量點(diǎn)的訪問變得更加容易，通過(guò)使用自動(dòng)化工具定義收集的數(shù)據(jù)信息和度量軟件過(guò)程的關(guān)鍵組件，并提供對(duì)度量點(diǎn)的方便訪問。盡管有時(shí)度量并不反映實(shí)際工作，但如果一個(gè)軟件組織所能跟蹤的只有項(xiàng)目預(yù)算和時(shí)間計(jì)劃，那是十分嚴(yán)重的問題（因?yàn)榇藭r(shí)花費(fèi)在一個(gè)任務(wù)上的資金或時(shí)間不能反映實(shí)際執(zhí)行的工作量），然而通過(guò)使用該軟件過(guò)程度量模型就可得到關(guān)于實(shí)際花費(fèi)資金與項(xiàng)目進(jìn)展的準(zhǔn)確視圖。

5結(jié)束語(yǔ)

軟件度量的根本目的是通過(guò)量化的分析和總結(jié)以指導(dǎo)提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本和產(chǎn)品研發(fā)周期，而軟件過(guò)程度量圍繞持續(xù)改善軟件質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率和降低成本這三方面展開。筆者應(yīng)用軟件度量的思想，提出以CMM為指導(dǎo)的軟件過(guò)程度量模型SPMM，并確定該模型的度量元及其對(duì)應(yīng)于CMM的KPA。但SPMM不是一個(gè)度量全集，而只是一個(gè)度量的實(shí)例，所以軟件組織在使用SPMM時(shí)，應(yīng)根據(jù)自身的軟件過(guò)程成熟度、軟件過(guò)程改進(jìn)的期望目標(biāo)和商業(yè)目標(biāo)，選擇度量元、并確定其優(yōu)先級(jí)。

軟件度量模型SPMM給出的量化數(shù)據(jù)能保證軟件產(chǎn)品質(zhì)量和有效的過(guò)程度量，軟件組織可利用這些數(shù)據(jù)來(lái)具體指出當(dāng)前系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，并對(duì)開發(fā)過(guò)程和質(zhì)量保證過(guò)程進(jìn)行有效控制，從而減少項(xiàng)目開支、確保開發(fā)進(jìn)度、提高產(chǎn)品質(zhì)量。

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作者簡(jiǎn)介：文俊浩（1969-），男，河南臨穎人，副教授，博士，主要研究方向?yàn)檐浖こ獭?shù)據(jù)挖掘；張楊（1981-），女，重慶人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)檐浖こ蹋恍炝?1975-)，女，安徽廬江人，博士研究生，主要研究方向?yàn)檐浖こ蹋恍靷鬟\(yùn) (1979-)，男，重慶開縣人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)檐浖こ獭?/p>

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文。