基于CMMI的軟件項目質量管理框架

摘要：被廣泛應用于軟件企業的軟件能力成熟度模型CMMI是改善軟件質量管理的重要方法之一，本文運用軟件能力成熟度模型集成CMMI軟件過程持續改進的觀點，并結合質量和項目管理思想，提出了以軟件項目需求管理、軟件項目開發管理、軟件質量保證為重點的軟件項目質量控制框架。

關鍵詞：CMMI 軟件項目 質量管理

1 軟件項目的生產特征

軟件項目相對于其它項目既有共同的特征，同時也具有自身鮮明的特點。下面從幾個方面分析并說明這些特點對軟件過程改進以及軟件質量管理的影響。

首先軟件項目存在著規模限制，軟件項目的規模特征首先是項目的組成人員較少，其資源有限。而資源是進行軟件過程改善與軟件質量管理的先決條件，不同規模項目進行軟件過程改善與質量管理，資源的占用并不是一個簡單的線形關系，如200人的軟件企業和10人的軟件項目實施質量管理所需的投入并不是簡單的20：1的關系。“麻雀雖小，五臟俱全”，除開對軟件過程改善培訓和支持以外，軟件企業和軟件項目進行過程改善的核心活動基本上是一樣的，那么軟件項目就必須精打細算的利用有限的資源做最需要的軟件過程改善與質量管理。

其次是項目獨立性：在特定機型上，利用特定硬件配置，由特定的系統軟件或支撐軟件的支持，形成了特定的開發環境。再加上軟件項目特定的目標，采用特定的開發方法、工具和語言，使得軟件具有獨一無二的特色。這種建立在內容、形式各異的基礎上的研制或生產方式，自然會給管理工作造成許多實際困難。

再者軟件項目的任何一個成員都可能參與軟件生產的各個方面，每個人都是“全才”，既可以進行需求分析，同時也可以進行設計、開發和測試。在軟件生產過程中，軟件項目在職責劃分上更側重以人員為中心而不是以角色為中心，軟件開發缺乏層次性。這一特征對軟件過程改進的組織方式產生很大的影響，項目組織在進行過程改善時就不太可能設立獨立的軟件工程組，而是使每一個軟件工程人員參與到軟件過程改善活動之中，在軟件工程項目開發的同時并行進行軟件過程改善。

總之軟件項目的特征可理解為創造性強、動態變化快、技術革新迅速，其成功依賴于小團體的創造能力。同時軟件項目組也存在著軟件過程規范不夠明確、組織崗位職責模糊、人員管理松散、技術使用不合理等一系列阻礙軟件項目的缺陷。這些缺陷直接導致了軟件項目質最管理的混亂，因此有必要在以軟件過程改善為主線的基礎上建立起規范化和制度化的軟件項目質量控制框架。

2 影響軟件質量的結構因素

軟件能力成熟度模型重點是從組織管理方面研究評估軟件生產過程，從而提高軟件質量。軟件業通過多年實踐，總結出軟件質量是人員、過程和技術的函數，即：Q=f(M，P，T)

其中，Q表示軟件質量；M表示人員iP表示軟件生產過程；T表示技術。

從項目管理的角度講這就是組織管理、項目的過程管理和技術工具使用的組成。

3軟件質量控制框架

正如我們所知，軟件開發建設是一個系統性的工程，在軟件開發過程中，影響開發質量的因素有很多，人員、過程、技術可以被看作是獨立的因素，但實際上人員、過程、技術三者存在相互依存的關系。把三者合理地結合起來，使人員、過程和技術相互配合，達到整體最佳狀態，才一是實施軟件質量控制追求的目標。而其中人員因素又可以細分為開發人員能力、開發人員數量，反映到組織上就是軟件項目的角色管理；過程因素可以細分為軟件過程成熟度、軟件開發周期，主要體現為項目的過程管理：技術因素可以細分為軟件復雜性與開發工具兩個因素，具體體現為項目的軟件配置管理。依據CMMI，將軟件質量與其主要因素之間的關系建立一個軟件質量控制框架(如圖2所示)。

軟件質量(SQ)主要受軟件開發過程成熟度(PM)、軟件的大小與復雜性(SC)，軟件開發所需的資源(DR)、使用的開發工具(DT)和開發人員的能力(PC)五個要素的影響；同時軟件開發質量又影響著軟件開發周期(CT)、開發所需的資源(DR)。此外，開發過程成熟度(PM)和系統的大小與復雜性(SC)又分別影響著軟件開發所需的資源(DR)、開發周期(CT)。因此對于軟件開發質量(SQ)，可以用擴展后的函數來表達，于是得到一個軟件質量控制模型：SQ=f(PM，SC，DR，DT，PC)

3.1軟件開發過程成熟度(Process Matu rity，簡稱PM)軟件開發過程成熟度(PM)的高低取決于軟件開發者對開發過程的管理及工程能力的高低：依據CMMI評估的PM能反映其對提高軟件開發過程能力的投資水平。對開發過程的控制能力和自我改善能力越強，在實際系統開發中軟件開發錯誤與重復工作就越少，軟件開發質量越高。

3.2軟件的大小與復雜性{Size and Complexity，簡稱SC)軟件的大小主要取決于項目的大小及其業務的復雜程度，反映到程序中則可以通過系統模塊的數量和可以執行程序語句的多少(主要是其行數)來測量。軟件的復雜性主要包括技術專業、數據和決策三方面的復雜性。技術專業的復雜性體現在系統功能實現的困難，特別是系統中運算法則和計算統計的實現；數據的復雜性是指軟件中數據結構和關系的復雜性；決策的復雜性是指軟件中決策路徑的復雜性和結構的復雜性。軟件在這三方面越復雜，那么在軟件開發過程中發現和未發現的錯誤就越多，軟件開發的質量就越加難以得到保證。

3.3軟件項目所需的資源(Development Resource，簡稱DR)軟件項目所需的資源包括系統開發所需的人力、物力、財力，DR主要與SC，PM，SQ以及DT，PC有關系。其中SC越大，DR越大；增強PM，DR增加：DT，PC越大，DR越小。在模型中，對于系統所需資源DR而言，DR與SQ的關系是互補的，成反比關系，因為軟件質量提高會減少錯誤。而這些錯誤很容易導致實質性的重復工作，由此造成的費用遠比項目早期用于改善質量方面的投資大很多，從而既可以減少反復修改的時間，提高工作效率，還可以降低人力資本與資金。對于軟件質量SQ而言，在遵循嚴格的系統步驟、使用質量工具、進行嚴格的系統測試以及代碼審核來提高系統開發質量時，SQ與DR的關系是均衡一致的，成正比關系。

3.4使用的開發工具(Development Tools，簡稱Dn使用的開發工具(DT)主要是指在軟件開發的各個階段對軟件開發工具的使用。在模型中，DT不僅會影響SQ，而且也影響DR，因為在軟件開發中，對軟件開發工具的使用越多(DT越大)，軟件一致性越差，系統協調性工作也越大，從而SQ越加難以保證，DR越大。

3.5開發人員的能力(Personal Capability，簡稱PC)開發人員的能力(PC)是指軟件開發小組成員的技術能力和開發小組的整體開發畿力。PC一方面影響著SQ，另一方面也影響著DR。一般而言，PC越強，DR(主要是指時間)就越少，SQ就越有保證。根據CMMI，PM較差的軟件開發往往主要依靠于系統開發人員個人經驗的積累，在很大的程度上影響著系統開發質量。

4 基于CMMI的軟件項目質量管理框架

如前所述，在項目開發質量概念模型的分析中，僅將軟件開發質量取決于人員能力和技術層面是不夠的，軟件過程成熟度才是直接影響軟件開發質量的主要因素。由于開發人員的能力主要體現于團隊的力量和能力，技術則主要通過軟件工具及開發方法的應用來集中體現，軟件過程成熟度則主要體現十對軟件開發過程的控制能力和自我改善能力。所以我們必須通過以建立有效、穩定的軟件過程為核心來強化開發人員團隊化管理以及軟件開發工具的應用，從而達到對軟件的質量控制。基于CMMI的層次結合軟件項目管理的特點給出其軟件過程的質量控制關鍵框架(如圖3所示)。

通過建立基于CMMI的軟件項目質量管理框架，給中小軟件企業的軟件項目開發提供了一個參考，對于提高軟件質量和軟件項目成功率是有一定幫助的。