面向中小軟件企業的過程改進模型6SBC研究

馬小龍 劉家才 唐衛寧

(湖州師范學院商學院，浙江 湖州 313000)

0 引言

軟件產品的質量是決定一個軟件企業能否成功的關鍵因素，而軟件產品的質量是由開發軟件的過程質量所決定的。因此，對軟件企業來說，為了在激烈的軟件市場競爭中更好地生存和發展，必須實施軟件過程改進［1］。可以預見的是，凡是不能適應軟件過程改進這種理念的軟件企業，注定在未來數年內被軟件行業的競爭所淘汰。

對于軟件企業而言，無論規模的大小，都必須要實施軟件過程改進［2］。而實際上，中小軟件企業要實施完整的、規模巨大的軟件過程改進工作非常艱難，如中小企業實施能力成熟度模型集成(capability maturity model integration，CMMI)。目前的研究集中在適用于大型軟件企業要求的CMMI和經過剪裁的面向中小軟件企業的CMMI。但是中小軟件企業實施剪裁的CMMI也不容易，這是因為實施CMMI需要有一批實施專家，這對于中小軟件企業來說是一筆不小的成本。

本文通過提出一種基于CMMI和6 Sigma的軟件過程改進框架來加速中小軟件企業實施CMMI，以期望中小軟件企業在較短的時間內以較低的成本達到CMMI2或者CMMI3等級。

1 相關理論

1.1 CMMI

CMMI是由美國國防部、卡內基-梅隆大學的軟件工程學院和美國國防工業協會共同開發和研制的新一代成熟度模型［3］。CMMI分為階段式和連續式兩種表示方法。階段式表示方法提供了預定義的路線圖，路線圖被劃分為“成熟等級”的一系列階段。每個成熟度等級都有一組過程域，每個過程域用滿足其目標的實踐來描述。而連續式模型沒有組織級成熟度相關的分散階段，允許軟件企業按照企業的目標有節奏地實施不同的過程改進工作。

CMMI分為五個等級，25個過程域。每個過程域都有一些特殊目標和通用目標，這些目標通過相應的特殊實踐和通用實踐來實現。

雖然CMMI的具體實施可以有效地幫助軟件企業進行過程管理，但仍存在一些不足，其主要的不足之處在于模型只說明了要做什么，而沒有說明怎么做，企業對解決具體質量問題缺乏明確的方法和工具。因此，軟件組織應尋找一種實用的過程質量改進工具，從而使得組織內的過程達到CMMI模型所要求的各項目標。

1.2 六西格瑪

六西格瑪(6 Sigma)管理法是一種以客戶為導向的、持續改進的管理模式，其特點是以數據為基礎，追求完美的質量管理。六西格瑪管理法是對全面質量管理的繼承和發展，其核心是將所有的工作作為一種流程，采用量化的方法分析流程中影響質量的因素，并找出最關鍵的因素加以改進，從而達到更高的客戶滿意度。六西格瑪管理法的實施主要采用所謂的DMAIC(DMAIC是指由定義D(define)、測量M(measure)、分析A(analyze)、改進 I(improve)、控制 C(control)五個階段構成的過程)改進方法模型對組織的關鍵流程進行改進［4］。

在DMAIC過程中，定義即確定客戶對于質量認知的首要因素和過程;測量即測量核心業務流程運作的有效性;分析即分析收集的數據和流程圖，確定造成缺陷的關鍵因素及與競爭對手的差距所在;改進即基于分析，針對關鍵因素確立最佳改進方案;控制即主要對關鍵因素進行長期控制并采取措施以維持改進結果，進而達到質量管理的新水準。

1.3 CMMI和六西格瑪關系

六西格瑪作為一種過程改進工具，用來幫助企業改進制造過程、降低缺陷、提高產品質量和企業運營效率并縮短周期。而實施CMMI的目的，在于提高軟件企業的開發效率和軟件產品的質量，其主要用于軟件過程的改進，促進軟件企業能力成熟度的提高。因此，六西格瑪和CMMI在改進目的上是類似的，都是用來提高企業的整體質量管理水平，只是CMMI注重的是流程的規范化和體系化，而六西格瑪則為解決具體軟件質量問題提供了改進方法體系。二者相結合，可以相互促進，產生更加有效的改進結果［5］。

2 剪裁的CMMI框架

CMMI不需要軟件企業完成大量的文檔。實施者的職責之一就是將文檔減少到合理的程度。基于相同的原則，本文仔細研究了CMMI2和CMMI3的過程域，結合中小軟件企業的現狀，對其作出適當的調整。

剪裁的CMMI框架根據增量迭代模型的不同階段，將軟件開發分為項目開發活動和項目管理活動兩部分，使項目管理和軟件開發緊密結合［6］。項目開發活動歸入需求分析、系統設計、編碼和單元測試、綜合測試和維護五個過程域;項目管理活動按不同性質被納入需求管理、軟件項目計劃管理、軟件項目跟蹤和監控、軟件質量保證和軟件配置管理五個過程域。

2.1 項目開發過程

在剪裁的CMMI框架中，項目開發過程被劃分為以下五個過程域。

①需求分析過程域，對用戶進行需求調研，獲取用戶需求并定義產品需求。

②系統設計過程域，設計開發軟件產品的體系結構、用戶界面、數據庫和子模式，確定所采用的技術工具，在需求和代碼之間建立橋梁，直到產品實現。

③編碼和單元測試過程域，根據系統設計文檔的要求對各模塊進行編碼，對編碼的階段性產品進行單元測試。

④綜合測試工程域，依據用戶需求、系統設計文檔對最終產品進行全面測試，得到用戶所需求的產品。

⑤維護過程域，客戶依據合同和需求文檔對產品進行測試和維護，以確保軟件滿足用戶的長久需求［8］。

2.2 項目管理過程

在剪裁的CMMI框架中，項目管理過程可劃分以下為五個過程域。

①需求管理過程域，分配需求被有效地建立成一個基線。這個基線是以后活動的基礎，軟件計劃、產品和活動與分配需求保持一致。

②項目計劃管理過程域，軟件估計被文檔化，以供計劃和跟蹤軟件項目使用，軟件項目的活動和約定是有計劃的，并形成文檔。

③項目跟蹤和監控過程域，這個過程域周期性地跟蹤和監督項目各單元，如進度、工作量、成本和資源等，不斷了解項目的進展情況，當項目進展顯著偏離計劃時，則采取糾正措施。

④軟件質量保證過程域，通過提供一種有效的人員組織形式和管理方法，實現對產品開發質量的檢查和監督，從而持續改進軟件質量。

⑤軟件配置管理過程域是軟件過程的關鍵要素，其目的是建立并維護軟件產品在整個軟件生存期內的完整性。這個過程域是開發和維護各個階段管理軟件演進過程的方法和規程［7］。

3 6SBC模型

基于CMMI和6 Sigma的6SBC模型，融合了CMMI和六西格瑪兩種改進方法的優點。6SBC模型框架圖如圖1所示。

圖1 6SBC模型框架圖Fig.1 Block diagram of 6SBC model

本文建議在戰略層面使用六西格瑪法，從而更好地控制軟件過程改進活動。如果在基于CMMI的基礎上引入六西格碼作為軟件過程改進方法，可以縮短改進的時間，提高改進的質量［9］。此外，在六西格瑪法實施中產生的分析和控制文檔，滿足了CMMI許多具體和通用的要求，公司不需要再投入額外的費用去完成這些文檔資料。

對于中小軟件企業而言，首先是識別企業需要改善的關鍵域，選擇一個能從總體上代表公司水平的項目工程，被選擇的工程估計至少要有3～6個月的時間項目周期［10］。企業至少要投入3個人到這個項目中，以便他們能在組織內部推動六西格瑪，減少雇傭六西格瑪黑帶大師的費用。本文力推公司的高層領導作為黑帶大師，而項目經理作為黑帶(項目經理)來管理項目。黑帶的職責是啟動六西格瑪項目。

第一階段是定義階段，在這個階段，團隊成員和團隊領導就項目做什么和項目的目標是什么達成一致意見。為了定義一個工程，黑帶要制訂項目章程。作為這一階段的成果，將有一個預期改善明確的聲明，推動這個項目以項目章程的形式通過這個階段。

第二個階段是測量階段，這個階段的目標是通過對當前過程現狀的了解，盡可能發現組織的弱點。這一過程將定義和收集過程數據，并對數據進行基線分析。通過對數據收集和評估工作，可以獲得對問題和改進機會的定量化認識，并在此基礎上獲得項目實施方面的信息。

第三個階段是分析階段，這個階段需要對度量數據進行噪聲分離和穩定性的判斷，目的是明確引起過程偏差的原因。在這個階段需要團隊成員識別現有過程的缺點，驗證缺點的根源，并在改進階段解決。

第四個階段是改善階段，改善階段用來實施已確定的解決方案，并用事實和數據來證明實施的方案能解決問題。這個階段的最后，需要組織重新評估過程域，確定是否需要進一步的改善。

第五個階段是控制階段，這個階段用來監督整個六西格瑪項目的執行。控制階段的活動將進一步確保問題不會再次發生，新的工作方式要制度化，要進一步按照組織的目標改進［11］。

本文建議中小企業采用控制圖表來幫助這個階段。這個階段的結果是預計使用新的過程來形成一個組織層面的政策和制定改善計劃。

一旦一個組織完成了六西格瑪項目的整個過程，可以期望一個團隊在較短的時間內以較少的努力達到期望的能力水平。此外，一步步的框架允許項目團隊繼續關注開發軟件產品而不是擔心過程改進活動。中小企業可以在隨后的過程域中使用相同的過程，從而提升他們的能力。

4 結束語

本文根據我國軟件業的實際情況，通過對CMMI2和CMMI3的各關鍵過程域進行剪裁和重定位，結合6 Sigma的DMAIC方法提出了軟件過程改進模型6SBC——一種適合我國中小型軟件企業的軟件開發模型，為我國中小軟件組織走上軟件開發規范化道路、進而真正實施CMMI起到一定的幫助作用。

［1］張友生，徐鋒.CMM/CMMI在中國的實施狀況調查報告［J］.計算機工程與應用，2006，42(7):31 －32.

［2］魏德智.關于建立需求工程過程模型的初步研究［D］.北京:北京工業大學，2004.

［3］王慧，周伯生.基于CMMI的軟件過程管理框架的度量系統［J］.計算機工程，2008(B09):37－38.

［4］Basem E.Manufacturing and design for six Sigma(X-FSS)［R］.Doctor Dissertation，University of Michigan，2002.

［5］楊世元，蘇海濤，趙永濤.基于系統工程方法的6 Sigma管理理論及應用研究［J］.現代管理科學，2004(10):20－22.

［6］Software Engineering Institute.CMMI V1.1-SCAMPI V1.1 class a apprasial results［R］.Carnegie Mellon University，2005.

［7］劉小茵，萬舉勇.6 Sigma在CMMI中的應用［J］.軟件工程與標準化，2006(3):34 －37.

［8］錢運峰，劉寬宏，覃征.CMMI度量過程域在中小企業的研究與實踐［J］.計算機工程與科學，2006(11):89－90.

［9］張志紅.基于并行質量工程的6 Sigma公差［D］.天津:天津大學，2006.

［10］張素姣，田霞，馮珍.六西格瑪DMAIC方法在產品質量改進中的應用［J］.科技管理研究，2010(11):177－179.

［11］Cvetan Redzic，Jongmoon Baik.Six Sigma approach in software quality improvement［C］//Fourth International Conference on Software Engineering Research，Management and Applications，Seattle，WA，USA，2006:9 －11.