使用PSP對軟件工程師的素質影響淺析

劉勝艷

（中南財經政法大學武漢學院，湖北 武漢 430079）

使用PSP對軟件工程師的素質影響淺析

劉勝艷

（中南財經政法大學武漢學院，湖北 武漢 430079）

要成為高績效軟件組織，必須擁有高績效團隊，擁有高績效軟件工程師。PSP為個體軟件工程師提供了持續改善績效的指南，為軟件過程優化提供了具體而有效的途徑，告訴接受過PSP培訓的工程師如何在高績效團隊中有效地工作。PSP對軟件工程師本身的素質提高帶來了很大益處。本文對PSP的概念、發展現狀、內容、支持環境以及PSP的進化框架進行了介紹，總結了PSP對軟件工程師的素質提高所帶來的相應影響。

PSP；軟件工程師；素質；影響

隨著軟件工程知識的普及，軟件工程師都知道，要開發高質量的軟件，必須改進軟件生產的過程。由美國軟件工程研究所SEI（Software Engineering Institute）開發完成的軟件能力成熟度模型CMM（Capability Maturity Model）是一種協助企業改進軟件制作質量與管理流程并進行評估的標準。它是SEI集多年軟件研究的經驗所研制的過程標準，如今已成為國際上最流行最適用的軟件質量改進體系，并且CMM已經成為事實上的軟件過程工業標準。

但是，CMM雖然提供了一個有力的軟件過程改進框架，卻只告訴我們“應該做什么”，而沒有告訴我們“應該怎樣做”，并未提供有關實現關鍵過程域所需要的具體知識和技能。為了彌補這個欠缺，美國Carnegie Mellon大學軟件工程研究所又主持開發了個體軟件過程（Personal Software Process，PSP）。

一、關于PSP

（一）PSP概述

個體軟件過程（Personal Software Process）于1995年推出，它的推出在軟件工程界引起了極大的轟動，可以說是由定向軟件工程走向定量軟件工程的一個標志。PSP是一種可用于控制、管理和改進個人工作方式的自我改善過程，是一個包括軟件開發表格、指南和規程的結構化框架。PSP為基于個體和小型群組軟件過程的優化提供了具體而有效的途徑，例如如何制訂計劃，如何控制質量，如何與其他人相互協作等等。在軟件設計階段，PSP的著眼點在于軟件缺陷的預防，其具體辦法是強化設計結束準則，而不是設計方法的選擇。根據對參加培訓的104位軟件人員的統計數據表明，在應用了PSP后，軟件中總的差錯減少了58.0%，在測試階段發現的差錯減少了71.0%，生產效率提高了20.0%。PSP的研究結果還表明，絕大多數軟件缺陷是由于對問題的錯誤理解或簡單的失誤所造成的，只有很少一部分是由于技術問題而產生的。而且根據多年來的軟件工程統計數據表明，如果在設計階段注入一個差錯，則這個差錯在編碼階段引發了3～5個新的缺陷，要修復這些缺陷所花的費用要比修復這個設計缺陷所花的費用多一個數量級。因此，PSP保障軟件產品質量的一個重要途徑是提高設計質量。

（二）個體軟件過程PSP的現狀

1.從1993年開始，美國、歐洲、澳大利亞等地已先后有20多所大學開設了講授PSP的課程。

2.在工業界，PSP也先后在Motorola、HP等公司推廣使用。

3.北航軟件工程研究所于1997年開始，在北航計算機科學與工程系率先講授了PSP課程，并組織了PSP應用實驗。

（三）個體軟件過程PSP的內容

PSP與具體的技術（程序設計語言、工具或者設計方法）相對獨立，其原則能夠應用到幾乎任何的軟件工程任務之中。PSP能夠：1.說明個體軟件過程的原則；2.幫助軟件工程師作出準確的計劃；3.確定軟件工程師為改善產品質量要采取的步驟；4.建立度量個體軟件過程改善的基準；5.確定過程的改變對軟件工程師能力的影響。

（四）個體軟件過程PSP的支持環境

北航軟件工程研究所在研制的基于Internet的“個體軟件過程支持環境”，支持個體軟件過程的定義、運作、度量、分析和優化，支持PSP在實際軟件開發項目中的應用，支持PSP概念和方法的推廣普及，支持軟件工作人員軟件工程方面素質的提高。

二、PSP進化框架

據統計，軟件項目開發成本的70%取決于軟件開發人員個人的技能、經驗和工作習慣。因此，一個單位的軟件開發人員如能接受PSP培訓，對該單位軟件能力成熟度的升級是一個有力的保證。CMM側重于軟件企業中有關軟件過程的宏觀管理，面向軟件開發單位，PSP則側重于企業中有關軟件過程的微觀優化，面向軟件開發人員。

按照PSP規程，改進軟件過程的步驟首先需要明確質量目標，也就是軟件將要在功能和性能上滿足的要求和用戶潛在的需求。接著就是度量產品質量，有了目標還不行，目標只是一個原則性的東西，還不便于實際操作和判斷，因此，必須對目標進行分解和度量，使軟件質量能夠“測量”。然后就是理解當前過程，查找問題，并對過程進行調整。最后應用調整后的過程，度量實踐結果，將結果與目標做比較，找出差距，分析原因，對軟件過程進行持續改進。

就像CMM為軟件企業的能力提供一個階梯式的進化框架一樣，PSP為個體的能力也提供了一個階梯式的進化框架，以循序漸進的方法介紹過程的概念，每一級別都包含了更低一級別中的所有元素，并增加了新的元素。這個進化框架是學習PSP過程基本概念的好方法，它賦予軟件人員度量和分析工具，使其清楚地認識到自己的表現和潛力，從而可以提高自己的技能和水平。

PSP進化框架共有四級。每一級都試圖指出過程缺陷并提供解決方法，每個都包括幾個單獨的步驟。

（一）個體度量過程PSP0和PSP0.1

這一過程建立了包括測量和報告格式的基線，對測量進展和詳細說明的基礎提供了一致的根據。這一步驟記錄了軟件工程師在工程中使用的具有代表性的軟件開發方法和在當前工程中使用的方法。這一級別簡單地接受軟件工程師所使用的獨特的方法列表。這些方法應該用對測量有意義的方式表現。例如，方法可以存放在關系數據庫中，增加額外的字段標示花了軟件工程師多少時間來編制標準算法，也可有一字段說明軟件工程師使用這些方法的舒適度。

PSP0的目的是建立個體過程基線，通過這一步，學會使用PSP的各種表格采集過程的有關數據，此時執行的是該軟件開發單位的當前過程，通常包括計劃、開發（包括設計、編碼、編譯和測試）以及后置處理三個階段，并要作一些必要的試題，如測定軟件開發時間，按照選定的缺陷類型標準、度量引入的缺陷個數和排除的缺陷個數等，用作為測量在PSP的過程中進步的基準。

PSP0.1增加了編碼標準、程序規模度量和過程改善建議等三個關鍵過程域，其中過程改善建議表格用于隨時記錄過程中存在的問題、解決問題的措施以及改進過程的方法，以提高軟件開發人員的質量意識和過程意識。

應該強調指出，在PSP0階段必須理解和學會使用不合格進行規劃和度量的技術。設計一個好的表格并不容易，需要在實踐中積累經驗，以準確地滿足期望的需求，其中最重要的是要保持數據的一致性、有用性和簡潔性。

一般來講軟件工程師來自不同的背景和擁有不同的軟件開發風格，約束他們的設計方法，采用由組織規定的設計方法學和編碼標準已被建議。

這一過程在后CASE系統實現的形式是，對設計過程、開發過程和設計語言結構進行約束。例如，在C語言的IFTHEN-ELSE語句中使用SWITCH語句不被認為是專業編程，這種方式在后CASE時代被丟棄。同樣地，后CASE工具也對軟件工程師設計的模塊強行約束。一般地，統一的編碼標準能夠通過后CASE系統使用約束實現。

（二）個體規劃過程PSP1和PSP1.1

PSP1的重點是個體計劃，引入了基于估計的計劃方法，用自己的歷史數據來預測新程序的大小和需要的開發時間，并使用線性回歸方法計算估計參數，確定置信區間以評價預測的可信程度。PSP1.1增加了對任務和進度的規劃。

在PSP1階段應該學會編制項目開發計劃，這不僅對承擔大型軟件的開發十分重要，即使是開發小型軟件也必不可少。因為，只有對自己的能力有客觀的評價，才能作出更加準確的計劃，才能實事求是地接受和完成客戶（顧客）委托的任務。

（三）個體質量管理過程PSP2和PSP2.1

PSP2的重點是個體質量管理，根據程序的缺陷善建立檢測表，按照檢測表進行設計復查和代碼復查（有時也稱“代碼走查”），以便及早發現缺陷，使修復缺陷的代價最小。隨著個人經驗和技術的積累，還應學會怎樣改進檢測表以適應自己的要求。PSP2.1則論述設計過程和設計模板，介紹設計方法，并提供了設計模板、但PSP并不強調選用什么設計方法，而強調設計完備性準則和設計驗證技術。

實施PSP的一個重要目標就是學會在開發軟件的早期實際地、客觀地處理由于人們的疏忽所造成的程序缺陷問題。人們都期盼獲得高質量的軟件，但是只有高素質的軟件開發人員并遵循合適的軟件過程，才能開發出高質量的軟件，因此，PSP2引入并著重強調設計復查和代碼復查技術，一個合格的軟件開發人員必須掌握這兩項基本技術。

（四）個體循環過程PSP3

PSP3的目標是把個體開發小程序所能達到的生產效率和生產質量，延伸到大型程序。其方法是采用螺旋式上升過程，即迭代增量式開發方法，首先把大型程序分解成小的模塊，然后對每個模塊按照PSP2.1所描述的過程進行開發，最后把這些模塊逐步集成為完整的軟件產品。

應用PSP3開發大型軟件系統，必須采用增量式開發方法，并要求每一個增量都具有很高的質量。在這樣的前提下，在新一輪開發循環中，可以采用回歸測試的方法，集中力量考察新增加的這些增量是否符合要求。因此，要求在PSP2中進行嚴格的設計復查和代碼復查，并在PSP2.1中努力遵循設計結束準則。

從對個體軟件過程框架的概要描述中，可以清楚地看到，如何作好項目規劃和如何保證產品質量，是任何軟件開發過程中最基本的問題。

三、PSP對軟件工程師本身素質提高帶來的影響

開發小組的人員應該少而精。該原則意味著，軟件開發項目的組成人員的素質應該好，而人數則不宜過多。開發小組人員的素質和數量是影響軟件產品質量和開發效率的重要因素。素質高的人員的開發效率比素質低的人員的開發效率可能高幾倍至幾十倍，而且素質高的人員所開發的軟件中的錯誤明顯少于素質低的人員所開發的軟件。此外，隨著開發小組人員數目的增加，因為交流問題而造成的溝通成本也急劇增加。因此，構建和維持少而精的開發團隊甚至標桿團隊是軟件工程的一條基本原理。

軟件工程師的所需要的一個重要能力是軟件工程能力，有了好的技術功底和設計知識可以稱其為優秀的程序員，可還未必是個好的軟件工程師，好的軟件工程師必須要懂得軟件工程。從PSP入手是個比較好的學習方法，學習這些輕量級的方法然后再根據實際條件應用到平時開發中，進步就會很快了。個體軟件過程PSP使用自底向上的方法來改進過程，向每個軟件工程師表明過程改進的原則，使他們能夠明白如何有效地生產出高質量的軟件。

PSP為基于個體和小型群組軟件過程的優化提供了具體而有效的途徑。如果從儒家經典哲學的角度加以考察，PSP恰似“修身”，聚焦于個人和技能，從個體的角度提升個人的技能。在軟件行業，開發人員如果不經過PSP培訓，就只能靠在開發中通過實踐逐步掌握這些技能和方法，這不僅周期很長，要付出很大的代價，而且有越來越大的風險。PSP可以幫助軟件工程師在個人的基礎上運用過程的原則，借助于PSP提供的一些度量和分析工具，了解自己的技能水平，控制和管理自己的工作方式，使自己日常工作的評估、計劃和預測更加準確、更加有效，進而改進個人的工作表現，提高個人的工作質量和產量。

綜上所述，其實PSP就是教你如何指定計劃，如何實施計劃最終成為一個職業軟件工程師的過程。這才是“素質”教育。

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