面向特征要求的工程管理方法分析

胡廣偉

（1.天津科技大學 電子信息與自動化學院，天津 300222；2.天津濱海旅游區建設交通和環境市容局，天津 300222）

1 西門子醫療成像軟件

SYNGO是一個由西門子公司研發的醫療器械成像軟件，它的研發團隊遍布世界各地，目的是為了利用世界各地工程師的天賦來提高軟件的性能以及降低研發成本。在很多醫療檢查中，SYNGO軟件都占有重要的地位。利用SYNGO軟件我們可以建立很多臨床應用，例如X線斷層攝影技術、X光、核磁共振技術、腫瘤檢測、超聲波成像等。它可以提高病人的身體檢查效率并使檢測成像更快更準確。SYNGO軟件是由幾千條軟件要求轉化為上百萬行的C++和C#代碼寫成的。像其他的醫療設備產品一樣，SYNGO在生產管理和確保病人安全性上也面臨很大挑戰。同時，來自巴西、印度和俄羅斯等國的同行競爭者和IT公司開始侵入市場，也給SYNGO軟件的生產成本和生產流程帶來了很大的壓力。為了在這些挑戰中保持競爭力，SYNGO必須持續提高產品的質量和生產力。因此，SYNGO研發了面向特征要求的軟件工程管理方法（Feature-Oriented Requirements Engineering，FORE）。下文中簡稱這種方法為FORE管理方法。

2 FORE管理方法

2.1 特征模型

在FORE管理方法中，一個特征模型分成三級結構：依靠性、共性和特征在生產中的變化性。一個特征在這里的意思是工程中可以帶來市場化效益的一個單元，是對軟件能力和表現的要求的特性集合。特征模型是根據對軟件的要求得來的，換言之，對軟件的要求定義了它的特征。

2.2 特征模型的優勢

用特征模型，我們可以根據消費者的要求把產品的功能結構化，從而可以在生產過程中對產品的功能有更好的理解。它作為生產線的一個基礎，可以幫助更好地管理生產過程中遇到的變化。更重要的是，研發人員可以用精簡化工程管理方法把這些特征模型結合起來，以達到提高效率節約成本的目的。

2.3 特征模型應用到生產中

如何把特征模型無縫地整合和應用到生產過程中是提高工程效率的關鍵問題。在西門子醫療設備軟件研究項目中，他們把FORE方法應用到項目的設計、工程管理和測試管理中，得到了很好的效果。通過以下六個步驟把FORE管理方法應用到生產中：（1）產品管理者通過不同的資源和渠道收集消費者和內部相關工作人員對產品的要求。（2）如果軟件工程師可以接受所有的相關要求，那么把這些要求轉化為完整的新軟件的特征或根據要求加強已有的特征。（3）產品管理者和軟件工程師一起把特征按類型、重要性等要求結合起來，構成特征結構圖并依此決定整個工程的復雜性和所需工作量。（4）產品管理者根據特征模型，產品復雜性和所需工作量制定整個工程的計劃。（5）對產品要求和特征有可能產生的變化做出預期并把它們整合到設計過程中去。（6）利用特征模型去追蹤工程進展和進行軟件測試。

SYNGO作為醫療設備的成像軟件，利用FORE方法可以明確醫療設備對軟件的要求并應用精簡管理方法對工程進行管理。軟件測試人員根據特征模型，始終可以得到最新的關于產品要求的信息，這樣可以很大程度上簡化測試過程，提高軟件測試的效率。

3 對FORE管理方法的評估

為了評估FORE方法的可行性，我們提出了以下幾個關鍵問題：（1）應用FORE方法能獲得多少成本及時間的節省空間？（2）應用FORE方法的投資回報率是多少？（3）應用FORE方法對工程方面的主要貢獻是什么？（4）如果FORE方法中最主要的優勢沒有達到預期的效果，會對工程有什么影響？

下面我將對FORE方法的花費、優勢和風險方面的評估進行介紹，這些關鍵問題也將在介紹中得到回答。

3.1 花費評估

在實例研究中，把花費定義為現已花費和將要花費兩個過程來記錄工程中的花費情況。這樣可以準備記錄現階段的花費以及連續性估計下一個階段的準備和工程中所需的花費。這些花費包括訓練員工和生產過程中的改變帶來的花費。

3.2 優勢評估

通過對實例的研究，得出了FORE方法的四個主要的優勢：

（1）高效的測試和更加容易的錯誤修復。FORE方法的最主要優勢就是它可以簡化測試環節。因為特征模型可以使我們在測試的時候更加快速地理解消費者對軟件的要求，另外，特征模型還可以使我們對無功能性（例如可擴展性）的要求有更好的理解。我們可以更早發現無功能性的要求和更快速發現漏洞。

（2）透明度。透明度和消費者要求的內容相關，基于特征模型的結構性，我們可以很容易地從消費者的角度來概觀產品的要求結構是怎樣構成的。我們可以從商業需要和消費者的要求兩方面對產品的特性進行追蹤。這樣就很大程度上提高了產品的透明度。同時，由于更好地了解了消費者和商業兩方面的需求，我們可以更容易地對產品不同版本的發布進行計劃。

（3）降低工程的復雜性。我們可以通過生產模型的靈活可變性來降低工程的復雜性，把它應用到工程中可以減少結構中的多余成分，使工程更加簡化。

（4）簡化工程中的跟蹤環節。特征模型中的三個結構直接映射了從商業需求到產品要求、設計和實行的跟蹤過程，所以，當我們構建特征模型的時候，跟蹤機制也同時被建立了起來。因此，工程中的跟蹤環節需要做的工作就被簡化了，同時在跟蹤過程中發生錯誤的概率也降低了。

通過節時節薪的方法對FORE方法的節省空間進行計算，在實例中，得出的節省空間大約為每天預算的15%到20%，在大約兩年的時間內，回報率為1∶3。在對實例的優勢分析中可以看出，由于FORE方法的特性，獲得最大好處的就是測試和跟蹤環節。

3.3 風險評估

在實例分析中，假設FORE方法最主要的優勢沒有達到預期效果，通過節時節薪的方法計算出的節約空間依然是個正值，所以，即使主要優勢沒有達到預期效果，FORE方法依然是值得實行的。

4 結論

FORE方法確保在產品發布時，產品的特性只與消費者的要求相關，這樣就減少了生產中因不必要的要求而造成的工作時間浪費，提高了工作效率。特征模型，作為FORE方法的核心，使我們在工程結構、測試和產品跟蹤方面都得以優化。在FORE方法的實例研究中，我們發現FORE方法可以幫助我們在工程中持續地專注于有效產品特性的實行。我們可以通過自動化技術提高FORE方法的實用性，例如，在特征模型中利用快速產品要求檢查法，可以提高工程的一致連貫性和程序中數據的質量，同時幫助工程管理者及時找到產品要求中的漏洞。在風險管理中，產品的風險也與特征模型息息相關，利用FORE方法，我們可以更早地發現潛在的風險。

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