基于CMMI的企業(yè)軟件過程與質量管理平臺設計

鄧 軍

(湖南科技職業(yè)學院，中國 長沙 410004)

基于CMMI的企業(yè)軟件過程與質量管理平臺設計

鄧 軍*

(湖南科技職業(yè)學院，中國 長沙 410004)

針對提高企業(yè)軟件過程管理的需要，設計了一種企業(yè)軟件過程與質量管理平臺．采用三層模式結構設計出了平臺系統(tǒng)架構，采取組件化的設計方式，在同一組件模塊中進行縱向分層子模塊設計，不同層子模塊之間以及同層子模塊之間通過規(guī)范的接口交互信息．根據平臺的應用需求，采用了協(xié)同式方法，將平臺分解成了企業(yè)軟件過程管理子系統(tǒng)、企業(yè)軟件過程資源庫及過程改進子系統(tǒng)和企業(yè)軟件質量評價及決策支持子系統(tǒng)，并對3個子系統(tǒng)分別進行了詳細設計．

軟件過程；軟件能力成熟度模型集成；軟件質量管理； 軟件質量評價；過程改進

軟件產業(yè)是信息產業(yè)的核心和國民經濟信息化的基礎，目前我國軟件產業(yè)每年保持25%以上的高速增長速度，軟件產品市場正由導入期走向成長期[1]．但軟件生產還處于模仿和加工階段，究其原因主要存在如下不足：

(1) 軟件過程不夠成熟：由于軟件的開發(fā)和維護過程不規(guī)范，沒有統(tǒng)一的標準，互不兼容導致無法形成產業(yè)鏈，軟件企業(yè)成本增加；達到CMMI3以上認證的企業(yè)數(shù)目較少．

(2) 企業(yè)規(guī)模普遍偏小[2]：由于軟件的開發(fā)和維護過程不規(guī)范，沒有統(tǒng)一的標準，仍停留在原始的、作坊式的加工階段，從組織和管理上難以實現(xiàn)企業(yè)的不斷發(fā)展,核心競爭力較缺乏．員工的分工(需求分析、系統(tǒng)設計、編碼、測試、實施等)往往不能清晰界定，項目與項目或產品與產品之間不能達到有計劃的流動，不能實現(xiàn)專業(yè)化和產業(yè)化，因此，人力成本居高不下，企業(yè)往往不堪重負．

(3) 企業(yè)出口能力很弱：企業(yè)沒有完善的質量保障體系，對軟件過程缺乏有效的管理機制，缺乏嚴格的質量認證和規(guī)范化管理，難以形成自主知識產權的拳頭產品，無法與國外較強軟件企業(yè)抗衡．

基于目前的形勢，本文構建出一個組件化的、具體統(tǒng)一的、與國際接軌的、又能夠靈活地為企業(yè)提供個性化服務的、適應軟件企業(yè)提升軟件質量的管理系統(tǒng)．幫助企業(yè)按照國內外權威標準和規(guī)范要求,如CMMI(軟件能力成熟度模型集成)對軟件過程進行有效改進、規(guī)范管理，協(xié)助軟件企業(yè)本身建立較好的質量保證體系[3-4]，有效解決目前制約軟件企業(yè)普遍存在的瓶頸問題．

1 系統(tǒng)體系結構

本文以CMMI和ISO9000族[5]標準為基礎，針對國內不同規(guī)模軟件企業(yè)的軟件過程模式，建立一個企業(yè)軟件過程與質量管理平臺，為軟件企業(yè)的軟件過程管理和質量保證提供有效方法和手段．

平臺架構采用“三層模式”設計．從縱向層面上分為：系統(tǒng)應用層、安全管理層和系統(tǒng)擴展層．系統(tǒng)應用層為平臺的核心部分，負責系統(tǒng)的所有業(yè)務功能；安全管理層負責平臺的安全策略控制和網絡管理；系統(tǒng)擴展層負責連接其他應用系統(tǒng)．三層的設計都采用組件化的設計思想，不同層次之間廣泛采用各種標準的開放接口交互資源、控制以及承載業(yè)務等信息，如圖1所示.

圖1 系統(tǒng)體系結構圖Fig.1 System structure diagram

系統(tǒng)應用層從橫向也采用三層模式設計，分別是質量評價和過程管理層、組件層和數(shù)據訪問層；層次之間信息交互也采用組件技術，將軟件通過分層打包，開發(fā)系統(tǒng)化的組件模塊．在同一組件模塊中進行縱向分層子模塊設計，不同層子模塊之間以及同層子模塊之間通過規(guī)范的接口交互信息．

根據CMMI，系統(tǒng)設計18個關鍵模塊共同完成CMMI中的18關鍵過程域，如圖2所示.

圖2 系統(tǒng)模塊與CMMI KPA映射關系圖Fig.2 System module and CMMI KPA mapping diagram

18個模塊并不是與CMMI的18個KPA一一對應，根據項目設計需要而是相互交叉實現(xiàn)的．系統(tǒng)架構圖中的核心業(yè)務部分負責實現(xiàn)項目管理、產品管理、需求管理、計劃管理、任務管理、配置過程管理、變更管理、缺陷管理、測試過程管理、培訓管理、測量管理、工作技能管理、軟件質量保證、合同管理和里程碑管理．決策分析、項目過程評價和軟件質量評價由質量評價及過程改進子系統(tǒng)實現(xiàn)．核心業(yè)務部分與質量評價及過程改進子系統(tǒng)通過工作流引擎實現(xiàn)數(shù)據交互．

系統(tǒng)設計按照平臺的功能予以實現(xiàn)．將系統(tǒng)分為下列3部分：企業(yè)軟件過程管理子系統(tǒng)；企業(yè)軟件過程資源庫及過程改進子系統(tǒng)；企業(yè)軟件質量評價及決策支持子系統(tǒng)．各子系統(tǒng)的功能模塊按組件技術設計完成后，再將各組件放置到系統(tǒng)架構中規(guī)定的各自層次中．但是，各子系統(tǒng)之間都存在相互依賴和協(xié)同工作的關系．3個子系統(tǒng)的關系如圖3所示．

圖3 子系統(tǒng)關系圖Fig.3 Relationship between sub systems diagram

由圖3可知，3個子系統(tǒng)在實際使用過程中存在數(shù)據交互和相互依存，這樣為軟件企業(yè)提供一個能實現(xiàn)軟件開發(fā)過程控制和資源積累的軟件管理平臺，有利于企業(yè)對長期積累的開發(fā)過程數(shù)據進行有效分析，使企業(yè)軟件開發(fā)過程得到持續(xù)改進．

2 平臺子系統(tǒng)設計

2.1 企業(yè)軟件過程管理子系統(tǒng)設計

該子系統(tǒng)是平臺3部份中的業(yè)務中心，對軟件過程管理進行全面監(jiān)控，為軟件開發(fā)活動涉及的任務分配、信息定義和項目管理提供支持．該子系統(tǒng)構成整個平臺的基礎，并可獨立運行．總體架構如圖4所示．

圖4 企業(yè)軟件過程管理子系統(tǒng)的總體架構圖Fig.4 The overall system architecture of software process management of enterprise digram

圖5 改進型的企業(yè)標準軟件過程管理流程圖 Fig.5 Improved enterprise standard of software process management flow chart

由圖4可見，企業(yè)軟件過程管理子系統(tǒng)提供了一個集生產過程管理、質量保證、成本分析、業(yè)務活動處理于一體的綜合管理平臺，其功能模塊涵蓋了軟件能力成熟度模型CMMI 5個等級和ISO9000族所要求的關鍵過程域和相關要素．功能模塊包括：軟件產品/軟件項目管理、計劃管理、問題管理、測試管理、任務管理、配置管理、軟件質量保證，測量統(tǒng)計管理等一系列密切相關的功能組．

并且通過任務協(xié)同和工作流控制，支持CMMI所要求的機構級和項目級軟件過程的功能，并能應用過程模板和裁減指南定制符合企業(yè)自身的軟件過程[6-7]．

2.2 企業(yè)軟件過程資源庫及過程改進子系統(tǒng)設計

該子系統(tǒng)是平臺3部份中的政策中心，是將軟件開發(fā)過程中的有關數(shù)據進行記錄和管理，實現(xiàn)軟件開發(fā)過程的資源優(yōu)化和重復利用，并對其不斷改進優(yōu)化．與“企業(yè)軟件過程管理子系統(tǒng)”共同構成“企業(yè)軟件質量評估及決策支持子系統(tǒng)”的數(shù)據基礎．主要進行以下兩方面的設計．

2.2.1 企業(yè)標準軟件過程改進設計 為軟件項目提供在開發(fā)、維護、實施方面的基本準則，從組織層明確規(guī)范軟件開發(fā)的標準過程，完成可重復利用、有價值的“軟件過程資產”．它需要依照一定的規(guī)則和方法進行改進和優(yōu)化，企業(yè)標準軟件過程改進有一套對標準過程的開發(fā)和維護的過程體系[6-7]，為企業(yè)標準過程的改進提供操作平臺．當然，這個過程與其他過程一樣，都可以根據不同企業(yè)的改進模型進行流程自定義．圖5是一個改進模型的流程圖示．

2.2.2 企業(yè)軟件生命周期和過程裁剪設計 企業(yè)軟件生命周期和過程裁剪指南功能模塊實現(xiàn)的目標是：指導軟件過程管理和實施者選擇出符合企業(yè)要求的軟件開發(fā)過程和軟件生命周期模型，裁減符合項目要求的項目軟件過程，并應用于軟件項目的開發(fā)，確保軟件開發(fā)過程質量得到控制和跟蹤．

建立和維護軟件過程中常用的、符合企業(yè)軟件過程特點的軟件過程模型庫，如常用的V模型，V噴泉模型(V模型和噴泉原型)，原型模型，瀑布模型等[7]．

圖6 過程裁剪示意圖Fig.6 Schematic diagram of process tailoring

在項目的初始階段，生命周期模型的選擇是一個必須而且關鍵的任務，系統(tǒng)可以自動化方式選擇過程模型，提高工作效率[8-9]．從一系列可選的生命周期模型中選擇最合適的生命周期．根據項目的類型以及各種其他必要信息(例如工作量、團隊大小、復雜性、需求清晰程度等)，可設計一個計算矩陣，推薦最合適的生命周期．

在裁減生成項目軟件過程和生命周期模型過程中，其影響過程裁剪的因素如圖6所示.

2.2.3 企業(yè)項目軟件過程資源數(shù)據庫設計 位于平臺的數(shù)據訪問層．以文檔數(shù)據庫、業(yè)務數(shù)據庫、管理信息數(shù)據庫、員工數(shù)據庫、認證數(shù)據庫、項目數(shù)據庫和產品數(shù)據庫等為基礎數(shù)據，在協(xié)同工作的基礎上，按照不同需求(如項目質量、成本、周期等)進行提煉和抽取，動態(tài)地不斷更新和完善，得到不斷更新和充實的“企業(yè)軟件過程資源數(shù)據庫系統(tǒng)”形成企業(yè)級的過程數(shù)據庫．為軟件過程的改進提供歷史項目的查詢、統(tǒng)計及分析．

2.3 企業(yè)軟件質量評價及決策支持子系統(tǒng)設計

是平臺的分析決策中心．通過軟件過程資源的管理實現(xiàn)機構軟件資源和項目文檔管理的規(guī)范化，為軟件企業(yè)提供開放式的軟件技術文檔自動生成和管理工具．

2.3.1 軟件質量評價設計 軟件質量評價是一項系統(tǒng)活動，包括最終產品的評價、開發(fā)過程評價以及若干相似功能的軟件比較評價．軟件質量和評價技術在國外已發(fā)展成為一項比較完整的技術，并在某些大型軟件公司中投入實際使用，它對降低軟件開發(fā)成本，提高軟件質量和軟件生產率起了一定的作用．

圖7 軟件質量評價工作方式示意圖 Fig.7 Schematic diagram of software quality evaluation work

本文依據ISO9216，并參考國外質量評估系統(tǒng)模型，結合我國的實際情況，提出建立統(tǒng)一的多數(shù)據源的多層質量評測軟件模型，形成軟件質量評價體系．評價模塊建立在過程管理平臺基礎上．共同組成質量評價模型．其工作方式如圖7所示.

評價系統(tǒng)的數(shù)據來源是在機構過程數(shù)據的基礎上，根據項目過程數(shù)據和控制信息按照制定模型進行分析，對產品/項目的特性分別進行各自評價．從圖7中可以看出評價系統(tǒng)對企業(yè)改進軟件過程起著關鍵性的作用，系統(tǒng)的實施會大幅改變企業(yè)在過程改進中盲目性．下面對軟件質量評價進行建模，如圖8所示.

圖8 軟件質量評價建模過程示意圖Fig.8 Schematic diagram of software quality evaluation model

系統(tǒng)模型是若干子模型的集合體，根據不同產品/項目的不同特性建立子模型．建立模型流程解析如下：

模型一：產品/項目質量評價．設置軟件產品的質量評價指標，也就是評價特性，如軟件產品的一般評價特性有：可靠性、安全性、性能等，然后找到其子特性，也就是特性來源的分類屬性，界面、系統(tǒng)、功能等．以項目過程管理中缺陷管理、變更管理等為入口，系統(tǒng)進行子特性分類，再由子特性分類納入到產品特定即評價指標，最終評價產品/項目或某個功能的質量評價模型．

模型二：過程質量評價．通過和不同項目的過程執(zhí)行情況，評價出特定項目軟件的過程執(zhí)行是否最優(yōu)．由項目的計劃和缺陷、變更，產生出所有項目軟件任務，系統(tǒng)跟蹤項目中的人力、時間要素和分類情況，匯總出了產品/項目的工作量，同時按功能點計算出錯誤率等指標，然后計算出不同階段的投入成本，最終得到過程質量評價．

總之，用戶可以根據實際需要，設定評價子模型，再設定模型的質量評價指標，然后找到其度量元，所有度量元的數(shù)據從歷史過程資源庫獲得．

2.3.2 輔助決策支持 通過決策支持引擎得到的獨立的軟件產品/項目的過程和其他相關數(shù)據，以及相關測量分析結果，并不斷納入到企業(yè)軟件過程資源數(shù)據庫子系統(tǒng)中．管理者通過過程改進決策支持子系統(tǒng)得到企業(yè)級過程數(shù)據的統(tǒng)計分析結果，并與最初軟件過程定義時的期望數(shù)據值進行比較，以發(fā)現(xiàn)過程改進的實際效果．并從偏差中發(fā)現(xiàn)軟件過程的強項、弱項和可改進處，以指導企業(yè)確定下一步的過程改進目標．

3 結束語

該平臺是基于CMMI規(guī)范和質量評價指標體系的基礎上，提出了企業(yè)軟件開發(fā)過程持續(xù)改進的綜合信息管理平臺．在進行系統(tǒng)設計時，根據平臺的應用需求，將平臺分成了企業(yè)軟件過程管理子系統(tǒng)、企業(yè)軟件過程資源庫及過程改進子系統(tǒng)和企業(yè)軟件質量評價及決策支持子系統(tǒng)，簡化了系統(tǒng)設計的復雜性．采取分層模式的方法，使系統(tǒng)在設計時結構清晰．在設計系統(tǒng)的功能點時，采取組件化的設計方式，在同一組件模塊中進行縱向分層子模塊設計，不同層子模塊之間以及同層子模塊之間通過規(guī)范的接口交互信息．目前，該平臺已經被許多軟件企業(yè)使用，實踐證明，該平臺的研究與實施對促進軟件企業(yè)軟件開發(fā)質量的提升、增強軟件企業(yè)競爭力、加快軟件管理的規(guī)范化進程、提高我國軟件的國際競爭力具有重要意義．

[1] 中國信息產業(yè)部.2012年電子信息產業(yè)統(tǒng)計公報[EB/OL].(2013-02-18)[2013-07-20].http://www.cnii.com.cn/informatization/2013-02/18/content_1092720.htm.

[2] 莊 曉，張義珍.基于CMMI框架下持續(xù)改進的軟件過程體系[J].計算機應用與軟件, 2013,29(1):186-189.

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(編輯 陳笑梅)

Design of Enterppise Software Prcess and Quality Management Platform Based on CMMI

DENGJun*

(Hunan Vocational College of Science and Technology, Changsha 410004, China)

In order to enhance the management of enterprise software process, a kind of enterprise software process and quality management platform is designed. Three layer model structure was adopted to design the platform system architecture, and the method of componentization was employed in the design of longitudinal sub module design in the same module, and the information interchange was conducted by a standardized interface between different sub modules and same sub modules. According to the demand of application platform, using collaborative methods, the platform is divided into the enterprise software process management subsystem, enterprise software process database and process improvement subsystem, and enterprise software quality evaluation and decision supporting system, and the three subsystems are designed in details.

software process; CMMI; software quality management; software quality evaluation; process improvement

2013-09-21

湖南省科技廳項目專項基金資助項目(2013F6066);湖南科技職業(yè)學院青年基金資助項目(KJ13205)

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,E-maildengjun_10@163.com

TP393.08

A

1000-2537(2014)01-0063-06