軟件開發(fā)過程的定量監(jiān)理

（2）如果沒有歷史數(shù)據(jù)可用，或者新項(xiàng)目與以前做過的項(xiàng)目差別較大，那么可以使用一個(gè)成熟的估算模型，如采用IBM模型、COCOMO模型或Putnam方法論，將軟件項(xiàng)目規(guī)模轉(zhuǎn)換成工作量。

這些模型通過對(duì)大量不同類型組織已完成項(xiàng)目進(jìn)行研究，得出的項(xiàng)目規(guī)模與工作量之間的關(guān)系和轉(zhuǎn)換方法。這些行業(yè)性的模型可能不如自己的歷史數(shù)據(jù)精確，但是非常有效。目前，還沒有一種估算模型能夠適用于所有的軟件類型和開發(fā)環(huán)境，在監(jiān)理活動(dòng)中，從這些模型得到的結(jié)果必須根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況慎重使用，或者采用多個(gè)模型進(jìn)行估算、掌握工作量的基本范圍并與實(shí)際的工作量計(jì)劃比較。

下面以IBM模型為例來進(jìn)行計(jì)算。 為了計(jì)算，我們應(yīng)當(dāng)利用逆向法將功能點(diǎn)轉(zhuǎn)化成一個(gè)等價(jià)的SLOC數(shù)值。這一步可以使用表4的語(yǔ)言等價(jià)表來完成：

 

所以，使用java 2完成上述項(xiàng)目(366功能點(diǎn))時(shí)，將大約需要下列SLOC數(shù)：

L = 366×46 = 16386行 = 16.386KLOC

E ＝ 5.2×L0.91 ＝ 5.2×16.3860.91 ＝ 66人/月

DOC ＝ 49×L1.01 ＝ 49×16.3861.01 ＝ 826頁(yè)

3、制定計(jì)劃

對(duì)軟件項(xiàng)目進(jìn)行估算的第三步是根據(jù)工作量制定項(xiàng)目計(jì)劃，包括人員安排、工作量分解、開始和完成時(shí)間等等�？梢愿鶕�(jù)自己的歷史數(shù)據(jù)或行業(yè)模型決定所需的資源并落實(shí)到項(xiàng)目計(jì)劃�？梢圆捎蒙鲜龅腎BM模型或McConnell給出的方法粗略地給出項(xiàng)目持續(xù)時(shí)間（以IBM模型為例）：

項(xiàng)目需要的人員S＝0.54×E0.6 ＝0.54×660.6＝7人

項(xiàng)目持續(xù)時(shí)間D＝4.1×L0.36 ＝4.1×16.3860.36＝11月

4、成本估算

項(xiàng)目的成本估算包括許多因素：人力成本、辦公費(fèi)用、管理費(fèi)用、設(shè)備和軟件等的購(gòu)置費(fèi)用、場(chǎng)地租金、旅差費(fèi)等等。對(duì)項(xiàng)目成本的估算取決于公司所采用的成本核算方法。有的公司某些費(fèi)用并沒有計(jì)入項(xiàng)目成本中，而是按管理費(fèi)用等分?jǐn)偂Ｓ械膹臍v史數(shù)據(jù)求出生產(chǎn)率度量和每行成本，即行／PM(人月)和元／行，則LOC的值與元／行相乘得到成本，用LOC 的值與行／PM相除得到工作量。具體可按公司的具體情況選擇。

注：本文作為示例給出的針對(duì)進(jìn)度等的定量監(jiān)理的估算方法只是眾多方法中的一種。筆者的目的是建議監(jiān)理單位在項(xiàng)目監(jiān)理過程中根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)采用定量的方法。更多的估算方法，可以參考有關(guān)軟件評(píng)估方面的書籍和其它資料。

幾種估算模型的介紹

1、IBM模型

　　1977年，IBM的Walston和Felix提出了如下的估算公式：

　　E ＝ 5.2×L0.91，L是源代碼行數(shù)(以KLOC計(jì))，E是工作量（以PM計(jì)）

　　D ＝ 4.1×L0.36，D是項(xiàng)目持續(xù)時(shí)間(以月計(jì))

　　S ＝ 0.54×E0.6，S是人員需要量(以人計(jì))

　　DOC ＝ 49×L1.01。DOC是文檔數(shù)量(以頁(yè)計(jì))

在此模型中，一般指一條機(jī)器指令為一行源代碼。一個(gè)軟件的源代碼行數(shù)不包括程序注釋、作業(yè)命令、調(diào)試程序在內(nèi)。對(duì)于非機(jī)器指令編寫的源程序，如匯編語(yǔ)言或高級(jí)語(yǔ)言程序，應(yīng)轉(zhuǎn)換成機(jī)器指令源代碼行數(shù)來考慮。

2、Putnam模型

這是1978年P(guān)utnam提出的模型，是一種動(dòng)態(tài)多變量模型。它是假定在軟件開發(fā)的整個(gè)生存期中工作量有特定的分布。這種模型是依據(jù)在一些大型項(xiàng)目（總工作量達(dá)到或超過30個(gè)人年）中收集到的工作量分布情況而推導(dǎo)出來的，但也可以應(yīng)用在一些較小的軟件項(xiàng)目中。

Putnam模型可以導(dǎo)出一個(gè)“軟件方程”，把已交付的源代碼（源語(yǔ)句）行數(shù)與工作量和開發(fā)時(shí)間聯(lián)系起來。其中，td是開發(fā)持續(xù)時(shí)間（以年計(jì)），K是軟件開發(fā)與維護(hù)在內(nèi)的整個(gè)生存期所花費(fèi)的工作量（以人年計(jì)），L是源代碼行數(shù)（以LOC計(jì)），Ck是技術(shù)狀態(tài)常數(shù)，它反映出“妨礙程序員進(jìn)展的限制”，并因開發(fā)環(huán)境而異。其典型值的選取如下表所示。

 

3、COCOMO模型（COnstructive COst MOdel）

這是由TRW公司開發(fā)。Boehm提出的結(jié)構(gòu)型成本估算模型，是一種精確、易于使用的成本估算方法。在該模型中使用的基本量有以下幾個(gè)：DSI（源指令條數(shù)）定義為代碼或卡片形式的源程序行數(shù)。若一行有兩個(gè)語(yǔ)句，則算做一條指令。它包括作業(yè)控制語(yǔ)句和格式語(yǔ)句，但不包括注釋語(yǔ)句。KDSI＝1000DSI。MM（度量單位為人月）表示開發(fā)工作量。TDEV（度量單位為月）表示開發(fā)進(jìn)度。它由工作量決定。

 

（1）軟件開發(fā)項(xiàng)目的分類

在COCOMO模型中，考慮開發(fā)環(huán)境，軟件開發(fā)項(xiàng)目的總體類型可分為三種：組織型（Organic）、嵌入型（Embedded）和介于上述兩種軟件之間的半獨(dú)立型（Semidetached）。

（2）COCOMO模型的分類

COCOMO模型按其詳細(xì)程度分成三級(jí)：即基本COCOMO模型、中間COCOMO模型、詳細(xì)COCOMO模型�；�本COCOMO模型是一個(gè)靜態(tài)單變量模型，它用一個(gè)以已估算出來的源代碼行數(shù)（LOC）為自變量的（經(jīng)驗(yàn)）函數(shù)來計(jì)算軟件開發(fā)工作量。中間COCOMO模型則在用LOC為自變量的函數(shù)計(jì)算軟件開發(fā)工作量(此時(shí)稱為名義工作量)的基礎(chǔ)上，再用涉及產(chǎn)品、硬件、人員、項(xiàng)目等方面屬性的影響因素來調(diào)整工作量的估算。詳細(xì)COCOMO模型包括中間COCOMO模型的所有特性，但用上述各種影響因素調(diào)整工作量估算時(shí)，還要考慮對(duì)軟件工程過程中每一步驟（分析、設(shè)計(jì)等）的影響。

信息工程監(jiān)理的中心任務(wù)是對(duì)信息工程項(xiàng)目的進(jìn)度目標(biāo)、質(zhì)量目標(biāo)和風(fēng)險(xiǎn)防范，實(shí)施有效的監(jiān)督、協(xié)調(diào)與控制。為了監(jiān)督、控制軟件項(xiàng)目開發(fā)過程的性能等，引入定量監(jiān)理十分必要。為此，本期將首先介紹進(jìn)度的定量監(jiān)理過程，在下一期將介紹質(zhì)量和風(fēng)險(xiǎn)的定量監(jiān)理。


應(yīng)用軟件系統(tǒng)開發(fā)過程中，不僅存在著信息不對(duì)稱的風(fēng)險(xiǎn)，還存在著各方信息處理能力不對(duì)稱引起的風(fēng)險(xiǎn)；不但有項(xiàng)目的特殊風(fēng)險(xiǎn)，還有項(xiàng)目管理風(fēng)險(xiǎn)；不但有經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)，還有時(shí)間風(fēng)險(xiǎn)、心理風(fēng)險(xiǎn)等。

定量過程監(jiān)理的目的是定量監(jiān)督、控制軟件項(xiàng)目的開發(fā)過程性能，軟件開發(fā)過程性能決定了實(shí)施軟件過程所獲得的實(shí)際結(jié)果。

應(yīng)用軟件開發(fā)是非常專業(yè)的，而且是講究分工的。需求分析、總體設(shè)計(jì)、概要和詳細(xì)設(shè)計(jì)、編碼、測(cè)試、安裝及維護(hù)等，每一個(gè)過程都有自己的精深之處，涉及的專業(yè)面廣、業(yè)務(wù)和技術(shù)性強(qiáng)、可見性差、風(fēng)險(xiǎn)大、可預(yù)見性小。即使應(yīng)用軟件承建方按規(guī)范開發(fā)模式的要求一步步進(jìn)行，也會(huì)遇到許多不可預(yù)見的問題，更不用說承建方可能有不規(guī)范行為的情況。信息化系統(tǒng)的核心是軟件，由于難以對(duì)軟件工程的質(zhì)量和進(jìn)度等進(jìn)行有效的監(jiān)控，因此，若承建方不按規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)、實(shí)施、測(cè)試，也不易察覺。

凡此種種，造成許多信息化系統(tǒng)工程項(xiàng)目不成功，不完善，長(zhǎng)期收不了口，“豆腐渣”工程層出不窮，嚴(yán)重地影響了信息化系統(tǒng)工程的質(zhì)量和進(jìn)度，不僅損害了合同雙方的利益，還給國(guó)家和社會(huì)造成了許多不應(yīng)有的損失。因此，在軟件開發(fā)監(jiān)理過程中，引入定量的方法、手段對(duì)應(yīng)用軟件開發(fā)過程的某些方面進(jìn)行定量計(jì)算、分析和驗(yàn)證，或通過定量的方法對(duì)可能出現(xiàn)的故障、風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析判斷，或?yàn)閳?zhí)行者提供數(shù)據(jù)進(jìn)行核實(shí)，從而降低工程建設(shè)的風(fēng)險(xiǎn)，使投資的信息化系統(tǒng)發(fā)揮應(yīng)有的作用是非常必要的。

軟件開發(fā)定量監(jiān)理的兩個(gè)基本“點(diǎn)”

通過中國(guó)軟件評(píng)測(cè)中心大量的監(jiān)理實(shí)踐，我們體會(huì)到應(yīng)用軟件開發(fā)過程的定量監(jiān)理可以從以下三個(gè)方面展開，即：軟件開發(fā)進(jìn)度的監(jiān)理、軟件開發(fā)的質(zhì)量監(jiān)理和軟件開發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)理。在進(jìn)度、質(zhì)量和風(fēng)險(xiǎn)的定量監(jiān)理中，又分別按照度量、估算兩個(gè)步驟進(jìn)行定量分析、監(jiān)理。

度量：根據(jù)一定的度量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)軟件開發(fā)過程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和整理，如代碼行（LOC）和功能點(diǎn)（FP）的數(shù)量。它為估計(jì)不準(zhǔn)、進(jìn)度緩慢、可見性差等普遍問題提供了矯正的方法。

軟件度量的主要作用有兩個(gè)，一是使用軟件度量建立項(xiàng)目基線；二是收集項(xiàng)目當(dāng)前的生產(chǎn)率和質(zhì)量狀態(tài)，利用基線對(duì)項(xiàng)目當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，并確定軟件工程過程的改進(jìn)目標(biāo)。

估算：通常的定義是，對(duì)未來事實(shí)非零可能性的最樂觀的預(yù)測(cè)。軟件項(xiàng)目估算是項(xiàng)目計(jì)劃活動(dòng)的基礎(chǔ)，估算是一門科學(xué)，也是一門藝術(shù)，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，軟件評(píng)估永遠(yuǎn)也不會(huì)是一門精確的科學(xué)。

對(duì)進(jìn)度定量監(jiān)理的四步法

軟件項(xiàng)目的規(guī)模、進(jìn)度估算歷來是比較復(fù)雜的事，因?yàn)檐浖�本身的�?fù)雜性、歷史經(jīng)驗(yàn)的缺乏、估算工具缺乏以及一些人為錯(cuò)誤，導(dǎo)致軟件項(xiàng)目的規(guī)模估算往往和實(shí)際情況相差甚遠(yuǎn)。因此，是監(jiān)理工作的重點(diǎn)之一。

為了可靠地對(duì)軟件項(xiàng)目進(jìn)行估算，我們采取如下4個(gè)步驟：第一步是對(duì)軟件規(guī)模進(jìn)行估算。一般是通過計(jì)算LOC(源代碼行數(shù))或功能點(diǎn)數(shù)（FP）完成的，也可以基于過程進(jìn)行估算；第二步是估算軟件項(xiàng)目所需的工作量，以人月或人小時(shí)為單位；第三步是以自然月為單位，估算項(xiàng)目的進(jìn)度；第四步是估算項(xiàng)目成本。下面來具體介紹。

1、估算項(xiàng)目的規(guī)模

對(duì)軟件項(xiàng)目進(jìn)行有效的估算，取決于掌握多少有關(guān)項(xiàng)目范圍的原始資料。通常，應(yīng)當(dāng)根據(jù)正式的需求描述進(jìn)行估算。正式的需求描述可以是需求說明書、系統(tǒng)規(guī)格說明書或軟件需求說明書等。如果開始時(shí)缺乏一些正式的資料，也可以采用口頭描述或草稿的方式開始估算工作。在得到項(xiàng)目范圍的正式資料后，必須進(jìn)行再估算。估算的兩個(gè)主要方法是：

第一種方法是根據(jù)項(xiàng)目特征和算法進(jìn)行估算。

例如，根據(jù)軟件系統(tǒng)的輸入、輸出、查詢、文件及外部接口等信息，使用功能點(diǎn)法估算出系統(tǒng)的規(guī)模�；�于功能點(diǎn)估算是按照用例（Use case）來做的，而不是軟件功能來做。通過研究初始應(yīng)用需求來確定各種輸入、輸出、計(jì)算和數(shù)據(jù)庫(kù)需求的數(shù)量和特性。通常的步驟是：

　　A、計(jì)算輸入、輸出、查詢、主控文件和接口需求的數(shù)目。

　　B、將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)乘。下表為一個(gè)典型的權(quán)值表。

 

　　C、估計(jì)者根據(jù)對(duì)復(fù)雜度的判斷，總數(shù)可以用樂觀值、可能值或悲觀值調(diào)整。

　　D、采用下面的方式計(jì)算功能點(diǎn)：

　　FP=總計(jì)數(shù)值×［0.65＋0.01×ΣFi］

　　其中，“總計(jì)數(shù)值”是所有功能點(diǎn)條目的總和。

Fi（i=1到14）是基于對(duì)表2中問題的回答而得到的“復(fù)雜度調(diào)整值”（0～5）。等式中的常數(shù)和信息域值的加權(quán)因子是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定的。

下面將以某個(gè)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）應(yīng)用為例，估算開發(fā)的軟件包的輸入、輸出、查詢、文件及外部接口。為了達(dá)到這個(gè)估算目的，我們假設(shè)復(fù)雜度加權(quán)因子都是平均的。根據(jù)對(duì)軟件范圍的敘述，對(duì)軟件功能進(jìn)行分解，識(shí)別出主要的幾個(gè)功能：用戶界面和控制功能、二維幾何分析、三維幾何分析、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、計(jì)算機(jī)圖形顯示功能、外設(shè)控制以及設(shè)計(jì)分析模塊。最后可得到如表2所示的估算表。

 

　　由表2得到總計(jì)數(shù)值為318。

接著，估算14個(gè)復(fù)雜度加權(quán)因子（Fi,根據(jù)問題對(duì)項(xiàng)目的影響取值范圍是0～5），表3給出了因子值。

 

　FP=總計(jì)數(shù)值×[0.65+0.01×ΣFi]=366

第二種方法是采用類比的方法，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)來進(jìn)行估算。

如果有一個(gè)以前做過的類似項(xiàng)目并且掌握它的規(guī)模，就可以把新項(xiàng)目的各個(gè)主要部分與原有項(xiàng)目的相應(yīng)部分進(jìn)行比較，得出一個(gè)比例關(guān)系，將各部分相對(duì)于原項(xiàng)目規(guī)模比例相加，計(jì)算出新項(xiàng)目的規(guī)模。如果估算者的經(jīng)驗(yàn)豐富并且新項(xiàng)目與老項(xiàng)目具有足夠的相似性，就能夠得到合理的估算值。

但是采用類比法，往往還要解決可重用代碼的估算問題。估計(jì)可重用代碼量的最好辦法就是由程序員或系統(tǒng)分析員詳細(xì)地考查已存在的代碼，估算出新項(xiàng)目可重用的代碼中需重新設(shè)計(jì)的代碼百分比、需重新編碼或修改的代碼百分比以及需重新測(cè)試的代碼百分比。根據(jù)這三個(gè)百分比，可用下面的計(jì)算公式計(jì)算等價(jià)新代碼行：

等價(jià)代碼行 = [(重新設(shè)計(jì)% +重新編碼% +重新測(cè)試%)/3]× 已有代碼行

比如：有10，000行代碼，假定35%需要重新設(shè)計(jì)，55%需要重新編碼，75%需要重新測(cè)試，那么其等價(jià)的代碼行可以計(jì)算為：

[(30% + 50% + 70%)/3]×10,000= 5,500 等價(jià)代碼行。即：重用這10000代碼相當(dāng)于編寫5500代碼行的工作量。

2、工作量估算

估算出軟件規(guī)模并且對(duì)軟件的開發(fā)周期進(jìn)行定義后，開始估算軟件項(xiàng)目的工作量。軟件規(guī)模的估算結(jié)果是代碼量，但是軟件項(xiàng)目的開發(fā)、實(shí)施過程并不是只有編碼的工作，實(shí)際上編碼的工作量在這個(gè)過程中是最小的。編寫文檔、架構(gòu)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、測(cè)試以及實(shí)施發(fā)布等將占用大量的工作時(shí)間。因此，對(duì)軟件項(xiàng)目工作量的估算就是確定、估算這樣一個(gè)代碼量的項(xiàng)目所需的各種工作，相加得到項(xiàng)目的工作量。從軟件規(guī)模（代碼量）估算出項(xiàng)目工作量主要采用下述的兩個(gè)方法：

（1）最好的方法是利用歷史數(shù)據(jù)，根據(jù)以前做過的類似項(xiàng)目規(guī)模與新項(xiàng)目規(guī)模的比例關(guān)系，對(duì)照以前項(xiàng)目的工作量求出新項(xiàng)目的工作量。

采用這個(gè)方法的前提是：a.對(duì)以前項(xiàng)目規(guī)模和工作量的計(jì)量是正確的；b.至少有一個(gè)以前的項(xiàng)目的規(guī)模和新項(xiàng)目類似；c.新項(xiàng)目的開發(fā)周期、使用的開發(fā)方法、開發(fā)工具與以前項(xiàng)目的類似，而且開發(fā)人員的技能和經(jīng)驗(yàn)也不能與原來的人員相差太大。