軟件項目管理 - 中科大繼續(xù)教育

1、軟件工程學(xué),中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)學(xué)院,,11.1 項目管理過程11.2 軟件生產(chǎn)率和質(zhì)量的度量11.3 軟件項目的估算11.4 軟件項目計劃的目標11.5 軟件成本和工作量估算11.6 進度計劃安排11.7 軟件項目的組織與計劃11.8 軟件過程與能力成熟度模型,第11章 軟件項目管理,11.1項目管理過程,軟件項目管理的對象是軟件工程項目。它所涉及的范圍覆蓋了整個軟件工程過程。為使軟件項目開發(fā)獲得成功，關(guān)鍵問題是必須

2、對軟件項目的工作范圍、可能風(fēng)險、需要資源(人、硬件／軟件)、要實現(xiàn)的任務(wù)、經(jīng)歷的里程碑、花費工作量(成本)、進度安排等做到心中有數(shù)。,軟件項目管理可以提供這些信息。這種管理在技術(shù)工作開始之前就應(yīng)開始，在軟件從概念到實現(xiàn)的過程中繼續(xù)進行，當軟件工程過程最后結(jié)束時才終止。,啟動一個軟件項目,在制定軟件項目計劃之前，必須 明確項目的目標和范圍 考慮候選的解決方案 標明技術(shù)和管理上的要求有了這些信息，才能確定合理、精確的成本估算，實際

3、可行的任務(wù)分解以及可管理的進度安排。,軟件人員和用戶是在系統(tǒng)工程步驟中確定項目的目標和范圍。目標標明了軟件項目的目的但不涉及如何去達到這些目的。范圍標明了軟件要實現(xiàn)的基本功能，并盡量以定量的方式界定這些功能。當明確了軟件項目的目標和范圍后，就應(yīng)考慮候選的解決方案。,有了方案，管理人員和技術(shù)人員就能夠據(jù)此選擇一種“好的”方法，給出諸如交付期限、預(yù)算、個人能力、技術(shù)界面及其它許多因素所構(gòu)成的限制。,度量,進行度量工作，是為了了解產(chǎn)品開

4、發(fā)的技術(shù)過程和產(chǎn)品本身。 度量開發(fā)過程的目的是為了改進過程， 度量產(chǎn)品的目的是為了提高產(chǎn)品的質(zhì)量。度量的作用是為了有效地定量地進行管理。,為有效地度量，常常需要考慮：對于過程和產(chǎn)品， 合適的度量是什么？ 所收集的數(shù)據(jù)如何使用？ 用于比較個人、過程或產(chǎn)品的度量是否合理？管理人員和技術(shù)人員可利用這些度量來了解軟件工程過程的實際情況和它所生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量 。,估算,在軟件項目管理過程中關(guān)鍵的活動就是制定項目計劃。在做計劃時必須就

5、需要的人力（以人月為單位）、項目持續(xù)時間（以年份或月份為單位）、成本（以元為單位）做出估算。這種估算大多是利用以前的花費做為參考而做出的。,如果新項目與以前的一個項目在大小上和功能上十分類似，則新項目需要工作量、開發(fā)持續(xù)時間、成本大致與那個老項目相同。假使項目背景完全生疏，只憑過去的經(jīng)驗做出估算可能就不夠了?，F(xiàn)在已有了許多用于軟件開發(fā)的估算技術(shù)。其共同特點是：,事先建立軟件范圍 以軟件度量（以往的度量）為基礎(chǔ)，以做出估算 項目

6、被分解為可單獨進行估算的小塊管理人員大多使用不止一種估算技術(shù)，并用一種估算技術(shù)做為另一種估算技術(shù)的交叉檢查。,風(fēng)險分析,每當新建一個程序時，總是存在某些不確定性。 用戶要求是否能確切地被理解？ 在項目最后結(jié)束之前要求實現(xiàn)的功能能否建立？ 是否存在目前仍未發(fā)現(xiàn)的技術(shù)難題？ 在項目出現(xiàn)嚴重誤期時是否 會發(fā)生一些變更？等等。,風(fēng)險分析對于軟件項目管理是決定性的，然而現(xiàn)在還有許多項目不考慮風(fēng)險就著手進行。所謂風(fēng)險分析實際上就是一

7、系列風(fēng)險管理步驟，其中包括風(fēng)險識別、風(fēng)險估計、風(fēng)險優(yōu)化、風(fēng)險管理策略、風(fēng)險解決和風(fēng)險監(jiān)督。這些步驟貫穿在軟件工程過程中。,進度安排,每一個軟件項目都要求制定一個進度安排，但不是所有的進度都得一樣安排。對于進度安排，需要考慮的是： 預(yù)先對進度如何計劃？ 工作怎樣就位？ 如何識別定義好的任務(wù)？ 管理人員對結(jié)束時間如何掌握 ?,如何識別和監(jiān)控關(guān)鍵路徑以確保結(jié)束？ 對進展如何度量？ 如何建立分隔任務(wù)的里程碑。軟件項目的進度安排與

8、任一個工程項目的進度安排基本相同。首先識別一組項目任務(wù)，再建立任務(wù)之間的相互關(guān)聯(lián)，然后估算各個任務(wù)的工作量，分配人力和其它資源，制定進度時序。,追蹤和控制,一旦建立了開發(fā)進度安排，就可以開始著手追蹤和控制活動。由項目管理人員負責(zé)追蹤在進度安排中標明的每一個任務(wù)。如果任務(wù)實際完成日期滯后于進度安排，則管理人員可以使用一種自動的項目進度安排工具來確定在項目的中間里程碑上進度誤期所造成的影響。,還可對資源重新定向?qū)θ蝿?wù)重新安排（做為最

9、壞的結(jié)果）可以修改交付日期以調(diào)整已經(jīng)暴露的問題。用這種方式可以較好地控制軟件的開發(fā)。,11.2軟件生產(chǎn)率和質(zhì)量的度量,生產(chǎn)率與質(zhì)量的度量是以投入工作量為依據(jù)的軟件開發(fā)活動的度量和開發(fā)成果質(zhì)量的度量。 為什么要對軟件進行度量 面向規(guī)模的度量 面向功能的度量 軟件質(zhì)量的度量 在軟件工程過程中使用度量,為什么要對軟件進行度量,① 表明軟件產(chǎn)品的質(zhì)量；② 弄清軟件開發(fā)人員的生產(chǎn)率；③ 給出使用了新的軟件工程方法和工具所得到的（在生

10、產(chǎn)率和質(zhì)量兩方面）的效益；④ 建立項目估算的“基線”；⑤ 幫助調(diào)整對新的工具和附加培訓(xùn)的要求。,度量的方式,在物理世界中的度量有兩種方式。 直接度量（例如，度量一個螺栓的長度）； 間接度量（例如，用次品率來度量生產(chǎn)出的螺栓質(zhì)量）。軟件度量也同樣分為兩類：直接度量與間接度量。,軟件工程過程的直接度量包括所投入的成本和工作量。軟件產(chǎn)品的直接度量包括產(chǎn)生的代碼行數(shù)（LOC）、執(zhí)行速度、存儲量大小、在某種時間周期中所報告的差錯數(shù)。

11、軟件產(chǎn)品的間接度量包括功能性、復(fù)雜性、效率、可靠性、可維護性和許多其它的質(zhì)量特性。,只要事先建立特定的度量規(guī)程，很容易做到直接度量軟件所需要的成本和工作量、產(chǎn)生的代碼行數(shù)等。軟件的功能性、效率、可維護性等質(zhì)量特性卻很難用直接度量判明，只有通過間接度量才能推斷。,軟件度量域的分類,軟件生產(chǎn)率度量的焦點集中在軟件工程過程的輸出；軟件質(zhì)量度量則指明了軟件適應(yīng)明確和不明確的用戶要求到什么程度；技術(shù)度量的焦點則集中在軟件的某些特性（如邏輯復(fù)

12、雜性、模塊化程度）上而不是軟件開發(fā)的全過程。,另一種分類方法,面向規(guī)模的的度量用于收集與直接度量有關(guān)的軟件工程輸出的信息和質(zhì)量信息。面向功能的度量提供直接度量的尺度。面向人的度量則收集有關(guān)人們開發(fā)計算機軟件所用方式的信息和人們理解有關(guān)工具和方法的效率的信息。,面向規(guī)模的度量,面向規(guī)模的度量是對軟件和軟件開發(fā)過程的直接度量?？梢越⒁粋€面向規(guī)模的數(shù)據(jù)表格來記錄項目的某些信息。該表格列出了在過去幾年完成的每一個軟件開發(fā)項目和關(guān)于這些

13、項目的相應(yīng)面向規(guī)模的數(shù)據(jù)。,面向規(guī)模的數(shù)據(jù)表格,項目aaa-01 規(guī)模為 114.1 KLOC（千代碼行） 工作量用了 24個人月 成本為168,000元 文檔頁數(shù)為365 在交付用戶使用后第一年內(nèi)發(fā)現(xiàn)了29個錯誤， 有3個人參加了項目aaa-01的軟件開發(fā)工作。,需要注意的是，在表格中記載的工作量和成本是整個軟件工程的活動（分析、設(shè)計、編碼和測試），而不僅僅是編碼活動。對于每一個項目，可以根據(jù)表格中列出的基本數(shù)據(jù)計算簡單

14、的面向規(guī)模的生產(chǎn)率和質(zhì)量的度量。,根據(jù)數(shù)據(jù)表格可以對所有的項目計算出平均值：生產(chǎn)率 ＝ KLOC／PM（人月）質(zhì)量 ＝ 錯誤數(shù)／KLOC成本 ＝ 元／LOC文檔 ＝ 文檔頁數(shù)／KLOC,面向功能的度量,面向功能的軟件度量是對軟件和軟件開發(fā)過程的間接度量。面向功能度量主要考慮程序的“功能性”和“實用性”，而不是對 LOC計數(shù)。該度量是一種叫做功能點方法的生產(chǎn)率度量法，利用軟件信息域中的一些計數(shù)和軟件復(fù)雜性估計

15、的經(jīng)驗關(guān)系式而導(dǎo)出功能點 FP。,面向功能的數(shù)據(jù)表格,功能點計算,確定五個信息域的特征，并在表格中相應(yīng)位置給出計數(shù)。 (1) 用戶輸入數(shù)：各個用戶輸入是面向不同應(yīng)用的輸入數(shù)據(jù)。(2) 用戶輸出數(shù)：各個用戶輸出是面向應(yīng)用的輸出信息，包括報告，屏幕信息，錯誤信息等。在報告中的各個數(shù)據(jù)項不應(yīng)再分別計數(shù)。,(3) 用戶查詢數(shù)：查詢是一種聯(lián)機的交互操作，每次詢問/響應(yīng)具備應(yīng)計數(shù)。 (4) 文件數(shù)：每一個邏輯主文件都應(yīng)計數(shù)。邏輯主文件是

16、指邏輯上的一組數(shù)據(jù)，可以是一個大數(shù)據(jù)庫的一部分，可以是一個單獨的文件。(5) 外部接口數(shù)：與系統(tǒng)中其他設(shè)備通過外部接口讀寫信息次數(shù)均應(yīng)計數(shù)。,一旦收集到上述數(shù)據(jù)，就可以計算出與每一個計數(shù)相關(guān)的復(fù)雜性值。一個信息域是簡單的、平均的還是復(fù)雜的，由使用功能點方法的機構(gòu)自行確定，從而計算出加權(quán)計數(shù)。計算功能點，使用如下的關(guān)系式：FP ＝ 總計數(shù)×( 0.65＋ + 0.01×SUM ( F

17、i ) )總計數(shù)是所有加權(quán)計數(shù)項的和,Fi（i＝1..14）是復(fù)雜性校正值，它們應(yīng)通過逐一回答如下提問來確定。Fi的取值0..5：0 沒有影響 1 偶然的2 適中的 3 普通的4 重要的 5 極重要的SUM（Fi）是求和函數(shù)。,復(fù)雜性校正值 Fi,1. 系統(tǒng)是否需要可靠的備份和恢復(fù)？2. 是否需要數(shù)據(jù)通信？3. 是否有分布處理的功能？4. 是否性能成為關(guān)鍵？5. 系統(tǒng)是否運行在既存

18、的高度實用化的操作環(huán)境中？6. 系統(tǒng)是否需要聯(lián)機數(shù)據(jù)項？7. 聯(lián)機數(shù)據(jù)項是否需要建立多重窗口,顯示和操作，以處理輸入處理。8. 主文件是否聯(lián)機更新？9. 輸入、輸出、文件、查詢是否復(fù)雜？10. 內(nèi)部處理過程是否復(fù)雜？11. 程序代碼是否可復(fù)用？12. 設(shè)計中是否包括了轉(zhuǎn)移和安裝？13. 系統(tǒng)是否設(shè)計成可以重復(fù)安裝在不同機構(gòu)中14. 系統(tǒng)是否設(shè)計成易修改和易使用？,一旦計算出功能點，就可仿照LOC的方式度量軟件的生產(chǎn)率、

19、質(zhì)量和其它屬性：生產(chǎn)率 ＝ FP／PM（人月）質(zhì)量 ＝ 錯誤數(shù)／FP成本 ＝ 元／FP文檔 ＝ 文檔頁數(shù)／FP,功能點度量是為了商用信息系統(tǒng)應(yīng)用而設(shè)計的。特征點度量（Feature Points）可以用于系統(tǒng)和工程軟件應(yīng)用特征點度量適合于算法復(fù)雜性高的應(yīng)用。而實時處理、過程控制、嵌入式軟件應(yīng)用的算法復(fù)雜性都偏高，因此適合于特征點度量。,為了計算特征點，可以象功能點計算那樣，對信息域值進行計數(shù)和加權(quán)。此外，特

20、征點度量要對一個新的軟件特征“算法”進行計數(shù)。計算特征點可使用一個計算表格。 對于每一個度量參數(shù)只使用一個權(quán)值，并且使用 FP＝總計數(shù)×( 0.65＋0.01×SUM ( Fi ) ) 來計算總的特征點值。,特征點度量計算表格,軟件質(zhì)量的度量,質(zhì)量度量貫穿于軟件工程的全過程中以及軟件交付用戶使用之后。在軟件交付之前得到的度量可作為判斷設(shè)計和測試質(zhì)量好壞的依據(jù)。這一類度量包括程序復(fù)雜性、有效的模塊性和總的程序規(guī)

21、模。在軟件交付之后的度量則把注意力集中于還未發(fā)現(xiàn)的差錯數(shù)和系統(tǒng)的可維護性方面。,使用得最廣泛軟件質(zhì)量的事后度量包括正確性、可維護性、完整性和可使用性。 (1) 正確性：一個程序必須正確地運行，并為它的用戶提供某些輸出。正確性要求軟件執(zhí)行所要求的功能。正確性的度量是每千代碼行(KLOC)的差錯數(shù)，其中將差錯定義為已被證實是不符合需求的缺陷。,(2) 可維護性：軟件維護比其它的軟件工程活動需要更多的工作量。還沒有一種方法可以直接度量可

22、維護性，因此必須采取間接度量。有一種簡單的面向時間的度量，叫做平均變更等待時間MTTC。這個時間包括分析變更要求、設(shè)計適當?shù)男薷?、實現(xiàn)變更并測試、及把變更發(fā)送給所有的用戶。一個可維護的程序與不可維護的程序相比，應(yīng)有較低的MTTC。,(3) 完整性：完整性度量一個系統(tǒng)抗拒對它的安全性攻擊（事故的和人為的）的能力。軟件的所有三個成分程序、數(shù)據(jù)和文檔都會遭到攻擊。度量完整性，需要定義兩個附加的屬性：危險性和安全性。危險性是

23、特定類型的攻擊將在一給定時間內(nèi)發(fā)生的概率，安全性是排除特定類型攻擊的概率。,一個系統(tǒng)的完整性可定義為完整性＝∑( 1－危險性×( 1－安全性) )其中，對每一個攻擊的危險性和安全性都進行累加。(4) 可使用性：如果一個程序不具有“用戶友好性”，即使它所執(zhí)行的功能很有價值，也常常會失敗?？墒褂眯粤炕坝脩粲押眯浴?，并依據(jù)以下四個特征進行度量：,為學(xué)習(xí)系統(tǒng)所需要的體力上的和智力上的技能；為達到適度有效使用系統(tǒng)所需要的時間；

24、當軟件被某些人適度有效地使用時所度量的在生產(chǎn)率方面的凈增值；用戶角度對系統(tǒng)的主觀評價（可以通過問題調(diào)查表得到）。,協(xié)調(diào)不同的度量方法,代碼行數(shù)和功能點之間的關(guān)系依賴于用來實現(xiàn)軟件的程序設(shè)計語言和設(shè)計質(zhì)量。下面給出使用各種程序設(shè)計語言建立一個功能點所需要的平均代碼行數(shù)的粗略估算。,建立一個功能點所需平均代碼行數(shù),影響軟件生產(chǎn)率的重要因素,人的因素：軟件開發(fā)組織的規(guī)模和專長；問題因素：問題的復(fù)雜性和對設(shè)計限制，以及需求的變更次數(shù)；

25、過程因素：使用的分析與設(shè)計技術(shù)、語言和CASE工具的有效性，及評審技術(shù)；產(chǎn)品因素：計算機系統(tǒng)的可靠性和性能；資源因素：CASE工具、硬件和軟件資源的有效性。,在軟件工程過程中使用度量,建立基線 為了將LOC和FP用于軟件估算技術(shù)中，必須建立歷史數(shù)據(jù)基線。 根據(jù)歷史經(jīng)驗，在軟件工程過程的銜接處劃出一條基線，在此基線上附有一些用于度量的經(jīng)驗?zāi)繕诵畔?，作為工程過程評估的依據(jù)，判斷工程過程的完成是否達到預(yù)想的要求。,質(zhì)量度量數(shù)據(jù)一旦收集

26、到，軟件開發(fā)組織就可以根據(jù)它們來調(diào)整其軟件工程項目，以消除那些對軟件開發(fā)有重大影響的差錯產(chǎn)生的根源。大多數(shù)軟件開發(fā)人員都希望了解：哪些用戶需求可能會變更？系統(tǒng)中哪些模塊容易出錯？對每一個模塊要做多少測試？在測試時能夠預(yù)計多少錯誤？如果能收集到相關(guān)的度量數(shù)據(jù)，就能確定這些問題的答案。,為了幫助計劃、成本和工作量估算，基線的數(shù)據(jù)應(yīng)當具有下列屬性： 數(shù)據(jù)必須合理、精確，應(yīng)避免單純根據(jù)以往項目進行“盲目估算”； 應(yīng)從盡可能多的項目中收集數(shù)

27、據(jù)； 數(shù)據(jù)必須一致； 基線數(shù)據(jù)的應(yīng)用必須與要做估算的工作類似。,11.3軟件項目的估算,軟件項目管理過程開始于項目計劃。在做項目計劃時，第一項活動就是估算。在做估算時往往存在某些不確定性，使得軟件項目管理人員無法正常進行管理而導(dǎo)致產(chǎn)品遲遲不能完成?，F(xiàn)在已使用的實用技術(shù)是時間和工作量估算。,估算對風(fēng)險的影響,項目的復(fù)雜性對于增加軟件計劃的不確定性影響很大。復(fù)雜性越高，估算的風(fēng)險就越高。項目的規(guī)模對于軟件估算的精確性和功效影響也

28、比較大。隨著軟件規(guī)模的擴大，問題分解會變得更加困難。項目的規(guī)模越大，開發(fā)工作量越大，估算的風(fēng)險越高。,項目的結(jié)構(gòu)化程度也影響項目估算的風(fēng)險。隨著結(jié)構(gòu)化程度的提高， 進行精確估算的能力就能提高，而風(fēng)險將減少。歷史信息的有效性也影響估算的風(fēng)險。對過去的項目進行綜合的軟件度量，可借用來比較準確地進行估算，安排進度以避免重走過去的彎路，而總的風(fēng)險也減少了。,如果對軟件項目的作用范圍還不十分清楚，或者用戶的要求經(jīng)常變更，都會導(dǎo)致對軟件項目所需資

29、源、成本、進度的估算頻頻變動，增加估算的風(fēng)險。計劃人員應(yīng)當要求在軟件系統(tǒng)的規(guī)格說明中給出完備的功能、性能、接口的定義。,11.4軟件項目計劃的目標,軟件項目管理人員在開發(fā)工作一開始需要進行定量估算。軟件項目計劃的目標是提供一個能使項目管理人員對資源、成本和進度做出合理估算的框架。這些估算應(yīng)當在軟件項目開始時的一個有限的時間段內(nèi)做出，并且隨著項目的進展定期進行更新。,軟件的范圍,軟件范圍包括功能、性能、限制、接口和可靠性。估算開始

30、時，應(yīng)對軟件的功能進行評價，對其進行適當?shù)募毣员闾峁└敿毜募毠?jié)。由于成本和進度的估算都與功能有關(guān)，因此常常采用某種程度的功能分解。,性能的考慮包括處理和響應(yīng)時間的需求。約束條件則標識產(chǎn)品成本、外部硬件、可用存儲或其它現(xiàn)有系統(tǒng)對軟件的限制。功能、性能和約束必須在一起進行評價。當性能限制不同時，為實現(xiàn)同樣的功能，開發(fā)工作量可能相差一個數(shù)量級。,還要敘述某些質(zhì)量因素（例如，給出的算法是否容易理解等）。軟件與其它系統(tǒng)元素是相互作用的。

31、要考慮每個接口的性質(zhì)和復(fù)雜性，以確定對開發(fā)資源、成本和進度的影響。接口的概念可解釋為： 運行軟件的硬件（如處理機與外設(shè)）及間接受軟件控制的設(shè)備（如機器、顯示器）;,必須與新軟件鏈接的現(xiàn)有的軟件（如數(shù)據(jù)庫存取例程、子程序包、操作系統(tǒng)）; 通過終端或其它輸入／輸出設(shè)備使用該軟件的人; 該軟件運行前后的一系列操作過程。對于每一種情況，都必須清楚地了解通過接口的信息轉(zhuǎn)換。,軟件開發(fā)中的資源,軟件項目計劃的第二個任務(wù)是對完成該軟件項目所需

32、的資源進行估算。軟件開發(fā)所需的資源有現(xiàn)成的用以支持軟件開發(fā)的工具 ──硬件工具及軟件工具最基本的資源 ──人,軟件開發(fā)中的資源,通常，對每一種資源，應(yīng)說明以下四個特性：（1）資源的描述;（2）資源的有效性說明;（3）資源在何時開始需要;（4）使用資源的持續(xù)時間。最后兩個特性統(tǒng)稱為時間窗口。,1. 人力資源,在考慮各種軟件開發(fā)資源時，人是最重要的資源。在安排開發(fā)活動時必須考慮人員的技

33、術(shù)水平、專業(yè)、人數(shù)、以及在開發(fā)過程各階段中對各種人員的需要。計劃人員首先估算范圍并選擇為完成開發(fā)工作所需要的技能。還要在組織和專業(yè)兩方面做出安排。,對于一些規(guī)模較小的項目（1個人年或者更少），只要向?qū)＜易鲂┳稍儯苍S一個人就可以完成所有的軟件工程步驟。對一些規(guī)模較大的項目，在整個軟件生存期中，各種人員的參與情況是不一樣的。下面是各類不同的人員隨開發(fā)工作的進展在軟件工程各個階段的參與情況的典型曲線。,2. 硬件資源,硬件是作為軟件開發(fā)

34、項目的一種工具而投入的。（1）宿主機（Host）─ 軟件開發(fā)時使用的計算機及外圍設(shè)備；（2）目標機（Target）─ 運行已開發(fā)成功軟件的計算機及外圍設(shè)備；（3）其它硬件設(shè)備 ─ 專用軟件開發(fā)時需要的特殊硬件資源；,宿主機連同必要的軟件工具構(gòu)成軟件開發(fā)系統(tǒng)。通常這樣的開發(fā)系統(tǒng)能夠支持多種用戶的需要，且能保持大量的由軟件開發(fā)小組成員共享的信息。在許多情況下，宿主機與目標機可以是同一種機型。,3. 軟件資源,軟件工程人員在軟件開發(fā)期

35、間使用了許多軟件工具來幫助開發(fā)。這種軟件工具集叫做計算機輔助軟件工程（CASE）。（1）業(yè)務(wù)系統(tǒng)計劃工具集（2）項目管理工具集 （3）支援工具──文檔生成工具、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫、電子郵件、通報板，以及配置管理工具。,（4）分析和設(shè)計工具（5）編程工具 （6）組裝和測試工具（7）原型化和模擬工具（8）維護工具（9）框架工具──這些工具能夠提供建立集成項目支撐環(huán)境（IPSE）的框架。,4. 軟件復(fù)用性及軟件部件庫,為

36、了促成軟件的復(fù)用，以提高軟件的生產(chǎn)率和軟件產(chǎn)品的質(zhì)量，可建立可復(fù)用的軟件部件庫。,11.5軟件成本和工作量的估算,軟件成本和工作量的估算中變化的東西太多，人、技術(shù)、環(huán)境、政治，都會影響軟件最終成本和工作量。軟件項目的估算能夠通過一系列系統(tǒng)化的步驟，在可接受的風(fēng)險范圍內(nèi)提供估算結(jié)果。成本估算必須“事前”給出。時間越久，了解得越多，估算中出現(xiàn)的嚴重誤差就越少。,分解技術(shù),當一個待解決的問題過于復(fù)雜時，我們可以把它進一步分解，直到分解后的

37、子問題變得容易解決為止。然后，分別解決每一個子問題，并將這些子問題的解答綜合起來，從而得到原問題的解答。,LOC和FP估算,在軟件項目估算中，在兩個方面使用了LOC和FP數(shù)據(jù)： 把LOC和FP數(shù)據(jù)當做一個估算變量，用于量度軟件每一個元素的規(guī)模。 LOC和FP數(shù)據(jù)作為從過去項目中收集到的基線數(shù)據(jù)，與其它估算變量聯(lián)合使用, 進行成本和工作量的估算。,LOC和FP的共性在于: 給出一個有界的軟件范圍的敘述 由此敘述把軟件分解成一些小

38、的可分別獨立進行估算的子功能 對每一個子功能估算LOC或FP 把基線生產(chǎn)率度量(如LOC／PM或FP／PM) 用做特定的估算變量，導(dǎo)出子功能的成本或工作量綜合子功能的估算得到整個項目的總估算。,用 LOC 做為估算變量時，必須進行功能分解, 且需要達到很詳細的程度。而估算 FP 時需要的數(shù)據(jù)是宏觀的量，當把 FP 當做估算變量時不需分解得很詳細。LOC 是直接估算的, 而 FP 是通過估計輸入、輸出、數(shù)據(jù)文件、查詢和外部接口的

39、數(shù)目，以及 14 種復(fù)雜性校正值間接地確定的。,項目計劃人員可對每一個分解的功能提出一個有代表性的估算值范圍。利用歷史數(shù)據(jù)或憑實際經(jīng)驗（當其它的方法失效時），對每個功能分別按最佳的、可能的、悲觀的三種情況給出LOC或FP估計值。記作a、m、b。接著計算LOC或FP的期望值 E。 E ＝ （a＋4m＋b）／6,所有子功能的總估算變量值除以相應(yīng)于該估算變量的平均生產(chǎn)率度量得到項目的總工作量。例如，若假定總的FP估算值是3

40、10，基于過去項目的平均FP生產(chǎn)率是5.5FP／PM，則項目的總工作量是： 工作量 ＝ 310／5.5 ＝ 56 PM作為LOC和FP估算的實例，考察一個為CAD應(yīng)用而開發(fā)的軟件包。,系統(tǒng)定義評審指明，軟件是在一個工作站上運行，其接口必須使用各種計算機圖形設(shè)備，包括鼠標器、數(shù)字化儀、高分辯率彩色顯示器和激光打印機。在這個實例中，使用LOC做為估算變量。根據(jù)系統(tǒng)規(guī)格說明, 軟件范圍的初步敘述如下,“軟件將從操作員那里接收2維

41、或3維幾何數(shù)據(jù)。 操作員通過用戶界面與 CAD系統(tǒng)交互并控制它，這種用戶界面將表現(xiàn)出很好的人機接口設(shè)計特性。所有的幾何數(shù)據(jù)和其它支持信息保存在一個CAD數(shù)據(jù)庫內(nèi)。要開發(fā)一些設(shè)計分析模塊以產(chǎn)生在各種圖形設(shè)備上顯示的輸出。軟件要設(shè)計得能控制并與能各種外部設(shè)備，包括鼠標器、數(shù)字化儀、激光打印機和繪圖儀交互。”,經(jīng)過分解, 識別出下列主要軟件功能： 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)庫管理 計算機圖形顯示功能 外設(shè)

42、控制PC 設(shè)計分析模塊通過分解，可得到如下估算表,估算表,從歷史的基線數(shù)據(jù)求出生產(chǎn)率度量，即行／PM和元／行。需要根據(jù)復(fù)雜性程度的不同，對各功能使用不同的生產(chǎn)率度量值。在表中的成本 = LOC的期望值 E與元／行相乘，工作量 = 用LOC 的期望值 E與行／PM相除。因此可得，該項目總成本的估算值為657,000元，總工作量的估算值為145人月（PM）。,軟件開發(fā)成本估算,軟件開發(fā)成本主要是指軟件開發(fā)過程中所花費的工作量及相應(yīng)

43、的代價。它不包括原材料和能源的消耗，主要是人的勞動的消耗。人的勞動消耗所需代價就是軟件產(chǎn)品的開發(fā)成本。軟件產(chǎn)品開發(fā)成本的計算方法不同于其它物理產(chǎn)品成本的計算。,軟件的開發(fā)成本是以一次性開發(fā)過程所花費的代價來計算的。軟件開發(fā)成本的估算，應(yīng)是從軟件計劃、需求分析、設(shè)計、編碼、單元測試、組裝測試到確認測試，整個軟件開發(fā)全過程所花費的代價作為依據(jù)的。,軟件開發(fā)成本估算方法,對于一個大型的軟件項目，由于項目的復(fù)雜性，開發(fā)成本的估算不是一件簡

44、單的事，要進行一系列的估算處理。主要靠分解和類推?；竟浪惴椒ǚ譃槿?。 自頂向下的估算方法 自底向上的估計法 差別估計法,自頂向下的估算方法,這種方法的主要思想是從項目的整體出發(fā)，進行類推。估算人員根據(jù)以前已完成項目所消耗的總成本（或總工作量），推算將要開發(fā)的軟件的總成本（或總工作量），然后按比例將它分配到各開發(fā)任務(wù)單元中去，再來檢驗它是否能滿足要求。,這種方法的優(yōu)點是估算工作量小，速度快。缺點是對項目中的特殊困難估計不足

45、，估算出來的成本盲目性大，有時會遺漏被開發(fā)軟件的某些部分。,自底向上的估計法,這種方法的主要思想是把待開發(fā)的軟件細分，直到每一個子任務(wù)都已經(jīng)明確所需要的開發(fā)工作量，然后把它們加起來，得到軟件開發(fā)的總工作量。它的優(yōu)點是估算各個部分的準確性高。缺點是缺少各項子任務(wù)之間相互聯(lián)系所需要的工作量，還缺少許多與軟件開發(fā)有關(guān)的系統(tǒng)級工作量.,差別估計法,這種方法綜合了上述兩種方法的優(yōu)點，其主要思想是把待開發(fā)的軟件項目與過去已完成的軟件項目進行類比，

46、從其開發(fā)的各個子任務(wù)中區(qū)分出類似的部分和不同的部分。類似的部分按實際量進行計算，不同的部分則采用相應(yīng)方法進行估算。,專家判定技術(shù),由多位專家進行成本估算單獨一位專家可能會有種種偏見，最好由多位專家進行估算，取得多個估算值。有多種方法把這些估算值合成一個估算值。,一種方法是簡單地求各估算值的中值或平均值。其優(yōu)點是簡便。缺點是可能會由于受一、二個極端估算值的影響而產(chǎn)生嚴重的偏差。一種方法是召開小組會，使各位專家們統(tǒng)一于或至少同意某一

47、個估算值。優(yōu)點是可以擯棄蒙昧無知的估算值，缺點是一些組員可能會受權(quán)威或政治因素的影響。,Deiphi技術(shù),標準Deiphi技術(shù)組織者發(fā)給每位專家一份軟件系統(tǒng)規(guī)格說明書和一張記錄估算值的表格，請他們進行估算。 專家詳細研究軟件規(guī)格說明書的內(nèi)容，對該軟件提出三個規(guī)模的估算值，即：ai (最小), mi (可能), bi (最大), 無記名地填寫表格,組織者對專家們填在表格中的答復(fù)進行整理： a. 計算各專家估算的期望值 E

48、i; b. 對專家的估算結(jié)果分類摘要。 專家對此估算值另做一次估算。在綜合專家估算結(jié)果的基礎(chǔ)上，組織專家再次無記名地填寫表格。 比較兩次估算的結(jié)果。若差異很大，要通過查詢找出差異的原因。,上述過程可重復(fù)多次。最終可獲得一個得到多數(shù)專家共識的軟件規(guī)模（源代碼行數(shù)）。最后，通過與歷史資料進行類比，根據(jù)過去完成軟件項目的規(guī)模和成本等信息，推算出該軟件每行源代碼所需要的成本。然后再乘以該軟件源代碼行數(shù)的估算值，就可得到該軟

49、件的成本估算值。,軟件開發(fā)成本估算的經(jīng)驗?zāi)Ｐ?軟件開發(fā)成本估算是依據(jù)開發(fā)成本估算模型進行估算的。開發(fā)成本估算模型通常采用經(jīng)驗公式來預(yù)測軟件項目計劃所需要的成本、工作量和進度數(shù)據(jù)。用以支持大多數(shù)模型的經(jīng)驗數(shù)據(jù)都是從有限的一些項目樣本中得到的。,IBM模型,E ＝ 5.2×L0.91 D ＝ 4.1×L0.36 ＝ 14.47×E0.35 S ＝ 0.54×E0.6

50、DOC ＝ 49×L1.01L 是源代碼行數(shù) (KLOC)，E 是工作量 (PM)，D 是項目持續(xù)時間(月)，S 是人員需要量 (人)，DOC是文檔數(shù)量 (頁)。,IBM模型是靜態(tài)單變量模型。在此模型中，一般指一條機器指令為一行源代碼。一個軟件的源代碼行數(shù)不包括程序注釋、作業(yè)命令、調(diào)試程序在內(nèi)。對于非機器指令編寫的源程序，例如匯編語言或高級語言程序，應(yīng)轉(zhuǎn)換成機器指令源代碼行數(shù)來考慮。,轉(zhuǎn)換系數(shù)表,定義: 轉(zhuǎn)換系數(shù)＝機器

51、指令條數(shù)／非機器語言執(zhí)行步數(shù)。,Putnam模型,Putnam模型是一種動態(tài)多變量模型。適用于大型項目，但也可以應(yīng)用在一些較小的軟件項目中。它是假定在軟件開發(fā)的整個生存期中工作量有特定的分布。大型軟件項目的開發(fā)工作量分布可以用Rayleigh-Norden曲線表示。,用Rayleigh-Norden曲線可以導(dǎo)出一個“軟件方程”td 是開發(fā)持續(xù)時間 (年)， K是軟件開發(fā)與維護在內(nèi)的整個生存期所花費的工作量 (人年)，L是源代碼

52、行數(shù) (LOC)，Ck是技術(shù)狀態(tài)常數(shù)，因開發(fā)環(huán)境而異。,技術(shù)狀態(tài)常數(shù)Ck的取值,COCOMO模型 （COnstructive COst MOdel）,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。DSI（源指令條數(shù)）定義為代碼的源程序行數(shù)。若一行有兩個語句，則算做一條指令。它包括作業(yè)控制語句和格式語句，但不包括注釋語句。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)進度。

53、它由工作量決定。軟件開發(fā)項目的分類軟件開發(fā)項目的總體類型: 組織型 嵌入型 半獨立型,COCOMO模型的分類COCOMO模型按其詳細程度分成三級： 基本COCOMO模型 中間COCOMO模型 詳細COCOMO模型基本COCOMO模型是靜態(tài)單變量模型，用源代碼行數(shù)(LOC) 為自變量的經(jīng)驗函數(shù)計算軟件開發(fā)工作量。,中間COCOMO模型在用LOC為自變量的函數(shù)計算軟件開發(fā)工作量（稱為名義工作量）的基礎(chǔ)上，用涉及產(chǎn)品、硬件

54、、人員、項目等方面的影響因素調(diào)整工作量估算。詳細COCOMO模型包括中間CO COMO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，還要考慮對軟件工程過程中每一步驟（分析、設(shè)計等）的影響。,基本COCOMO模型,基本COCOMO模型的工作量和進度公式,中間COCOMO模型,進一步考慮15種影響軟件工作量的因素，通過定下乘法因子，修正COCOMO工作量公式和進度公式，可以更合理地估算軟件（各階段）的工作量和進度。中間COCOM

55、O模型的名義工作量與進度公式如下所示。,中間COCOMO模型的名義工作量與進度公式,15種影響軟件工作量的因素 fi,產(chǎn)品因素：軟件可靠性、數(shù)據(jù)庫規(guī)模、產(chǎn)品復(fù)雜性硬件因素：執(zhí)行時間限制、存儲限制、虛擬機易變性、環(huán)境周轉(zhuǎn)時間人的因素：分析員能力、應(yīng)用領(lǐng)域?qū)嶋H經(jīng)驗、程序員能力、虛擬機使用經(jīng)驗、程序語言使用經(jīng)驗項目因素：現(xiàn)代程序設(shè)計技術(shù)、軟件工具的使用、開發(fā)進度限制,此時，工作量計算公式改成例1. 一個32KDSI的聲音輸入系

56、統(tǒng)是一個輸入原型，或是一個可行性表演模型。所需可靠性非常低。把此模型看做半獨立型軟件。則有 MM ＝ 3.0（32）1.12 ＝ 146又查表知 f1＝0.75，其它 fi＝1.00，則最終有MM ＝ 146×0.75 ＝ 110.,例2. 一個規(guī)模為10KDSI的商用微機遠程通信的嵌入型軟件，使用中間COCOMO模型進行成本估算。程序名義工作量 MM ＝ 2.8 (10)1.20 ＝ 44.38（M

57、M）程序?qū)嶋H工作量 MM ＝ 44.38× ＝ 44.38×1.17 ＝ 51.5（MM）,開發(fā)所用時間 TDEV ＝ 2.5 (51.5)0.32 ＝ 8.9 （月）如果分析員與程序員的工資都按每月6,000美元計算，則該項目的開發(fā)人員的工資總額為 51.5×6,000 ＝ 309,000 （美元）做為對比，現(xiàn)在用IBM模型計算： PM

58、 ＝ 5.2 (10)0.91 ＝ 42.27 （人月） D ＝ 4.1 (10)0.38 ＝9.84 （月） S ＝ 0.54 (42.27)0.60 ＝ 5.1 (人),詳細COCOMO模型,詳細COCOMO模型的名義工作量公式和進度公式與中間COCOMO模型相同。工作量因素分級表分層、分階段給出。針對每一個影響因素，按模塊層、子系統(tǒng)層、系統(tǒng)層，有三張工作量因素分級表，供不同層次的估算使用。每一張表中工作量因素又按開發(fā)

59、各個不同階段給出。,例如，關(guān)于軟件可靠性（RELY）要求的工作量因素分級表（子系統(tǒng)層），如表所示。使用這些表格，可以比中間COCO MO模型更方便、更準確地估算軟件開發(fā)工作量。,軟件可靠性工作量因素分級表(子系統(tǒng)層),11.6進度計劃安排,軟件開發(fā)項目的進度安排有兩種方式：（1）系統(tǒng)最終交付日期已經(jīng)確定，軟件開發(fā)部門必須在規(guī)定期限內(nèi)完成；（2）系統(tǒng)最終交付日期只確定了大致的年限，最後交付日期由軟件開發(fā)部門確定。,進度安排落空，會導(dǎo)

60、致市場機會的喪失，使用戶不滿意，而且也會導(dǎo)致成本的增加。因此，在考慮進度安排時，要把工作量與花費時間聯(lián)系起來，合理分配工作量, 利用進度安排的有效分析方法嚴密監(jiān)控軟件開發(fā)的進展情況，使軟件開發(fā)進度不致拖延。,軟件開發(fā)小組人數(shù)與軟件生產(chǎn)率的關(guān)系,當幾個人共同承擔(dān)軟件開發(fā)項目中的某一任務(wù)時，人與人之間必須通過交流來解決各自承擔(dān)任務(wù)之間的接口問題，即所謂通信問題。通信需花費時間和代價，會引起軟件錯誤增加，降低軟件生產(chǎn)率。,若兩個人之間需要通

61、信，則稱在這兩個人之間存在一條通信路徑。如果一個軟件開發(fā)小組有 n 個人，每兩人之間都需要通信，則總的通信路徑有 n(n-1)/2 (條)。,設(shè)一個人單獨開發(fā)軟件，生產(chǎn)率是5000行／人年。若 4 個人組成一個小組共同開發(fā)這個軟件，則需要 6條通信路徑。若在每條通信路徑上耗費的工作量是 250 行／人年。則小組中每個人的軟件生產(chǎn)率降低為 5000－6×250／4 ＝ = 5000－375 ＝

62、 = 4625 行／人年。,從上述分析可知，一個軟件任務(wù)由一個人單獨開發(fā)，生產(chǎn)率最高；而對于一個稍大型的軟件項目，一個人單獨開發(fā)，時間太長。因此軟件開發(fā)小組是必要的。但是，開發(fā)小組不宜太大，成員之間避免太多的通信路徑。在開發(fā)進程中，切忌中途加人，避免太多的生產(chǎn)率損失。,任務(wù)的確定與并行性,當參加同一軟件工程項目的人數(shù)不止一人的時候，開發(fā)工作就會出現(xiàn)并行情形。軟件開發(fā)進程中設(shè)置許多里程碑。里程碑為管理人員提供了指示項目進度的可靠依

63、據(jù)。軟件工程項目的并行性提出了一系列的進度要求。,因為并行任務(wù)是同時發(fā)生的，所以進度計劃表必須決定任務(wù)之間的從屬關(guān)系，確定各個任務(wù)的先后次序和銜接，確定各個任務(wù)完成的持續(xù)時間。項目負責(zé)人應(yīng)注意構(gòu)成關(guān)鍵路徑的任務(wù)，即若要保證整個項目能按進度要求完成，就必須保證這些任務(wù)要按進度要求完成。,制定開發(fā)進度計劃,40－20－40規(guī)則在整個軟件開發(fā)過程中，編碼工作量僅占 20％，編碼前工作量占40％，編碼后工作量占 40％。 40－20－4

64、0 規(guī)則只應(yīng)用來做為 一個指南。實際的工作量分配比例必須按照各項目的特點來決定。,COCOMO模型開發(fā)進度TDEV與工作量MM的關(guān)系： TDEV ＝ a（MM）b 如果想要縮短開發(fā)時間，或想要保證開發(fā)進度，必須考慮影響工作量的那些因素。按可減小工作量的因素取值。,按此比例確定各個階段工作量的分配，從而進一步確定每一階段所需的開發(fā)時間，然后在每個階段，進行任務(wù)分解，對各個任務(wù)再進行工作量和開發(fā)時間的分配。,進度安排的

65、方法,可以把用于一般開發(fā)項目的進度安排的技術(shù)和工具應(yīng)用于軟件項目。為監(jiān)控軟件項目的進度計劃和工作的實際進展情況，為表現(xiàn)各項任務(wù)之間進度的相互依賴關(guān)系，需要采用圖示的方法。在圖示方法中，必須明確標明：,各個任務(wù)的計劃開始時間，完成時間； 各個任務(wù)完成標志（即○文檔編寫和△評審）； 各個任務(wù)與參與工作的人數(shù)，各個任務(wù)與工作量之間的銜接情況； 完成各個任務(wù)所需的物理資源和數(shù)據(jù)資源。,(1) 甘特圖（Gantt Chart）,在甘特圖

66、中，每一任務(wù)完成的標準，不是以能否繼續(xù)下一階段任務(wù)為標準，而是以必須交付應(yīng)交付的文檔與通過評審為標準。因此在甘特圖中，文檔編制與評審是軟件開發(fā)進度的里程碑。,(2) PERT技術(shù)和CPM方法,PERT技術(shù)叫做計劃評審技術(shù)，CPM方法叫做關(guān)鍵路徑法，它們都是安排開發(fā)進度，制定軟件開發(fā)計劃的最常用的方法。它們都采用網(wǎng)絡(luò)圖來描述一個項目的任務(wù)網(wǎng)絡(luò)，也就是從一個項目的開始到結(jié)束，把應(yīng)當完成的任務(wù)用圖或表的形式表示出來。,三個模塊開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)圖,

67、,通常用兩張表來定義網(wǎng)絡(luò)圖。一張表給出與一特定軟件項目有關(guān)的所有任務(wù)（也稱為任務(wù)分解結(jié)構(gòu)WorkBreakdown Structure）;另一張表給出應(yīng)當按照什么樣的次序來完成這些任務(wù)（有時稱為限制表RestrictionList）。PERT技術(shù)和CPM方法都為項目計劃人員提供了一些定量的工具。,確定關(guān)鍵路徑，即決定項目開發(fā)時間的任務(wù)鏈。在關(guān)鍵路徑上的各個任務(wù)都是時間余量為零的關(guān)鍵任務(wù)，不能有任何時間延誤。應(yīng)用統(tǒng)計模型，對每一個

68、單獨的任務(wù)確定最可能的開發(fā)持續(xù)時間的估算值。計算邊界時間，以便為具體的任務(wù)定義時間窗口。,項目的追蹤和控制,軟件項目管理一項重要工作就是在項目實施過程中進行追蹤和控制：定期舉行項目狀態(tài)會議。由每位項目成員報告其進展和遇到的問題。評價在軟件工程過程中所產(chǎn)生的所有評審的結(jié)果。確定由項目的計劃進度所安排的可能選擇的正式的里程碑。,比較在項目資源表中所列出的每一個項目任務(wù)的實際開始時間和計劃開始時間。非正式地與開發(fā)人員交談，以得到他