可行性研究软件风险分析

软件项目计划,问题定义可行性研究软件风险分析项目实施计划,教学内容：, 3.1 “问题定义, 3.2 可行性研究, 3.4 项目实施计划, 3.3 软件风险分析,教学目的及要求：,深刻理解可行性研究的必要性；掌握可行性研究的任务及可行性研究的步骤；了解系统流程图的作用及符号表示了解风险分析的必要性及方法；了解项目实施计划（可行性研究报告）的内容。,具体实施步骤,开始,问题定义,可行性研究,可行否,项目终止的建议,项目实施计划,停止,N,Y,转开发期, 3.1 问题定义,目的弄清需要解决的问题项目所需的资源和经费任务编写“系统目标与范围的说明”,系统目标与范围的说明 示例,系统目标和范围说明书2001年1月1.项目：教材销售系统2.问题：人工发售教材手续繁琐，且易出错。3.项目目标：建立一个高效率、无差错的微机教材销售系统。4.项目范围：利用现有微型计算机，软件开发费用不超过5000元。5.初步想法：建议在系统中增加对缺书的统计与采购功能。6.可行性研究：建议进行大约10天的可行性研究，研究费用不超过1000元。,3.2 可行性研究,GB 8566-88 计算机软件开发规范中指出： 可行性研究的主要任务是“了解客户的要求及现实环境，从技术、经济和社会因素等三方面研究并论证本软件项目的可行性，编写可行性研究报告，制定初步项目开发计划。”,GB 8567-88 计算机软件产品开发文件编制指南 “说明该软件开发项目的实现在技术上、经济上和社会条件上的可行性；评述为合理地达到开发目标可能选择的各种方案”。,1.可行性研究的内容,目的研究项目是否可能实现和值得进行回答 Why to do?研究的内容经济可行性技术可行性运行可行性法律可行性,(1)技术可行性,度量一个特定技术信息系统解决方案的实用性及技术资源的可用性 考虑的问题资源分析相关技术的发展（现有技术能否实现新系统，技术难点、建议采用技术的先进性）,(2)经济可行性,度量系统解决方案的性能价格比考虑的问题成本/效益分析有形成本、效益无形成本、效益价值和成本的关系质量与价值、成本的关系价值/成本的均衡,经济可行性考虑的问题,成本和效益的估算开发成本的估算开发效益的估算运行成本的估算运行效益的估算,系统开发和每年运行费用举例,1.系统开发费用（一次）人员：.2名系统分析员(450小时/名,45美元/小时) $40,500.5名系统开发人员(275小时/名,36美元/小时)$49,500.1名数据通讯专家(60小时/名,42美元/小时) $2,400. 2名技术写作者(120小时/名,25美元/小时) $6,000. 1名数据库管理员(30小时/名,42美元/小时) $1,260. 1名秘书(160小时/名,15美元/小时) $2,400. 2名在转换期间数据输入人员 (40小时/名,12美元/小时) $49,500,系统开发和每年运行费用举例,培训：三天的开发人员内部培训课程 $7,00030个用户，三天的内部培训课程 $10,000物资：复印 $500磁盘、纸张等消耗品 $650,系统开发和每年运行费用举例,购买硬件、软件：20台工作站Windows软件 $1,00020台工作站内存升级 $8,000网络软件 $17,50020台工作站办公软件产品 $20,000系统开发总费用 $161,670,系统开发和每年运行费用举例,2.年运行费用（每年）人员：维护程序员/分析员(250小时/年,42美元/小时) $10,500网络管理员(300小时/年,50美元/小时) $15,000购买硬件、软件升级：硬件 $5,000软件 $6,000物资和杂项 $3,500每年总运行费用 $40,000,(3)操作可行性,用户使用可能性时间进度可行性组织和文化上的可行性,(4)社会可行性(法律可行性),开发项目是否会在社会上或政治上引起侵权、破坏或其它责任问题,对系统开发的不同方案进行评估，成本和时间的限制会给方案的选择带来局限性，对一些合理的方案都加以考虑。,（5）抉择,2. 可行性研究的步骤,研究的步骤细化和修改“系统目标和范围”，得出新系统的逻辑模型弄清当前系统系统流程图导出新系统逻辑模型数据流图导出新系统的解决方案提出推荐的方案本项目的开发价值推荐这个方案的理由,3. 系统流程图（描述系统的物理模型）,在抽象等级的黑盒级上描述系统内部的主要成分，表达信息在各个成分之间流动的情况。（P268-P269）,3. 系统流程图（描述系统的物理模型）,加工,输入/输出,连接,数据流,换页连接,基本符号,3. 系统流程图（描述系统的物理模型）,扩充符号,P268,包含人员、硬件、软件等子系统符号借用程序流程图符号举例见p268图12.5,人工销售教材系统的系统流程图：P268,计算机销售教材系统的系统流程图：P269,4. 成本/效益分析,系统成本开发成本运行维护成本系统效益经济效益社会效益,目的：从经济的角度分析开发一个特定的新系统是否划算，从而帮助使用部门负责人正确地做出是否投资于这项开发工程的决定。,1.软件成本估算技术,软件成本和工作量的估算中变化的东西太多，人、技术、环境、政治，都会影响软件最终成本和工作量。软件项目的估算能够通过一系列系统化的步骤，在可接受的风险范围内提供估算结果。成本估算必须“事前”给出。时间越久，了解得越多，估算中出现的严重误差就越少。,成本估算技术,代码行技术 任务估算技术 Putnam 估算模型 COCOMO模型,代码行技术（简称LOC技术）,代码行技术是比较简单的定量估算方法，它把开发每个软件功能的成本和实现这个功能需要用的源代码行数联系起来。通常根据经验和历史数据来估计实现一个功能需要的源程序行数。,步骤如下：,（1）确定功能；（2）算出个子功能代码行数的平均值 Le=(a+4m+b)/6；（3）确定各子功能的代码行成本和生产率；（4）计算各子功能的成本和人力（工作量）；（5）计算该项目的总代码行数，总成本和总工作量。,LOC和FP估算,在软件项目估算中，在两个方面使用了LOC和FP数据：把LOC和FP数据当做一个估算变量，用于量度软件每一个元素的规模。LOC和FP数据作为从过去项目中收集到的基线数据，与其它估算变量联合使用, 进行成本和工作量的估算。,LOC和FP的共性在于: 给出一个有界的软件范围的叙述由此叙述把软件分解成一些小的可分别独立进行估算的子功能对每一个子功能估算LOC或FP把基线生产率度量(如LOCPM或FPPM) 用做特定的估算变量，导出子功能的成本或工作量综合子功能的估算得到整个项目的总估算。,LOC和FP估算,用 LOC 做为估算变量时，必须进行功能分解, 且需要达到很详细的程度。而估算 FP 时需要的数据是宏观的量，当把 FP 当做估算变量时不需分解得很详细。LOC 是直接估算的, 而 FP 是通过估计输入、输出、数据文件、查询和外部接口的数目，以及 14 种复杂性校正值间接地确定的。,项目计划人员可对每一个分解的功能提出一个有代表性的估算值范围。利用历史数据或凭实际经验（当其它的方法失效时），对每个功能分别按最佳的、可能的、悲观的三种情况给出LOC或FP估计值。记作a、m、b。接着计算LOC或FP的期望值 E。 E （a4mb）6,所有子功能的总估算变量值除以相应于该估算变量的平均生产率度量得到项目的总工作量。例如，若假定总的FP估算值是310，基于过去项目的平均FP生产率是5.5FPPM，则项目的总工作量是： 工作量 3105.5 56 PM作为LOC和FP估算的实例，考察一个为CAD应用而开发的软件包。,系统定义评审指明，软件是在一个工作站上运行，其接口必须使用各种计算机图形设备，包括鼠标器、数字化仪、高分辩率彩色显示器和激光打印机。在这个实例中，使用LOC做为估算变量。根据系统规格说明, 软件范围的初步叙述如下,“软件将从操作员那里接收2维或3维几何数据。 操作员通过用户界面与 CAD系统交互并控制它，这种用户界面将表现出很好的人机接口设计特性。所有的几何数据和其它支持信息保存在一个CAD数据库内。要开发一些设计分析模块以产生在各种图形设备上显示的输出。软件要设计得能控制并与能各种外部设备，包括鼠标器、数字化仪、激光打印机和绘图仪交互。”,经过分解, 识别出下列主要软件功能： 用户界面和控制功能 二维几何分析 三维几何分析 数据库管理 计算机图形显示功能 外设控制PC 设计分析模块通过分解，可得到如下估算表,估算表,从历史的基线数据求出生产率度量，即行PM和元行。需要根据复杂性程度的不同，对各功能使用不同的生产率度量值。在表中的成本 = LOC的期望值 E与元行相乘，工作量 = 用LOC 的期望值 E与行PM相除。因此可得，该项目总成本的估算值为657,000元，总工作量的估算值为145人月（PM）。,任务估算技术,这种方法实际是一种任务分析技术，它首先把软件开发工程分解为若干个相对独立的任务，再分别估计每个单独开发任务的成本，最后累加起来得出软件开发工程的总成本。 在估计每个任务的成本时，通常先估计完成该项任务需要用的人力（一人月为单位），再乘以每人每月的平均工资而得出每个任务的成本。,任务,功能,把代码行技术和任务估算技术所得的结果进行比较，计算出其总成本和总人力的相对误差： 总成本： 总人力：,Putnam 估算模型,1979年，Putnam在软件开发生存期雷利 （RayLeigh)曲线模型的基础上提出SLIM商业化的成本估算模型，又称Putnam 估算模型。其基本估算方程为Putnam 估算模型。,Putnam模型,Putnam模型是一种动态多变量模型。适用于大型项目，但也可以应用在一些较小的软件项目中。它是假定在软件开发的整个生存期中工作量有特定的分布。大型软件项目的开发工作量分布可以用Rayleigh-Norden曲线表示。,用Rayleigh-Norden曲线可以导出一个“软件方程”td 是开发持续时间 (年)， K是软件开发与维护在内的整个生存期所花费的工作量 (人年)，L是源代码行数 (LOC)，Ck是技术状态常数，因开发环境而异。,技术状态常数Ck的取值,COCOMO模型,所谓COCOMO模型就是Boehm提出的构造性成本模型（Constructive Cost Model)。 在这种模型中，软件开发工作量被表示成估计的代码行数的非线性函数。,COCOMO模型 （COnstructive COst MOdel）,结构型成本估算模型是一种精确、易于使用的成本估算方法。DSI（源指令条数）定义为代码的源程序行数。若一行有两个语句，则算做一条指令。它包括作业控制语句和格式语句，但不包括注释语句。KDSI1000DSI。,MM（度量单位为人月）表示开发工作量。TDEV（度量单位为月）表示开发进度。它由工作量决定。软件开发项目的分类软件开发项目的总体类型: 组织型 嵌入型 半独立型,COCOMO模型的分类COCOMO模型按其详细程度分成三级： 基本COCOMO模型 中间COCOMO模型 详细COCOMO模型基本COCOMO模型是静态单变量模型，用源代码行数(LOC) 为自变量的经验函数计算软件开发工作量。,中间COCOMO模型在用LOC为自变量的函数计算软件开发工作量（称为名义工作量）的基础上，用涉及产品、硬件、人员、项目等方面的影响因素调整工作量估算。详细COCOMO模型包括中间CO COMO模型的所有特性，但用上述各种影响因素调整工作量估算时，还要考虑对软件工程过程中每一步骤（分析、设计等）的影响。,基本COCOMO模型,基本COCOMO模型的工作量和进度公式,中间COCOMO模型,进一步考虑15种影响软件工作量的因素，通过定下乘法因子，修正COCOMO工作量公式和进度公式，可以更合理地估算软件（各阶段）的工作量和进度。中间COCOMO模型的名义工作量与进度公式如下所示。,中间COCOMO模型的名义工作量与进度公式,15种影响软件工作量的因素 fi,产品因素：软件可靠性、数据库规模、产品复杂性硬件因素：执行时间限制、存储限制、虚拟机易变性、环境周转时间人的因素：分析员能力、应用领域实际经验、程序员能力、虚拟机使用经验、程序语言使用经验项目因素：现代程序设计技术、软件工具的使用、开发进度限制,此时，工作量计算公式改成例1. 一个32KDSI的声音输入系统是一个输入原型，或是一个可行性表演模型。所需可靠性非常低。把此模型看做半独立型软件。则有 MM 3.0（32）1.12 146又查表知 f10.75，其它 fi1.00，则最终有MM 1460.75 110.,例14. 一个规模为10KDSI的商用微机远程通信的嵌入型软件，使用中间COCOMO模型进行成本估算。程序名义工作量 MM 2.8 (10)1.20 44.38（MM）程序实际工作量 MM 44.38 44.381.17 51.5（MM）,开发所用时间 TDEV 2.5 (51.5)0.32 8.9 （月）如果分析员与程序员的工资都按每月6,000美元计算，则该项目的开发人员的工资总额为 51.56,000 309,000 （美元）做为对比，现在用IBM模型计算： PM 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),软件开发成本估算,软件开发成本主要是指软件开发过程中所花费的工作量及相应的代价。它不包括原材料和能源的消耗，主要是人的劳动的消耗。人的劳动消耗所需代价就是软件产品的开发成本。软件产品开发成本的计算方法不同于其它物理产品成本的计算。,软件的开发成本是以一次性开发过程所花费的代价来计算的。软件开发成本的估算，应是从软件计划、需求分析、设计、编码、单元测试、组装测试到确认测试，整个软件开发全过程所花费的代价作为依据的。,软件开发成本估算方法,对于一个大型的软件项目，由于项目的复杂性，开发成本的估算不是一件简单的事，要进行一系列的估算处理。主要靠分解和类推。基本估算方法分为三类。 自顶向下的估算方法 自底向上的估计法 差别估计法,自顶向下的估算方法,这种方法的主要思想是从项目的整体出发，进行类推。估算人员根据以前已完成项目所消耗的总成本（或总工作量），推算将要开发的软件的总成本（或总工作量），然后按比例将它分配到各开发任务单元中去，再来检验它是否能满足要求。,这种方法的优点是估算工作量小，速度快。缺点是对项目中的特殊困难估计不足，估算出来的成本盲目性大，有时会遗漏被开发软件的某些部分。,自底向上的估计法,这种方法的主要思想是把待开发的软件细分，直到每一个子任务都已经明确所需要的开发工作量，然后把它们加起来，得到软件开发的总工作量。它的优点是估算各个部分的准确性高。缺点是缺少各项子任务之间相互联系所需要的工作量，还缺少许多与软件开发有关的系统级工作量.,差别估计法,这种方法综合了上述两种方法的优点，其主要思想是把待开发的软件项目与过去已完成的软件项目进行类比，从其开发的各个子任务中区分出类似的部分和不同的部分。类似的部分按实际量进行计算，不同的部分则采用相应方法进行估算。,专家判定技术,由多位专家进行成本估算单独一位专家可能会有种种偏见，最好由多位专家进行估算，取得多个估算值。有多种方法把这些估算值合成一个估算值。,一种方法是简单地求各估算值的中值或平均值。其优点是简便。缺点是可能会由于受一、二个极端估算值的影响而产生严重的偏差。一种方法是召开小组会，使各位专家们统一于或至少同意某一个估算值。优点是可以摈弃蒙昧无知的估算值，缺点是一些组员可能会受权威或政治因素的影响。,软件开发成本估算的经验模型,软件开发成本估算是依据开发成本估算模型进行估算的。开发成本估算模型通常采用经验公式来预测软件项目计划所需要的成本、工作量和进度数据。用以支持大多数模型的经验数据都是从有限的一些项目样本中得到的。,3.成本/效益分析方法,货币的时间价值投资回收期纯收入投资回收率,货币的时间价值,通常以利率形式表示货币的时间价值。假设年利率为i，如果现在存入P元，则n年后可得到的钱数为:,F就是P元钱n年后的价值。反之，如果n年后能存入F元钱，那么这些钱的现在价值是：,货币的时间价值,有一项工程，最初投资为5000元，估计使用该工程后每年可节省2500元，五年共节省12500元。但不能简单地把5000元和12500元作比较，因为前者是现在投资的钱，后者是若干年后节省的钱。假定年利率为12%，利用上计算后比现在价值的公式可以算出每年预计节省的钱的现在价值，如下表：,货币的时间价值,货币的时间价值,投资回收期,就是工程累计经济效益等于最初投资所需要的时间。该工程最初投资额是5000元，经过两年后可以节省4225.12元，比最初投资还少774.88元，第三年以后再次节省1779.45元，则774.88 /1779.45=0.44，2+0.44=2.44年，因此这项工程的投资回收期是0.44=2.44年,纯收入,纯收入就是在整个生存周期内新系统的累积经济效益与投资之差。如果纯收入小于等于零，则但从经济观点来看，这项工程不值得投资。 从上表看，该工程的纯收入为： 9011.945000=4011.94元,投资回收率,利用工程投资回收率，可以衡量投资效益的大小，并且可以用它和年利率作比较。 假定已知现在的投资额，并以估计出将来每年可以获得的经济效益，给定软件的使用寿命，如何计算投资回收率呢？设想把数量等于投资额的资金存入银行，每年从银行取回的钱等于系统每年可以获得的效益，在时间等于系统寿命时，正好把银行中的存款全部取完，那么，年利率等于多少呢？这个假想的年利率就等于投资的回收率。根据上述条件不难列出下面的方程式：,P：现在的投资额Fi:第i年年底的效益（i=1,2,3n）n：是系统的使用寿命j:是投资回收率,3.3 软件风险分析,软件开发存在着风险。软件风险具有不确定性，可能发生也可能不发生，但一旦风险变成现实，就会造成损失或产生恶性后果。不同的软件风险也不相同，项目规模越大、结构化程度越低、资源和成本等因素的不确定因素越大，承担这一项目所冒的风险也就越大。,软件风险分析,风险识别项目风险技术风险商业风险风险预测风险发生的可能性风险发生后的后果风险的驾驭和监控,软件风险分析,Robert Charette在他关于风险分析和驾驭的书中对风险的概念给出了如下的定义： “首先，风险关系到未来发生的事情。我们今天收获的是以前的活动播下的种子。问题是，能否通过改变今天的活动为我们自身的明天创造一个完全不同的充满希望的美好前景； 其次，风险会发生变化，就像爱好、意见、动作或地点会变化一样； 第三风险导致选择，而选择本身将带来不确定性。因此，风险就像死亡那样，是一个其生命很少确定性的东西”。,软件风险分析,主要基于Charette提出的这三个概念：一是关心未来，风险是否会导致软件项目失败？二是关心变化，在用户需求、开发技术、目标机器、以及所有其他与项目有关的实体中会发生什么变化？三是必须解决选择问题：应当采用什么方法和工具，应当配备多少人力，在质量上强调到什么程度才满足要求？,软件风险分析,风险分析的任务:就是尽可能的量化不确定性的程度及每个风险导致的损失的程度，为软件的实施计划提供参考。,软件风险分析,每当新建一个程序时，总是存在某些不确定性。用户要求是否能确切地被理解？在项目最后结束之前要求实现的功能能否建立？是否存在目前仍未发现的技术难题？在项目出现严重误期时是否会发生一些变更？等等。,软件风险分析风险分析对于软件项目管理是决定性的，然而现在还有许多项目不考虑风险就着手进行。所谓风险分析实际上就是一系列风险管理步骤，其中包括风险识别、风险估计、风险优化、风险管理策略、风险解决和风险监督，这些步骤贯穿在软件工程过程中。,软件风险分析管理,风险是潜在的问题，风险关注未来将要发生什么，今天和昨天已经不重要。,风险分析活动：识别风险：风险分类风险预测：确定风险概率和影响风险曝光：确定风险成本风险评估：确定风险参考点风险缓解、监控和管理,1.软件风险识别,商业风险：开发不需要的产品的潜在的风险开发不符合公司整体商业策略的潜在风险销售部门不知如何出售潜在风险失去高层管理支持的潜在风险没有预算资金和人力保证的潜在风险,技术风险：设计、实现、接口、验证、维护、等方面的潜在风险规约二义性、技术方案不确定性、陈旧技术、先进技术方面的潜在风险,项目风险：预算、进度、人员、资源、需求、等方面的潜在风险项目复杂度、规模结构不确定性潜在风险,结果：可能拖延项目的进度及增加项目的成本,结果：威胁项目质量和交付时间,结果：威胁产品的生存能力,一般性风险：每个项目都潜在的威胁特定的风险：只对特殊项目的技术人员及环境有潜在威胁,风 险 分 类,风险识别就是要识别属于上述类型中某些特定项目的风险。 Boehm建议使用一个“风险项目检查表”，列出所有可能的鱼每一个风险因素有关的提问。,软件风险识别,管理或计划人员可以通过回答谢列问题得到有关人员风险的认识： 可投入额的人员是最优秀的吗？ 按技能对人员做了合理的组合了吗？ 投入的人员足够吗？ 整个项目开发进行期间人员如何投入？ 有多少人员不是全时投入这个项目的工作？ 人们对于手头上的工作是否有正确的目标？ 项目的成员接受过必要的培训吗？ 项目中的成员是否稳定和连续？,软件风险识别举例,风险识别条目检查表,软件风险识别例子,未测出的错误或缺陷产生的潜在影响,风险元素：性能风险-产品需求的不确定性成本风险-预算维持的不确定性支持风险-维护性能的不确定性进度风险-进度维持的不确定性,没达到预期结果产生的潜在影响,软件风险识别例子,软件风险识别的排序,1.上层不支持2.用户不支持3.开发人员或用户不理解需求4.用户没有加入到需求定义中5.没有达到用户的期望6.项目的范围不稳定7.软件队伍没有足够的技术能力8.需求不稳定9.开发人员对实现编程无经验10.开发人员不足11.用户对项目的重要性和需求没有达成共识,按重要性排序,2.软件风险预测,风险预测活动：1）建立预测尺度2）描述风险后果3）估算风险的影响4）标注风险预测精度,风险表预测法：1）列出可能的所有风险2）按一般风险分类各种风险3）通过项目组成员循环投票，求风险概率4）评估风险按性能、支持、成本和进度整体估算影响值5）根据风险概率排序所有风险6）定出中止线，线上方为一阶风险，线下方的需要进行二阶风险评估7）制定每个风险的缓解、监控和管理计划，并与对应风险关联 （Risk Mitigation,Monitoring and Management Plan,RMMM),风险概率尺度：不可能-70% 不一定-80% 可能的-90% 极可能-100%,影响值：1：灾难的2：严重的3：轻微的4：可忽略的,风险表例子,软件风险预测例子,影响值：1：灾难的2：严重的3：轻微的4：可忽略的,RMMM指示器，指向对应每个风险的缓解、监控和管理计划,一阶风险,二阶风险,风险概率尺度：不可能-70% 不一定-80% 可能的-90% 极可能-100%,分析造成风险的损失成本，从三方面入手：风险的性质-风险发生时产生的问题，会影响到哪一方面风险的范围-风险发生时造成的影响，分布范围有多大风险的持续时间-风险发生时会持续多少时间,风险影响的成本估算，是风险造成损失的成本开销。,风险曝光（risk exposure）： RE = P CP:风险概率；C:风险影响的成本估算,3.软件风险曝光, 识别出的项目风险之一是： 预定的复用软件构件，只能用上70%，其中30%还必须定制开发分析这一风险的发生概率是：80%分析这一风险造成的影响是： 如果预定的构件是60个，70%的可以用，30%的（18个）要重新考虑定制开发。如果每个构件按100LOC计算，每个LOC的成本是14美元，则：18100 14=252美元 得到风险曝光值：RE = 80% 252.00 = 202.00美元,风险曝光的例子,风险估算：确定软件风险的参考点（中断点）参考点：导致项目被迫停止临界值（容忍度）,风险评估过程：1）定义项目的风险的参考点2）分析每个风险与参考点的关系3）预测一组参考点，用曲线或不确定区