软件过程改进研究

1、软件过程改进研究在现代软件企业发展中,过程因素逐渐成为制约软件产品质量和生产效率的瓶颈,软件企业的软件过程决定了该企业的软件开发能力。大量的实践经验证明,在体现企业软件开发能力的因素中,技术或工具并不是第一位的。软件过程决定了软件产品质量的高低以及开发成本、进度的控制能力。软件企业只有对软件过程进行有效管理、将过程规范化并不断改进才能在预算的时间和成本下生产高质量的软件产品。因此,通过软件过程改进能帮助软件企业对其软件过程的改进进行计划、过程诊断、过程改进方案制定以及实施,从而使得企业在激烈竞争的市场环境中提高其竞争力。目前国内的理论界和软件企业对软件过程改进非常重视。大多数研究者及软件企业对

2、软件过程改进的研究也集中在对各种改进模型、策略方法的分析及实施上,而忽略改进中管理问题的存在以及管理的重要性。尤其现在中小企业普遍面临着管理基础薄弱,资源不足,生存压力大,缺乏统一而有力的文化,人员素质良莠不齐等问题,这些都是无法通过模型、策略能得以解决的。本文贯穿软件过程改进的思想,借鉴软件工程学、经济管理学、博弈论等相关理论,从理论出发,着重研究在软件过程改进中的管理问题。本文首先介绍了软件过程改进的相关概念,对软件改进思想、原则和管理方法进行了详细阐述,指出软件过程改进的重要意义。随后将标杆管理运用到软件改进中来,对软件标杆的度量方法进行了研究,并通过对一些软件项目数据统计分析给出了实例

3、,为软件企业提供了借鉴。并对软件改进过程管理的各类管理进行了定性和定量分析,应用层次分析法建立了评价指标体系、构造了评估模型,通过对其进行计算分析得出在整个管理中起关键的管理因素。接着对改进过程中出现的人力风险问题进行了分析研究。最后,针对管理问题提出了相应的对策。软件需求正在飞速发展,需求的增长带动了软件开发活动的急剧增长,软件过程相应地成为人们关注的焦点。 1991年,在软件生产和消费方面都一直走在世界前列的美国,推出了一个指导软件组织改善软件过程的软件能力成熟度模型,这就是CMM(capability maturity model for software。本文围绕基于CMM的软件过程改

4、进展开研究。主要研究结果包括: 1、提出了一种新的软件过程改进模型。该模型继承了CMM的优点,实施过程管理。并且,在过程改进初始阶段,软件组织就筹建了一些相关机构来实施人才和技术的引进和培训,从而达到过程管理、人才管理和技术管理的和谐统一,保证并提高了软件产品的质量;模型的过程改进循环体使用的是经过改进的IDEAL模型:AEAI模型。 2、开发了一个CMM2软件项目评估系统。本评估系统是以前面提出的软件过程改进模型为基础开发的。系统原理为:分别给影响软件项目开发过程比较大的关键实践设定权值,然后根据它们的执行情况分别打分,最后算出软件项目的评估分数。同时,给出项目开发过程中的一些“弱项”,为以

5、后的软件过程改进工作提供依据。 3、针对评估系统的使用情况,指出了CMM 框架存在的几个缺陷,并表达了自己的一些观点以供大家参考。本文是在作者深入到许多大型软件组织进行大量调研工作的基础上完成的,结论是经过一些业内的专家精心指导得出的,所提出的模型和开发的软件项目评估系统应该适用于所有的软件组织。1 引言在目前的商业活动以及人们的日常工作中,软件扮演着越来越重要的角色,因此由于软件产品延期、超过预算或者根本无法工作所引发的问题也变得日益严重。软件行业界使用CASE工具的经验已经证明,导致软件项目失败的主要原因与技术、工具的关系不大,更多的是缺乏过程规范。软件开发需要团队的努力,如果缺少过程规范

6、,团队就有可能遵循不同的过程。只有通过创建规范的软件开发过程,才可能管理并控制软件产品的质量。具有良好软件过程的组织能够开发出高质量的软件产品。我国软件企业对软件开发过程也越来越重视,很多企业纷纷运用软件过程管理的技术和方法,提高自身软件开发和管理水平。CMM(Capability Maturity Model for Software是以全面质量管理为基础的一种理论,其实质在于利用一套完整的规范要求,实现软件包协作的透明化并强化软件开发过程的控制,目前是国际上最流行、最实用的软件生产过程标准和软件企业成熟度认证标准。CMM描述了一个从不成熟到成熟的有效改进软件过程,它包括计划、工程和管理软件

7、开发和维护的实践。这些关键实践提高了组织机构减少花费、时间进度及增强功能和产品质量的能力。2 启动软件过程改进2.1 启动软件过程改进阶段启动软件过程改进必须有五个阶段,一是起始阶段:将软件过程改进介绍给经理和技术人员,使他们相信软件过程改进的好处,这是让软件过程改进工作走上正轨的基础;二是实现阶段,制定软件过程软件改进所采取的策略、执行评估、贯彻从评估结果中得出的行动计划;三是制度化阶段,确保软件过程改进能够持续进行,并且融入企业文化中;四是测量阶段,测量获得的收益,确保软件过程改进行为和商业目标一致;五是改进阶段,评估测量阶段所获得的结果,制定进一步的过程改进计划以提高过程规范所带来的收益

8、,保持软件过程改进和商业目标一致性。2.2 软件过程改进的实现和制度化软件过程改进的实现阶段和制度化阶段是其生命周期中的两个阶段。在获得评估的建议之后,开始进入实现阶段。一旦软件过程改进的第一个循环已经完成,就需要有规律地重复整个活动,这就要求软件过程改进的制度化。在评估获得的建议的基础上设计出实现评估建议的行动计划,行动计划应该是定义和开始一个或数个软件过程改进项目的基础。软件过程改进的最终目的是改进软件工程师和项目经理的实践,因此它是一个改变的计划,对改变策略和技术的所有管理在软件过程改进的实现中都实用。一个软件过程改进行动的重要工作表现为重新设计或改进当前的过程、设计新的过程、设计或改进

9、过程环境的形式。软件过程改进工作的最终目的是创建过程架构和过程文化,使得过程思维和过程行为成为做事情的自然方式。过程改进工作细分为几个软件过程改进项目,每个软件过程改进项目与相关的软件过程改进组相对应。每个软件过程改进组负责一个或多个软件过程改进的项目,并且实现软件过程改进行动。对于组织来讲,软件过程改进的最终目的是成功地实现软件过程的制度化。过程制度化创建过程规范盛行的过程文化,坚持遵循过程规范成为执行软件工程活动的自然方式。管理实践和奖励机制都是为了强调和加强过程规范。软件过程改进周期能够通过高级管理层启动改进工作,接着经历评估、建议、行动计划和改进实现阶段,然后重新回到评估。在经历一个完

10、整的过程改进周期之后,软件过程改进实践已经在组织内部制度化。(1软件过程改进的职责不明确。软件过程改进的关键在于不间断地实施过程改进活动,要成立软件过程组专门负责软件过程改进活动的计划、协调和评估,成立质量保证组负责CMM中的质量保证活动。(2没有严格按照CMM的关键实践和IEEE标准进行项目管理、配置管理和质量管理,需求规格说明书和设计规格说明书的编写也不规范。(3有些软件开发机构的项目负责人对软件过程改进活动认识不清,管理和开发软件缺乏软件工程知识,仅仅是被动地开展改进活动,而且改进工作不会在短时间内马上看到效益,产生抵触情绪,从而制约了软件过程改进活动的实施。上述情况比较普遍,还有其他原

11、因阻碍了软件过程改进活动的进行,但通过改进机构的软件过程能力来提高软件质量是国内外软件界的共识,引入SEI的CMM评估来促进软件过程的提高势在必行。3 理解CMM3.1 CMM的产生美国卡耐基梅隆大学软件工程研究所应美国联邦政府的要求开发了一种用于评价软件承包商能力并帮助其改善质量的方法软件开发能力的成熟度模型(Cap ability Maturity Model for Software。从1 987年SEI推出SWCMM框架开始,1991年推出CMM1.0版,1 993年推出CMM1.1版,2000年推出CMMISE/SW 1.0版。CMM是一些成功项目的软件过程的总结,是一种不断改进软件

12、过程和软件过程能力的方法和步骤,通过描述“谁做什么”来指导过程改进,有明确判断依据确定是否已经达到其要求,与具体的软件生命周期、开发方法等无关。CMM中不包括具体操作的事务,也不通过“如何做”来指导软件过程改进。解决软件生产过程中的管理问题、提高软件生产效率和质量是CMM诞生的直接动力。评估、规范和改善软件机构的软件生产行为是CMM的主要目标。软件机构形成一套完整而成熟的软件过程需要一个从无序到有序、从定性到定量,最后再从静态到动态的历程,即软件机构在形成成熟的软件过程之前必须经历一系列的成熟阶段。软件机构首先要判断自己属于哪一个成熟阶段,然后再根据自身的实际情况决定应该重点采取哪一些活动来更

13、有效地改进自己的软件过程。其他企业在同软件企业订立软件开发合同时也可以根据该企业机构所处的成熟阶段判断其软件开发能力,判断相关的软件风险。这些都需要理论来指导,CMM就是这样的理论模型,它规定了软件机构成熟阶段的框架,以及如何判断软件机构所处的成熟阶段和为改进自己的软件过程应该采取的办法。3.2 CMM的内部结构CMM为软件组织的过程能力提供了一个阶梯式的改进框架:初始级软件过程的特点是无秩序的,有时甚至是混乱的,对过程几乎没有定义,成功取决于个人努力;可重复级已建立了基本的项目管理过程来跟踪费用、进度和功能特性。制定了必要的过程纪律,能重复早先类似应用项目取得的成功;已定义级已将软件管理和工

14、程两方面的过程文档化、标准化,并综合成该组织的标准软件过程。所有项目均使用经批准、剪裁的标准软件过程来开发和维护软件;定量管理级收集对软件过程和产品质量的详细度量数据,对软件过程和产品都有定量的理解和控制;优化级过程的量化反馈和先进的新思想、新技术促使过程不断改进。除第一级外,每一级包含了实现这一级目标的若干关键过程域。它指明为了改进其软件过程或达到某个成熟度等级,组织应关注和必须着手解决的问题。在CMM体系中,各级成熟度级别处于结构中的最高层(见图1,其下是子结构(关键过程域Key Process Area,KPA。每一个成熟度级别都是由多个KPA组成,而每个KPA仅对应一个成熟度级别。在关

15、键过程域之下的是“公共特征”,每个KPA被分为五个公共特征。每一个公共特征对应于相应的关键实践,当所有与之对应的关键实践均已完成时,即实现了相应的关键过程域。每一个成熟度级别都代表着相应的过程能力。关键过程域是企业在进行过程改进时特别需要加以注意的地方,通过CMM中的关键过程域可以看出企业的成熟度水平。关键过程域指出了为了达到更高一级的成熟度级别所必需解决的问题。在每个关键过程域中确定了一系列相关的活动,这些活动对于增强过程的能力是十分重要的。4 CMM的实施4.1 CMM实施应注意的问题CMM是为承接政府大型软件合同的软件企业为对象而制定的。因此,中小型企业在采用CMM时,必须按照企业自身的

16、特点和需要去剪裁和解释它的条文。因此,应该把CMM作为一个参考模型,而不是一个必须完全照办的标准。国际标准化组织的质量管理标准ISO9000与CMM均可作为软件企业的过程改善框架,但CMM仅适用于软件行业,ISO9000的适应面更广。一般,通过ISO9001认证的企业可达到CMM2级或略高的程度,通过CMM3级的企业只要稍做补充,就可较容易地通过ISO9001认证。4.2 如何实施CMM(1注重教育与培训。首先是理论基础的建设,根据CMM模型的要求,一个项目的开发一定要有章可循,而且要做到有章必循,这两点都离不开培训。培训的方式有很多,可以向有关专业培训咨询机构进行咨询,也可以利用互联网资源进

17、行咨询和培训,还可以聘请有关CMM专家到企业实地指导CMM的实施等。(2确定合理的目标,循序渐进,由易到难,由粗到细,由松到严。一个软件企业实施CMM,首先必须了解自己的管理现状,对照CMM的级别,找到自己在CMM中所处的位置,然后有针对性采取与所处级别相适应的措施,使企业尽早纳入CMM的进化阶段。在实施CMM的过程中一定要根据企业的实际情况量力而行,先定出最基本的改进方案,然后逐步提高。要把握分级改进的思想,使软件过程管理早日得到改善,最终达到提高软件质量,获取经济效益的目的。(3成立工作组。在CMM的实施过程中,工作组的成立是CMM的一个关键步骤。(4注重测试。虽然测试在CMM中没有作为一个单独的KPA存在,但是,加强测试却是实施 CMM 的一个很好的策略。通过加强软件测试，可以直观地发现很多问题， 从而使大家认识到质量的重要性，认识到进行过程改进的重要性；另一方面，也减 少了用户发现错误的概率。设立专职的测试员，让他们在开发过程中参与测试，可 以发现项目开发过程中的很多问题。 （）内部评审和正式