軟件開發(fā)質(zhì)量和風(fēng)險的定量監(jiān)理

1、 HYPERLINK / 軟件開發(fā)質(zhì)量和風(fēng)險的定量監(jiān)理軟件質(zhì)量是指與軟件產(chǎn)品滿足規(guī)定和隱含的需求的能力和有關(guān)的特征的全體，即所有描述計算機軟件優(yōu)秀程度的特性的組合。 應(yīng)用軟件的質(zhì)量依靠于問題需求的描述、解決方案的建模設(shè)計、可執(zhí)行程序的編碼的產(chǎn)生以及為發(fā)覺錯誤而運行軟件的測試。一個優(yōu)秀的監(jiān)理工程師應(yīng)該能夠使用定量的方法來評估軟件開發(fā)過程中產(chǎn)生的分析及設(shè)計模型、源代碼和測試用例(usecase)的質(zhì)量。 軟件開發(fā)質(zhì)量的定量監(jiān)理 為了實現(xiàn)這種實時的質(zhì)量評估，監(jiān)理工程師們必須采納技術(shù)度量來客觀地評估質(zhì)量，而不能僅僅采納主觀的方法進(jìn)行評估。 在評估中，首先要明確的一點是，軟件需求是度量軟件質(zhì)量的基礎(chǔ)。不

2、符合需求的軟件就不具備質(zhì)量。 而在定量監(jiān)理實踐中，通常需要使用一種被稱為尺度度量的方法，這種定量度量適用于一些能夠直接度量的特性，比如，出錯率定義為錯誤數(shù)KLOC單位時刻等。 因而，對質(zhì)量操縱所應(yīng)該建立的一些定量數(shù)據(jù)是： （1）明確性(無二義性)、完全性、正確性、可理解性、可驗證性、內(nèi)部和外部一致性、可完成性、簡潔性、可追蹤性、可修改性、精確性和可復(fù)用性的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)能夠用來評價分析模型和相應(yīng)的需求規(guī)約質(zhì)量的特征。 公開的可能缺陷數(shù)與報告總?cè)毕輸?shù)的對比則能夠用來評價測試精確度和測試覆蓋度，同時也能夠預(yù)測項目公布時刻。 （2）產(chǎn)品公布前清除的缺陷數(shù)在總?cè)毕輸?shù)中所占的百分比，有助于評估產(chǎn)品的質(zhì)量

3、。 （3）按嚴(yán)峻缺陷、子系統(tǒng)缺陷來劃分，分類統(tǒng)計出平均修復(fù)時刻，如此將有助于規(guī)劃糾正缺陷的工作。 （4）利用測試的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，估算可維護(hù)性、可靠性、可用性和原有故障總數(shù)等數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)將有助于評估應(yīng)用軟件的穩(wěn)定程度和可能產(chǎn)生的失敗。 在上述定量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，就能夠開始進(jìn)行估算。 1、差不多的定量估算 差不多定量估算示例： 設(shè) F為用功能點描述的軟件規(guī)模； D1為在開發(fā)過程（提交之前）中發(fā)覺的所有缺陷數(shù)； D2為提交后發(fā)覺的缺陷數(shù)； D為發(fā)覺的總?cè)毕輸?shù)。 因此，D=D1+D2 關(guān)于一個應(yīng)用軟件項目，則有如下計算方程式（能夠從不同的角度估算軟件的質(zhì)量）： 質(zhì)量=D2/F； 缺陷注入率=D/F； 整體

4、缺陷清除率=D1/D； 同樣以上期中的CAD軟件為例，依照上期計算所得結(jié)果，功能點F為366，而在開發(fā)過程中發(fā)覺了15個錯誤，提交后又發(fā)覺了4個錯誤，則： D1=15，D2=4 D=D1+D2=15+4=19 質(zhì)量(每功能點的缺陷數(shù))=D2/F=4/366=0.0109 缺陷注入率=D/F=19/366=0.05191 整體缺陷清除率=D1/D=15/19=0.7895 有資料報告，美國的平均整體缺陷清除率目前只達(dá)到大約85%。而像AT&T、IBM、摩托羅拉和惠普如此一些大公司的頂級項目，通過實施最佳實踐，其缺陷清除率能夠超過99%。 眾所周知，清除軟件缺陷的難易程度是不同的。需求錯誤、規(guī)格講

5、明、設(shè)計問題及錯誤修改是最難清除的。表1給出了美國平均缺陷的情況： 表2反映的是CMM五個等級是如何阻礙軟件質(zhì)量的，其數(shù)據(jù)來源于美國空軍1994年托付SPR（美國一家聞名的調(diào)查公司）進(jìn)行的一項研究。 從表中能夠看出，CMM級不越高，缺陷清除率也越高。 在監(jiān)理過程中，能夠?qū)⑦@這些標(biāo)準(zhǔn)或指標(biāo)結(jié)合起來使用，用以辨明可能存在的質(zhì)量問題。 2、對軟件需求的估算 假設(shè)在一個規(guī)約中有nr個需求，因此 nr=nf+nnf 其中，nf是功能需求的數(shù)目，nnf是非功能需求數(shù)目(例如性能)。 為了確定需求的確定性(無二義性)，一種基于復(fù)審者對每個需求解釋的一致性的度量方法為： Q1nui/nr 其中，Q1表示需求的

6、確定性，nui是所有復(fù)審者都有相同解釋的需求數(shù)目。當(dāng)需求的模糊性越低時，Q1的值越接近1。 在CAD軟件的例子中，假設(shè)計算機圖形顯示功能模塊的功能性需求是10個，非功能性需求（響應(yīng)速度和分辨率）是2個，所有復(fù)審者都有相同解釋的需求數(shù)目是11個，則： Q1=11/12=0.916667 而功能需求的完整性Q2則能夠通過計算以下比率獲得： Q2nu/(nins) 其中，nu是唯一功能需求的數(shù)目，ni是由規(guī)約定義或包含的輸入(刺激)的個數(shù)，ns是被表示的狀態(tài)的個數(shù)。 Q2只是測度了一個系統(tǒng)所表示的必需的功能百分比，然而它并沒有考慮非功能需求。為了把這些非功能需求結(jié)合到整體度量中以求完整，必須考慮已有

7、需求差不多被確認(rèn)的程度。這能夠用Q3來表示： Q3nc/(ncnnv) 其中，nc是差不多確認(rèn)為正確的需求的個數(shù)，nnv是尚未被確認(rèn)的需求的個數(shù)。 在CAD軟件的例子中，假設(shè)數(shù)據(jù)庫治理功能模塊的唯一功能需求是10個，由規(guī)約定義或包含的輸入個數(shù)也是10個，表示的狀態(tài)的個數(shù)是1個，差不多被確認(rèn)的需求是8個，未被確認(rèn)的需求是2個，則： Q210/（101）=1.0 Q38/（8+2）=0.8 3、估算驗收測試時期預(yù)期發(fā)覺的缺陷數(shù) （1）假如使用類似項目的數(shù)據(jù)，那么能夠可能當(dāng)前項目在驗收測試時發(fā)覺缺陷數(shù)，它等于在類似項目的驗收測試時期發(fā)覺的缺陷數(shù)和那個項目可能的工作量與類似的總工作量比率的乘積。用如下

8、公式表示: 驗收測試缺陷的可能=驗收測試缺陷數(shù)工作量可能/實際工作量 在CAD軟件的例子中，若往常有一個相似的圖形處理軟件，在驗收測試的時候發(fā)覺了12個缺陷，本項目估算的工作量是66人/月，實際的工作量是82人/月，則CAD軟件項目在驗收測試時可能出現(xiàn)的缺陷是： 驗收測試缺陷的可能=1266/82=10 （2）使用過程能力基線中的數(shù)據(jù)，那么能夠使用幾種方法來計算那個值: a、估算每功能單元的缺陷數(shù)，那么功能點規(guī)模按前面討論的方式進(jìn)行可能，預(yù)期的缺陷數(shù)是質(zhì)量數(shù)據(jù)和可能規(guī)模的乘積。 b、估算過程缺陷清除率。在這種情形下，在驗收測試時期預(yù)期存在的缺陷數(shù)能夠由缺陷注入率、過程中的清除率目標(biāo)以及可能的規(guī)

9、模一起來決定。 4、針對維護(hù)活動設(shè)計的度量 IEEEStd.982.1-1988IEE94建議了一個軟件成熟度指標(biāo)(SMI)，它提供了對軟件產(chǎn)品的穩(wěn)定性的指示(基于為每一個產(chǎn)品的公布而做的變動)，以下信息能夠確定： MT=當(dāng)前公布中的模塊數(shù)； Fc=當(dāng)前公布中差不多變動的模塊數(shù)； Fa=當(dāng)前公布中差不多增加的模塊數(shù)； Fd=當(dāng)前公布中已刪除的前一公布中的模塊數(shù)； 那么，軟件成熟度指標(biāo)能夠用下面的公式來計算： SMI=MT-(Fa+Fc+Fd)/MT 當(dāng)SMI接近1.0的時候，產(chǎn)品開始穩(wěn)定。SMI也能夠用作打算軟件維護(hù)活動的度量。產(chǎn)生一個軟件產(chǎn)品的公布的平均時刻能夠和SMI關(guān)聯(lián)起來，同時也能夠開

10、發(fā)一個維護(hù)工作量的經(jīng)驗?zāi)Ｐ汀?在CAD軟件的例子中，若目前的軟件是2.0版，當(dāng)前公布的模塊數(shù)是32個，當(dāng)前公布中差不多變動的模塊數(shù)是8個，當(dāng)前公布中差不多增加的模塊數(shù)是2個，當(dāng)前公布中已刪除的前一公布中的模塊數(shù)是1個，則： SMI=（32821）/32=0.656， 從結(jié)果能夠看出，目前的情況離產(chǎn)品穩(wěn)定還有相當(dāng)?shù)木嚯x。 5、軟件可用性的計算 軟件可用性是指在某個給定時刻點上程序能夠按照需求執(zhí)行的概率。其定義為： 可用性=MTTF/（MTTF+MTTR）100 其中，MTTF是“平均失敗時刻”，MTTR是“平均修復(fù)時刻”。 在CAD軟件的例子中，若軟件在6個月內(nèi)失敗一次，每次恢復(fù)平均需要20分鐘

11、（恢復(fù)時刻為排除故障或系統(tǒng)重新啟動所用的時刻），那么，它的可用性是： 6個月/（6個月+20分鐘）X100=99.92% 通常，提高系統(tǒng)的可用性差不多上有兩種方法：即增加MTTF或減少MTTR。而增加MTTF還要求增加系統(tǒng)的可靠性。 6、利用植入故障法估算程序中原有故障總數(shù)ET 通常能夠采納捕獲再捕獲抽樣法來估算程序中原有故障總數(shù)。 設(shè)Ns是在測試前人為地向程序中植入的故障數(shù)(稱播種故障)，ns是通過一段時刻測試后發(fā)覺的播種故障的數(shù)目，n是在測試中又發(fā)覺的程序原有故障數(shù)。 假設(shè)測試用例發(fā)覺植入故障和原有故障的能力相同，則程序中原有故障總數(shù)N(=ET)估算值為： 例如，在CAD軟件的測試過程中，

12、人為播入的故障數(shù)是5個，通過一段時刻的測試后發(fā)覺的播種故障數(shù)是4個，在測試中又發(fā)覺原有的故障數(shù)是2個，則程序中原有的故障數(shù)是： N=（5/4）2=15個 軟件開發(fā)風(fēng)險的定量監(jiān)理 專門多應(yīng)用軟件項目之因此陷入混亂狀態(tài)而使項目組人員經(jīng)常感到疲于奔命，確實是因為對風(fēng)險治理的不重視。在監(jiān)理過程中也常常如此，專門多情況下差不多上問題發(fā)生時才意識到問題的存在。而資源和項目周期的壓力，使得項目的相關(guān)方不得不在沒有專門充分預(yù)備的情況下倉促應(yīng)戰(zhàn)，而在這種情況下產(chǎn)生的結(jié)果往往是不理想的。 軟件風(fēng)險監(jiān)理確實是在風(fēng)險成為阻礙軟件項目成功的威脅之前，識不、著手處理并消除風(fēng)險的源頭。 風(fēng)險關(guān)注以后將要發(fā)生的情況。那么，什

13、么樣的風(fēng)險會導(dǎo)致軟件項目完全失敗呢？改變也是我們所關(guān)懷的用戶需求、開發(fā)技術(shù)、目標(biāo)計算機以及所有其他與項目相關(guān)的因素的改變，將會對按時交付和總體成功產(chǎn)生什么阻礙呢？最后，我們必須抓住選擇機會我們應(yīng)該采納什么方法和工具？需要多少人員來參與工作？對質(zhì)量的要求要達(dá)到什么程度才是“足夠的”？諸如此類的問題還有專門多，這些問題是風(fēng)險監(jiān)理最關(guān)鍵的部分。 對風(fēng)險進(jìn)行定量監(jiān)理的第一步，確實是要識不那些可能將風(fēng)險帶到項目打算中的因素，也確實是對風(fēng)險進(jìn)行分類。 1、項目風(fēng)險威脅到項目打算。也確實是講，假如項目風(fēng)險變成現(xiàn)實，有可能會拖延項目的進(jìn)度，且增加項目的成本。 項目風(fēng)險是指潛在的預(yù)算、進(jìn)度、人力(工作人員及組織

14、)、資源、客戶、及需求等方面的問題以及它們對軟件項目的阻礙。項目復(fù)雜性、規(guī)模以及結(jié)構(gòu)不確定性也被定義為項目風(fēng)險因素。 2、技術(shù)風(fēng)險威脅到要開發(fā)軟件的質(zhì)量及交付時刻。假如技術(shù)風(fēng)險變成現(xiàn)實，則開發(fā)工作可能變得專門困難或全然不可能。 技術(shù)風(fēng)險是指潛在的設(shè)計、實現(xiàn)、接口、驗證、和維護(hù)等方面的問題。此外，規(guī)約的二義性、技術(shù)的不確定性、陳舊的技術(shù)及“先進(jìn)的”技術(shù)也是風(fēng)險因素。 3、組織風(fēng)險。常見的組織風(fēng)險是組織內(nèi)部對目標(biāo)未達(dá)成一致、高層對項目不重視、資金不足或與其他項目有資源沖突等差不多上潛在的組織風(fēng)險。 4、外部風(fēng)險。比如法律法規(guī)變化、項目相關(guān)接口方的情況發(fā)生變化，這些事件往往是不可操縱的。但要注意的是

15、，一般將不可操縱的“不可抗力”不作為風(fēng)險，而是將它們當(dāng)作災(zāi)難進(jìn)行防備。 風(fēng)險預(yù)測，又稱為風(fēng)險估算，試圖從兩個方面評估每一個風(fēng)險風(fēng)險發(fā)生的可能性或概率，以及假如風(fēng)險發(fā)生后所產(chǎn)生的后果。 項目打算者以及其他治理人員和技術(shù)人員需要一起執(zhí)行四個風(fēng)險預(yù)測活動：（1）建立一個尺度，以反映風(fēng)險發(fā)生的可能性；（2）描述風(fēng)險的后果；（3）估算風(fēng)險對項目及產(chǎn)品的阻礙；（4）標(biāo)注風(fēng)險預(yù)測的整體精確度，以免產(chǎn)生誤解。 風(fēng)險表能夠給項目治理者、監(jiān)督者提供一種簡單的風(fēng)險預(yù)測技術(shù)。風(fēng)險表的樣本如表3所示。 在那個地點，PS指產(chǎn)品/項目規(guī)模風(fēng)險，BU指商業(yè)風(fēng)險，CU是指客戶特性風(fēng)險，TE是指建筑技術(shù)風(fēng)險，DE是指開發(fā)環(huán)境風(fēng)險

16、，ST是指人員經(jīng)驗與經(jīng)驗風(fēng)險，像如此風(fēng)險能夠有許多，在那個地點就不一一舉例了。 項目組一開始要在表中的第一列列出所有風(fēng)險(不管多么細(xì)微)。每一個風(fēng)險在第二列上加以分類。每個風(fēng)險發(fā)生的概率則輸入到第三列中。每個風(fēng)險的概率值能夠由項目組成員個不估算，然后將這些單個值求平均，得到一個有代表性的概率值。 下一步是評估每個風(fēng)險所產(chǎn)生的阻礙。使用表3所述的特性評估每個風(fēng)險因素，并確定其阻礙的類不。對四個風(fēng)險因素-性能、支持、成本及進(jìn)度的阻礙類不求平均可得到一個整體的阻礙值(假如其中一個風(fēng)險因素對項目特不重要，也能夠使用加權(quán)求平均值)。 在表三中，阻礙類不取值如下： 1-災(zāi)難的，2-嚴(yán)峻的，3-輕微的，4-可忽略的 完成了風(fēng)險表的前四列內(nèi)容之后，就要依照概率及阻礙來進(jìn)行排序。高發(fā)生概率、高阻礙的風(fēng)險放在表的上方，而低概率風(fēng)險則移到表