軟件工程理論與實踐 課件 第14章 軟件工程管理-1

第14章

軟件工程管理本章介紹軟件估算軟件開發(fā)進度計劃、軟件開發(fā)人員組織、軟件開發(fā)風險管理、軟件質量保證、軟件配置管理。軟件工程標準與軟件文檔、軟件過程能力成熟度模型和軟件項目管理等相關概念。本章概述20%30%40%50%本章目標了解軟件估算的概念、方法、原則與技巧。掌握制訂軟件開發(fā)進度計劃的方法。了解軟件開發(fā)人員組織的形式。了解軟件開發(fā)風險管理的概念。了解軟件質量保證的措施。了解軟件配置管理的相關概念。熟悉軟件工程標準與軟件文檔的概念。熟悉軟件過程能力成熟度模型。了解軟件項目管理的相關內容目錄414.4軟件質量保證14.5軟件配置管理14.6軟件工程標準與軟件文檔14.7軟件過程能力成熟度模型14.8軟件項目管理14.1軟件估算14.1軟件開發(fā)進度計劃14.2軟件開發(fā)人員組織14.3軟件開發(fā)風險管理14.1

軟件估算14.1.1軟件估算的概念14.1.2軟件估算的方法14.1.3軟件估算的原則與技巧14.1.1軟件估算的概念軟件估算是指以準確的調查資料和項目信息（如人員和設備信息）為依據，從估算對象的歷史、現狀及其規(guī)律性出發(fā)，運用科學的方法，對估算對象的規(guī)模、所需工作量和成本進行的測定。614.1.1軟件估算的概念軟件估算的內容包括軟件規(guī)模、工作量和進度。對于估算來說，有些可以做的很仔細，而大多數只是憑主觀經驗判斷。所以多數估算難以做到10%以內的精確度，有的甚至誤差達幾倍，尤其是估算人員經驗不足或估算項目沒有可參考憑借之時。不同的軟件開發(fā)階段，估算的對象和使用的方法都會有所不同，估算的精確度也不一樣。一般來說，隨著項目進展，對項目內容了解愈多，估算也會越來越精確。7軟件估算的內容包括軟件規(guī)模、工作量和進度。對于估算來說，有些可以做的很仔細，而大多數只是憑主觀經驗判斷。所以多數估算難以做到10%以內的精確度，有的甚至誤差達幾倍，尤其是估算人員經驗不足或估算項目沒有可參考憑借之時。14.1.1軟件估算的概念不同的軟件開發(fā)階段，估算的對象和使用的方法都會有所不同，估算的精確度也不一樣。一般來說，隨著項目進展，對項目內容了解愈多，估算也會越來越精確。80%40%80%60%40%90%軟件估算的方法有功能點估算法、代碼行（LOC）估算法、COCOMO估算法、軟件方程式估算法、類比估算法、WBS估算法、Delphi估算法、PERT估算法、綜合估算法等。14.1.2軟件估算的方法2143TEXTHERE（1）估算時間越早，誤差越大。但有估算總比沒估算好。（2）估算能夠用來輔助決策。良好的估算有利于項目負責人做出符合實際的決策。（3）在項目計劃中預留估算時間，并做好估算計劃。（4）避免無準備估算，估算前能收集到越多數據，越利于提高估算結果的準確度。（5）估算盡量實現文檔化，以便于將估算經驗應用于以后的估算中。（6）盡量結合以前的項目估算的數據和經驗，有利于提高當前估算的準確度。14.1.3軟件估算的原則與技巧2143TEXTHERE14.1.3軟件估算的原則與技巧（7）估算工作單元最好有一個合適粒度，而且各單元之間最好相互獨立。（8）盡量考慮到各類因素，如假期、會議、驗收檢查等影響估算結果的因素。（9）盡量讓專業(yè)人士做估算員，如涉及代碼量的，最好讓負責實現該任務的程序員來估算。（10）使用估算工具，提高估算精度和速度。（11）結合多種估算方法，從不同角度進行估算。（12）不隱藏不確定的成本，應在估算中考慮潛在風險。（13）不為滿足預算和預期目標而改變估算結果，不能對估算結果進行隨意的刪改。14.2軟件開發(fā)進度計劃14.2.1Gantt圖14.2.2PERT圖項目管理者的目標是定義全部項目任務，識別出關鍵任務，規(guī)定完成各項任務的起、止日期，跟蹤關鍵任務的進展狀況，以保證能及時發(fā)現拖延進度的情況。為了做到這一點，管理者必須制訂一個足夠詳細的進度表，以便監(jiān)督項目進度，并控制整個項目。14.2軟件開發(fā)進度計劃14.2.1Gantt圖Gantt圖（甘特圖）是一種能有效顯示行動時間規(guī)劃的方法，也叫橫道圖或條形圖。甘特圖把計劃和進度安排兩種職能結合在一起，縱向列出項目活動，橫向列出時間跨度。每項活動計劃或實際的完成情況用橫道線表示。橫道線還顯示了每項活動的開始時間和終止時間。某項目進度計劃的甘特圖如圖所示。1414.2.2PERT圖PERT圖也稱“計劃評審技術”，它采用網絡圖來描述一個項目的任務網絡。不僅可以表達子任務的計劃安排，還可以在任務計劃執(zhí)行過程中估計任務完成的情況，分析某些子任務完成情況對全局的影響，找出影響全局的區(qū)域和關鍵子任務。以便及時采取措施，確保整個項目的完成。1514.2.2PERT圖PERT圖是一個有向圖，圖中的有向弧表示任務，它可以標上完成該任務所需的時間；圖中的結點表示流入結點的任務的結束，并開始流出結點的任務，這里把結點稱為事件。只有當流入該結點的所有任務都結束時，結點所表示的事件才出現，流出結點的任務才可以開始。事件本身不消耗時間和資源，它僅表示某個時間點。每個事件有一個事件號和出現該事件的最早時刻和最遲時刻。每個任務還有一個松弛時間，表示在不影響整個工期的前提下，完成該任務有多少機動余地。松弛時間為0的任務構成了完成整個工程的關鍵路徑。1617PERT圖不僅給出了每個任務的開始時間、結束時間和完成該任務所需的時間，還給出了任務之間的關系，即哪些任務完成后才能開始另外一些任務，以及如期完成整個工程的關鍵路徑。

松弛時間則反映了完成某些任務是可以推遲其開始時間或延長其所需的完成時間。但是PERT圖不能反映任務之間的并行關系。某項目的PERT圖如左圖所示關鍵路徑如圖中粗黑線可見該項目最短完成時間為70。14.2.2PERT圖14.3軟件開發(fā)人員組織14.3.1民主制程序員組14.3.2主程序員組14.3.3現代程序員組為了成功地完成軟件開發(fā)工作，項目組成員必須以一種有意義且有效的方式彼此交互和通信。如何組織項目組是一個管理問題，管理者必須合理地組織項目組，使項目組有較高生產率，能夠按預定的進度計劃完成所承擔的工作。40%50%經驗表明，項目組組織得越好，其生產率越高，而且產品質量也越高。組織軟件開發(fā)人員的方法，取決于所承擔的項目的特點、以往的組織經驗以及軟件開發(fā)公司負責人的看法和喜好。14.3軟件開發(fā)人員組織優(yōu)點：對發(fā)現錯誤抱著積極的態(tài)度，這種積極態(tài)度有助于更快速地發(fā)現錯誤，從而導致高質量的代碼；小組有高度凝聚力，組內學術空氣濃厚，有利于攻克技術難關。因此，小組成員間的通信是平行的，即如果一個小組有n個成員，則可能的通信信道有n(n?1)/2條。缺點：小組人多的話，通信量會非常大；如果組內多數成員技術水平不高，或是缺乏經驗的新手，很有可能不能完成項目。民主制程序員組的一個重要特點是，小組成員完全平等，享有充分民主，通過協(xié)商做出技術決策。14.3.1民主制程序員組為了使少數經驗豐富、技術高超的程序員在軟件開發(fā)過程中能夠發(fā)揮更大作用，程序設計小組也可以采用主程序員組的組織方式。使用“主程序員組”的組織方式，可提高生產率，減少總的人/年（或人/月）數。傳統(tǒng)的主程序員需要擁有過硬技術，同時具備管理能力。主程序員處理所有接口問題（程序員之間不需要溝通信道），為所有代碼負責。后備程序員協(xié)助主程序員，主要負責程序測試的有關工作。編程秘書則完成全部事務性工作，如文檔維護，編譯程序，測試用例等等。這種方式對團隊成員尤其是主程序員的要求很高，已經有一些過時。14.3.2主程序員組實際的“主程序員”應該由兩個人來擔任：

一個是技術負責人，負責小組的技術活動；一個是行政負責人，負責所有非技術的管理決策。14.3.3現代程序員組由于程序員組的成員人數不宜過多，當軟件項目規(guī)模較大時，應該把程序員分成若干個小組（每組2-8人）。結合民主制程序員組和主程序員組的優(yōu)點，根據項目實際情況，在合適的地方采用分散決定的方式，有利于形成暢通的通信渠道，充分發(fā)揮每個程序員的積極性與主動性。14.4軟件開發(fā)風險管理14.4.1軟件開發(fā)風險14.4.2軟件開發(fā)風險管理軟件開發(fā)風險是一種不確定的事件或條件，一旦發(fā)生，會對項目目標產生某種正面或負面的影響。風險有其成因，同時，如果風險發(fā)生，也導致某種后果。風險大多數隨著項目的進展而變化，不確定性會隨之逐漸減少。14.4.1軟件開發(fā)風險可變性隨機性相對性風險總是相對項目活動主體而言,同樣的風險對于不同的主體有不同的影響風險事件是否發(fā)生、何時發(fā)生、后果怎樣？許多事件發(fā)生都遵循一定統(tǒng)計規(guī)律，這種性質叫隨機性辯證唯物主義認為，任何事情和矛盾都可以在一定條件下向自己的反面轉化，這里的條件指活動涉及的一切風險因素，當這些條件發(fā)生變化時，必然會引起風險的變化。14.4.1軟件開發(fā)風險14.4.1軟件開發(fā)風險26按照不同的分類標準，風險可以分為不同的類別。14.4.2軟件開發(fā)風險管理風險管理就是預測在項目中可能出現的最嚴重的問題（傷害或損失），以及采取必要的措施來處理。27確定風險關注點估計損失大小評估損失概率計算風險暴露量實施整個項目的延期實施整個項目的緩沖風險分析制定風險管理計劃風險監(jiān)控風險化解風險優(yōu)先級收集資料估計項目風險形勢判定風險風險判定14.4.2軟件開發(fā)風險管理風險識別三步驟2914.4.2軟件開發(fā)風險管理制定風險管理計劃風險監(jiān)控風險化解風險控制風險識別三步驟14.5

軟件質量保證14.5.1軟件質量的基本概念14.5.2軟件質量保證的措施質量是產品的生命線，保證軟件產品的質量是軟件產品生產過程的關鍵。軟件產品包含一系列的特征或特性，這些特征或特性可以對產品在性能、功能、開發(fā)標準化等各方面的績效進行度量。軟件產品的質量越高，其相關特征或特性就越能滿足用戶的需求。通俗地說，軟件質量是指軟件系統(tǒng)滿足用戶需要或期望的程度。高質量的軟件產品意味著較高的用戶滿意度及較低的缺陷等級，它較好地滿足了用戶需求，具有高水平的可維護性和可靠性。軟件的質量是由多種因素決定的，它等價于軟件產品的一系列的質量特性。14.5.1軟件質量的基本概念ANSI/IEEE729-183軟件質量定義：與軟件產品滿足規(guī)定的和隱含的需要的能力有關的特征或特性的組合。ISOStandard9126軟件質量的特性包括功能性、可靠性、可用性、效率、可維護性和可移植性。14.5.1軟件質量的基本概念McCall軟件質量特性模型14.5.2軟件質量保證的措施在軟件開發(fā)實踐中，可以采取多種方法保證軟件產品的質量，常用的方法包括：33

1.基于非執(zhí)行的測試

2.基于執(zhí)行的測試

3.程序的正確性證明IDEAREALIZATIONPLANNING1.基于非執(zhí)行的測試3.程序的正確性證明2.基于執(zhí)行的測試14.5.2軟件質量保證的措施在軟件開發(fā)實踐中，可以采取多種方法保證軟件產品的質量，常用的方法包括：非執(zhí)行的測試是指不具體執(zhí)行程序的測試工作，也稱為軟件評審。非執(zhí)行的測試需要貫穿于整個軟件開發(fā)過程。在項目開發(fā)前期，軟件開發(fā)人員需要制定詳細的開發(fā)計劃以及評審計劃，標識各階段的檢查重點以及階段工作的預期輸出，為以后的階段評審做準備。在項目的階段評審工作中，要保證評審工作的嚴格性和規(guī)范性。首先，評審人員要具備相應的資格和能力，評審團隊的規(guī)模及任務分配要合理。每次評審都需要做詳細的評審記錄，并做出明確的評審結果。對于不合規(guī)范的工作成果還要給出修改意見?；诜菆?zhí)行的測試14.5.2軟件質量保證的措施軟件評審的具體實施手段包括設計評審、審查、走查、個人評審等。14.5.2軟件質量保證的措施基于執(zhí)行的測試是指通過具體地執(zhí)行程序，觀察實際輸出和預期輸出的差異，來發(fā)現軟件產品錯誤的方法。軟件開發(fā)人員通常使用一種或幾種自動測試工具對系統(tǒng)進行測試。但是，由于手工測試靈活性高的特點，手工測試也是必需的。測試人員可以使用黑盒測試或白盒測試的方法設計測試用例進行測試。軟件測試有利于及早揭示軟件缺陷（見12章）。36基于執(zhí)行的測試軟件測試有一條重要原則是：測試可以發(fā)現程序中的錯誤，但是不能證明程序中沒有錯誤。可見，軟件測試并不能完全證明程序的正確性和可靠性。如果能采用某種方法對軟件系統(tǒng)運行的正確性進行證明，那么軟件產品的質量將更有保證。目前，人們已經研究出證明Pascal和LISP程序正確性的軟件系統(tǒng)，正在對其進行完善和功能擴充。但是，這些系統(tǒng)還只適用于小型的軟件系統(tǒng)，并不適合大規(guī)模的軟件系統(tǒng)。14.5.2軟件質量保證的措施程序的正確性證明14.6

軟件配置管理14.6.1軟件配置管理概述14.6.2配置管理的過程14.6.3軟件配置管理的角色劃分在人員方面，隨著軟件規(guī)模越來越大，很多項目有成千的開發(fā)人員，而且可能分布于世界各地，有不同的文化和社會背景。如何有效地組織和管理這些內容，對于項目的成敗和效率影響非常重大。軟件的開發(fā)過程中，常常產生大量的文檔和程序版本，比如立項報告、需求規(guī)格說明書、概要設計文檔、詳細設計文檔、編碼設計說明、源代碼、可執(zhí)行程序、用戶手冊、測試計劃、測試用例、測試結果、在線文檔等，此外還可能有合同、會議記錄、報告、審核等管理文檔。在軟件開發(fā)中，還常常存在對這些文檔的大量變更。軟件配置管理概述項目委托單位為產品開發(fā)提供資金的單位或個人，通常也確定產品需求項目承辦單位為項目委托單位開發(fā)、購置或選用軟件產品的單位或個人。軟件程序及有關文檔，IEEE定義：計算機程序、方法、規(guī)則、文檔資料及運行時必須的數據用戶實際用軟件完成某項任務的單位或個人，也叫最終使用者。軟件開發(fā)單位直接或間接受項目單位委托，直接負責軟件開發(fā)的單位或個人。14.6.1軟件配置管理術語配置在配置管理中，軟硬件具有的功能或物理特性軟件生命周期軟件系統(tǒng)從提出需求開始，經過開發(fā)，產生滿足需求的軟件系統(tǒng)，投入運行，直至推出使用的整個過程。配置項為配置管理設計的硬件、軟件或二者的集合，在配置管理中被作為單個實體來對待。軟件開發(fā)庫軟件生命周期某一階段中，存放與該階段開發(fā)相關的信息庫。軟件對象項目進展中產生的，可有軟件配置管理加以控制的任何實體。軟件對象擁有唯一的標識符，一個包含實體信息的對象實體，以及與其他對象進行關系操作與消息傳遞的機制14.6.1軟件配置管理術語配置標識由系統(tǒng)所選的配置項及記錄它們功能和物理特性的技術文檔組成。經核準的配置項的技術文檔由說明書、圖、表等組成。為了方便對配置項進行控制和管理，需要對它們進行唯一的命名。配置管理指對配置管理過程中的各個對象進行監(jiān)視和管理。如對配置項的功能特性和物理特性進行標識并寫成文檔。對這些特性的更改進行控制。對更改處理過程和實施狀態(tài)進行記錄和報告。以及對是否符合規(guī)定需求進行驗證等。版本控制版本控制就是管理在整個軟件生命周期中建立起來的某一配置項的不同版本?；€指一個配置項在其生命周期的某一特定時間，被正式標明、固定并經正式批準的版本。也可以說，基線是軟件生命期中各開發(fā)階段末尾的特定點，也常稱為里程碑。所有成為基線的軟件配置項協(xié)議和軟件配置的正式文本必須經過正式的技術審核。版本是某一配置項的已標識的實例。或者定義為，不可變的源對象經質量檢驗合格后所形成的新的相對穩(wěn)定的狀態(tài)（配置）稱為軟件版本。14.6.1軟件配置管理術語14.6.2

軟件配置管理的過程工作范圍1.標識配置項2.進行配置控制3.記錄配置狀態(tài)4.執(zhí)行配置審計配置管理的工作范圍一般包括4個方面：431.標識配置項所謂配置項是配置管理中的基本單元，每個配置項應該包含相應的基本配置管理的信息。標識配置項就是要給配置項取一個合適的名字。所有的軟件產品都要進行配置項的標識，該標識符應該具有唯一性，并且要遵循特定的版本命名規(guī)律，以便于管理和追蹤。比如，V2015.0.1，V2016.1.2。Loremipsumdolorsitamet,consectetueradipiscingelit.Maecenasporttitorconguemassa.90%70%40%38%20%14.6.2軟件配置管理的過程14.6.2

軟件配置管理的過程訪問控制訪問控制通過配置管理中的“軟件開發(fā)庫”、“軟件基線庫”、“軟件產品庫”來實現，每個庫對應著不同級別的操作權限，為團隊成員授予不同的訪問權利。版本控制版本控制是指用戶能夠對適當的版本進行選擇從而獲得需要的系統(tǒng)配置，它往往使用自動的版本控制工具來實現，比如Git。變更控制變更控制是應對軟件開發(fā)過程中各種變化的機制，可以通過建立控制點和報告與審查制度來實現。產品發(fā)布控制產品發(fā)布控制面向最終發(fā)布版本的軟件產品，旨在保證提交給用戶的軟件產品版本是完整、正確和一致的。452．進行配置控制2013201420152016

3．記錄配置狀態(tài)記錄配置狀態(tài)的目的是使配置管理的過程具有可追蹤性。配置狀態(tài)報告記錄了軟件開發(fā)過程中每一次配置變更的詳細信息，包括改動的配置項、改動內容、改動時間和改動人等。配置狀態(tài)報告是開發(fā)人員之間進行交流的重要工具，對項目的成功非常重要。14.6.2軟件配置管理的過程ADCB14.6.2軟件配置管理的過程4．執(zhí)行配置審計配置審計是為了保證軟件工作產品的一致性和完整性，從而保證最終軟件版本產品發(fā)布的正確性。軟件的配置管理貫穿于整個軟件開發(fā)過程，可以建立和維護在整個軟件生命周期內軟件產品的完整性。目前市場上流行的配置管理工具有很多，比如微軟公司的VisualSourceSafe（VSS）、Rational公司的ClearCase以及Github的Git等。14.7軟件工程標準與軟件文檔14.7.1軟件工程標準14.7.2軟件文檔軟件工程標準化的定義在軟件工程項目中，為了便于項目內部不同人員之間交流信息，要制定相應的標準來規(guī)范軟件開發(fā)過程和產品。隨著軟件工程學的發(fā)展，軟件開發(fā)工作的范圍從只是使用程序設計語言編寫程序，擴展到整個軟件生命期，包括軟件需求分析、設計、實現、測試、運行和維護，直到軟件退役。軟件工程還有一些管理工作，如過程管理、產品質量管理和開發(fā)風險管理等。所有這些工作都應當逐步建立其標準或規(guī)范。由于計算機技術發(fā)展迅速，在未形成標準之前，計算機行業(yè)中先使用一些約定，然后逐漸形成標準。軟件工程標準化就是對軟件生命期內的所有開發(fā)、維護和管理工作都逐步建立起標準。14.7.1軟件工程標準（1）提高軟件的可靠性、可維護性和可移植性，因而可提高軟件產品的質量軟件工程標準化給軟件開發(fā)工作帶來的好處主要有以下幾點：（2）提高軟件生產力（3）提高軟件開發(fā)人員的技術水平（4）改善軟件開發(fā)人員之間的通信效率，減少差錯（5）有利于軟件工程的管理（6）有利于降低軟件成本和縮短軟件開發(fā)周期14.7.1軟件工程標準14.7.2軟件文檔在軟件工程中，文檔記錄了從需求分析到產品設計再到產品實現及測試的過程，甚至到產品交付以及交付后的使用情況等各個階段的相關信息。文檔一方面充當了各個開發(fā)階段之間的橋梁，作為前一階段的工作成果及結束標志，它使分析有條不紊地過渡到設計，再使設計的成果物化為軟件。另一方面，文檔在團隊的開發(fā)中起到了重要的協(xié)調作用。此外，還有一些與用戶打交道的文檔成為用戶使用軟件產品時最得力的助手。合格的軟件工程文檔應該具備以下幾個特性。51（1）及時性軟件文檔特性（2）完整性（3）實用性（4）規(guī)范性（5）結構化（6）簡潔性14.7.2軟件文檔14.7.2軟件文檔53軟件文檔的分類14.8

軟件過程能力成熟度模型軟件過程能力成熟度模型認為，軟件質量難以保證的問題在很大程度上是由管理上的缺陷造成的，而不是由技術方面的問題造成的。因此，軟件過程能力成熟度模型從管理學的角度出發(fā)，通過控制軟件的開發(fā)和維護過程來保證軟件產品的質量。它的核心是對軟件開發(fā)和維護的全過程進行監(jiān)控和研究，使其科學化、標準化，能夠合理地實現預定目標。軟件過程能力成熟度模型（CapabilityMaturityModel，CMM）是用于評估軟件能力與成熟度的一套標準，它由美國卡內基—梅隆大學軟件工程研究所推出，側重于軟件開發(fā)過程的管理及工程能力的提高與評估，是國際軟件業(yè)的質量管理標準。14.8軟件過程能力成熟度模型5614.8軟件過程能力成熟度模型

軟件過程能力成熟度模型圖軟件過程能力成熟度模型的成熟度等級14.9軟件項目管理14.9.1軟件項目管理概述14.9.2軟件項目管理與軟件工程