基于CMMI的軟件項目質(zhì)量管理框架

張仲雷

摘要：被廣泛應(yīng)用于軟件企業(yè)的軟件能力成熟度模型CMMI是改善軟件質(zhì)量管理的重要方法之一，本文運用軟件能力成熟度模型集成CMMI軟件過程持續(xù)改進的觀點，并結(jié)合質(zhì)量和項目管理思想，提出了以軟件項目需求管理、軟件項目開發(fā)管理、軟件質(zhì)量保證為重點的軟件項目質(zhì)量控制框架。

關(guān)鍵詞：CMMI軟件項目質(zhì)量管理

1軟件項目的生產(chǎn)特征

軟件項目相對于其它項目既有共同的特征，同時也具有自身鮮明的特點。下面從幾個方面分析并說明這些特點對軟件過程改進以及軟件質(zhì)量管理的影響。

首先軟件項目存在著規(guī)模限制，軟件項目的規(guī)模特征首先是項目的組成人員較少，其資源有限。而資源是進行軟件過程改善與軟件質(zhì)量管理的先決條件，不同規(guī)模項目進行軟件過程改善與質(zhì)量管理，資源的占用并不是一個簡單的線形關(guān)系，如200人的軟件企業(yè)和10人的軟件項目實施質(zhì)量管理所需的投入并不是簡單的20：1的關(guān)系?！奥槿鸽m小，五臟俱全”，除開對軟件過程改善培訓(xùn)和支持以外，軟件企業(yè)和軟件項目進行過程改善的核心活動基本上是一樣的，那么軟件項目就必須精打細算的利用有限的資源做最需要的軟件過程改善與質(zhì)量管理。

其次是項目獨立性：在特定機型上，利用特定硬件配置，由特定的系統(tǒng)軟件或支撐軟件的支持，形成了特定的開發(fā)環(huán)境。再加上軟件項目特定的目標，采用特定的開發(fā)方法、工具和語言，使得軟件具有獨一無二的特色。這種建立在內(nèi)容、形式各異的基礎(chǔ)上的研制或生產(chǎn)方式，自然會給管理工作造成許多實際困難。

再者軟件項目的任何一個成員都可能參與軟件生產(chǎn)的各個方面，每個人都是“全才”，既可以進行需求分析，同時也可以進行設(shè)計、開發(fā)和測試。在軟件生產(chǎn)過程中，軟件項目在職責劃分上更側(cè)重以人員為中心而不是以角色為中心，軟件開發(fā)缺乏層次性。這一特征對軟件過程改進的組織方式產(chǎn)生很大的影響，項目組織在進行過程改善時就不太可能設(shè)立獨立的軟件工程組，而是使每一個軟件工程人員參與到軟件過程改善活動之中，在軟件工程項目開發(fā)的同時并行進行軟件過程改善。

總之軟件項目的特征可理解為創(chuàng)造性強、動態(tài)變化快、技術(shù)革新迅速，其成功依賴于小團體的創(chuàng)造能力。同時軟件項目組也存在著軟件過程規(guī)范不夠明確、組織崗位職責模糊、人員管理松散、技術(shù)使用不合理等一系列阻礙軟件項目的缺陷。這些缺陷直接導(dǎo)致了軟件項目質(zhì)最管理的混亂，因此有必要在以軟件過程改善為主線的基礎(chǔ)上建立起規(guī)范化和制度化的軟件項目質(zhì)量控制框架。

2影響軟件質(zhì)量的結(jié)構(gòu)因素

軟件能力成熟度模型重點是從組織管理方面研究評估軟件生產(chǎn)過程，從而提高軟件質(zhì)量。軟件業(yè)通過多年實踐，總結(jié)出軟件質(zhì)量是人員、過程和技術(shù)的函數(shù)，即：Q=f(M，P，T)

其中，Q表示軟件質(zhì)量；M表示人員iP表示軟件生產(chǎn)過程；T表示技術(shù)。

從項目管理的角度講這就是組織管理、項目的過程管理和技術(shù)工具使用的組成。

3軟件質(zhì)量控制框架

正如我們所知，軟件開發(fā)建設(shè)是一個系統(tǒng)性的工程，在軟件開發(fā)過程中，影響開發(fā)質(zhì)量的因素有很多，人員、過程、技術(shù)可以被看作是獨立的因素，但實際上人員、過程、技術(shù)三者存在相互依存的關(guān)系。把三者合理地結(jié)合起來，使人員、過程和技術(shù)相互配合，達到整體最佳狀態(tài)，才一是實施軟件質(zhì)量控制追求的目標。而其中人員因素又可以細分為開發(fā)人員能力、開發(fā)人員數(shù)量，反映到組織上就是軟件項目的角色管理；過程因素可以細分為軟件過程成熟度、軟件開發(fā)周期，主要體現(xiàn)為項目的過程管理：技術(shù)因素可以細分為軟件復(fù)雜性與開發(fā)工具兩個因素，具體體現(xiàn)為項目的軟件配置管理。依據(jù)CMMI，將軟件質(zhì)量與其主要因素之間的關(guān)系建立一個軟件質(zhì)量控制框架(如圖2所示)。

軟件質(zhì)量(SQ)主要受軟件開發(fā)過程成熟度(PM)、軟件的大小與復(fù)雜性(SC)，軟件開發(fā)所需的資源(DR)、使用的開發(fā)工具(DT)和開發(fā)人員的能力(PC)五個要素的影響；同時軟件開發(fā)質(zhì)量又影響著軟件開發(fā)周期(CT)、開發(fā)所需的資源(DR)。此外，開發(fā)過程成熟度(PM)和系統(tǒng)的大小與復(fù)雜性(SC)又分別影響著軟件開發(fā)所需的資源(DR)、開發(fā)周期(CT)。因此對于軟件開發(fā)質(zhì)量(SQ)，可以用擴展后的函數(shù)來表達，于是得到一個軟件質(zhì)量控制模型：SQ=f(PM，SC，DR，DT，PC)

3.1軟件開發(fā)過程成熟度(Process Matu rity，簡稱PM)軟件開發(fā)過程成熟度(PM)的高低取決于軟件開發(fā)者對開發(fā)過程的管理及工程能力的高低：依據(jù)CMMI評估的PM能反映其對提高軟件開發(fā)過程能力的投資水平。對開發(fā)過程的控制能力和自我改善能力越強，在實際系統(tǒng)開發(fā)中軟件開發(fā)錯誤與重復(fù)工作就越少，軟件開發(fā)質(zhì)量越高。

3.2軟件的大小與復(fù)雜性{Size and Complexity，簡稱SC)軟件的大小主要取決于項目的大小及其業(yè)務(wù)的復(fù)雜程度，反映到程序中則可以通過系統(tǒng)模塊的數(shù)量和可以執(zhí)行程序語句的多少(主要是其行數(shù))來測量。軟件的復(fù)雜性主要包括技術(shù)專業(yè)、數(shù)據(jù)和決策三方面的復(fù)雜性。技術(shù)專業(yè)的復(fù)雜性體現(xiàn)在系統(tǒng)功能實現(xiàn)的困難，特別是系統(tǒng)中運算法則和計算統(tǒng)計的實現(xiàn)；數(shù)據(jù)的復(fù)雜性是指軟件中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和關(guān)系的復(fù)雜性；決策的復(fù)雜性是指軟件中決策路徑的復(fù)雜性和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。軟件在這三方面越復(fù)雜，那么在軟件開發(fā)過程中發(fā)現(xiàn)和未發(fā)現(xiàn)的錯誤就越多，軟件開發(fā)的質(zhì)量就越加難以得到保證。

3.3軟件項目所需的資源(Development Resource，簡稱DR)軟件項目所需的資源包括系統(tǒng)開發(fā)所需的人力、物力、財力，DR主要與SC，PM，SQ以及DT，PC有關(guān)系。其中SC越大，DR越大；增強PM，DR增加：DT，PC越大，DR越小。在模型中，對于系統(tǒng)所需資源DR而言，DR與SQ的關(guān)系是互補的，成反比關(guān)系，因為軟件質(zhì)量提高會減少錯誤。而這些錯誤很容易導(dǎo)致實質(zhì)性的重復(fù)工作，由此造成的費用遠比項目早期用于改善質(zhì)量方面的投資大很多，從而既可以減少反復(fù)修改的時間，提高工作效率，還可以降低人力資本與資金。對于軟件質(zhì)量SQ而言，在遵循嚴格的系統(tǒng)步驟、使用質(zhì)量工具、進行嚴格的系統(tǒng)測試以及代碼審核來提高系統(tǒng)開發(fā)質(zhì)量時，SQ與DR的關(guān)系是均衡一致的，成正比關(guān)系。

3.4使用的開發(fā)工具(Development Tools，簡稱Dn使用的開發(fā)工具(DT)主要是指在軟件開發(fā)的各個階段對軟件開發(fā)工具的使用。在模型中，DT不僅會影響SQ，而且也影響DR，因為在軟件開發(fā)中，對軟件開發(fā)工具的使用越多(DT越大)，軟件一致性越差，系統(tǒng)協(xié)調(diào)性工作也越大，從而SQ越加難以保證，DR越大。

3.5開發(fā)人員的能力(Personal Capability，簡稱PC)開發(fā)人員的能力(PC)是指軟件開發(fā)小組成員的技術(shù)能力和開發(fā)小組的整體開發(fā)畿力。PC一方面影響著SQ，另一方面也影響著DR。一般而言，PC越強，DR(主要是指時間)就越少，SQ就越有保證。根據(jù)CMMI，PM較差的軟件開發(fā)往往主要依靠于系統(tǒng)開發(fā)人員個人經(jīng)驗的積累，在很大的程度上影響著系統(tǒng)開發(fā)質(zhì)量。

4基于CMMI的軟件項目質(zhì)量管理框架

如前所述，在項目開發(fā)質(zhì)量概念模型的分析中，僅將軟件開發(fā)質(zhì)量取決于人員能力和技術(shù)層面是不夠的，軟件過程成熟度才是直接影響軟件開發(fā)質(zhì)量的主要因素。由于開發(fā)人員的能力主要體現(xiàn)于團隊的力量和能力，技術(shù)則主要通過軟件工具及開發(fā)方法的應(yīng)用來集中體現(xiàn)，軟件過程成熟度則主要體現(xiàn)十對軟件開發(fā)過程的控制能力和自我改善能力。所以我們必須通過以建立有效、穩(wěn)定的軟件過程為核心來強化開發(fā)人員團隊化管理以及軟件開發(fā)工具的應(yīng)用，從而達到對軟件的質(zhì)量控制?；贑MMI的層次結(jié)合軟件項目管理的特點給出其軟件過程的質(zhì)量控制關(guān)鍵框架(如圖3所示)。

通過建立基于CMMI的軟件項目質(zhì)量管理框架，給中小軟件企業(yè)的軟件項目開發(fā)提供了一個參考，對于提高軟件質(zhì)量和軟件項目成功率是有一定幫助的。