基于TSP的軟件質(zhì)量計(jì)劃

李 斌

廣州醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院，廣東 廣州 210260

1 關(guān)于TSP

TSP（Team Software Process）即團(tuán)隊(duì)軟件過(guò)程，TSP是由“軟件質(zhì)量之父”Watts s.Humphrey提出的一種采用廣泛的團(tuán)隊(duì)過(guò)程。TSP提供了各方面的計(jì)劃和日志來(lái)幫助實(shí)現(xiàn)定量的軟件質(zhì)量管理。比如項(xiàng)目初期的軟件質(zhì)量計(jì)劃、進(jìn)度計(jì)劃和任務(wù)計(jì)劃，項(xiàng)目進(jìn)行中各階段的評(píng)審會(huì)日志還有貫穿整個(gè)項(xiàng)目的缺陷日志等。

2 軟件質(zhì)量計(jì)劃內(nèi)容

1）質(zhì)量計(jì)劃步驟：

（1）明確其范圍和目的及需達(dá)到的質(zhì)量目標(biāo)；

（2）組織實(shí)際運(yùn)作的各過(guò)程的步驟（可用流程圖或類似圖表展示過(guò)程要求）；

（3）在項(xiàng)目的不同階段，相關(guān)職責(zé)、權(quán)限和資源的具體分配；

（4）采用的具體的文件化程序和指導(dǎo)書；

（5）適宜階段適用的檢驗(yàn)、試驗(yàn)、檢查和審核大綱；

（6）隨項(xiàng)目的進(jìn)展進(jìn)行更改和完善質(zhì)量計(jì)劃的文件化程序；

（7）達(dá)到質(zhì)量目標(biāo)的度量方法及所采取的措施。

2）質(zhì)量計(jì)劃包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：主要比率，無(wú)缺陷比率（PDF），缺陷數(shù)/頁(yè)，缺陷數(shù)/千代碼行（KLOC），缺陷比率，開(kāi)發(fā)時(shí)間比率，估計(jì)與失效比率（A/FR），復(fù)查比率，評(píng)審比率，缺陷引入比率，缺陷去除比率，階段成品率，過(guò)程成品率。

主要比率由3條主要的度量標(biāo)準(zhǔn)組成，它對(duì)過(guò)程質(zhì)量提供了一個(gè)總覽。代碼行/小時(shí)體現(xiàn)了小組的總生產(chǎn)率：比值越高，說(shuō)明生產(chǎn)率越高，成本越低。重復(fù)利用率體現(xiàn)的是本產(chǎn)品中對(duì)先前產(chǎn)品中程序代碼復(fù)用的代碼行數(shù)的百分比，對(duì)于一個(gè)包括500行代碼的產(chǎn)品，10%的重復(fù)利用率意味著50行代碼是重復(fù)利用的。新重復(fù)利用率則是本周期對(duì)將來(lái)的周期或項(xiàng)目可能做出的貢獻(xiàn)。例如，15%的新重復(fù)利用率意味著，本項(xiàng)目?jī)?nèi)開(kāi)發(fā)出的代碼中有15%是可以加進(jìn)重用代碼庫(kù)的，它們可以在接下來(lái)的周期或是其他的項(xiàng)目中被用到。

無(wú)缺陷比率（PDF）就是在給定的階段內(nèi)沒(méi)有缺陷的產(chǎn)品部件占產(chǎn)品部件總數(shù)的百分比。例如，如果1個(gè)集合包含8個(gè)部分，而其中6個(gè)部分都在周期1中有編譯缺陷，則這個(gè)集合在編譯階段就有25%是無(wú)缺陷的。這個(gè)比值與單個(gè)部分的編譯缺陷數(shù)無(wú)關(guān)。同樣，如果集合的8個(gè)部分中有4個(gè)在集成測(cè)試中有問(wèn)題，那么在集成測(cè)試中這個(gè)集合就有50%是無(wú)缺陷的。PDF提供了一個(gè)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的初步估算方法。舉例來(lái)說(shuō)，如果PDF不是平衡均勻的增長(zhǎng)，那么就需要檢查那些缺陷數(shù)目很多的部分，這些部分很可能在將來(lái)造成更大的影響。雖然PDF值可以用來(lái)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，但是它卻沒(méi)法發(fā)現(xiàn)哪些部分是造成問(wèn)題的根本，因此還需要進(jìn)一步仔細(xì)研究各部分的數(shù)據(jù)來(lái)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的根本。

缺陷數(shù)/頁(yè)指的是從每頁(yè)需求或概要設(shè)計(jì)文檔中去除缺陷的平均數(shù)。盡管各個(gè)小組的缺陷數(shù)/頁(yè)大相徑庭，但是比值通常會(huì)大于人們的預(yù)期。缺陷數(shù)/KLOC指的是從每千行詳細(xì)設(shè)計(jì)文檔或代碼中去除缺陷的平均數(shù)。在測(cè)試階段發(fā)現(xiàn)的缺陷數(shù)/KLOC體現(xiàn)了產(chǎn)品在這個(gè)階段開(kāi)始和結(jié)束時(shí)的質(zhì)量。當(dāng)一個(gè)產(chǎn)品有許多缺陷的時(shí)候，通過(guò)測(cè)試可以發(fā)現(xiàn)許多，但同時(shí)也會(huì)漏掉許多。比如單元測(cè)試中發(fā)現(xiàn)了很多缺陷，那么單元測(cè)試后可能仍遺留著許多缺陷。如果在測(cè)試中只發(fā)現(xiàn)的少量的缺陷，那么產(chǎn)品通常就不會(huì)有太大的問(wèn)題。經(jīng)驗(yàn)表明，如果一個(gè)產(chǎn)品在創(chuàng)建和集成測(cè)試中的缺陷數(shù)/KLOC小于0.5，在系統(tǒng)測(cè)試中小于0.2，那么它通常就不會(huì)再有什么遺留問(wèn)題了。

缺陷比率提供了深入分析設(shè)計(jì)復(fù)查和代碼復(fù)查質(zhì)量的方法。經(jīng)驗(yàn)表明，如果在代碼復(fù)查階段發(fā)現(xiàn)的缺陷數(shù)大于編譯階段的2倍，那么說(shuō)明代碼復(fù)查做得很成功。由此得出了代碼復(fù)查/編譯的缺陷比率的一個(gè)參考值：2.0。開(kāi)發(fā)時(shí)間比率是另一種分析過(guò)程及產(chǎn)品質(zhì)量的方法。經(jīng)驗(yàn)表明，如果詳細(xì)設(shè)計(jì)的時(shí)間多于編碼的時(shí)間，那么這個(gè)詳細(xì)設(shè)計(jì)通常都很出色。經(jīng)驗(yàn)也表明，當(dāng)詳細(xì)設(shè)計(jì)復(fù)查的時(shí)間比詳細(xì)設(shè)計(jì)時(shí)間多50%以上的時(shí)候，詳細(xì)設(shè)計(jì)復(fù)查就是徹底的。在需求分析方面也存在一個(gè)原則，那就是用需求分析時(shí)間的25%或更多來(lái)進(jìn)行需求評(píng)審。對(duì)于概要設(shè)計(jì)的要求是用概要設(shè)計(jì)時(shí)間的50%或更多來(lái)進(jìn)行復(fù)查和評(píng)審。

另一個(gè)有用的開(kāi)發(fā)時(shí)間比率是A/FR。它代表估計(jì)與失效的比率，即：用在估計(jì)型活動(dòng)（如復(fù)查和評(píng)審）上的時(shí)間與用在失效型活動(dòng)（如編譯和測(cè)試）上的時(shí)間的比值。對(duì)于小的獨(dú)立產(chǎn)品，A/FR通常大于2.0。對(duì)于相對(duì)龐大一些的產(chǎn)品（如用TSP完成的產(chǎn)品），A/FR等于1.0是較為合適的。這是因?yàn)榇笮蛷?fù)雜產(chǎn)品通常需要較多的測(cè)試時(shí)間，即使產(chǎn)品本身沒(méi)有缺陷或缺陷很少也要如此。要得到高質(zhì)量的產(chǎn)品，就要在復(fù)查和評(píng)審中使用足夠的時(shí)間。一個(gè)衡量評(píng)審與復(fù)查時(shí)間是否足夠的方法就是使用復(fù)查比率與評(píng)審比率。

開(kāi)發(fā)人員在工作中必然會(huì)引入缺陷。缺陷引入比率提供了一個(gè)估計(jì)每個(gè)階段引入的缺陷數(shù)的方法：用估計(jì)的缺陷引入比率乘以該階段的估計(jì)時(shí)間。同樣方法也可以用來(lái)計(jì)算各階段的缺陷排除比率。

階段成品率指的是一個(gè)產(chǎn)品在一個(gè)給定的階段內(nèi)去掉的缺陷的百分比。比如一段代碼在代碼復(fù)查開(kāi)始前有17個(gè)缺陷，在代碼復(fù)查時(shí)引入了3個(gè)缺陷，同時(shí)又找到了18個(gè)缺陷，那么代碼復(fù)查的階段成品率就是90%。也就是說(shuō)：

成品率＝100%×（找到的缺陷數(shù)）/ （產(chǎn)品的缺陷總數(shù)）=100%×18 /（17＋ 3）=90%

這個(gè)公式可以應(yīng)用到過(guò)程的每一個(gè)階段。由于產(chǎn)品中可能遺留著未被發(fā)現(xiàn)的缺陷，隨著這些未被發(fā)現(xiàn)的缺陷逐漸被發(fā)現(xiàn)，階段成品率會(huì)逐漸降低，因此需要在階段結(jié)束時(shí)對(duì)總?cè)毕輸?shù)（包括已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的和未被發(fā)現(xiàn)的）進(jìn)行一個(gè)預(yù)測(cè)。

類似的，過(guò)程成品率指的是在一個(gè)特定階段之前除去缺陷數(shù)的百分比。比如編譯以前的過(guò)程成品率衡量的就是在編譯前除去的缺陷總數(shù)占編譯前引入的缺陷總數(shù)的百分比。

3 軟件質(zhì)量計(jì)劃制訂

在TSP中，質(zhì)量計(jì)劃（SUMQ）的制訂與計(jì)劃小結(jié)（SUMP）的制訂相輔相成，缺一不可。計(jì)劃小結(jié)的制訂又需要參考產(chǎn)品規(guī)模摘要（SUMS）和任務(wù)計(jì)劃（TASK），而任務(wù)計(jì)劃又與進(jìn)度計(jì)劃（SCHEDULE）密切相關(guān)。除此而外，質(zhì)量計(jì)劃的制訂還需要參考質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（QUAL）的要求。質(zhì)量計(jì)劃與進(jìn)度計(jì)劃之間的內(nèi)在聯(lián)系如圖1所示。

圖1 SUMQ計(jì)劃數(shù)據(jù)的來(lái)源

在制訂質(zhì)量計(jì)劃之前首先需要制訂一個(gè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)來(lái)約束它。因?yàn)橘|(zhì)量計(jì)劃需要與進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行協(xié)調(diào)、修訂，所以就必須用一個(gè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)來(lái)限制它，作為底線。只有合乎質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量計(jì)劃才是合格的，否則就需要重新制訂質(zhì)量計(jì)劃。質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)通常是根據(jù)以往的項(xiàng)目數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)得來(lái)的若干個(gè)固有標(biāo)準(zhǔn)，制訂時(shí)只需從若干個(gè)備選的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中選出一個(gè)即可。

當(dāng)選定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以后就可以開(kāi)始制訂質(zhì)量計(jì)劃，制訂質(zhì)量計(jì)劃應(yīng)當(dāng)從估計(jì)各個(gè)階段可能出現(xiàn)的產(chǎn)品缺陷開(kāi)始。需要使用質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本周期的最終產(chǎn)品進(jìn)行估計(jì)。接著，再制訂出每個(gè)缺陷去除階段的階段成品率。最后得到一個(gè)質(zhì)量計(jì)劃草案，看看它是否滿足質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。如果不滿足，就對(duì)草案進(jìn)行調(diào)整，直到得到一個(gè)合乎質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量計(jì)劃。具體按照下面的步驟進(jìn)行：

1）估計(jì)在每個(gè)階段中開(kāi)發(fā)小組可能引入的產(chǎn)品缺陷數(shù)。這個(gè)估計(jì)應(yīng)當(dāng)以這個(gè)階段所用的時(shí)間乘以該階段的缺陷引入率得到；

2）估計(jì)每個(gè)缺陷去除階段開(kāi)發(fā)小組得到的階段成品率。這個(gè)比率應(yīng)當(dāng)根據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的階段成品率標(biāo)準(zhǔn)得到；

3）在估計(jì)測(cè)試階段的階段成品率時(shí)需要注意測(cè)試階段的階段成品率是依賴于測(cè)試階段引入的缺陷密度的。假設(shè)單元測(cè)試開(kāi)始時(shí)每1000行代碼中有5個(gè)或者更少的缺陷，那么單元測(cè)試的階段成品率可能高達(dá)90%。然而如果每1000行代碼的缺陷數(shù)大于20個(gè)的話，那么單元測(cè)試的階段成品率可能就小于50%了。同理，在集成測(cè)試和系統(tǒng)測(cè)試階段，如果缺陷密度小于1/KLOC，階段成品率可能達(dá)到80%。如果缺陷密度大于10/KLOC，階段成品率可能就只有30%了。因此需要檢查每個(gè)測(cè)試階段的缺陷密度是否在特定范圍內(nèi)，如果缺陷密度太高的話，就降低階段成品率的預(yù)期，直到階段成品率和缺陷密度符合標(biāo)準(zhǔn)為止；

4）得到一個(gè)質(zhì)量計(jì)劃草案；

5）把質(zhì)量計(jì)劃草案中的數(shù)據(jù)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。如果總?cè)毕萋什辉陬A(yù)定范圍之內(nèi)，那么就增加或者減少設(shè)計(jì)和編碼階段的時(shí)間，抑或調(diào)整一個(gè)或多個(gè)階段中引入的缺陷數(shù)，直到總?cè)毕萋试陬A(yù)定范圍內(nèi)為止。注意，改變階段時(shí)間必須通過(guò)修改任務(wù)計(jì)劃（TASK）來(lái)完成，而不能僅僅修改質(zhì)量計(jì)劃中的相應(yīng)條款；

6）如果缺陷去除比率、復(fù)查比率和評(píng)審比率與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不符，那么就需要調(diào)整缺陷去除階段的時(shí)間或者改變?nèi)毕萑コA段的階段成品率，直到這些數(shù)值符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求為止。同樣地，只能通過(guò)改變?nèi)蝿?wù)計(jì)劃(TASK)中的階段時(shí)間來(lái)改變各階段的時(shí)間，而不能僅僅修改質(zhì)量計(jì)劃中的相應(yīng)條款；

7）如果缺陷比率很低，就再檢查一遍數(shù)據(jù)以確定其他標(biāo)準(zhǔn)都得到了滿足。如果其他數(shù)據(jù)都滿足了質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，缺陷比率就應(yīng)當(dāng)滿足質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；

8）如果編碼和測(cè)試階段缺陷密度太高的話，就檢查總?cè)毕萋适遣皇窃谫|(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)。如果在，就檢查復(fù)查評(píng)審階段的階段成品率。如果這個(gè)數(shù)值太低的話，就提高這些階段的階段成品率，直到缺陷密度符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為止。同樣也可以用增加復(fù)查評(píng)審階段時(shí)間的辦法來(lái)保證缺陷去除比率在質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。但如果總?cè)毕萋什辉谝?guī)定范圍內(nèi)的話，就不得不檢查其他數(shù)據(jù)，看它們是不是都正確。如果都正確的話，缺陷密度是應(yīng)當(dāng)在規(guī)定范圍內(nèi)的；

9）重復(fù)步驟4到步驟8，直到質(zhì)量計(jì)劃符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為止；

10）完成最終的質(zhì)量計(jì)劃。

4 結(jié)論

由于所有階段的時(shí)間、規(guī)模和缺陷數(shù)據(jù)都是有內(nèi)在聯(lián)系的，所以必須仔細(xì)檢查所有的計(jì)算，以確定沒(méi)有什么被遺忘或是做錯(cuò)。最終可以得到一份既符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的又與進(jìn)度計(jì)劃相匹配的質(zhì)量計(jì)劃。

[1]Cerpers Jones, Software Assessments，Version,2003，4.

[2]Watts S.Humphrey, Comments on Software Quality,Fellow Software Engineering Institute Camegie MellonUniversity, 1999，12.

[3]黃錫滋.軟件可靠性、安全性與質(zhì)量保證[M].電子工業(yè)出版社，2002，3.