基于CMMI 的軟件項(xiàng)目實(shí)踐教學(xué)過程標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建方法研究

朱克敵

(沈陽工程學(xué)院 信息工程系，沈陽 110136)

為了貫徹《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》，2009年9 月，教育部率先啟動了“卓越工程師計(jì)劃”，其主要目標(biāo)是面向工業(yè)界、面向世界和未來，培養(yǎng)造就一批具有工程能力和創(chuàng)新能力，適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才?！白吭焦こ處熡?jì)劃”具有三大特點(diǎn):1)行業(yè)企業(yè)深度參與培養(yǎng)過程;2)學(xué)校按通用標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)工程人才;3)強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力。從中可以看出，校企合作是工程教育的本質(zhì)，高校在制定培養(yǎng)方案、設(shè)計(jì)課程體系和實(shí)施實(shí)踐教學(xué)過程中，應(yīng)該讓企業(yè)深度參與進(jìn)來，注重引入企業(yè)或行業(yè)通用標(biāo)準(zhǔn)，創(chuàng)造一個(gè)類似企業(yè)的真實(shí)工程環(huán)境和先進(jìn)的工程實(shí)踐條件，為培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力、工程設(shè)計(jì)能力和工程創(chuàng)新能力創(chuàng)造必要的條件［1］。由于CMMI 成熟度模型在幫助企業(yè)對工程過程進(jìn)行管理和改進(jìn)，增強(qiáng)企業(yè)開發(fā)能力中所具有的先進(jìn)性，它不僅在國際軟件行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，而且在其他各類工程領(lǐng)域中也得到了廣泛認(rèn)可，為此，將以CMMI 成熟度模型為研究對象，從中分析和抽象出企業(yè)最佳實(shí)踐過程標(biāo)準(zhǔn)，為工科院校設(shè)計(jì)企業(yè)級的實(shí)踐教學(xué)提供參考依據(jù)。

一、高校實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀分析

高校實(shí)現(xiàn)“卓越工程師計(jì)劃”的關(guān)鍵是校企合作，但是，在校企合作的實(shí)施過程中，各學(xué)校也遇到了一些不可逾越的問題。首先，企業(yè)是一個(gè)獨(dú)立核算的經(jīng)濟(jì)實(shí)體，追求效益是他們永恒的主題，學(xué)校必須按著“企業(yè)效益規(guī)則”行事，才能實(shí)現(xiàn)真正意思上的校企合作，就一般普通院校而言是難以實(shí)現(xiàn)的。其次，有些學(xué)生到企業(yè)實(shí)習(xí)一段時(shí)間后，都會感覺到在企業(yè)學(xué)到了許多在學(xué)校沒有學(xué)到的東西，學(xué)到了許多非常新奇、實(shí)用的技能。有些教師由于是從校門到校門，沒有經(jīng)歷過企業(yè)洗禮，所以，都非常希望到企業(yè)去參加一個(gè)項(xiàng)目，去體驗(yàn)一下團(tuán)隊(duì)開發(fā)的氛圍和先進(jìn)的項(xiàng)目管理方式。很多到企業(yè)實(shí)習(xí)的學(xué)生和到企業(yè)參與項(xiàng)目的教師在回到學(xué)校以后，都能說出一些體會，總結(jié)出一些自己學(xué)到的東西。但是，在整理和總結(jié)時(shí)，又感覺學(xué)到的東西都很零散，系統(tǒng)性不強(qiáng)。這是因?yàn)橐胪ㄟ^參與1 ～2 個(gè)項(xiàng)目就理解工程知識的精髓確實(shí)不易。

在開發(fā)一個(gè)大型軟件項(xiàng)目時(shí)，優(yōu)秀的軟件企業(yè)到底是通過什么手段做到“在最短的時(shí)間內(nèi)、用最低的成本生產(chǎn)出最好質(zhì)量的產(chǎn)品”，答案是，技術(shù)只是關(guān)鍵因素之一，更重要的是企業(yè)具有良好的開發(fā)過程和標(biāo)準(zhǔn)，這些成熟的過程和標(biāo)準(zhǔn)正是學(xué)校應(yīng)該下大力氣進(jìn)行抽象和總結(jié)的，并應(yīng)該有意識地滲透到實(shí)踐教學(xué)過程中，只有這樣，才能為學(xué)生提供一個(gè)較為真實(shí)的企業(yè)工程環(huán)境和文化氛圍。

通過調(diào)查，可以發(fā)現(xiàn)以下兩個(gè)結(jié)論:

(1)針對學(xué)生所反映的“在企業(yè)實(shí)習(xí)過程中學(xué)到了許多東西”，我們進(jìn)行了收集、歸類和分析，發(fā)現(xiàn)學(xué)生并不是學(xué)到了多少技術(shù)，而是在項(xiàng)目中學(xué)到了很多企業(yè)開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)和流程。

(2)企業(yè)在招聘面試時(shí)，經(jīng)理們往往比較注重學(xué)生是否有過項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，在判斷學(xué)生是否有項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的過程中，針對技術(shù)的提問僅僅是其中一部分，更多的問題還是圍繞項(xiàng)目開發(fā)過程和系統(tǒng)視野等方面進(jìn)行提問。

糾其原因，都能不同程度地從CMMI 軟件成熟度模型中找到一些答案。

二、CMMI 模型結(jié)構(gòu)分析

CMMI 全稱是Capability Maturity Model Integration，即能力成熟度模型集成，是由美國國防部與卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的軟件工程研究所(SEI)和美國國防工業(yè)協(xié)會共同開發(fā)和研制的，其目的是幫助軟件企業(yè)對軟件工程過程進(jìn)行管理和改進(jìn)，增強(qiáng)開發(fā)與改進(jìn)能力，從而能按時(shí)、不超預(yù)算地開發(fā)出高質(zhì)量的軟件。其所依據(jù)的想法是:只要集中精力持續(xù)努力去建立有效的軟件工程過程的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，不斷進(jìn)行管理的實(shí)踐和過程的改進(jìn)，就可以克服軟件開發(fā)中的困難。CMMI 為改進(jìn)一個(gè)組織的各種過程提供了一個(gè)單一的集成化框架，能夠從總體上改進(jìn)組織的質(zhì)量和效率。CMMI 主要關(guān)注點(diǎn)就是成本效益、明確重點(diǎn)、過程集中和靈活性四個(gè)方面。據(jù)SEI 統(tǒng)計(jì)，通過評估的軟件公司對項(xiàng)目的估計(jì)與控制能力約提升40%到50%;生產(chǎn)率提高10%到20%，軟件產(chǎn)品出錯(cuò)率下降超過1/3［2］。

CMMI 是一套融合多學(xué)科的、可擴(kuò)充的產(chǎn)品集合，其研制的初步動機(jī)是為了利用兩個(gè)或多個(gè)單一學(xué)科的模型，實(shí)現(xiàn)一個(gè)組織的集成化過程改進(jìn)。軟件過程改善是當(dāng)前軟件管理工程的核心問題，50 多年來計(jì)算機(jī)的發(fā)展使人們認(rèn)識到要高效率、高質(zhì)量和低成本地開發(fā)軟件，必須改善軟件生產(chǎn)過程?；谀Ｐ偷倪^程改進(jìn)是指用采用能力模型來指導(dǎo)組織的過程改進(jìn)，使之過程能力穩(wěn)定地進(jìn)行改善，該組織也能變得更加成熟。

CMMI 分為五個(gè)等級［3］:

(1)初始級:軟件過程是無序的，有時(shí)甚至是混亂的，對過程幾乎沒有定義，成功取決于個(gè)人努力。

(2)已管理級:建立了基本的項(xiàng)目管理過程來跟蹤費(fèi)用、進(jìn)度和功能特性。制定了必要的過程制度，能重復(fù)早先類似應(yīng)用項(xiàng)目取得的成功經(jīng)驗(yàn)。其中包括需求管理、項(xiàng)目計(jì)劃、項(xiàng)目監(jiān)督和控制、度量和分析、過程和產(chǎn)品質(zhì)量保證、配置管理。

(3)已定義級:已將軟件管理和工程兩方面的過程文檔化、標(biāo)準(zhǔn)化，并綜合成該組織的標(biāo)準(zhǔn)軟件過程。所有項(xiàng)目均使用經(jīng)批準(zhǔn)、剪裁的標(biāo)準(zhǔn)軟件過程來開發(fā)和維護(hù)軟件，軟件產(chǎn)品的生產(chǎn)在整個(gè)軟件過程是可見的。其中包括需求開發(fā)、技術(shù)解決方案、產(chǎn)品集成、驗(yàn)證、確認(rèn)、組織級過程焦點(diǎn)、組織級過程定義、組織級培訓(xùn)、集成化項(xiàng)目管理、風(fēng)險(xiǎn)管理、集成組隊(duì)、集成化供應(yīng)商管理、決策分析和解決方案、組織級集成環(huán)境。

(4)量化管理級:分析對軟件過程和產(chǎn)品質(zhì)量的詳細(xì)度量數(shù)據(jù)，對軟件過程和產(chǎn)品都有定量的理解與控制。其中包括組織級過程性能、項(xiàng)目定量管理。

(5)優(yōu)化管理級:過程的量化反饋和先進(jìn)的新思想、新技術(shù)促使過程持續(xù)不斷改進(jìn)。其中包括組織級的改革和部署、因果分析和解決方案。

三、抽象企業(yè)通用標(biāo)準(zhǔn)

標(biāo)準(zhǔn)來源于過程，過程是工程實(shí)踐的結(jié)晶。目前，軟件企業(yè)是否通過了CMMI3 認(rèn)證已經(jīng)成為它們是否能夠參與國際軟件外包競爭的一個(gè)通行證，為此，在CMMI 軟件成熟度模型中，隱藏著深刻的軟件行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)文化。以下，將以“需求管理”“項(xiàng)目計(jì)劃”和“項(xiàng)目監(jiān)督和控制”三個(gè)過程域?yàn)槔?，結(jié)合多年的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分析并構(gòu)建可應(yīng)用于實(shí)踐教學(xué)的企業(yè)過程標(biāo)準(zhǔn)。

(1)需求管理過程域。在項(xiàng)目實(shí)踐教學(xué)過程中，需求是必不可少的步驟之一。有需求就一定要有需求管理，學(xué)生在理論課學(xué)習(xí)過程中，主要集中在如何獲取需求，但是，在項(xiàng)目開發(fā)過程中，如何對需求進(jìn)行管理，這正是實(shí)踐指導(dǎo)教師和學(xué)生需要理解和掌握的關(guān)鍵性技能。為此，根據(jù)CMMI 成熟度模型中的“需求管理”過程域，結(jié)合教學(xué)實(shí)際情況，歸納整理出如圖1 所示的一些最佳教學(xué)實(shí)踐內(nèi)容。

圖1 需求管理最佳教學(xué)實(shí)踐

需求管理的目的就是管理項(xiàng)目產(chǎn)品和產(chǎn)品組件的需求，并且識別這些需求與項(xiàng)目計(jì)劃和項(xiàng)目產(chǎn)品之間的不一致性［4］。需求管理的特定目標(biāo)就是管理需求，并且識別這些需求與項(xiàng)目計(jì)劃和項(xiàng)目產(chǎn)品之間的不一致性。針對需求管理的特定目標(biāo)，在實(shí)踐教學(xué)過程中設(shè)定了5 個(gè)最佳實(shí)踐，即:1)收集并理解項(xiàng)目業(yè)務(wù)需求;2)團(tuán)隊(duì)全體成員需要承諾對需求的正確理解;3)在項(xiàng)目的開發(fā)過程中需要對需求變更進(jìn)行記錄跟蹤;4)在需求和項(xiàng)目計(jì)劃以及產(chǎn)品之間維護(hù)雙向可追溯;5)要標(biāo)識需求與工作產(chǎn)品之間的不一致性，以便在后續(xù)進(jìn)行的“需求開發(fā)”“項(xiàng)目計(jì)劃”等開發(fā)過程中加以提示和修復(fù)。實(shí)踐指導(dǎo)教師可以根據(jù)最佳實(shí)踐，事先參考企業(yè)工作模板或自己制作一些模板讓學(xué)生進(jìn)行模仿，也可以讓一些能力較強(qiáng)的學(xué)生團(tuán)隊(duì)進(jìn)行任意發(fā)揮，以此來培養(yǎng)學(xué)生的工程創(chuàng)新能力。

(2)項(xiàng)目計(jì)劃過程域。在項(xiàng)目實(shí)踐教學(xué)過程中，制定科學(xué)完善的項(xiàng)目計(jì)劃是保證項(xiàng)目按時(shí)完成的關(guān)鍵步驟之一，這其中包含著豐富的內(nèi)容和復(fù)雜的步驟。學(xué)生在理論課學(xué)習(xí)過程中，只接觸過開發(fā)進(jìn)度計(jì)劃的制定，但是，對于制定開發(fā)進(jìn)度之前還應(yīng)該做哪些準(zhǔn)備工作，計(jì)劃制定完以后還應(yīng)該做哪些評審和承諾，除了開發(fā)進(jìn)度計(jì)劃以外，還應(yīng)該制定哪些其他關(guān)鍵性的計(jì)劃等，這些內(nèi)容都是企業(yè)或行業(yè)項(xiàng)目計(jì)劃的標(biāo)準(zhǔn)和過程，也正是實(shí)踐指導(dǎo)教師和學(xué)生需要理解和掌握的關(guān)鍵性技能。為此，根據(jù)CMMI 成熟度模型中的“項(xiàng)目計(jì)劃”過程域，結(jié)合教學(xué)實(shí)際情況，歸納整理出如圖2所示的一些最佳教學(xué)實(shí)踐內(nèi)容。

圖2 制定項(xiàng)目計(jì)劃最佳教學(xué)實(shí)踐

項(xiàng)目計(jì)劃的目的就是制定和維護(hù)項(xiàng)目活動。項(xiàng)目計(jì)劃的特定目標(biāo)包括建立估算、制定項(xiàng)目計(jì)劃和獲得計(jì)劃承諾。針對建立估算設(shè)定了3 個(gè)最佳實(shí)踐，即:1)頂層項(xiàng)目工作分解WBS;2)定義項(xiàng)目生命周期;3)工作量估算。針對制定項(xiàng)目計(jì)劃設(shè)定了7 個(gè)最佳實(shí)踐，即:1)開發(fā)進(jìn)度計(jì)劃;2)風(fēng)險(xiǎn)控制計(jì)劃;3)數(shù)據(jù)管理計(jì)劃;4)提供必需資源計(jì)劃;5)技術(shù)知識準(zhǔn)備計(jì)劃;6)利益關(guān)系人參與計(jì)劃;7)總體項(xiàng)目計(jì)劃。針對獲得計(jì)劃承諾設(shè)定了3 個(gè)最佳實(shí)踐，即:1)評審所有計(jì)劃;2)協(xié)調(diào)計(jì)劃資源;3)得到利益關(guān)系人的承諾。實(shí)踐指導(dǎo)教師可以根據(jù)實(shí)踐教學(xué)的具體學(xué)時(shí)和內(nèi)容對最佳實(shí)踐進(jìn)行裁剪，可以事先設(shè)定一些項(xiàng)目情境，要求學(xué)生以團(tuán)隊(duì)為單位模仿或任意發(fā)揮制定各種計(jì)劃，以此來培養(yǎng)學(xué)生的大型項(xiàng)目計(jì)劃能力。

(3)項(xiàng)目監(jiān)督和控制過程域。在企業(yè)的項(xiàng)目開發(fā)過程中，監(jiān)督和控制是保證項(xiàng)目按時(shí)完成的關(guān)鍵，如果有一個(gè)完善的、詳細(xì)的監(jiān)督和控制機(jī)制，將會大幅度提升項(xiàng)目的成功率。由于在項(xiàng)目開發(fā)過程中需要監(jiān)控的方面很多，監(jiān)控的方法也很復(fù)雜，很多內(nèi)容在教科書中往往都沒有涉及到，而這些內(nèi)容又都是學(xué)生在企業(yè)實(shí)習(xí)過程中體會最深、收獲最多、興趣最濃的內(nèi)容，也是學(xué)校實(shí)踐教學(xué)指導(dǎo)教師最缺乏經(jīng)驗(yàn)的部分。因此，根據(jù)CMMI 成熟度模型中的“項(xiàng)目監(jiān)督和控制”過程域，結(jié)合教學(xué)實(shí)際情況，歸納整理出如圖3 所示的一些最佳教學(xué)實(shí)踐內(nèi)容。

項(xiàng)目監(jiān)督和控制的目的是提供對項(xiàng)目開發(fā)進(jìn)度的監(jiān)督和控制，以便在項(xiàng)目偏離計(jì)劃時(shí)采取必要的糾正措施。針對計(jì)劃監(jiān)督設(shè)定了6 個(gè)最佳實(shí)踐，即:1)監(jiān)督承諾;2)監(jiān)督項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn);3)監(jiān)督數(shù)據(jù)管理;4)進(jìn)行里程碑評審;5)進(jìn)行進(jìn)展評審;6)監(jiān)督利益關(guān)系人參與情況。針對糾正措施設(shè)定了3 個(gè)最佳實(shí)踐，即:1)分析問題;2)采取糾正措施;3)管理糾正措施。實(shí)踐指導(dǎo)教師可以根據(jù)實(shí)踐教學(xué)過程中的團(tuán)隊(duì)角色、項(xiàng)目大小、開發(fā)任務(wù)等設(shè)定一些需要監(jiān)控的項(xiàng)目情境，讓學(xué)生們根據(jù)情境進(jìn)行監(jiān)控，并根據(jù)項(xiàng)目計(jì)劃實(shí)施監(jiān)督和控制，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)糾正，以此來培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范地監(jiān)督和控制項(xiàng)目的能力。

［1］余建星，徐 斌，靳楠，等.卓越工程人才產(chǎn)學(xué)研合作培養(yǎng)模式的探索［J］.高等工程教育研究，2012(1):24－27.

［2］Aaron Clouse.CMMI 精粹(第2 版)——集成化過程改進(jìn)實(shí)用導(dǎo)論［M］.陳 波，譯.北京:清華大學(xué)出版社，2005:8－9.

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［4］周漢平，孫 蕾.如何獲得對需求的理解－CMMI 需求管理過程域之特殊實(shí)踐［J］.上海第二工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008 (3):180－184.