基于敏捷軟件開發(fā)模型的研究與實(shí)踐

齊山松

(中國航工業(yè)西安航空計算技術(shù)研究所第8研究室，陜西西安 710068)

敏捷方法是軟件工程的重大革新，即由傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)化編程向新型結(jié)構(gòu)化編程技術(shù)的轉(zhuǎn)變。

1 傳統(tǒng)軟件開發(fā)流程所面臨的挑戰(zhàn)

隨著企業(yè)競爭的日益激烈，客戶對于軟件產(chǎn)品的要求和期望日益提升，現(xiàn)實(shí)條件下應(yīng)用的復(fù)雜性日益提高，帶來了軟件需求的頻繁變動，使得當(dāng)下的軟件項(xiàng)目面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。采用傳統(tǒng)的軟件開發(fā)流程往往使得測試人員面臨時間短、任務(wù)重、質(zhì)量難保證的尷尬處境，這也正是近年來敏捷開發(fā)過程逐漸興起和不斷發(fā)展的主要原因。

敏捷軟件開發(fā)是基于一種更接近人類活動現(xiàn)實(shí)情況的方法論，主要提倡隨時都能提供可以交付的軟件，并注重權(quán)利的下發(fā)，充分發(fā)揮團(tuán)隊中人的主觀能動性。敏捷開發(fā)模型與傳統(tǒng)的瀑布模型相比更容易在項(xiàng)目的早期控制缺陷數(shù)目。在傳統(tǒng)的瀑布模型下，某個控制點(diǎn)前系統(tǒng)測試不能開始測試。所以在這之前不能發(fā)現(xiàn)缺陷，過了這個控制點(diǎn)后，突然增加巨大的測試對象以及缺陷數(shù)目急劇上升，將導(dǎo)致所有的質(zhì)量風(fēng)險在這一刻觸發(fā)，缺陷收斂時間難以確定，這成為了進(jìn)度偏差的一個主要誘因。

圖1 瀑布軟件開發(fā)模型

在迭代模式下測試對象平緩持續(xù)增加，測試始終對可用系統(tǒng)進(jìn)行測試，質(zhì)量水平是真實(shí)可衡量可控的，質(zhì)量風(fēng)險不會累計到最后階段，同時發(fā)現(xiàn)問題的成本也較低，如圖2所示。

圖2 兩種模型的缺陷數(shù)目統(tǒng)計曲線

2 敏捷開發(fā)與其現(xiàn)實(shí)意義

2.1 敏捷開發(fā)的興起

軟件開發(fā)是一種對人類智慧的管理，對人大腦思維的“工廠化”管理。軟件開發(fā)不僅是代碼編寫，而是人員的有效組織。如何既發(fā)揮人的主觀能動性，避免不利因素對工作的干擾，又可以使大家有效地溝通與交流，讓多個大腦的思路統(tǒng)一，快速完成目標(biāo)，多年來軟件企業(yè)的管理者一直在不斷地探索。此外軟件是工具，開發(fā)的是客戶業(yè)務(wù)的應(yīng)用，但客戶不了解軟件，開發(fā)者不了解業(yè)務(wù)，如何有效溝通是軟件質(zhì)量的重大障礙。而近年來興起的敏捷開發(fā)卻矯正了繁瑣的軟件開發(fā)過程。敏捷的目的在于加強(qiáng)開發(fā)者與用戶的溝通，保證變化的需求及時得到修正［1］。

與傳統(tǒng)軟件過程、傳統(tǒng)管理和開發(fā)方法相比，敏捷方法具有以人為本、輕載而靈活、成本低、開銷小、效率高、見效快等優(yōu)點(diǎn)，尤其適合中小軟件研發(fā)企業(yè)或組織的軟件過程改進(jìn)和軟件需求比較發(fā)散及頻繁變動，且復(fù)雜性較高時間要求緊的項(xiàng)目。敏捷方法彌補(bǔ)了CMM/CMMI、ISO 9001等體系的不足，在過去10年中看到CMMI專家一直在研究敏捷，學(xué)習(xí)和吸收敏捷的長處，出現(xiàn)了CMMI主動擁抱敏捷、與敏捷集成或融合的顯著趨勢。既然CMMI要擁抱敏捷，就說明敏捷有CMMI所缺少的東西，如此龐大的 CMMI體系仍然是不全面的。敏捷能力是所有優(yōu)秀企業(yè)/組織、優(yōu)秀團(tuán)隊和優(yōu)秀個人都具有的一種基本特質(zhì)。因此，敏捷軟件工程、敏捷過程和方法，也率先被世界上優(yōu)秀的一批軟件研發(fā)領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)、組織、團(tuán)隊所采用，目前業(yè)界熟知的有微軟、IBM、諾西、愛立信、華為等。

2.2 敏捷開發(fā)的價值觀

敏捷開發(fā)過程擺脫了一切對軟件開發(fā)不合理的約束，采用一種以人為本的方式，注重人在具體實(shí)踐當(dāng)中的活動，以便滿足逐漸變化的需求。敏捷強(qiáng)調(diào)構(gòu)建能夠隨時交付的軟件，開發(fā)過程類似植物的自然生長，通過迭代開發(fā)實(shí)現(xiàn)軟件功能的不斷完善，并且結(jié)合了盡可能多的客戶反饋。相對于傳統(tǒng)的軟件開發(fā)模式來講，敏捷開發(fā)過程具有更大的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在更能適應(yīng)不斷變化的客戶需求，團(tuán)隊中的成員更有激情，以及能夠創(chuàng)造出更大的價值。

Kent Beck等編寫的《敏捷軟件開發(fā)宣言》中，陳述了構(gòu)成所有敏捷方法學(xué)的4個核心價值觀，如圖3所示。

圖3 敏捷軟件宣言

敏捷軟件開發(fā)在最近幾年逐步得到認(rèn)可并運(yùn)用的一個原因是，該運(yùn)動的發(fā)起者在《敏捷軟件開發(fā)宣言》中明確表明了所信仰的東西，說出了敏捷的核心價值觀和持久的目的。團(tuán)隊為何存在，我們要創(chuàng)造什么產(chǎn)品，為誰而創(chuàng)造以及如何共同工作，這些組成了敏捷項(xiàng)目管理的核心原則。如果要創(chuàng)造優(yōu)秀的產(chǎn)品，就需要有優(yōu)秀的人，這就需要有優(yōu)秀的組織，這樣才能吸引和留住這樣優(yōu)秀的人。當(dāng)然，這個唯一的核心價值觀并不能創(chuàng)造產(chǎn)品，但核心價值觀定義了大多數(shù)敏捷主義對自己的認(rèn)識［2］。

3 敏捷開發(fā)實(shí)踐與應(yīng)用

3.1 敏捷軟件開發(fā)框架

敏捷項(xiàng)目管理應(yīng)用框架是解決復(fù)雜性、不確定性和高風(fēng)險性項(xiàng)目的一系列理念、過程和實(shí)踐的集合。它是對傳統(tǒng)項(xiàng)目管理的批判繼承。它源自軟件開發(fā)領(lǐng)域的敏捷開發(fā)運(yùn)動;隨著產(chǎn)品特別是電子產(chǎn)品開發(fā)中軟件的價值比例越來越高，敏捷的理念和實(shí)踐在產(chǎn)品開發(fā)的項(xiàng)目管理也逐漸發(fā)展起來。Scrum是眾多敏捷軟件開發(fā)的框架之一，而且也是被應(yīng)用最廣泛的一種［3］。

Scrum是一種靈活的軟件管理過程，它可以幫助駕馭迭代、遞增的軟件開發(fā)過程。這個輕量的過程可以作為包裝器，也就是說可以把Scrum與其他靈活的過程框架組合起來，比如說RUP。RUP(Rational Unified Process，Rational統(tǒng)一過程)，是一種被廣泛使用的軟件過程框架。它可以很好地迎合軟件開發(fā)過程的需要，還可以容納其他技術(shù)。Scrum是一系列有趣的，用來包裝靈活軟件項(xiàng)目的項(xiàng)目管理模式。

Scrum提供了一種經(jīng)驗(yàn)方法，它使得團(tuán)隊成員能夠獨(dú)立地、集中地在創(chuàng)造性的環(huán)境下工作。它發(fā)現(xiàn)了軟件工程的社會意義。這一過程是迅速，有適應(yīng)性，自組織的，它代表了從順序開發(fā)過程以來的重大變化。Scrum認(rèn)為軟件的開發(fā)不應(yīng)使用和一般制造業(yè)相同的方法，也就是不應(yīng)采用一種反復(fù)的模式。這種重復(fù)使得輸入和輸出參數(shù)更加容易預(yù)測和描述，但這并不是當(dāng)今軟件工程的有益目標(biāo)?，F(xiàn)代軟件工程的主要挑戰(zhàn)包括上市時間，投資回報，以及影響顧客的需要等。RUP和其他敏捷軟件工程過程能夠迎接這些挑戰(zhàn)。

Scrum的骨干與核心如圖4所示。下放循環(huán)代表開發(fā)活動的迭代，這種循環(huán)相繼開發(fā)。每次迭代的產(chǎn)出成果便成為產(chǎn)品的增量。上方循環(huán)代替迭代過程中的每日檢查，團(tuán)隊成員舉行會議相互檢查選出其認(rèn)為在該迭代結(jié)束時能轉(zhuǎn)化為相應(yīng)完整功能增量的部分。迭代其余時間內(nèi)，團(tuán)隊不受干擾，努力工作。迭代結(jié)束時，團(tuán)隊展示完成的功能，請利益相關(guān)者進(jìn)行檢查，以對項(xiàng)目作出及時調(diào)整。

圖4 Scrum開發(fā)的框架

Scrum方法中只有3個角色:產(chǎn)品負(fù)責(zé)人，團(tuán)隊和Scrum Master。產(chǎn)品負(fù)責(zé)人代表項(xiàng)目中每位利益相關(guān)者的權(quán)益，并為項(xiàng)目產(chǎn)品的軟件系統(tǒng)負(fù)責(zé)。產(chǎn)品負(fù)責(zé)人的職責(zé)是利用產(chǎn)品訂單，督促團(tuán)隊優(yōu)先開發(fā)最具價值的功能。團(tuán)隊的職責(zé)是開發(fā)軟件功能，其是自我管理、自我組織和跨職能的，他們負(fù)責(zé)找出可以在一個迭代中將產(chǎn)品待開發(fā)事項(xiàng)轉(zhuǎn)化為功能增量的方法，并管理自身工作，達(dá)到這一目標(biāo)。通常團(tuán)隊由5～9個人組成。Scrum Master則需對Scrum過程負(fù)責(zé)，向所有項(xiàng)目參與者講授Scrum方法，負(fù)責(zé)實(shí)施Scrum，確保它既符合企業(yè)文化，又能交付預(yù)期利益，還需要督促全體成員遵從Scrum規(guī)則和實(shí)踐。

Scrum的流程，可以分為以下部分:(1)將整個產(chǎn)品訂單Backlog分解成為若干個迭代訂單Sprint Backlog，按照目前的人力物力條件可以完成的。(2)召開Sprint計劃會議，劃分，確定這個Sprint內(nèi)需要完成的任務(wù)，標(biāo)注任務(wù)的優(yōu)先級并分配給每個成員。注意這個任務(wù)是以小時計算的，并不是以人天計算，長度不超過8小時。(3)進(jìn)入Sprint開發(fā)周期，每個Sprint迭代周期為2到4周，團(tuán)隊可根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)來選擇。在這個周期內(nèi)，每天需要召開每日Scrum簡會，時間為15分鐘。在會議中每個團(tuán)隊成員僅就以下3點(diǎn)發(fā)言:自上次Scrum會議后做了什么?從現(xiàn)在到下次Scrum會議的時間里你準(zhǔn)備做什么?你在工作中遇到了哪些困難?(4)整個Sprint周期結(jié)束，召開Sprint評審會議，將結(jié)果演示給產(chǎn)品負(fù)責(zé)人Product Owner，收集與會者的反饋進(jìn)而可以在下一個Sprint中進(jìn)行改進(jìn)。(5)團(tuán)隊成員最后召開Sprint回顧會議，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和發(fā)現(xiàn)問題。(6)這樣周而復(fù)始，按照同樣的步驟進(jìn)行下一次Sprint。

(《四月朔日，牛農(nóng)、曹(坤)邀予游崇效寺。 牡丹己過，芍藥未開。 向惠林上人索觀拙庵紅杏青松卷，題者甚火。 王漁洋、朱竹垞、查初白皆有手跡。 此卷康熙庚午歲作，百二十年物矣，亦可寶也?！?

Sprint計劃會議，每日簡會，評審會議，回顧會議共同構(gòu)成Scrum方法中的經(jīng)驗(yàn)性檢查及適應(yīng)調(diào)整部分。Scrum并非只關(guān)注商業(yè)價值增量，它更注重交付客戶提出的最重要最優(yōu)先的商業(yè)價值。

3.2 如何實(shí)施Scrum

通常實(shí)施敏捷軟件框架Scrum，會用到APAPT模型。在這個模型中包含5個常見活動，這是成功，持續(xù)實(shí)施Scrum必備的5個活動。

這些活動是，意識，愿望，能力，推廣以及傳遞，使用其英文字母縮寫為ADAPT［4］。這些活動中意識，愿望和能力是相互重疊的，而推廣和傳遞在整個轉(zhuǎn)型過程中會重復(fù)出現(xiàn)。在開始轉(zhuǎn)型之后，這個循環(huán)還會隨著持續(xù)改進(jìn)而持續(xù)下去。

3.2.1 意識(Awareness)

當(dāng)前的過程已不能實(shí)現(xiàn)可接受的結(jié)果。變革始于不滿足于現(xiàn)狀的意識。盡管如此，意識到過去的工作方式不再有效是困難的。需要變革的時間點(diǎn)和第一次意識到需要變革之間，幾乎是有一個滯后區(qū)。如果公司經(jīng)營得良好，這個滯后可能會延長。其他一些個人形成變革意識可能很慢，其原因如下:(1)缺乏對大局觀的關(guān)注。(2)拒絕關(guān)注對與錯。(3)行動與進(jìn)展混為一談。(4)自吹自擂。

團(tuán)隊成員會在不同的時間意識到變革的需要。很早就有變革意識的人有機(jī)會協(xié)助和帶動其他人形成共識?？梢酝ㄟ^一些工具來開發(fā)需要變革的意識:(1)通過溝通，說明問題的存在。(2)使用度量數(shù)據(jù):作為整體溝通策略的一部分，度量數(shù)據(jù)為變革個核心原因提供了巨大的支持?？吹揭恍┕臼褂脝T工離職率，工作滿意度調(diào)查結(jié)果，人均收益率和其他簡單的度量數(shù)據(jù)來證明變革勢在必行。(3)接觸新的人與經(jīng)驗(yàn):鼓勵員工參見一些技術(shù)大會或培訓(xùn)，讓他們了解一些新的技術(shù)和實(shí)踐。要么送員工參見一個所在行業(yè)的行業(yè)展會，讓他們看到競爭對手在發(fā)布什么產(chǎn)品。要么安排客戶和團(tuán)隊召開會議，讓他們聽到第一手的功能需求以及對時間的要求。(4)運(yùn)行一個試點(diǎn)項(xiàng)目，成功的試點(diǎn)項(xiàng)目證明事情能做的更好。(5)關(guān)注最重要的變革理由:要想促使人們樹立變革的意識，往往最好使用一個更短的清單。哪兩個或3個原因是大多數(shù)問題的根源?僅這些原因便足以證明實(shí)施Scrum是正確的。通過把一個完整的列表縮小為只包括關(guān)鍵原因的列表，是能使被關(guān)注且具有說服力的原因。

3.2.2 渴望(Desire)

3.2.3 能力(Ability)

有能力成功實(shí)施Scrum，如果沒有敏捷轉(zhuǎn)型的能力，再好的意識和愿望也都是徒勞。Scrum的成功實(shí)施不僅需要團(tuán)隊成員學(xué)習(xí)新的技能，還需要放棄一些舊的技能。并且需要學(xué)會用團(tuán)隊的方式思考和工作，以及在一個短的時機(jī)箱內(nèi)造出可以工作的軟件。有很多很好的方法可以幫助培養(yǎng)團(tuán)隊這方面的能力:(1)參加輔導(dǎo)和培訓(xùn):Scrum與傳統(tǒng)軟件開發(fā)的區(qū)別在于，通常必須有培訓(xùn)以及現(xiàn)場的教練或指導(dǎo)。最開始的一些培訓(xùn)對大多數(shù)公司來說貌似最有效，定位于激發(fā)嘗試Scrum的意愿和理解它的核心原則。這是一般的培訓(xùn)，隨之而來的就是具體的實(shí)踐培訓(xùn)與指導(dǎo)。(2)賦予個體職責(zé):在提供輔導(dǎo)和培訓(xùn)的同時，員工需要知道他們有責(zé)任應(yīng)用企業(yè)花錢使其獲得的新技能。(3)共享信息:在開發(fā)敏捷能力的時候，團(tuán)隊成員的周圍將充斥著新的信息和挑戰(zhàn)。為他們提供分享信息和問題的機(jī)會。一種方法是使用團(tuán)隊間“相互取經(jīng)”:鼓勵團(tuán)隊成員偶爾參加其他團(tuán)隊的每日站會或Sprint評審會議。另一種選擇是使用公司內(nèi)網(wǎng)，實(shí)踐社區(qū)和閱讀小組來傳播信息。(4)設(shè)置合理的目標(biāo):提出目標(biāo)，成功的轉(zhuǎn)型，需要拆成更小的塊。同樣，組織必須平衡推動快速改進(jìn)和推動太多太快帶來的風(fēng)險。通過鼓勵團(tuán)隊選擇實(shí)際可行的目標(biāo)，有助于消除他們在做任何重大承諾前可能出現(xiàn)的猶豫。(5)立即行動:不要拖延，不要等到知道所有的答案后再開始。開發(fā)新技能的最好方式是立即行動。

3.2.4 推廣(Promotion)

通過分享經(jīng)驗(yàn)來推廣Scrum，從而記住并能讓其他人也看到成功。推廣有3個目標(biāo)。第一，為接下來的ADAPT周期傳遞打好基礎(chǔ)。通過宣傳現(xiàn)在的成功，會對創(chuàng)造新一輪的改善意識有一個跳躍性的開始。第二，通過傳播其他團(tuán)隊獲得成功的一些好消息，加強(qiáng)現(xiàn)有團(tuán)隊的敏捷行為。最后是第3個目標(biāo)，在直接參與Scrum實(shí)施的群體之外創(chuàng)造敏捷意識和興趣。許多這樣的群體如人力資源，銷售，市場營銷，運(yùn)維和設(shè)備，可以對成功轉(zhuǎn)型產(chǎn)生重要的影響。講述成功故事發(fā)揮著關(guān)鍵作用，特別重要的是在企業(yè)內(nèi)廣泛宣傳Scrum早期實(shí)施者的成功故事。麥肯錫公司的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，成功地變革在于鼓勵員工立足于成功，而不是讓他們?nèi)ソ鉀Q問題(2008年)。推廣活動有助于轉(zhuǎn)引員工的注意力，讓他們遠(yuǎn)離意識階段不能解決的問題，而去關(guān)注能夠取得成功。講述成功故事一個好辦法是使用內(nèi)部已經(jīng)實(shí)施Scrum的團(tuán)隊經(jīng)驗(yàn)報告的方式。身邊人的實(shí)踐最有說服力。

3.2.5 傳遞(Transfer)

把實(shí)施Scrum帶來的影響擴(kuò)大到整個公司。可以把Scrum比作火箭。火箭向前推進(jìn)依靠的是它的發(fā)動機(jī)功率。但將其拉回來的是重力。如果火箭被推得足夠遠(yuǎn)，它可以進(jìn)入軌道。但如果它不能進(jìn)入軌道，必定會被拉到地面，回到起點(diǎn)。Scrum的影響必須推得足夠遠(yuǎn)，使整個轉(zhuǎn)型不會因?yàn)椤捌髽I(yè)重力”而被拉回起點(diǎn)。開發(fā)團(tuán)隊只靠自己是不能永久保持敏捷的。如果Scrum效應(yīng)無法傳遞到其他部門，這些部門的“組織慣性”最終會使轉(zhuǎn)型所做的所有努力化為灰燼。

4 結(jié)束語

綜上所述，本文針對傳統(tǒng)軟件開發(fā)流程所面臨的挑戰(zhàn)，論述了敏捷軟件開發(fā)的的現(xiàn)實(shí)意義。敏捷開發(fā)過程擺脫了一切對軟件開發(fā)不合理的約束，采用一種以人為本的方式，注重人在具體實(shí)踐當(dāng)中的活動，以便滿足逐漸變化的需求。與此同時，還探討了敏捷軟件開發(fā)的框架Scrum以及如何在企業(yè)或者公司里運(yùn)用Scrum。由此可見，相對于傳統(tǒng)的軟件開發(fā)模式來講，敏捷開發(fā)過程具有更大的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在更能適應(yīng)不斷變化的客戶需求，團(tuán)隊中的成員更有激情，以及能夠創(chuàng)造出更大的價值。

［1］CRAIG L.敏捷迭代開發(fā)管理者指南［M］.張曉坤，林旺，曾毅，譯.北京:中國電力出版社，2004.

［2］吳丹，史爭印.軟件工程理論與實(shí)踐［M］.北京:清華出版社，2003.

［3］ALISTAIR C.敏捷軟件開發(fā)［M］.蘇敬凱，譯.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

［4］MIKE C.Succeeding with agile software development using scrum［M］.廖靖斌，呂梁岳，陳爭云，等，譯.北京:清華大學(xué)出版社，2010.