基于水利信息化系統(tǒng)軟件的成本測(cè)算方法分析

趙 越 ，周大鵬 ，姜子南

（1. 遼寧江河水利水電新技術(shù)設(shè)計(jì)研究院有限公司，遼寧 沈陽 110003；2. 遼寧省水利水電科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110003；3. 遼寧省水利工程質(zhì)量與安全監(jiān)督中心站，遼寧 沈陽 110003）

0 引言

信息化在社會(huì)上的各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，市場(chǎng)需求迅猛，成為當(dāng)今發(fā)展最快的重點(diǎn)學(xué)科之一。隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、虛擬化、搜索引擎等新興信息技術(shù)的成熟快速發(fā)展[1–2]，水利整體行業(yè)發(fā)展對(duì)信息化的需求在逐年加大，信息化系統(tǒng)建設(shè)在現(xiàn)代水利建設(shè)管理中有著舉足輕重的地位，具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、信息量大、跨度大、來源廣、種類多、關(guān)聯(lián)性強(qiáng)等特點(diǎn)，充分應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，開發(fā)、挖掘、利用各類資源信息，完成采集、通訊、存儲(chǔ)、處理、整編、發(fā)布等信息系統(tǒng)管理目標(biāo)。水利信息化系統(tǒng)建設(shè)過程中硬件產(chǎn)品的管理支撐是基礎(chǔ)，軟件開發(fā)和應(yīng)用是關(guān)鍵，在防汛抗旱、山洪災(zāi)害防治、水保監(jiān)測(cè)、移民評(píng)估、水資源監(jiān)控、水文預(yù)報(bào)與調(diào)度等多個(gè)方面發(fā)揮了重大作用，但軟件系統(tǒng)的開發(fā)費(fèi)用的定價(jià)一直是供需雙方爭(zhēng)論的問題，由于不同人員智力成本和主觀因素的存在[3]，導(dǎo)致了不同知識(shí)背景和工作經(jīng)驗(yàn)的人會(huì)有不同的觀點(diǎn)，難以形成普遍認(rèn)可的量化標(biāo)準(zhǔn)，因此亟需開展水利信息化軟件成本的測(cè)算研究。

1 軟件成本測(cè)算研究

1.1 水利信息化軟件的生命周期

水利信息化軟件緊密結(jié)合水利工作開展管家式的服務(wù)，從項(xiàng)目立項(xiàng)到運(yùn)行直至驗(yàn)收的整個(gè)周期，主要包括用戶需求分析、可行性分析、概要設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、代碼編寫、集成、測(cè)試、安裝、運(yùn)行及驗(yàn)收、維護(hù)等多個(gè)階段，軟件生命周期如圖 1 所示。一般每個(gè)項(xiàng)目都是一個(gè)單獨(dú)的訂單，根據(jù)不同水利用戶的需求進(jìn)行軟件定制，體現(xiàn)在查詢、實(shí)時(shí)采集、動(dòng)態(tài)分析、成果顯示、會(huì)商管理等諸多功能。

圖 1 軟件生命周期結(jié)構(gòu)圖

1.2 軟件成本估算

水利信息化軟件成本是指在生命周期內(nèi)各個(gè)階段所消耗資源的成本總和，即項(xiàng)目支出，包括直接成本、間接成本和毛利潤(rùn)[4]，費(fèi)用構(gòu)成如圖 2 所示。水利信息化軟件開發(fā)前，對(duì)水利項(xiàng)目規(guī)模和進(jìn)度進(jìn)行估算是十分必要的，但水利軟件自身的復(fù)雜性、估算工具缺乏、人員經(jīng)驗(yàn)少等實(shí)際問題，通常會(huì)導(dǎo)致項(xiàng)目成本估算與實(shí)際相差加大。如果成本估算太高和工期太長(zhǎng)，會(huì)嚴(yán)重浪費(fèi)公司的人力資源和成本；如果成本估算太低和工期太短，會(huì)導(dǎo)致項(xiàng)目預(yù)算超支和工期超期等不良后果。成功的軟件開發(fā)意味著按時(shí)、按預(yù)算地交付符合用戶和組織需求的信息系統(tǒng)。從國內(nèi)外軟件項(xiàng)目的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)來看，軟件成本估算是軟件開發(fā)管理控制過程中的關(guān)鍵因素。

圖 2 軟件開發(fā)費(fèi)用構(gòu)成

1.3 成本測(cè)算的方法

水利信息系統(tǒng)軟件受到業(yè)務(wù)需求、功能變化、開發(fā)時(shí)間、資源、網(wǎng)絡(luò)安全等因素影響。合理的軟件測(cè)算是軟件項(xiàng)目成功實(shí)施的基礎(chǔ)。軟件成本測(cè)算包括類比法、專家判斷法、功能點(diǎn)分析法、COCOMO 模型法、BP 算法等多種方法[5]，不同的測(cè)算方法對(duì)于軟件成本有著千差萬別的變化，針對(duì)不同的軟件開發(fā)需求實(shí)施不同的測(cè)算方案。

1）類比法。假設(shè)待開發(fā)與已開發(fā)軟件技術(shù)難度、團(tuán)隊(duì)的開發(fā)能力、業(yè)務(wù)功能相似，前提條件是存在共同點(diǎn)或相似點(diǎn)，可運(yùn)用類比推理形式進(jìn)行成本測(cè)算。此種方法簡(jiǎn)單易行，在項(xiàng)目初期信息量不足時(shí)使用。

2）專家判斷法。邀請(qǐng)專家對(duì)應(yīng)用領(lǐng)域、開發(fā)技術(shù)和環(huán)境進(jìn)行軟件工程量的估算，確定項(xiàng)目成本[6]。計(jì)算的精確度取決于專家對(duì)軟件項(xiàng)目的理解能力和主觀性，摻雜了生產(chǎn)率的數(shù)據(jù)，易造成估算結(jié)果的差異較大，適用于準(zhǔn)備開發(fā)階段。

3）功能點(diǎn)法。功能點(diǎn)數(shù)是多個(gè)測(cè)量參數(shù)（用戶輸入數(shù)、用戶輸出數(shù)、用戶查詢數(shù)、文件數(shù)、外部接口數(shù)）的功能點(diǎn)之和，其好處在于實(shí)現(xiàn)對(duì)估算規(guī)模的定量分析。目前應(yīng)用比較廣泛的是國際功能點(diǎn)用戶組（IFPUG）發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)功能點(diǎn)法和荷蘭軟件度量協(xié)會(huì)（NESMA）發(fā)布的快速功能點(diǎn)法。

4）COCOMO 模型法。利用歷史和現(xiàn)狀中的某些特征參數(shù)，運(yùn)用回歸分析，建立數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)項(xiàng)目成本[7]。此種方法過分依賴于歷史項(xiàng)目的數(shù)據(jù)，如果有詳細(xì)的歷史數(shù)據(jù)和成本影響因子參數(shù)可以利用，估算結(jié)果相對(duì)準(zhǔn)確。

綜上分析，如何將軟件開發(fā)過程從定性分析轉(zhuǎn)到定量分析，結(jié)合功能點(diǎn)進(jìn)行規(guī)模的估算，基于基準(zhǔn)數(shù)據(jù)引入調(diào)整因子，功能點(diǎn)規(guī)模與業(yè)務(wù)復(fù)雜度相關(guān)，與技術(shù)實(shí)現(xiàn)的方式無關(guān)，采用基準(zhǔn)比對(duì)進(jìn)行成本和工期的測(cè)算，是國內(nèi)軟件造價(jià)管理中普遍采用功能點(diǎn)法的原因。

2 水利信息化系統(tǒng)案例分析

2.1 項(xiàng)目背景

洪旱災(zāi)害每年給社會(huì)帶來巨大的生命財(cái)產(chǎn)損失，各級(jí)政府高度重視防汛抗旱工作。近年來，各級(jí)水利部門逐步建設(shè)的一批非工程措施在實(shí)際應(yīng)用工作中發(fā)揮了重要作用，但相對(duì)獨(dú)立的管理系統(tǒng)構(gòu)建的信息孤島，難以滿足在信息系統(tǒng)集成、業(yè)務(wù)銜接、預(yù)報(bào)調(diào)度、成果展示等方面的應(yīng)用，難以形成工作合力。而防汛會(huì)商平臺(tái)系統(tǒng)的開發(fā)將實(shí)現(xiàn)對(duì)各類信息管理系統(tǒng)的資源整合，適應(yīng)于新時(shí)代智慧水利的建設(shè)要求，將防汛抗旱信息和形勢(shì)直接呈現(xiàn)在會(huì)商現(xiàn)場(chǎng)，包括河流、山洪、水庫、田間等信息，為科學(xué)決策提供直觀、準(zhǔn)確的參考，增強(qiáng)地區(qū)的防汛抗旱管理水平。

2.2 業(yè)務(wù)需求

針對(duì)某地級(jí)市的防汛會(huì)商平臺(tái)建設(shè)進(jìn)行業(yè)務(wù)需求分析，主要項(xiàng)目包括：1）全面掌握全市基礎(chǔ)水利信息，通過矢量化地圖顯示水庫、河道、渠道、堤防等工情的靜態(tài)信息；2）實(shí)時(shí)顯示各雨量站、水位站、視頻站、水文站等監(jiān)測(cè)的動(dòng)態(tài)信息；3）對(duì)轄區(qū)內(nèi)的重點(diǎn)水庫、水文站進(jìn)行洪水預(yù)報(bào)分析及科學(xué)調(diào)度；4）將氣象部門信息納入平臺(tái)中，針對(duì)衛(wèi)星云圖的短期和中長(zhǎng)期進(jìn)行超前預(yù)報(bào)；5）整合山洪災(zāi)害、水資源管理等現(xiàn)有防汛抗旱的業(yè)務(wù)信息；6）將水文部門數(shù)據(jù)納入平臺(tái)管理中，包括降雨量、河道水位等信息；7）建立防汛抗旱的保障機(jī)制，將防洪抗旱預(yù)案、應(yīng)急轉(zhuǎn)移安置預(yù)案等納入平臺(tái)管理；8）通過實(shí)時(shí)、直觀、高效的運(yùn)行管理模式，實(shí)現(xiàn)成果的界面化顯示，為防汛抗旱決策提供依據(jù)。

防汛會(huì)商平臺(tái)將為各級(jí)防汛抗旱指揮部門提供高效、便捷的查詢與管理功能，通過平臺(tái)展示實(shí)時(shí)、在線的數(shù)據(jù)信息及預(yù)測(cè)成果，為會(huì)商決策提供科學(xué)、系統(tǒng)的安全保障。

2.3 成本測(cè)算分析

以某地級(jí)市的防汛會(huì)商平臺(tái)進(jìn)行項(xiàng)目成本測(cè)算，針對(duì)業(yè)務(wù)需求的功能結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)部劃分，提供科學(xué)、準(zhǔn)確的測(cè)算價(jià)格。1）識(shí)別業(yè)務(wù)需求中的內(nèi)部邏輯文件（ILF，ILF′）和外部接口文件（EIF，EIF′），該防汛會(huì)商平臺(tái)的文件識(shí)別信息如表 1 所示，其中內(nèi)部邏輯文件包括地圖信息、雨量站、水情站、視頻站、水文預(yù)報(bào)、防洪調(diào)度、樞紐建筑等內(nèi)容，外部接口文件包括雨情、水情和視頻等信息，以及衛(wèi)星云圖等內(nèi)容；2）預(yù)估功能點(diǎn)的規(guī)模度量已在國際上廣泛應(yīng)用，并取代代碼行成為最主流的軟件規(guī)模度量方法，通過預(yù)估功能點(diǎn)方法測(cè)算軟件規(guī)模公式對(duì)未調(diào)整的功能點(diǎn)數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)規(guī)模變更因子調(diào)整后的功能點(diǎn)數(shù)計(jì)算未調(diào)整的工作量；3）根據(jù)軟件及開發(fā)因素中的應(yīng)用類型、質(zhì)量特性、開發(fā)語言、開發(fā)團(tuán)隊(duì)背景等疊加因子計(jì)算調(diào)整后的工作量；4）將人力成本費(fèi)率、折算系數(shù)、調(diào)整后的工程量乘積和直接非人力成本進(jìn)行累加，從而確定軟件開發(fā)費(fèi)用，指導(dǎo)軟件定價(jià)。通過合理測(cè)算對(duì)該案例的項(xiàng)目成本進(jìn)行評(píng)估，軟件開發(fā)費(fèi)用計(jì)算過程如表 2 所示，測(cè)算價(jià)格結(jié)果在 108.53 萬～327.67 萬元之間，通過分析計(jì)算，最為合理的估算價(jià)格在 193.14 萬元。

表 1 某市防汛會(huì)商平臺(tái)文件識(shí)別信息表

表 2 某市防汛會(huì)商平臺(tái)的軟件開發(fā)費(fèi)用測(cè)算表

3 結(jié)語

水利信息化系統(tǒng)軟件的成本測(cè)算工作需要測(cè)算人員對(duì)水利專業(yè)知識(shí)的了解和對(duì)軟件開發(fā)周期各個(gè)復(fù)雜環(huán)節(jié)的宏觀掌控，要求項(xiàng)目造價(jià)管理人員結(jié)合不同模型和測(cè)算方法進(jìn)行成本的測(cè)算管理，而使用國際統(tǒng)一功能點(diǎn)的方法進(jìn)行軟件規(guī)模的度量，估算信息系統(tǒng)的項(xiàng)目工程量，使度量結(jié)果具有可比性，從而能夠使成本和工期的估算更為合理，指導(dǎo)水利信息化系統(tǒng)的造價(jià)管理工作科學(xué)化和高效化。