COCOMO模型在噴氣燃料系統(tǒng)測(cè)試項(xiàng)目估算中應(yīng)用?

田立軍

（中國(guó)人民解放軍91404部隊(duì) 秦皇島 066001）

1 引言

系統(tǒng)的軟件測(cè)試是保證軟件質(zhì)量和可靠性的重要手段，其根本任務(wù)是監(jiān)督軟件開發(fā)過程，盡可能地發(fā)現(xiàn)軟件中存在的錯(cuò)誤或缺陷［1］。隨著武器裝備信息化程度越來越高，其規(guī)?；凸δ苄阅芊矫姹戎丶眲∩仙?，對(duì)于安全等級(jí)很高的軟件，如彈道導(dǎo)彈飛行控制軟件、電源燃料監(jiān)測(cè)軟件、神舟飛船上各型號(hào)軟件等，其測(cè)試資源消耗甚至高達(dá)所有其他軟件工程階段成本總和的3～5倍［2］。軟件的測(cè)試工作任務(wù)必須是可持續(xù)性的，嚴(yán)格控制度量，對(duì)大型系統(tǒng)項(xiàng)目軟件測(cè)試任務(wù)進(jìn)行有效、準(zhǔn)確的軟件項(xiàng)目策劃度量，是整個(gè)生命周期中提高軟件質(zhì)量，保證軟件的可靠性重要前提和基礎(chǔ)。

目前，對(duì)系統(tǒng)軟件測(cè)試項(xiàng)目策劃估算的研究與應(yīng)用已經(jīng)比較廣泛，但在國(guó)內(nèi)軟件評(píng)測(cè)行業(yè)，大部分項(xiàng)目成本估算僅僅依靠的是經(jīng)驗(yàn)和WBS工作分解結(jié)構(gòu)法［3］，這對(duì)系統(tǒng)軟件整個(gè)測(cè)試過程的正規(guī)化、度量化保障是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。本文通過軟件測(cè)試項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)介紹了COCOMO模型理論，并在測(cè)試策劃實(shí)施過程中進(jìn)行了應(yīng)用。

2 常用估算模型概述

項(xiàng)目任務(wù)的工作量估算方法有很多種，一般可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和軟件規(guī)模估算的結(jié)果進(jìn)行估算，主要有以下幾種。

1）算法模型：包括一個(gè)或多個(gè)算法，生成的軟件估計(jì)是一些變量的函數(shù)，例如COCOMO［4］；

2）類比：新項(xiàng)目與已完成項(xiàng)目（規(guī)模和功能相近的項(xiàng)目）作比較，基于已完成項(xiàng)目的實(shí)際值進(jìn)行估計(jì)；

3）自頂向下的估計(jì)：從項(xiàng)目的全局特性導(dǎo)出項(xiàng)目的整體估計(jì)，然后將其分配到各個(gè)分量上；

4）自底向上的估計(jì)：分別估計(jì)軟件作業(yè)的各個(gè)分量，再綜合出整體估計(jì)。

一般來說，具體估算時(shí)往往使用兩種以上的方法，并參考以往做項(xiàng)目的歷史數(shù)據(jù)，以幫助導(dǎo)出和驗(yàn)證估計(jì)。在噴氣燃料軟件系統(tǒng)鑒定測(cè)試項(xiàng)目中主要應(yīng)用了COCOMO算法，在下文中詳細(xì)描述。

3 COCOMO模型估算

著名軟件工程專家、經(jīng)濟(jì)學(xué)家Barry Boehm教授在1981年發(fā)表的著作《軟件工程經(jīng)濟(jì)學(xué)》中首次提出了軟件估算模型層次結(jié)構(gòu)，稱為構(gòu)造式成本模型 COCOMO（Constructive Cost Model）［5］，該模型采用一種自底向上的微觀參數(shù)估計(jì)方法，使用成本驅(qū)動(dòng)因素從低端對(duì)軟件環(huán)境進(jìn)行描述，至今該模型已經(jīng)成為軟件界最通用的估算模型。

原始的COCOMO模型一般分為三個(gè)層級(jí)［6］：

1）基本COCOMO模型，用已估算出來的源代碼行數(shù)（KLOC）為自變量的函數(shù)來計(jì)算軟件開發(fā)工作量。

2）中級(jí)COCOMO模型，在用KLOC為自變量的函數(shù)計(jì)算軟件開發(fā)工作量的基礎(chǔ)上，再用涉及產(chǎn)品、硬件、人員、項(xiàng)目等方面屬性的影響因素來調(diào)整工作量的估算。

3）詳細(xì)COCOMO模型，包括中間COCOMO模型的所有特性。

當(dāng)對(duì)項(xiàng)目了解很少時(shí)，使用基本模型；明確需求以后，使用中級(jí)模型；當(dāng)設(shè)計(jì)完成時(shí)，使用高級(jí)模型。這三個(gè)模型具有相同的形式：

其中E表示需要計(jì)算的工作量，S表示以千代碼行（KLOC）計(jì)數(shù)的程序規(guī)模，F(xiàn)是調(diào)整參數(shù)，其值為

F的值在基本模型里等于1，N的值是15，代表15個(gè)Fi成本驅(qū)動(dòng)因子，詳見4.2和4.3節(jié)，a和b的值見表1。

表1 COCOMO模型的參數(shù)

其中，三種項(xiàng)目類型代表的意義分別是：

1）基本類（Organic Mode）項(xiàng)目：規(guī)模較小、較為簡(jiǎn)單的項(xiàng)目軟件。

2）嵌入式（Embedded Mode）項(xiàng)目：這類項(xiàng)目的開發(fā)工作緊密地與系統(tǒng)中的硬件、軟件和運(yùn)行限制聯(lián)系在一起。

3）半獨(dú)立型（Semi-detached Mode）項(xiàng)目：項(xiàng)目的性質(zhì)介于上述兩種類型之間，其規(guī)模與復(fù)雜性均屬于中等，如數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、OA系統(tǒng)等［7，12］。

4 XX噴燃系統(tǒng)測(cè)試項(xiàng)目估算模型應(yīng)用

4.1 XX噴燃系統(tǒng)簡(jiǎn)介

XX噴燃系統(tǒng)通過與上級(jí)系統(tǒng)主要設(shè)備配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)噴氣、燃料的自動(dòng)檢測(cè)，集中、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)顯示燃油系統(tǒng)重要工作節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵參數(shù)數(shù)值，及時(shí)報(bào)告系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、提供報(bào)警信息，其功能結(jié)構(gòu)如下圖1所示。

圖1 軟件功能劃分圖

4.2 項(xiàng)目數(shù)據(jù)的整理與分析

本文在項(xiàng)目測(cè)試成本估計(jì)的時(shí)候，參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)劃分軟件安全性等級(jí)，根據(jù)系統(tǒng)研制任務(wù)書及需求規(guī)格說明等相關(guān)文檔規(guī)定，該系統(tǒng)軟件的安全性等級(jí)為B級(jí)。按照軟件的安全性等級(jí)及開發(fā)方式可以確定軟件類型的嵌入式，故式（1）中a和b的值分別選取3.6和1.20。

系統(tǒng)軟件組成及描述如表2。

表2 系統(tǒng)軟件組成

經(jīng)過專業(yè)測(cè)試工具軟件分析，該項(xiàng)目軟件的代碼注釋行為總量的20%，故源程序指令行為28.64千行。式（1）中程序代碼規(guī)模S的值為28.64。

通過使用恰當(dāng)?shù)墓ぷ髁抗?，COCOMO生成了對(duì)工作量的初步估計(jì)。當(dāng)進(jìn)行到測(cè)試策劃階段時(shí)，項(xiàng)目組長(zhǎng)可以應(yīng)用COCOMO的中級(jí)模型。Boehm假設(shè)了15中相互獨(dú)立的成本驅(qū)動(dòng)因子，每個(gè)成本驅(qū)動(dòng)因子按照最多6點(diǎn)的序數(shù)標(biāo)度分等級(jí)：非常低、低、正常、高、很高、極高，每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)成本驅(qū)動(dòng)因子值［8，11］，式（1）中工作量的最后估計(jì)值是乘以15個(gè)成本驅(qū)動(dòng)因子Fi的值。

表3 COCOMO模型的成本驅(qū)動(dòng)因子

4.3 項(xiàng)目測(cè)試進(jìn)度估算

本質(zhì)上，COCOMO模型包括了兩個(gè)底層信息模型，第一個(gè)是用于描述軟件項(xiàng)目的框架，包括軟件產(chǎn)品的規(guī)?；驈?fù)雜性、開發(fā)方式、測(cè)試過程等，用規(guī)模、相關(guān)參數(shù)、成本驅(qū)動(dòng)因子及相關(guān)定義、公式與表格等來描述。第二個(gè)是經(jīng)驗(yàn)庫(kù)，即精心挑選的歷史項(xiàng)目數(shù)據(jù)，它們確定了模型中大量的基本參數(shù)值［9］。綜合項(xiàng)目框架，結(jié)合以往相似項(xiàng)目測(cè)試任務(wù)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從表3中選取成本驅(qū)動(dòng)因子Fi一組值如表4所示。

表4 成本驅(qū)動(dòng)集選取值

因此，式（2）中調(diào)整參數(shù) F=1.081×0.87×0.7826×1.00=0.736。

在本項(xiàng)目中，根據(jù)數(shù)據(jù)整理分析，式（1）中a=3.6，b=1.20，S=28.64

E=91.06人月（保留小數(shù)點(diǎn)后兩位）。

5 結(jié)語

COCOMO模型雖已獲得了廣泛認(rèn)可，但在運(yùn)用的過程中也應(yīng)注意到其特點(diǎn)與局限。首先COCOMO模型所依存的歷史數(shù)據(jù)基本上都是大型的軟件項(xiàng)目數(shù)據(jù)，所以用于估算大型軟件項(xiàng)目時(shí)相對(duì)更為準(zhǔn)確，當(dāng)用于輔助小型項(xiàng)目決策時(shí)，要留意其估算結(jié)果可能有較大的誤差。另外已有很多研究結(jié)果表明，當(dāng)根據(jù)COCOMO的定義、積累一定數(shù)量的本地?cái)?shù)據(jù)來擴(kuò)充其已有的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，并重新校準(zhǔn)模型參數(shù)后，得出的結(jié)果將更為準(zhǔn)確。