一種敏捷系統(tǒng)工程實施模型

汪驥宇，白 喆，李 杰，陳 武

（中核武漢核電運行技術(shù)股份有限公司，湖北 武漢 430223）

0 引言

建立企業(yè)全流程生產(chǎn)管理系統(tǒng)是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)，這類系統(tǒng)涉及企業(yè)安全生產(chǎn)的方方面面，打通全業(yè)務(wù)流程，具有規(guī)模大、業(yè)務(wù)復(fù)雜、需求不確定、技術(shù)復(fù)雜、構(gòu)建周期長、投資大等特點。這類大系統(tǒng)的研發(fā)實施成功與否，直接關(guān)系到企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的推進速度。在企業(yè)中或多或少存在一些信息系統(tǒng)，企業(yè)的某些領(lǐng)域有一定的信息化基礎(chǔ)，企業(yè)對未來管控平臺有一定的想法，如何成功的構(gòu)建企業(yè)全流程生產(chǎn)管理系統(tǒng)成為這些企業(yè)遇到的主要問題。

在大系統(tǒng)研發(fā)過程中，經(jīng)典的軟件開發(fā)模型：瀑布模型、快速原型模型、增量模型、螺旋模型等模型具有一定的指導意義。在新技術(shù)快速演進、市場環(huán)境快速變化的當下，構(gòu)建有生命力，能夠應(yīng)對這些技術(shù)迭代、環(huán)境變化的系統(tǒng)，需要全新軟件系統(tǒng)開發(fā)模型。

系統(tǒng)工程運用系統(tǒng)思想解決大系統(tǒng)問題，解決了系統(tǒng)研發(fā)中各部分的相互關(guān)聯(lián)、制約、作用的難題，構(gòu)建了有機統(tǒng)一的系統(tǒng)[1-2]。系統(tǒng)工程方法對構(gòu)建統(tǒng)一的大型軟件系統(tǒng)具有很好作用。另外，敏捷開發(fā)模式[3-4]以其快速高效、適應(yīng)變化、注重交付等特點，在應(yīng)對變化方面具有廣泛應(yīng)用。但是在大型軟件系統(tǒng)研發(fā)工程中，敏捷模型如何運用還是一個具有挑戰(zhàn)性的課題。本文提出了一種敏捷系統(tǒng)工程實施模型，結(jié)合系統(tǒng)工程方法、敏捷模型而構(gòu)建的大型軟件實施模型，能夠指導大型軟件研發(fā)實施。

1 敏捷系統(tǒng)工程實施模型

在敏捷系統(tǒng)工程實施模型中，定義了“兩流程一中心”核心，即項目管控流程和項目執(zhí)行流程兩個一級流程，以及一個配置中心，其中有以下3 點需注意。

（1）項目管控流程，包含了工程項目管理相關(guān)流程，涉及項目范圍、時間、成本、質(zhì)量、人力、溝通、風險、采購、綜合管理的內(nèi)容。

（2）項目執(zhí)行流程，包含了敏捷系統(tǒng)工程實施模型的執(zhí)行流程，包括系統(tǒng)工程流程和系統(tǒng)開發(fā)流程兩大二級流程。

（3）配置中心，包括開發(fā)運維一體化平臺和內(nèi)容平臺，提供研發(fā)項目的需求管理、項目管理、研發(fā)、測試、運維等服務(wù)能力，同時對項目項實施過程中的資料、規(guī)范、知識、協(xié)調(diào)文件等內(nèi)容進行管理。

2 項目管控

在大型軟件系統(tǒng)研發(fā)項目中，項目管理是其重要部分，直接關(guān)系到項目的成功。在模型中重點關(guān)注項目控制、風險管理、變更管理3 項流程的內(nèi)容，涉及的相關(guān)交付物有項目章程、項目進度計劃、項目組織機構(gòu)、項目人員通信錄、項目設(shè)計開發(fā)規(guī)范、項目控制記錄、風險記錄、例會記錄、變更請求記錄，具體如下。

（1）項目控制流程：主要是對項目的人員、進度、質(zhì)量、成本的管理。

（2）項目風險流程：主要是對風險的管理，從風險規(guī)劃、風險識別、風險跟蹤、風險應(yīng)對等方面進行管理。

（3）變更管理流程：主要是軟件研發(fā)過程中范圍進行管理，包括需求、設(shè)計、開發(fā)、測試等方面變更管理。

3 項目執(zhí)行

3.1 系統(tǒng)工程

系統(tǒng)工程流程包含項目啟動和系統(tǒng)工程周期流程。其中在項目啟動活動中，包括一系列的并行活動，召開啟動會表示該活動完成。通過多個系統(tǒng)工程周期完成整個系統(tǒng)的總體設(shè)計，總體設(shè)計也是在迭代過程中不斷的優(yōu)化完善，最終達到系統(tǒng)的要求?；驹瓌t時按照項目啟動環(huán)節(jié)確定的領(lǐng)域優(yōu)先級進行迭代系統(tǒng)設(shè)計。

3.1.1 項目啟動

項目啟動環(huán)節(jié)主要活動包括組建團隊、識別角色/角色用例/定義用例優(yōu)先級、制定總體時間進度計劃、制定風險控制規(guī)劃、制定軟件工程規(guī)劃，該環(huán)節(jié)主要的成果包括總體進度計劃、風險降低規(guī)劃、系統(tǒng)工程規(guī)劃、角色清單、角色用例清單。該環(huán)節(jié)啟動會召開為完成標記。

對于軟件工程，首先對系統(tǒng)的功能進行劃分，跟進業(yè)務(wù)領(lǐng)域進行初步劃分，通過和業(yè)務(wù)專家一起，識別主要的業(yè)務(wù)角色和用例，這里的用例粒度較粗，以一二級業(yè)務(wù)場景為標準進行，主要目的是識別關(guān)鍵業(yè)務(wù)。對識別用例進行分類，設(shè)置優(yōu)先級。本步驟的主要目標是識別核心業(yè)務(wù)流程，核心業(yè)務(wù)領(lǐng)域。完成業(yè)務(wù)領(lǐng)域識別和分級后，在根據(jù)項目計劃，制定迭代分析設(shè)計計劃。

3.1.2 系統(tǒng)工程周期

在系統(tǒng)工程周期中包括迭代啟動、角色需求分析及定義、系統(tǒng)需求分析及定義、架構(gòu)分析、架構(gòu)設(shè)計、設(shè)計評審、迭代回顧6 個環(huán)節(jié)，如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)工程周期

（1）迭代啟動，確定本迭代計劃、人員職責、成果、以及風險，召開啟動會。

（2）業(yè)務(wù)領(lǐng)域需求分析[5]，開展領(lǐng)域需求分析，本步驟需要識別領(lǐng)域角色、業(yè)務(wù)用例、其他需求。首先進行業(yè)務(wù)角色建模，根據(jù)具體業(yè)務(wù)需求，識別業(yè)務(wù)角色，這里原子粒度以用例步驟粒度為準。再進行用例的細化以及用例編寫，同時識別出非功能需求。在用例分析過程中，需要結(jié)合業(yè)務(wù)活動圖、狀態(tài)圖等工具，對用例的細節(jié)進行梳理，確保在用例分析過程中做到，關(guān)鍵業(yè)務(wù)不缺項。需要設(shè)計出實現(xiàn)各個用例的功能，必要時結(jié)合原型分析，完成所有業(yè)務(wù)的寫操作功能，同時識別必要的讀操作，實現(xiàn)用例的完整性。

（3）系統(tǒng)需求分析及定義，在該階段需要完成服務(wù)設(shè)計形成服務(wù)清單、領(lǐng)域模型、服務(wù)關(guān)系模型[6-8]。首先定義接口服務(wù)，再對這些服務(wù)接口進行分類，接下來進行模型建模，最后進行模型審查。

（4）架構(gòu)分析及設(shè)計，完成子系統(tǒng)/組件的設(shè)計。

（5）設(shè)計評審，對架構(gòu)設(shè)計模型進行審查，通過模型的合理性評審。

（6）迭代回顧，需要分析哪些需求需要納入后續(xù)迭代中。

3.2 系統(tǒng)開發(fā)

系統(tǒng)工程過程完成子系統(tǒng)/組件設(shè)計后，在系統(tǒng)開發(fā)過程中，根據(jù)項目資源、子系統(tǒng)/組件關(guān)系，開啟子系統(tǒng)/組件的開發(fā)。

3.2.1 迭代計劃設(shè)計

每個子系統(tǒng)/組件開發(fā)，需要制定相關(guān)的版本迭代計劃，規(guī)劃系統(tǒng)實現(xiàn)的迭代次數(shù)、迭代方式。PO、業(yè)務(wù)人員就系統(tǒng)的功能進行迭代計劃設(shè)計，在系統(tǒng)總體計劃的前提下（子系統(tǒng)開發(fā)時間已設(shè)置），根據(jù)功能優(yōu)先級設(shè)計子系統(tǒng)功能迭代開發(fā)計劃。本活動輸出物包括用戶故事（粗粒度）、迭代計劃。

3.2.2 系統(tǒng)實現(xiàn)

系統(tǒng)實現(xiàn)的每個迭代包括設(shè)計流程和開發(fā)流程，具體如下。

（1）設(shè)計流程。

系統(tǒng)設(shè)計過程完成本次迭代相關(guān)功能的設(shè)計，設(shè)計分為多個迭代設(shè)計過程，每個迭代設(shè)計過程包括6個環(huán)節(jié)，設(shè)計流程如圖2 所示。

圖2 設(shè)計流程

各流程釋義如下：①用戶故事編寫[5]，PO 和業(yè)務(wù)人員協(xié)作，PO 完成用戶故事編寫，輸出系統(tǒng)功能需求，主要包括用戶故事、業(yè)務(wù)流程、以及非功能需求。②功能原型設(shè)計，PO 和業(yè)務(wù)人員協(xié)作，完成系統(tǒng)功能及功能原型設(shè)計，輸出系統(tǒng)原型。③數(shù)據(jù)模型設(shè)計，子系統(tǒng)設(shè)計人員根據(jù)系統(tǒng)功能需求，完成數(shù)據(jù)模型設(shè)計，包括概念模型和物理模型。輸出概念模型和物理模型，以及相關(guān)配置設(shè)計（包括值列表、首選項、工作流、報表等成果）。④服務(wù)設(shè)計，子系統(tǒng)設(shè)計人員根據(jù)系統(tǒng)功能需求，完成系統(tǒng)服務(wù)設(shè)計，輸出服務(wù)清單、服務(wù)模型、領(lǐng)域模型。⑤設(shè)計審查，系統(tǒng)設(shè)計完成后，組織系統(tǒng)架構(gòu)師、中臺設(shè)計架構(gòu)師、數(shù)據(jù)架構(gòu)師、應(yīng)用架構(gòu)師、業(yè)務(wù)人員等人審查本活動的輸出物，設(shè)計人員根據(jù)審查意見完成相關(guān)設(shè)計文件的修改。輸出審查紀要。⑥進行迭代回顧，設(shè)計迭代活動完成后，進行迭代回顧，主要是對本次迭代的工作情況、以及下一個迭代的工作范圍，更新迭代計劃。

（2）系統(tǒng)開發(fā)。敏捷開發(fā)小組進行敏捷開發(fā)，主要活動包括計劃會、功能開發(fā)、功能測試、開發(fā)例會。該活動的主要產(chǎn)出物包括代碼、軟件、測試用例、測試報告、用戶手冊、配置手冊。

（3）系統(tǒng)實現(xiàn)流程演變。在本模型中，采用敏捷方式進行系統(tǒng)開發(fā)，每個迭代的時間不應(yīng)過長。系統(tǒng)實現(xiàn)是項目落地實施具體環(huán)節(jié)，在實際的項目執(zhí)行過程中，可能會存在一些特殊情況：①子系統(tǒng)功能邏輯復(fù)雜，需要化更多的時間進行設(shè)計，為了每個迭代能夠有交付物，可以在開始的迭代中包括多個純設(shè)計迭代，待設(shè)計完成后，再進入系統(tǒng)開發(fā)。②在集成系統(tǒng)開發(fā)中，主要的工作是測試工作，那么可以縮短設(shè)計的時間，增加系統(tǒng)開發(fā)的迭代。

4 配置中心

在大型軟件研發(fā)項目中，存在幾十個上百個敏捷迭代小組同時進行開發(fā)，各個小組的開發(fā)進度不同，需要開發(fā)運維一體化平臺進行管理，提供研發(fā)項目的需求管理、項目管理、研發(fā)、測試、運維等服務(wù)能力，同時對項目項實施過程中的資料、規(guī)范、知識、協(xié)調(diào)文件等內(nèi)容進行管理。

配置中心從傳統(tǒng)文件管理、代碼、測試管理等各自獨立的，采用不同的工具進行管理，轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一的開發(fā)運維一體化平臺進行管理。支撐項目管控和系統(tǒng)實施，實現(xiàn)自動化的軟件交付，形成軟件的構(gòu)建、測試、發(fā)布自動化體系。

4.1 開發(fā)運維一體化平臺

開發(fā)運維一體化平臺[9]是模型中項目實施的基礎(chǔ)設(shè)施，提供了項目管理能力、配置管理能力、持續(xù)集成能力，是實現(xiàn)項目管控與系統(tǒng)實施一體化平臺。

（1）項目管理能力，包括項目的進度管理、風險管理、變更管理等方面內(nèi)容。

（2）配置管理能力，包括需求管理、設(shè)計管理、代碼管理、測試管理等方面的內(nèi)容。

（3）持續(xù)集成能力，包括資源管理、容器管理、持續(xù)集成、持續(xù)交付、鏡像倉庫等能力

4.2 內(nèi)容平臺

內(nèi)容平臺是項目成果的倉庫，對模型各個流程的輸入、輸出物進行中心統(tǒng)一管理。主要包括項目管理、業(yè)務(wù)需求、系統(tǒng)需求、系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)實現(xiàn)、系統(tǒng)交付、資料、個人空間8 個方面的內(nèi)容

5 結(jié)語

本文介紹的敏捷系統(tǒng)工程實施模型在大型軟件系統(tǒng)研發(fā)中使用，能夠很好地支持敏捷的系統(tǒng)工程設(shè)計與開發(fā)過程。通過開發(fā)運維一體化平臺，實現(xiàn)項目管控、系統(tǒng)實施的一體化管理。本模型的實施過程關(guān)鍵點主要是以下3 個方面。

（1）系統(tǒng)工程思想：從開始就需要有系統(tǒng)思維，協(xié)調(diào)好各個系統(tǒng)設(shè)計的迭代內(nèi)容，不能遺漏集成設(shè)計迭代環(huán)節(jié)。

（2）系統(tǒng)設(shè)計與系統(tǒng)開發(fā)分開：系統(tǒng)設(shè)計流程重點運用系統(tǒng)工程方法，系統(tǒng)開發(fā)過程重點運用敏捷開發(fā)，同時兩個流程要保持信息通暢。

（3）一體化管理平臺：需要通過一體化管理平臺管理全流程的各種模型、數(shù)據(jù)的流轉(zhuǎn)，避免研發(fā)過程中數(shù)據(jù)傳遞丟失信息，提高管理、研發(fā)效率，保障項目成功。