COSMIC 與NESMA 度量轉(zhuǎn)換

吳穎

（中國移動設(shè)計院有限公司重慶分公司 重慶市 404100）

在軟件規(guī)模度量功能點分析法的5 種國際標準中，目前國內(nèi)應(yīng)用范圍最廣的主要聚焦在了COSMIC 和NEMSA 兩種方法上，NEMSA 方法是IFPUG 方式的優(yōu)化升級，以其度量速度快、度量成本低的特點在項目早期階段應(yīng)用較為廣泛；在項目交互、驗收等項目中后期階段由于對度量精度要求高，度量類型豐富等特點更多地使用COSMIC 度量方法。因此出現(xiàn)項目的前評估、后評估為不同度量標準的評估結(jié)果，且COSMIC 和NEMSA 分別作為第一代和第二代功能點分析法的典型代表，目前很難對項目前評估和后評估的度量進行對標結(jié)合分析；其次，在不同的項目、企業(yè)、行業(yè)所采用的軟件規(guī)模度量方法無法統(tǒng)一，或者相互轉(zhuǎn)換，導致不同項目、企業(yè)、行業(yè)的軟件度量數(shù)據(jù)成為孤島，無法進行軟件度量標準化和精確化的高速可持續(xù)發(fā)展。因此不同軟件度量方法之間的轉(zhuǎn)換研究成為了軟件度量領(lǐng)域的研究熱點之一，功能點分析法NESMA 與COSMIC 度量轉(zhuǎn)換研究更是應(yīng)用迫切疑難點。

1 NESMA與COSMIC的度量原理

1.1 NESMA度量原理

NESM 方法識別應(yīng)用程序邊界、基本功能部件（簡稱BFC）、數(shù)據(jù)功能類型，通過對所有功能類型組件的功能點（Function Point 簡稱：FP）度量，匯總度量出整個應(yīng)用軟件的功能規(guī)模大小。NESMA 功能類型分為數(shù)據(jù)功能、事務(wù)功能兩類，數(shù)據(jù)功能類分為內(nèi)部邏輯文件（ILF）、外部接口文件（ELF）兩種；事務(wù)功能分為外部輸入（EI）、外部輸出（EO）、外部查詢（EQ）。

在項目早期預算評估度量時，原始項目信息雖然足以用來識別功能及其類型，但是很難識別功能的復雜度，在這種情況通常識別復雜度為“中”，本文NESMA 估算復雜度均取“中”。

1.2 COSMIC度量原理

COSMIC 方法通過“模型、原則、規(guī)則和過程” 四要素度量給定軟件塊的功能用戶需求（簡稱：FUR）的功能規(guī)模大小，其結(jié)果為COSMIC 軟件功能規(guī)模（COSMIC Function Point 簡稱：CFP）。識別軟件FUR 后，通過策略階段、映射階段、度量階段三個階段完成的對軟件的通用模型轉(zhuǎn)換以及功能規(guī)模的度量。

COSMIC 軟件規(guī)模度量的基本單位CFP 代表了一個跨越邊界的數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)組）移動，移動類型包括輸入（E）、輸出（X）、讀（R）、寫（W）四種類型。作為第二代功能點分析方法（簡稱：FPA），COSMIC 引入“層”、“界”的概念，將通用軟件識別為不同的層次，進一步深入到軟件的功能內(nèi)部，將單次度量范圍限定在了一個層次里面，并通過對等功能塊、對等功能用戶將軟件邊界延伸到軟件層次中，從而全面度量軟件的功能規(guī)模（數(shù)據(jù)移動）。

2 NESMA與COSMIC轉(zhuǎn)換模型方法分析

功能規(guī)模度量方法NESMA（第一代FPA）與COSMIC（第二代FPA）的轉(zhuǎn)換或映射關(guān)系作為軟件功能規(guī)模度量領(lǐng)域的研究熱點，目前已經(jīng)形成了三類研究方向，分別是統(tǒng)計轉(zhuǎn)換法、直接轉(zhuǎn)換法、組件轉(zhuǎn)換法，本文將分析三類方法的主要策略方法和特點。

2.1 統(tǒng)計轉(zhuǎn)換法

統(tǒng)計轉(zhuǎn)換法采集大量的實踐樣本數(shù)據(jù)（建議不少于100份），樣本數(shù)據(jù)實現(xiàn)對NEMSA 和COSMIC 的轉(zhuǎn)換度量，通過樣本數(shù)據(jù)建立NESMA 和COSMIC 的總規(guī)模（整體）的統(tǒng)計關(guān)系，將NESMA 的度量總規(guī)模通過轉(zhuǎn)換關(guān)系（公式）轉(zhuǎn)換為COSMIC 的總規(guī)模，實現(xiàn)FP 轉(zhuǎn)換CFP 的目的。這種通過歷史數(shù)據(jù)擬合方法對轉(zhuǎn)換“平滑”處理，無法與項目本身特點進行匹配 ，其優(yōu)點和缺點都十分突出。

統(tǒng)計轉(zhuǎn)換方法的主要優(yōu)點：該方法轉(zhuǎn)換成本最低，一經(jīng)確定轉(zhuǎn)換關(guān)系后，可以通過公式直接轉(zhuǎn)換待處理的項目，不需要二次投入。

統(tǒng)計轉(zhuǎn)換方法的主要缺點：無法知道轉(zhuǎn)換的“準確度”，轉(zhuǎn)換結(jié)果誤差范圍的失控；無法避免對項目本身出現(xiàn)“異常值”特性的項目進行處理；在不出現(xiàn)異常值的情況下，度量準確度依賴于轉(zhuǎn)換對象與樣本數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)度，單一樣本的轉(zhuǎn)換模型無法廣泛應(yīng)用。

統(tǒng)計轉(zhuǎn)換方法的優(yōu)化思路：可以根據(jù)兩類評估方法組件度量原理，引入影響轉(zhuǎn)換準確度的主要因素，通過因素的分析來處理可能出現(xiàn)的“異常值”轉(zhuǎn)換并進行轉(zhuǎn)換“校準”。例如：在NESMA 中的“事務(wù)功能”可以強關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)換為COSMIC“功能過程”，在NESMA 中的“內(nèi)部文件”、“外部文件”可以強關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)換為COSMIC“數(shù)據(jù)組”和“數(shù)據(jù)屬性”，可以得出NESMA 與COSMIC 的兩個強關(guān)聯(lián)調(diào)整因子，從而盡可能減少轉(zhuǎn)換結(jié)果誤差范圍的可控性。

2.2 直接轉(zhuǎn)換法

直接轉(zhuǎn)換法通過分析NESMA 和COSMIC 度量原理的基礎(chǔ)上，采用將NESMA 識別組件內(nèi)容直接轉(zhuǎn)換到COSMIC的模型中，其轉(zhuǎn)換過程包括了COSMIC 度量的全過程，即通過將NEMSA 度量詳細報告作為COSMIC 度量的輸入依據(jù)，根據(jù)COSMIC 度量過程，識別FUR、識別功能過程、識別數(shù)據(jù)組（數(shù)據(jù)屬性）、識別數(shù)據(jù)移動的方法實現(xiàn)COSMIC 度量的直接轉(zhuǎn)換。其轉(zhuǎn)換的主要策略為：

（1）通過NESMA 度量的功能模塊、子模塊直接轉(zhuǎn)換識別到COSMIC 的FUR 上；

（2）通過NESMA 度量獲取的數(shù)據(jù)功能（ILF/ELF）直接轉(zhuǎn)換識別到COSMIC 的數(shù)據(jù)組和數(shù)據(jù)屬性；

（3）通過NESMA 度量獲取的業(yè)務(wù)功能（EI/EO/EQ）直接轉(zhuǎn)換識別到COSMIC 的功能過程。最后對NESMA 無法識別的功能過程進行補充完善，并通過轉(zhuǎn)換獲取的FUR、功能過程、數(shù)據(jù)組、數(shù)據(jù)屬性進行COSMIC 功能規(guī)模度量。

直接轉(zhuǎn)換方法的主要優(yōu)點：準確度高，項目吻合度高，具備高質(zhì)量轉(zhuǎn)換的業(yè)務(wù)需求。

直接轉(zhuǎn)換方法的主要缺點：轉(zhuǎn)換成本高，轉(zhuǎn)換周期較長，需要對項目進行二次處理即用兩種方式評估二次，適合于小型項目轉(zhuǎn)換（建議FP 小于100 的項目）。

直接轉(zhuǎn)換方法的優(yōu)化思路：該方法可以與“快速COSMIC 度量方法”進行結(jié)合，在識別FUR、功能過程的前提下，采用有效的快速COSMIC 度量方法和策略，研究實現(xiàn)保障評估準確度的前提下提升轉(zhuǎn)換效率，降低轉(zhuǎn)換成本。

2.3 組件轉(zhuǎn)換法

組件轉(zhuǎn)換法通過在軟件“應(yīng)用組件”的顆粒度上對NESMA 度量組件進行轉(zhuǎn)換，組件轉(zhuǎn)換法在BFC 類型層級上，引入更低層級的影響因素，結(jié)合組件本身特性，建立應(yīng)用組件大小轉(zhuǎn)換關(guān)系（公式），實現(xiàn)對相同組件或同類組件的NESMA 轉(zhuǎn)換COSMIC 的映射關(guān)系。由于應(yīng)用組件大小轉(zhuǎn)換方法得到的結(jié)果比使用總大小轉(zhuǎn)換方法得到的單個轉(zhuǎn)換后的宇宙大小要精確得多，同時，組件轉(zhuǎn)換結(jié)合組件特性，避免了統(tǒng)計轉(zhuǎn)換法中可能出現(xiàn)“異常值”轉(zhuǎn)換問題。

組件轉(zhuǎn)換方法的主要優(yōu)點：準確度較高、度量成本低、避免“異常值”的轉(zhuǎn)換問題。

組件轉(zhuǎn)換方法的主要缺點：模型構(gòu)建難度大，需要具備高層級度量人才構(gòu)建組件轉(zhuǎn)換的關(guān)系，組件轉(zhuǎn)換模型的優(yōu)劣直接影響轉(zhuǎn)換準確度。

2.4 總體轉(zhuǎn)換法

總體轉(zhuǎn)換需要散點圖繪制FP 與CFP，y=ax+b（x 為一代，y 為二代），按OLS 方法，確定R2 系數(shù)，且P＜0.05。

去除異常值，即直線周圍離群值：

類型1：“杠桿”大部分觀測值相去甚遠的觀測值

類型2：采用e/S 超過+2 或-2 統(tǒng)計檢測，簡單殘差（'e'），即[e'=預測CFP 尺寸-測量的CFP 尺寸]，標準誤差（S）：S=√[∑e2/（n-2）]。

常數(shù)“ b”。

功能點規(guī)模＞400 以上采用：

（1）FP 規(guī)模在39 - 1424：1.19 x FP-69

（2）FP 規(guī)模在39 - 766：1.09 x FP-48

功能點規(guī)模＜=400 以上采用：

（1）FP 規(guī)模在39 - 380：0.95 x FP-25

（2）備注：規(guī)模在400 的為最佳擬合

組件轉(zhuǎn)換方法的主要優(yōu)點：根據(jù)以上內(nèi)容轉(zhuǎn)換模型已經(jīng)明確，準確度較高、度量成本低、避免“異常值”的轉(zhuǎn)換問題。

組件轉(zhuǎn)換方法的主要缺點：模型精確度需要不斷迭代優(yōu)化，轉(zhuǎn)換模型升級進度的直接影響轉(zhuǎn)換精確度。

3 “總體轉(zhuǎn)換法”方法模型研究

（1）按具有相似功能的系統(tǒng)進行劃分軟件項目組，將采用NESMA 與COSMIC 兩種方式評估的評估結(jié)果統(tǒng)計匯總；

（2）方差分析，篩選和剔除標準殘差超過+2 或-2 的項目數(shù)據(jù)，如表1、表2 所示。

表1： 方差分析

表2： 標準殘差超統(tǒng)計

（3）剔除上述異常數(shù)據(jù)后，重新梳理數(shù)據(jù)案例，進行回歸統(tǒng)計分析，確定R2 系數(shù)，且P＜0.05，如表3 所示。

表3： 回歸統(tǒng)計結(jié)果

（4）制定散點圖，擬合曲線，得到“總體轉(zhuǎn)換法”的計算公式，如圖1、表4 所示。

表4： 擬合曲線結(jié)果

圖1： 散點圖

4 “應(yīng)用組件轉(zhuǎn)換”方法思路研究

根據(jù)兩類應(yīng)用組件度量原理，NESMA 度量包括數(shù)據(jù)功能、事務(wù)功能，數(shù)據(jù)功能為用戶要處理的數(shù)據(jù)對象，度量的是用戶感興趣的數(shù)據(jù)且需要維護的數(shù)據(jù)。COSMIC 度量FUR 的基本單位是功能過程，每一個功能過程都是一個可以獨立執(zhí)行的最小任務(wù)，而功能過程的規(guī)模大小依賴于用戶感興趣的數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)組）跨越邊界的移動數(shù)量。由以上原理可以得出如下結(jié)論：

（1）NESMA 度量的數(shù)據(jù)功能規(guī)模在COSMIC 中可以簡單映射為感興趣的數(shù)據(jù)對象，即數(shù)據(jù)組，數(shù)據(jù)功能規(guī)模不直接反應(yīng)在COSMIC 的FUR 以及功能過程上。

（2）NESMA 度量的事務(wù)功能規(guī)模是功能用戶可感知的任務(wù)單元，可以直接反應(yīng)在COSMIC 的功能過程粒度上，然而NESMA 事務(wù)功能規(guī)模在早期預估中，其值固定為“中度”復雜度取值，即：輸入EI 為4FP、輸出EO 為5FP、查詢EQ 為4FP。

（3）由于NESMA 事務(wù)功能取值為固定值，無法準確反應(yīng)不同事務(wù)功能的實際規(guī)模大小的區(qū)別，第二代FPA（COSMIC）的度量功能過程的粒度為最小1CFP 單位，即輸入E、輸出X、讀R、寫W 各為1 個CFP。那么在轉(zhuǎn)換過程需要考慮對NESMA 度量組件的復雜度影響因素。

本文將NESMA 評估結(jié)果的事務(wù)功能（EI/EO/EQ）映射為COSMIC 度量功能過程，通過引入基于業(yè)務(wù)模型快速COSMIC 度量模型成果作為NESMA 事務(wù)功能轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)轉(zhuǎn)換模型，并將數(shù)據(jù)功能（ILF/ELF）作為轉(zhuǎn)換影響因子引入到轉(zhuǎn)換模型中。該方法通過快速COSMIC 度量方法直接將NEMSA 轉(zhuǎn)換為了誤差在10%以內(nèi)的COSMIC 度量，并通過引入ILF、ELF 的影響因子，準確地轉(zhuǎn)換了快速COSMIC 中復雜度為“高”的影響因素。例如根據(jù)基于業(yè)務(wù)模型快速COSMIC 度量模型引入三層架構(gòu)參考業(yè)務(wù)模型如表5 所示。

表5： 采集同步-數(shù)據(jù)處理-應(yīng)用展示三層架構(gòu)參考業(yè)務(wù)模型

快速COSMIC 業(yè)務(wù)模型復雜度“簡單、一般”的匹配規(guī)則如表6 所示。

表6： 采集同步-數(shù)據(jù)處理-應(yīng)用展示三層架構(gòu)業(yè)務(wù)模型匹配規(guī)則

5 “應(yīng)用組件轉(zhuǎn)換”方法參考模型設(shè)計

根據(jù)3.2 章節(jié)對NESMA 與COSMC 轉(zhuǎn)換研究成果，本文設(shè)計了一種基于應(yīng)用組件轉(zhuǎn)換的模型成果，如表7 所示。

表7： NESMA 與COSMIC 度量轉(zhuǎn)換模型

由上體可知，該模型轉(zhuǎn)化方法通過對NESMA 度量結(jié)果的事務(wù)功能（EI/EO/EQ）進行篩選，將事務(wù)功能映射為COSMIC 度量轉(zhuǎn)換的結(jié)果，轉(zhuǎn)換步驟如下：

（1）根據(jù)應(yīng)用組件類別，通過快速COSMIC業(yè)務(wù)模型（例如：表5）將NEMSA 事務(wù)功能直接轉(zhuǎn)換為快速COSMIC 的功能類型。

（2）根據(jù)應(yīng)用組件類別，通過快速COSMIC 業(yè)務(wù)模型匹配規(guī)則（例如：表6）將NESMA 事務(wù)功能基礎(chǔ)復雜度進行確認，獲取快速評估基礎(chǔ)值為a。

（3）識別該組件NEMSA 事務(wù)功能所涉及的ILF 個數(shù)、ELF 個數(shù)并填入表中。

由于快速COSMIC 復雜度“簡單、一般”僅涉及單一數(shù)據(jù)組的處理，快速評估基礎(chǔ)值僅處理單一數(shù)據(jù)組，COSMIC 數(shù)據(jù)讀R 寫W 在一個獨立功能過程中通常識別為單項處理，即同一數(shù)據(jù)組在一個獨立功能過程中識別一個讀或者一個寫。所以在轉(zhuǎn)換模型中涉及ILF 與ELF 之和可以轉(zhuǎn)換為COSMIC 功能過程中讀、寫功能點的和，除去快速評估基礎(chǔ)值所處理的單一數(shù)據(jù)組的讀或?qū)懀D(zhuǎn)換結(jié)果為：快速評估基礎(chǔ)值+涉及IFL 個數(shù)+涉及ELF 個數(shù)-1。

6 結(jié)束語

本文分析國內(nèi)兩種主流度量方法（NESMA 和COSMIC）原理，通過分析四種轉(zhuǎn)換模型的方法、優(yōu)點、缺點，并重點研究了應(yīng)用組件轉(zhuǎn)換的關(guān)系，設(shè)計出了可直接應(yīng)用的“總體轉(zhuǎn)換法”和設(shè)計了一種應(yīng)用組件的轉(zhuǎn)換思路，同時，本文給定了基于該方法的一種參考模式設(shè)計，為NESMA 和COSMIC 轉(zhuǎn)換應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。該方法的模型建立需要具備較高的專業(yè)度量技術(shù)和IT 技術(shù)背景知識，適合于已經(jīng)具備一定高級度量人才的團隊使用。