軟件工程第12章-軟件過程與軟件過程改進課件

1、第12章 軟件過程與軟件過程改進軟件過程概述軟件生存期過程國際標(biāo)準(zhǔn)軟件過程成熟度軟件能力成熟度模型軟件過程改進第12章 軟件過程與軟件過程改進盡管軟件工程項目的具體情況各有不同，但影響軟件產(chǎn)品質(zhì)量和軟件項目生產(chǎn)率的共同因素主要有3個：人員、技術(shù)和過程。如果把音樂會演出視為軟件項目，則樂隊和指揮就相當(dāng)于參與項目的人員；舞臺和樂器相當(dāng)于支持開發(fā)的環(huán)境條件、技術(shù)和工具；而樂譜相當(dāng)于軟件項目的過程。 12.1 軟件過程概述過程概念做任何事，完成任何工作都需要有步驟、有順序地進行。這些步驟和順序都是由事務(wù)和工作的規(guī)律決定的，不可任意打亂。以傳統(tǒng)的制造業(yè)為例，從原材料開始直至得到用戶所需要的產(chǎn)品，經(jīng)歷了完

2、整的生產(chǎn)過程。經(jīng)過進一步分析，生產(chǎn)過程由許多生產(chǎn)子過程組成。 12.1 軟件過程概述1. 直接子過程（或稱基本過程）(1) 市場調(diào)查：了解用戶和市場的需求，對需求信息進行分析，以確定生產(chǎn)產(chǎn)品的型號、功能和性能；(2) 產(chǎn)品設(shè)計：把需求變成可實現(xiàn)的方案；(3) 生產(chǎn)制作：獲得產(chǎn)品；(4) 檢驗包裝：準(zhǔn)備出廠；(5) 倉儲運輸：送到用戶手中。12.1 軟件過程概述2間接子過程（或稱支持過程）(1) 檢測手段的控制：如量測儀表的校準(zhǔn)和調(diào)整；(2) 不合格品的控制：如不合品的標(biāo)識、隔離和處置；(3) 人員培訓(xùn)：提高人員技能；(4) 質(zhì)量體系的建立與審核：實施質(zhì)量管理規(guī)范化。12.1 軟件過程概述過程要

3、素過程應(yīng)具有以下幾個構(gòu)成元素，如圖所示： (1) 輸入；(2) 輸出；(3) 活動及進一步分解的任務(wù)（或作業(yè)）；(4) 資源是支持活動執(zhí)行所必須的，包括人員、設(shè)備及相關(guān)的耗費；(5) 測量與驗證能保證過程中的相關(guān)元素是合格的（在圖中這些過程元素標(biāo)有記號）；(6) 過程目標(biāo)，如活動取得的效果是增值。12.1 軟件過程概述過程思維過程思維是近年來人們總結(jié)出的思維模式，它和已有幾百年歷史的任務(wù)思維有著本質(zhì)的區(qū)別。面向過程的思維注重的是總體目標(biāo)、各部分工作的協(xié)調(diào)性和一致性，從而消除了各部分工作之間的沖突，提高了總體的工作效率，從而有效地達(dá)到工作的總體目標(biāo)。而面向任務(wù)的思維作為一種傳統(tǒng)的思維模式，通常注

4、重于任務(wù)、作業(yè)、人員和組織結(jié)構(gòu)。它首先將任務(wù)分解，然后指派人員去完成。這樣做必然會忽略了目標(biāo)和整體。當(dāng)各個局部工作之間出現(xiàn)矛盾和沖突時，再著手解決，這樣做無法避免低效率運行現(xiàn)象的出現(xiàn)。12.1 軟件過程概述軟件過程盡管軟件危機最早于上個世紀(jì)六十年代已經(jīng)提出，業(yè)內(nèi)人士確已投入了大量人力和物力，試圖擺脫軟件業(yè)長期的發(fā)展之痛。然而，事實表明，問題至今還未得到很好地解決。在近十幾年的大量研究和實踐之后，許多人逐漸認(rèn)識到，從軟件過程的改進來解決可能是有效的方法之一。12.1 軟件過程概述軟件過程著名的軟件工程專家，也是CMM的主要創(chuàng)始人Watts Humphrey提出了以下幾個重要論點：（1）軟件系統(tǒng)的

5、質(zhì)量取決于用以開發(fā)和改進它的過程質(zhì)量。（2）解決軟件問題的重要一步是把整個軟件工作當(dāng)作一個過程來對待，使其能夠控制、度量和改進。（3）軟件過程是我們用以開發(fā)軟件產(chǎn)品的一套工具、方法和實踐。（4）軟件過程管理的目標(biāo)是按計劃生產(chǎn)產(chǎn)品，同時提高軟件組織的能力，以利于生產(chǎn)出好的產(chǎn)品。 12.1 軟件過程概述軟件過程（5）成本估算和開發(fā)期安排的承諾應(yīng)該是比較合理的，開發(fā)出的產(chǎn)品應(yīng)該在功能和質(zhì)量方面都能滿足用戶的期望。（6）有效的軟件管理必須考慮所要完成的任務(wù)，所采用的方法和工具，以及參與工作人員的技能、培訓(xùn)和積極性。（7）有效的軟件過程必須是可預(yù)測的。12.2 軟件生存期過程國際標(biāo)準(zhǔn)1995年8月，國際

6、標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）和國際電工委員會（IEC）聯(lián)合發(fā)布了國際標(biāo)準(zhǔn)ISOIEC 12207 Information Technology Software Life Cycle Processes。 2008年，這兩個國際標(biāo)準(zhǔn)化機構(gòu)又聯(lián)合了美國電氣與電子工程師學(xué)會（IEEE），共同發(fā)布了該標(biāo)準(zhǔn)的第二版： ISOIEC 12207 :2008（IEEE Std. 12207-2008）Systems and software engineeringSoftware life cycle processes。12.2 軟件生存期過程國際標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)由于越來越多的軟件作為系統(tǒng)的一部分開發(fā)和運行，因此我們在

7、研究和處理軟件問題時，建立系統(tǒng)的觀念是十分必要的。軟件項在系統(tǒng)中的位置如下圖所示?；谶@一觀念，該標(biāo)準(zhǔn)分為兩部分： 1) 與系統(tǒng)相關(guān)的過程； 2) 軟件特有過程。系統(tǒng)元素12.2 軟件生存期過程國際標(biāo)準(zhǔn)與系統(tǒng)相 關(guān)的過程12.2 軟件生存期過程國際標(biāo)準(zhǔn)軟件特有過程12.3 軟件過程成熟度什么是軟件過程成熟度過程制度化12.3.1 什么是軟件過程成熟度軟件過程成熟度的概念任何一個軟件組織，在完成自身的開發(fā)、維護等工作中，都有自己的軟件過程。這種過程有可能是初級的、低效的，也可能是高效的，在其成熟性方面存在差異，這當(dāng)然是相互比較而言的。軟件過程成熟度（Software Process Maturi

8、ty）是軟件過程改進的一個重要概念，它是指： 一個特定軟件過程得到清晰的定義、管理、測量、控制的有效程度。成熟度意味著能力的增長具有潛力，并表示組織軟件過程是珍貴的，他在組織內(nèi)所有項目中的應(yīng)用是一致的。12.3.1 什么是軟件過程成熟度不成熟過程與成熟過程的對比1) 角色與職責(zé)不成熟過程成熟過程沒有明確規(guī)定角色和職責(zé)每個人做自己認(rèn)為要做的事常會發(fā)生重疊和不清楚的所屬關(guān)系和責(zé)任明確規(guī)定角色和職責(zé)相互關(guān)系無重疊有明確的目標(biāo)和測量方法能夠體現(xiàn)持續(xù)改進過程的機制2) 處理變更的方式不成熟過程成熟過程每個人都按自己的想法做事遵循一個規(guī)劃好的文件化過程可分享取得的經(jīng)驗12.3.1 什么是軟件過程成熟度3)

9、 對發(fā)生問題的反應(yīng)不成熟過程成熟過程無秩序的混亂現(xiàn)象隨處可見“救火”方式解決出現(xiàn)問題的情況經(jīng)常發(fā)生每個人都想當(dāng)英雄根據(jù)已有的知識和專業(yè)規(guī)則對發(fā)生的問題進行分析和處理12.3.1 什么是軟件過程成熟度4) 可信性不成熟過程成熟過程有時延遲交付產(chǎn)品或超出預(yù)算如有估算也不可靠估算準(zhǔn)確項目得到有效的控制和管理目標(biāo)一般能夠達(dá)到12.3.1 什么是軟件過程成熟度5) 對工作人員的獎勵不成熟過程成熟過程獎勵的對象是“救火”隊員“如果你第一次就把事情做好了，那是你的本分，沒有人理睬，但你若先把事情搞亂，然后再去解決，你就成了英雄?！盻Deming,1986獎勵那些生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品的團隊獎勵那些防火者而不是救火者

10、12.3.1 什么是軟件過程成熟度6) 預(yù)見性不成熟過程成熟過程質(zhì)量不可把握，它依賴于個人進度和預(yù)算不能根據(jù)以往的經(jīng)驗確定項目的進度和產(chǎn)品的質(zhì)量均可預(yù)見進度和預(yù)算可根據(jù)以往項目的經(jīng)驗確定，并且是符合實際的12.3.1 什么是軟件過程成熟度12.3.2 過程制度化過程認(rèn)同與過程制度化軟件開發(fā)過程決定了在接受軟件工程項目后工作人員的行動方式和反應(yīng)方式。為了實現(xiàn)某個既定的目標(biāo)，人們的行為、活動和任務(wù)都要遵循為達(dá)到此目標(biāo)所經(jīng)歷的過程。規(guī)范化的過程體現(xiàn)了一系列有序的和協(xié)調(diào)一致的行為模式，無論這個過程是由一個人來完成或是由一個團隊人員共完成都是如此。12.3.2 過程制度化過程認(rèn)同與過程制度化當(dāng)一個規(guī)范化

11、過程已經(jīng)滲入組織的日常生活之中，過程的要求已經(jīng)變成全體員工的自覺行動，得到大家的認(rèn)同和堅持遵循時，過程便成為制度化的（process institutionalization）。做到這一點并不容易，要靠過程文化和過程基礎(chǔ)設(shè)施的支持，如圖所示。12.3.2 過程制度化過程文化過程文化是指人們的習(xí)慣和行為受到過程思維和過程管理原則的影響。人們對于規(guī)范化過程是完全認(rèn)同的，就是說，人們的活動自覺地按過程要求去作。過程文化應(yīng)具有自己的特性。12.3.2 過程制度化過程文化12.3.2 過程制度化過程基礎(chǔ)設(shè)施對于軟件過程來說，基礎(chǔ)設(shè)施指的是支持軟件過程的基礎(chǔ)框架和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。它不僅包括組織和管理的崗位和職責(zé)

12、，而且包括支持定義過程、開展過程活動、獲取和分析過程有關(guān)績效反饋以及不斷進行過程改進活動所必須的技術(shù)工具和平臺。事實上，過程基礎(chǔ)設(shè)施包含了 組織和管理基礎(chǔ)設(shè)施、技術(shù)基 礎(chǔ)設(shè)施兩個方面，如圖所示。 12.3.2 過程制度化組織管理基礎(chǔ)設(shè)施組織和管理基礎(chǔ)設(shè)施包括建立、監(jiān)控和推進過程活動的崗位及其職責(zé)。支持過程的崗位和職責(zé)又有面向全局的和面向局部之分。支持全局工作的功能組通常是在公司一級上工作的，如軟件工程過程組（SPEG）。支持局部工作的功能組可能是在項目級上工作，也可能是在某個特定的關(guān)鍵過程域上工作。在這些功能組工作的人員有些是全職（或稱全時）的，如SEPG組；也有的功能組人員是兼職的，如軟件過

13、程改進組（PIT Process Improvement Team）。12.3.2 過程制度化技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施軟件過程技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施是支持SEPG和PIT的技術(shù)平臺、計算機設(shè)施和工具。對于軟件過程環(huán)境來說，基礎(chǔ)設(shè)施的過程支持部件包括支持與過程有關(guān)活動的工具。下圖表示軟件過程技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施的結(jié)構(gòu)。12.4 軟件能力成熟度模型CMM與SEICMM的演化CMM族和CMMICMM1.3簡介CMMI評估12.4.1 CMM與SEI什么是CMMCMM是能力成熟度模型Capability Maturity Model三個英文單詞第一個字母組成的。事實上，該模型最早提出時，它指的是軟件過程能力成熟度模型。該模型按軟件

14、過程的不同成熟度劃分了5個等級，1級被認(rèn)為成熟度最低，5級則成熟度最高。12.4.1 CMM與SEISEI的軟件過程研究SEI是軟件工程研究所Software Engineering Institute的英文字頭縮寫。該研究所隸屬于美國賓州的卡內(nèi)基梅隆大學(xué)于1984年成立。SEI的任務(wù)是在軟件工程領(lǐng)域中努力提高依賴軟件的系統(tǒng)質(zhì)量，促進軟件開發(fā)和維護的工程化管理，為軍方服務(wù)。SEI同時開始研究協(xié)助軟件組織改進軟件過程的途徑，以期解決軟件業(yè)面臨的各種問題，特別是： 軟件開發(fā)和維護的成本不斷提高 軟件產(chǎn)品的質(zhì)量不能令人滿意 軟件項目經(jīng)常不能按時完成，延誤交付12.4.1 CMM與SEISEI的軟件過

15、程研究CMM項目的主要負(fù)責(zé)人是Watts Humphrey，Mark Paulk等。Humphrey曾在IBM工作了27年，曾領(lǐng)導(dǎo)了操作系統(tǒng)開發(fā)等項目，具有豐富的軟件管理經(jīng)驗。軟件項目的實踐使他深刻地理解到計劃和管理的重要意義，開始領(lǐng)導(dǎo)采用軟件過程思想的開發(fā)項目。1986年他將自己的研究成果帶到SEI，主持了CMM的研究。 12.4.1 CMM與SEISEI的軟件過程研究SEI開展的有關(guān)過程的課題包括以下一些領(lǐng)域：CMM、基于CMM的過程評估、軟件過程定義、人員軟件過程（PSP）、團隊軟件過程（TSP）和軟件工程測量與分析。12.4.2 CMM的演化1986年11月應(yīng)美國政府要求，在IBM有關(guān)

16、軟件過程研究成果的基礎(chǔ)上，項目開始啟動。任務(wù)是開發(fā)一種模型，用其促進軟件承包商提高產(chǎn)品質(zhì)量。1987年6月項目組提出了初始模型框架，9月給出了包含101個問題的初步成熟度提問單，用以評價軟件承包商的風(fēng)險。1991年SEI推出CMM 1.0版，這是在上述軟件過程成熟度框架和初始成熟度提問單經(jīng)過4年應(yīng)用的基礎(chǔ)上提出的。于1993年公布了CMM 1.1版。1997年發(fā)布了CMM 2.0版。盡管這個版本曾有草稿A、B和C，但始終沒有推廣，在開展了CMMI的工作時CMM 2.0的工作就停止了。12.4.3 CMM族和CMMI基于CMM的模型自從CMM面世以來在各國軟件界中產(chǎn)生了巨大影響，它在解決軟件過程

17、存在問題方面的成功使得相關(guān)領(lǐng)域也紛紛采納和仿效它的模式，于是出現(xiàn)了多種基于CMM的模型，構(gòu)成了一個CMM族。 12.4.3 CMM族和CMMICMMI1997年SEI開始研究CMMI，其任務(wù)是將已有的CMM模型結(jié)合成一個模型，新的模型（CMMI）應(yīng)該兼顧已采用CMM的組織，使其不致受到大的影響，又能便于它的新用戶使用； 同時還應(yīng)該與國際標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC 15504相兼容。CMMI的1.1版于2002年發(fā)布，這一版本正是我國近年來實施的版本，它在我國軟件業(yè)具有一定影響。2006年發(fā)布了CMMI1.2。 2006年發(fā)布了CMMI1.3：包括CMMI-ACQ（用于采購）、CMMI-DEV（用于開發(fā)

18、）、CMMI-SVC（用于服務(wù)）。12.4.3 CMM族和CMMICMMI來源和發(fā)展12.4.4 CMM1.3簡介CMMI模型的兩種表示12.4.4 CMM1.3簡介兩種表示的對比12.4.4 CMM1.3簡介兩種表示的對比12.4.4 CMM1.3簡介兩種表示的對比12.4.4 CMM1.3簡介兩種表示的對比12.4.4 CMM1.3簡介成熟度等級與能力等級成熟度等級（ML，Maturity Level）初始級（ML1） 已管理級（ ML2） 已定義級（ML3） 已量化管理級（ML4） 優(yōu)化級（ML5） 12.4.4 CMM1.3簡介成熟度等級與能力等級(2) 能力等級（CL，Capabil

19、ity Level）不完備級（CLO） 已實施級（CL1） 已管理級（CL2）已定義級（CL3） 定量管理級（CL4） 優(yōu)化級（CL5） 12.4.4 CMM1.3簡介過程域所謂過程域（Process Area）是CMMI為實施軟件過程改進的組織而提出的若干個值得重視的軟件過程。盡管CMMI兩種表示在過程改進的路徑有所不同，但這些過程域畢竟都是改進工作需要特別給予關(guān)注的工作焦點。CMMI V1.3共提出了22個過程域，為了便于理解和實施，將其作了分類和分級。12.4.4 CMM1.3簡介過程域12.4.4 CMM1.3簡介過程域 過程域的分類、分級明細(xì)表 12.4.4 CMM1.3簡介兩種目標(biāo)

20、、兩種實踐(1) 模型部件（Model Components）模型部件也稱為過程域部件。它表明，CMMI提出的過程域內(nèi)容將被分割成為部件并加以區(qū)分，這樣可方便CMMI的用戶，對于過程域的內(nèi)容給予不同程度的關(guān)注。在CMMI的過程域描述中包含了三個模型部件：必需的部件、期望的部件及資料性部件。12.4.4 CMM1.3簡介CMMI的模型部件12.4.4 CMM1.3簡介(2) 共用目標(biāo)和共用實踐CMMI設(shè)置了5個共用目標(biāo)（GG，Generic Goals），這些目標(biāo)體現(xiàn)了對過程域不同等級的要求，它們都是必需的部件。為達(dá)到共用目標(biāo)就要有相應(yīng)的措施，這些措施就是每個共用目標(biāo)所對應(yīng)的一組共用實踐（GP，Generic Practices）。12.4.4 CMM1.3簡介12.4.5 CMMI評估標(biāo)準(zhǔn)評估方法軟件組織實施CMMI的意義在于用它來指導(dǎo)過程改進，而實施的情況以及過程改進的成效都需要通過評估加以檢驗。為此CMMI的創(chuàng)始組織卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的軟件工程研究所（CMU SEI）制定了標(biāo)準(zhǔn)的CMMI評估方法SCAMPI（Standard CMMI Appraisal Method for Process Improuement）。制定S