軟件過程質(zhì)量度量跟控制課件

1、軟件過程質(zhì)量度量與控制獨(dú)立咨詢師 李 健北京2022年7月29日第1頁，共48頁。 軟件度量 度量的過程 度量的對(duì)象 度量的技術(shù) 度量的幾點(diǎn)考慮Y2003提綱第2頁，共48頁。2022/7/292李健 jasonli基本概念Measure，度量（名詞），是根據(jù)一定的規(guī)則賦予軟件過程或產(chǎn)品屬性的數(shù)值或類別ISO/IEC 14598-1。數(shù)值是對(duì)軟件產(chǎn)品、軟件過程的特征的量化記數(shù)的結(jié)果，類別是特征的定性表示，例如編寫程序的語言，可以是C或C+。 Measure，度量（動(dòng)詞），按照度量過程中的過程定義，對(duì)軟件過程或軟件產(chǎn)品實(shí)施度量，表示實(shí)際的動(dòng)作。 ISO/IEC 14598-1 Measureme

2、nt，測量，是按照一定的尺度用度量（名詞）給軟件實(shí)體屬性賦值的過程ISO/IEC 14598-1。它強(qiáng)調(diào)對(duì)軟件實(shí)體屬性進(jìn)行量化的過程性，是提取軟件過程或軟件產(chǎn)品屬性的度量（名詞）的過程。它所蘊(yùn)涵的內(nèi)容是度量的過程，度量過程可分為評(píng)估度量的過程和直接度量的過程，評(píng)估度量的過程是對(duì)計(jì)劃實(shí)施度量的過程，直接度量的過程是在實(shí)例項(xiàng)目過程中收集數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)的過程。 Metric，度量，是已定義的測量方法和測量尺度ISO/IEC 14598-1。在很多場合與Indicator交叉出現(xiàn)，但其內(nèi)涵大于Indicator，Metric概指軟件環(huán)境中任何一個(gè)軟件對(duì)象的屬性的量化表現(xiàn)。Indicator，指示器，是

3、用于評(píng)價(jià)或預(yù)測其他度量（名詞）的度量（名詞）ISO/IEC 14598-1。指示器是一個(gè)或多個(gè)度量的綜合，是對(duì)軟件產(chǎn)品或軟件過程的某一方面特征的反映。不同的度量目的有不同的度量指示器選擇。在具體的實(shí)施過程中，可操作的度量成千上萬，選擇最能反映當(dāng)時(shí)度量環(huán)境的指標(biāo)作為度量指示器。 Process Capability，軟件過程能力度描述通過遵循軟件過程能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期結(jié)果的程度。CMM Version 1.1 Process Maturity，軟件過程成熟度是一個(gè)特定過程被明確定義、管理、度量、控制、并且是有效的程度。CMM Version 1.1 Process Performance，軟件過程性能

4、是過程實(shí)際執(zhí)行的結(jié)果。CMM Version 1.1 第3頁，共48頁。2022/7/293李健 jasonli軟件管理的基本過程模型第4頁，共48頁。2022/7/294李健 jasonli軟件過程管理與項(xiàng)目管理軟件過程改善軟件過程定義軟件過程度量軟件過程控制定義項(xiàng)目計(jì)劃調(diào)整項(xiàng)目計(jì)劃度量計(jì)劃/結(jié)果軟件過程執(zhí)行項(xiàng)目計(jì)劃執(zhí)行軟件開發(fā)產(chǎn)品需求 第5頁，共48頁。2022/7/295李健 jasonli度量與軟件過程管理改善軟件過程規(guī)劃軟件過程應(yīng)用度量控制軟件過程執(zhí)行軟件過程計(jì)劃度量人、資源輸入信息軟件產(chǎn)品軟件過程度量信息軟件產(chǎn)品度量信息第6頁，共48頁。2022/7/296李健 jasonli用戶

5、對(duì)象軟件過程度量項(xiàng)目主管：計(jì)劃與控制高層主管：過程的可見性軟件過程組：過程改善客戶/用戶：跟蹤技術(shù)中心：研究信息流相互通信項(xiàng)目外部項(xiàng)目內(nèi)部第7頁，共48頁。2022/7/297李健 jasonli度量的目的度量的目的理解過程管理過程理解過程評(píng)價(jià)過程預(yù)測過程控制過程改善過程第8頁，共48頁。2022/7/298李健 jasonli度量的分類客觀度量和主觀度量 主觀度量是人的主觀判斷結(jié)果，主觀度量也可以是在客觀數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的分析結(jié)果。 客觀度量是過程或產(chǎn)品的實(shí)際結(jié)果，客觀度量在一定程度上就減少了人為的主觀影響。 絕對(duì)度量和相對(duì)度量 絕對(duì)度量其度量值的取得是沒有參照物或沒有其他的依賴關(guān)系，比如一個(gè)程序

6、模塊的大小具有絕對(duì)的代碼行數(shù)，其他代碼模塊的變化不影響該模塊的大小。相對(duì)度量是其度量值的取得具有參照物或與其他屬性的有依賴關(guān)系，比如過程生產(chǎn)率依賴于過程時(shí)間和過程產(chǎn)出的規(guī)模。 顯式度量和隱式度量 顯示度量是可直接得到數(shù)據(jù)的度量，例如編程時(shí)間是顯式度量。隱式度量是對(duì)原始度量數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算或結(jié)合多個(gè)度量分析得到的結(jié)果，例如個(gè)人編程效率。 動(dòng)態(tài)度量和靜態(tài)度量動(dòng)態(tài)度量是兩維以上的度量。 靜態(tài)度量是一維度量。 預(yù)測度量和解釋度量內(nèi)部度量和外部度量軟件組織內(nèi)部和軟件組織外部，項(xiàng)目組內(nèi)部與項(xiàng)目組外部，項(xiàng)目內(nèi)小組之間。 第9頁，共48頁。2022/7/299李健 jasonli過程的度量和產(chǎn)品的度量差異度量目標(biāo)

7、，產(chǎn)品度量是用于對(duì)軟件產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)價(jià)，在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)優(yōu)化。軟件過程度量是為了對(duì)軟件過程的行為進(jìn)行目標(biāo)管理，并在度量的基礎(chǔ)上對(duì)軟件過程進(jìn)行控制、評(píng)價(jià)和改善。度量內(nèi)容，對(duì)軟件產(chǎn)品的度量側(cè)重于軟件結(jié)構(gòu)的度量，度量的內(nèi)容與軟件開發(fā)技術(shù)密切相關(guān)。對(duì)軟件過程的度量有三大類基本內(nèi)容，分別是質(zhì)量、時(shí)間和資源。 度量方法，對(duì)產(chǎn)品的度量方法是階段性方法，度量對(duì)象是軟件生產(chǎn)后期得到的成形的軟件產(chǎn)品。對(duì)軟件過程的度量方法是過程性方法，度量過程中的各個(gè)階段所用到的技術(shù)、方法是動(dòng)態(tài)更新的。 度量結(jié)果，產(chǎn)品度量結(jié)果通常是軟件產(chǎn)品的復(fù)雜度模型和可靠性模型等。對(duì)過程度量的結(jié)果是過程基線。 聯(lián)系產(chǎn)品度量內(nèi)容可以是過程度量

8、內(nèi)容的一部分；對(duì)產(chǎn)品的度量結(jié)果是對(duì)產(chǎn)品的評(píng)價(jià)，而產(chǎn)品又是過程的結(jié)果，產(chǎn)品的好壞從一個(gè)方面體現(xiàn)了過程的好壞。 第10頁，共48頁。2022/7/2910李健 jasonli 軟件度量 度量的過程 度量的對(duì)象 度量的技術(shù)度量的幾點(diǎn)考慮Y2003提綱第11頁，共48頁。2022/7/2911李健 jasonli度量的過程GQM（Goal-Question-Measurement）PSM（Practical Software Measurement）過程和產(chǎn)品商業(yè)目標(biāo)過程目標(biāo)度量目標(biāo)度量問題度量度量用戶對(duì)象逆向過程正向過程“G”“Q”“M”第12頁，共48頁。2022/7/2912李健 jasonli

9、軟件過程的度量過程目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的度量過程ISPMM第13頁，共48頁。2022/7/2913李健 jasonliISPMM中人員角色組織形式第14頁，共48頁。2022/7/2914李健 jasonliISPMM的目標(biāo)（1）整合度量過程和分析過程建立和維護(hù)度量目標(biāo)定義度量定義數(shù)據(jù)收集和存儲(chǔ)過程定義數(shù)據(jù)分析過程（2）提供度量和分析結(jié)果收集度量數(shù)據(jù)分析度量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和結(jié)果數(shù)據(jù)和結(jié)果交流第15頁，共48頁。2022/7/2915李健 jasonliISPMM：準(zhǔn)備度量子過程第16頁，共48頁。2022/7/2916李健 jasonliISPMM：選擇度量子過程第17頁，共48頁。2022/7/2917

10、李健 jasonliISPMM：應(yīng)用度量子過程第18頁，共48頁。2022/7/2918李健 jasonliISPMM：數(shù)據(jù)分析子過程第19頁，共48頁。2022/7/2919李健 jasonli度量過程的能力度未完成層已執(zhí)行層已管理層已定義層量化管理層優(yōu)化層ISPMM具有已管理層和已定義層的過程特征并且支持軟件組織建立能力度為已定義層以下的過程實(shí)現(xiàn)第20頁，共48頁。2022/7/2920李健 jasonli 軟件度量 度量的過程 度量的對(duì)象內(nèi)容 度量的技術(shù)度量的幾點(diǎn)考慮Y2003提綱第21頁，共48頁。2022/7/2921李健 jasonli軟件度量選擇的方針“著眼現(xiàn)在，展望未來”在度量

11、的基礎(chǔ)上，理解并控制管理現(xiàn)有過程，找出現(xiàn)有過程存在的問題進(jìn)行改善，并通過評(píng)價(jià)來衡量改善的結(jié)果以增強(qiáng)過程的預(yù)測能力。多層次度量需求軟件項(xiàng)目度量需求，側(cè)重理解和控制當(dāng)前項(xiàng)目的情況和狀態(tài)軟件產(chǎn)品度量需求，側(cè)重理解和控制當(dāng)前產(chǎn)品的質(zhì)量狀況軟件過程度量需求，理解和控制當(dāng)前情況和狀態(tài)，還包含了對(duì)過程的改善和未來過程的能力預(yù)測。 第22頁，共48頁。2022/7/2922李健 jasonli選擇度量的衡量指標(biāo)（參考）It is considered meaningful by the customer,manager,and performer.It demonstrated quantifiable co

12、rrelation between process perturbations and business performance.It is objective and unambiguously defined.It displays trends.It is a natural by-product of the process.It is supported by automation.Metrics must be simple,objective,easy to collect,easy to interpret,and hard to misinterpret.Metrics co

13、llection must be automated and nonintrusive,that is, not interfere with the activities of developers.Metrics must provide consistent assessments throughout the life cycle, especially in early phases, when efforts to improve quality have a high payoff.Metrics,both values and trends, must be used acti

14、vely by management and engineering personnel for communicating progress and quality in a consistent format.Metrics fidelity improves across the life cycle.第23頁，共48頁。2022/7/2923李健 jasonli選擇度量的衡量指標(biāo)（參考）The measures should relate closely to the issue under study. These are usually issues of quality,reso

15、urce consumption, or elapsed time.They should have high information content.They should pass a reality test.They should permit easy and economical collection of data.They should permit consistently collected , well-defined data.They should show measurable variation.They should have diagnostic value

16、and be able to help you identify not only that something unusual has happened but also what might be causing it.第24頁，共48頁。2022/7/2924李健 jasonli選擇度量的標(biāo)準(zhǔn)可交流性采用規(guī)范的方法對(duì)度量屬性進(jìn)行定義和描述，使其他人可以一致地了解度量的內(nèi)容，度量的數(shù)據(jù)值里包括了哪些信息或不包括哪些信息，以及度量數(shù)據(jù)的收集過程。 可重復(fù)性表示其他人按照定義的度量過程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析是否能夠得到同樣結(jié)果的可能性?？勺匪菪员硎靖鶕?jù)度量信息是否能夠定位出產(chǎn)生度量數(shù)據(jù)時(shí)軟件過程的

17、當(dāng)時(shí)狀態(tài)和當(dāng)時(shí)環(huán)境的可行性。度量信息的可追蹤性對(duì)軟件過程改善是非常重要的，進(jìn)行過程改善時(shí)需要明確在什么環(huán)境下產(chǎn)生這樣的過程狀態(tài)，什么原因?qū)е铝诉^程偏差。可操作性度量的選擇同時(shí)也應(yīng)該考慮收集度量數(shù)據(jù)的可能性及難易程度，并同時(shí)考慮數(shù)據(jù)收集的花費(fèi)和資源占用。 可代表性 表示度量信息具有反映軟件過程的某個(gè)方面特性的能力。一個(gè)前提條件是：度量數(shù)據(jù)應(yīng)是變化的，因?yàn)橹挥凶兓臄?shù)據(jù)才能反映過程的偏差。 第25頁，共48頁。2022/7/2925李健 jasonli度量目標(biāo)選擇及描述度量對(duì)象：目的： 用戶對(duì)象： 度量環(huán)境：度量對(duì)象：X項(xiàng)目中的同級(jí)評(píng)審過程目的：在評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上改善過程效率用戶對(duì)象：軟件組織過程改善

18、組度量環(huán)境：新開發(fā)電力系統(tǒng)辦公自動(dòng)化項(xiàng)目。 項(xiàng)目組規(guī)模50人，其中開發(fā)人員40人。商業(yè)目標(biāo) 1商業(yè)目標(biāo) 2商業(yè)目標(biāo) n關(guān)鍵過程目標(biāo) 1關(guān)鍵過程目標(biāo) 2關(guān)鍵過程目標(biāo) m度量目標(biāo) 1度量目標(biāo) 2度量目標(biāo) k第26頁，共48頁。2022/7/2926李健 jasonli過程實(shí)體描述模型過程組成過程消耗過程保留過程輸入過程輸出過程度量實(shí)體過程度量實(shí)體過程度量實(shí)體第27頁，共48頁。2022/7/2927李健 jasonli度量的對(duì)象內(nèi)容（參考）管理度量Work and progressBudgeted cost and expendituresStaffing and team dynamics質(zhì)量度

19、量Change traffic and stability, which is relationship between opened and closed software change orders.Breakage and modularity, which is average breakage trend over timeRework and adaptability, which is rework trend over timeMTBF and maturity, which is MTBF trend over time第28頁，共48頁。2022/7/2928李健 jaso

20、nli軟件過程的度量模型軟件過程性能軟件過程性能范疇軟件過程性能類型特性子特性度量數(shù)據(jù)項(xiàng)軟件過程能力度軟件過程成熟度第29頁，共48頁。2022/7/2929李健 jasonli軟件過程的度量模型軟件過程質(zhì)量軟件過程效率軟件過程成本產(chǎn)品和服務(wù)的質(zhì)量過程依從性時(shí)間和進(jìn)度穩(wěn)定性資源和費(fèi)用軟件過程性能軟件過程的能力度/成熟度技術(shù)能力軟件過程性能的穩(wěn)定性生產(chǎn)率第30頁，共48頁。2022/7/2930李健 jasonli度量模型中七種度量類型之間的關(guān)系模型第31頁，共48頁。2022/7/2931李健 jasonli度量模型對(duì)SW-CMM一般過程特征的覆蓋第32頁，共48頁。2022/7/2932李健

21、 jasonli度量模型對(duì)SW-CMM過程提問單的覆蓋 對(duì)SW-CMM第二層中的6個(gè)關(guān)鍵過程域進(jìn)行軟件過程問題單和過程性能度量的對(duì)比分析，第二層總共有36個(gè)過程問題。第33頁，共48頁。2022/7/2933李健 jasonli過程性能度量準(zhǔn)則和指標(biāo) 準(zhǔn)則 相同質(zhì)量指標(biāo)下，占用資源越少的過程性能越好 相同質(zhì)量指標(biāo)下，效率越高的過程性能越好 指標(biāo) 設(shè)計(jì)時(shí)間大于編碼時(shí)間TSP 設(shè)計(jì)評(píng)審時(shí)間大于50%的設(shè)計(jì)時(shí)間TSP 編碼評(píng)審時(shí)間大于50%的編碼時(shí)間TSP 偏離度 返工率 失控?cái)?shù) “80/20”原則第34頁，共48頁。2022/7/2934李健 jasonli 軟件度量 度量的過程 度量的對(duì)象內(nèi)容

22、度量的技術(shù)度量的幾點(diǎn)考慮Y2003提綱第35頁，共48頁。2022/7/2935李健 jasonli軟件過程的特性分析過程的特點(diǎn)軟件過程的過程性軟件過程的持續(xù)性軟件過程的特殊性軟件過程的層次性軟件過程的動(dòng)態(tài)性過程的特性軟件過程性能軟件過程穩(wěn)定性軟件過程能力度軟件過程改善第36頁，共48頁。2022/7/2936李健 jasonli過程質(zhì)量和過程性能(a)(b)尺度、協(xié)作關(guān)系、領(lǐng)域經(jīng)驗(yàn)等第37頁，共48頁。2022/7/2937李健 jasonli度量分析技術(shù)6SigmaScatter DiagramsRun ChartHistogramsCause-and-effect diagrams (

23、Fish-bone )Bar ChartPareto ChartsRegression AnalysisControl Chart ( SPC )第38頁，共48頁。2022/7/2938李健 jasonli控制圖技術(shù)基礎(chǔ)CLCL-3sCL+3sCL-2sCL-sCL+2sCL+s中心線上限（UCL）下限（LCL）第39頁，共48頁。2022/7/2939李健 jasonliX-R圖分析針對(duì)問題過程行為的中心趨勢？ 隨著過程的進(jìn)行，各分組數(shù)據(jù)之間的偏差？ 分組內(nèi)的過程行為偏差？ 前提分組內(nèi)采樣數(shù)據(jù)數(shù)目大小n應(yīng)大于等于2，在進(jìn)行軟件過程度量時(shí)找出相似性數(shù)據(jù)分組。 R圖反映的是分組內(nèi)數(shù)據(jù)范圍的分布

24、，如果分組的n值過大就可能會(huì)導(dǎo)致不同分組計(jì)算出的Rj值相差過大，就無法分析出外在因素導(dǎo)致的過程偏差，R圖的應(yīng)用范圍一般是在n 10的情況下。 穩(wěn)定性判定準(zhǔn)則如果X圖中出現(xiàn)分布在上下界限以外的數(shù)據(jù)，那么過程是不穩(wěn)定的。 如果X圖中三個(gè)連續(xù)分布點(diǎn)中有兩個(gè)點(diǎn)分布在中心線同一側(cè)并且偏離中心線2s的距離，那么過程是不穩(wěn)定的。 如果X圖中五個(gè)連續(xù)分布點(diǎn)中有四個(gè)點(diǎn)分布在中心線同一側(cè)并且偏離中心線s的距離，那么過程是不穩(wěn)定的。 如果X圖中自少有八個(gè)連續(xù)分布點(diǎn)中在中心線同一側(cè)，那么過程是不穩(wěn)定的。 第40頁，共48頁。2022/7/2940李健 jasonliX-R圖計(jì)算Xj是每一個(gè)采樣數(shù)據(jù)，k表示采樣的數(shù)據(jù)組

25、數(shù)目，n表示每一個(gè)采樣組中有n個(gè)數(shù)據(jù)。表示X圖的中心線的值。表示在同一分組內(nèi)樣本數(shù)據(jù)的最大差距。表示R圖中心線的值。分別表示X圖的上下界限值，在X圖中上下界限是與中心線等距的，由此可得出s的值。其中A2是統(tǒng)計(jì)值常量。分別表示R圖的中上下界限值，在R圖中上下界限是與中心線等距的。其中D3 和D4是統(tǒng)計(jì)值常量。第41頁，共48頁。2022/7/2941李健 jasonliXmR圖分析基本假設(shè)軟件過程的連續(xù)性使相鄰兩個(gè)采樣點(diǎn)最可能近似應(yīng)用前提數(shù)據(jù)分組在有些情況不易實(shí)現(xiàn)，同時(shí)分組產(chǎn)生的數(shù)據(jù)聚集可能減弱異常數(shù)據(jù)在控制圖上的表現(xiàn)； 對(duì)每一個(gè)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分布處理，可分析出采樣個(gè)體是否存在一些異常模式，如循環(huán)

26、分布、持續(xù)單向分布等。穩(wěn)定性判定準(zhǔn)則如果X圖中出現(xiàn)分布在上下界限以外的數(shù)據(jù)，那么過程是不穩(wěn)定的。 如果X圖中三個(gè)連續(xù)分布點(diǎn)中有兩個(gè)點(diǎn)分布在中心線同一側(cè)并且偏離中心線2s的距離，那么過程是不穩(wěn)定的。 如果X圖中五個(gè)連續(xù)分布點(diǎn)中有四個(gè)點(diǎn)分布在中心線同一側(cè)并且偏離中心線s的距離，那么過程是不穩(wěn)定的。 如果X圖中自少有八個(gè)連續(xù)分布點(diǎn)中在中心線同一側(cè)，那么過程是不穩(wěn)定的。 “個(gè)體控制圖”出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常分布模式。 第42頁，共48頁。2022/7/2942李健 jasonli軟件過程的性能分析解決SPC在軟件領(lǐng)域應(yīng)用的問題：選擇適當(dāng)控制圖X-R圖、X-S圖、XmR圖、MAMR圖、c圖、u圖 數(shù)據(jù)采樣與數(shù)據(jù)分組 過程性能偏差分析 過程能力度分析第43頁，共48頁。2022/7/2943李健 jasonli數(shù)據(jù)采樣與數(shù)據(jù)分組 采樣數(shù)據(jù)特性可交