軟件項目估計

1、軟件工程估計1什么叫軟件工程估計眾所周知，軟件工程估計是軟件工程開發(fā)活動的重要環(huán)節(jié)，但是，目前國內(nèi)外還沒有一個對軟件工程定義的統(tǒng)_概 念。大家都知道，軟件工程估計包括對軟件工程的規(guī)模、工 作量和本錢和BUG數(shù)等估計。但一些更細(xì)的問題還值得我們 去深思和考慮，如O估計的對象是什么，O什么時間進(jìn)行估計，什么時候?qū)烙嫷谋O(jiān)視和跟蹤，O估計的準(zhǔn)確性標(biāo)準(zhǔn)是什么，什么是有效的估計，哪些工作算估計的工作量，O如何選擇估計的方法和工具，估計應(yīng)遵守的原那么和態(tài)度是什么，什么叫真誠估計，O什么人才能做估計人員，要有些什么知識和經(jīng)驗，為什么 要做軟件工程估計，更深層次的問題，什么是估計文化，她包含哪些內(nèi)容等 （在英

2、文中評估和估計是同一個詞estimations,但從漢角度 理解，評估可以是對現(xiàn)有對象預(yù)測，如房產(chǎn)評估，整體資產(chǎn) 評估，而估計偏向于對未成形的客觀事務(wù)的預(yù)測，如企業(yè)產(chǎn) 品市場占有率估計等）。軟件工程估計的對象是整個軟件工程呢？還是工程的工 作產(chǎn)品。根據(jù)SEI的SW_CMM模型定義，軟件工作產(chǎn)品和軟件(Predictive Object Points)等未來的開展，功能點方法 是目前最受歡迎和廣泛使用的方法，目前被國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 納入國際標(biāo)準(zhǔn)的方法都是功能點方法。自從1979年IBM的Albrecht提出第一個在世界范圍內(nèi) 有影響的功能點方法以來，許多針對原著變革、擴(kuò)展的可供 選擇的方法被提出來

3、。圖2以時間順序顯示了包括那些在下 面要詳細(xì)描述的方法的演變重要階段。方法之間的箭頭表示 各個擴(kuò)展版本的相互影響。圖中顯示最近的方法是COSMIC全功能點。功能分析方法度量過程是對軟件功能和規(guī)模的間 接定量度量，它基于客觀的外部應(yīng)用接口和主觀的內(nèi)部應(yīng)用 復(fù)雜度以及總體的性能特征，它包括三個邏輯局部組成：未 調(diào)整的功能點、加權(quán)因子和功能點：功能大小(the functional size),通過度量每一個獨 立的功能進(jìn)行計算。這是指未調(diào)整的功能點(UFP unadusted function points)的度量過程。這個方面又包括數(shù)據(jù)流功能 類型度量和事物功能類型度量，包括對外部輸入、外部輸

4、出、外部查詢、內(nèi)部邏輯文件和外部接口文件的計數(shù)。圖2功能點方法開展歷程加權(quán)因子值(VAF the value adjustment factor), 它通過規(guī)那么中定義好了 一般系統(tǒng)特征(GSC general systems characteristics )針對軟件的總體環(huán)境和處理過 程的復(fù)雜度計算確定。包括劃定系統(tǒng)、輸入和輸出、應(yīng)用復(fù) 雜度的級別。圖3是功能點估計模型。功能點分析方法的結(jié)果是指調(diào) 整過的功能點，它是用加權(quán)因子值值對未調(diào)整的功能點(UFP unadusted function points)調(diào)整的結(jié)果。圖3功能點估計模型目前FPA方法主要是指IFPUG方法，它被許多機(jī)構(gòu)廣泛

5、 使用。但它有許多缺陷，其中之一就是他很難適用于MIS以 外的軟件。1996年，加拿大人Alain Abran等人提出了全面 功能點方法（Full Function Points）,它擴(kuò)展IFPUG方 法，可以用于實時和嵌入式軟件。成立于1998年，以Alain Abran和Charles Symons （Mk II FPA提出人）為首的軟件 度量共同協(xié)會COSMIC集中了八個國家40多位的軟件度量專 家，綜合考慮了 IFPUG, MarkILNESMA和FFP1.0版的優(yōu)缺 點，通過了大量工程實踐，于1999年11發(fā)布了 COSMIC- FFP2.0版。其實，在探索系統(tǒng)和實時軟件規(guī)模的道路上

6、，在 全面功能點方法之前還有Bang度量、3-D功能點、特 征點等方法被提出。DeMarcos的咨詢活動常常使得他面臨比MIS系統(tǒng)更加復(fù) 雜的軟件系統(tǒng)。1982他提出了 Bang度量方法來度量系統(tǒng)和科 學(xué)軟件的規(guī)模17。但是由于方法太繁瑣并且沒有工具支 持，目前這種方法幾乎沒有人使用。3-D功能點是波音計算機(jī)服務(wù)公司1991年開發(fā)的一種覆 蓋系統(tǒng)軟件（包括科學(xué)和實時領(lǐng)域）的度量方法。3-D功能點 識別了反映應(yīng)用程序難題的3維（數(shù)據(jù)，功能，控制）。數(shù) 據(jù)難題多是MIS/商業(yè)軟件的典型，而科學(xué)/工程軟件是功能 難題多，實時軟件是控制難題多18。但目前該方法除了波 音公司使用外，沒有其他企業(yè)使用。1

7、998美國Artemis國際咨詢公司控股的軟件生產(chǎn)力研究 有限責(zé)任公司（Software Productivity Research, Inc）開 發(fā)了基于功能點一種實踐模型特征點規(guī)模估計模型。特征 點是IFPUG功能點4.0版的擴(kuò)展，它加入一個運(yùn)算法那么的參 數(shù)。據(jù)SPR介紹特征點規(guī)模估計方法更加適合于系統(tǒng)和實時 軟件的度量，但也能用于MIS系統(tǒng)。對于MIS應(yīng)用程序，特 征點和IFPUG功能點的度量結(jié)果幾乎一樣。但沒有充分的數(shù)據(jù)顯示它能夠穩(wěn)定地進(jìn)行使用，它具有很好的可再現(xiàn)性和可 重復(fù)性。目前SPR也停止了該方法的支持。功能點估計方法有很多，它的優(yōu)點是它已經(jīng)作為一種廣泛使用的方法被接受，目前正

8、式軟件規(guī)模度量的主流方法;通過ISO組織有四種方法成為了際標(biāo)準(zhǔn)，他們是全面功能點版本 2.1 (Full Function Points version 2. 1),O IFPUG 功能點(IFPUG Function Points), Mark II 功能點(Mark II Function Points), NESMA功能點;但功能點估計方法也有許多需要克服的問題。Kemerer引用了 Pressmann觀點13：功能點估計，像LOC,也有相關(guān)的爭議反對者說道，這種方法不是完全客觀和依靠數(shù) 據(jù)，而是更多地需要一些基于主觀的計算手段；Capers Jones發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)P計算方法的變量結(jié)果可以在

9、超過+/- 50%范圍內(nèi)變化。還有G Low和D.R. Jeffery也發(fā)表過聲明，在組織內(nèi)，功能點計算變化的范圍大約平均在30%之內(nèi)， 由此可見，可再現(xiàn)性和客觀性是功能規(guī)模度量方法的核心問 題。此外，點度量方法作為一種傳統(tǒng)的度量方法，如何解決 新技術(shù)所帶來的問題也是研究者們必須思考的問題，如面向 對象系統(tǒng)的規(guī)模度量，組件重用帶來的實際開發(fā)功能規(guī)模和 交付給客戶的功能規(guī)模不同的問題等等。這就是我們?yōu)槭裁?說目前有許多軟件工程估計的公式，但還沒有一個L1的轉(zhuǎn) 換公式。5結(jié)束語軟件估算是指以準(zhǔn)確的調(diào)查數(shù)據(jù)和工程信息（如人員和設(shè) 備信息）為基礎(chǔ)，從估算對象的歷史、現(xiàn)狀和規(guī)律性出發(fā)，用 科學(xué)的方法對估

10、算對象的規(guī)模、工作量和本錢進(jìn)行度量。它 是企業(yè)工程管理的有效手段之一，也是軟件貿(mào)易活動中價格 估算的重要手段。目前，國際上有許多軟件工程估算的方法 和工具，其中一些已經(jīng)成為國際標(biāo)準(zhǔn)。軟件工程估算應(yīng)該是 可重復(fù)和可再現(xiàn)的，這是檢驗軟件工程估算準(zhǔn)確性的一個實 用標(biāo)準(zhǔn)。目前,內(nèi)外有很多軟件工程估算方法，其中一些已被際標(biāo)準(zhǔn)化組織納入國際標(biāo)準(zhǔn)。軟件評估將是軟件開發(fā)過程中 的一個重要過程，也是一項非常重要的工程活動。產(chǎn)品不同，軟件工作產(chǎn)品是指在軟件工程開發(fā)過程中產(chǎn)生的 各種工作產(chǎn)品，它包括需求分析說明書、設(shè)計說明書，源代 碼等工程產(chǎn)品也包括工程管理的工作產(chǎn)品如周報，配置管理 報告等。而軟件產(chǎn)品是指交付給客

11、戶的軟件工作產(chǎn)品，它是 軟件工作產(chǎn)品的一個子集，如執(zhí)行代碼，用戶手冊和維護(hù)手 冊等。我們認(rèn)為，軟件工程估計是一個課題，估計對象必須 是客觀的，具體來說估計對象可以是需求分析說明書，執(zhí)行 代碼和測試用例和最終提交給客戶的軟件系統(tǒng)或者它的一個 子系統(tǒng)等，當(dāng)然，一般概念的軟件工程估計是指提交給客戶 的軟件系統(tǒng)的規(guī)模、完成它所需要的工作量和本錢估計。軟 件系統(tǒng)規(guī)?？梢杂霉δ茳c，特征點和對象點以及執(zhí)行程序代 碼行等數(shù)據(jù)和單位來度量，需求分析說明書的規(guī)模也可以用 系統(tǒng)功能點，特征點和對象點等來度量，但也有用需求說明 書文檔的大小和頁數(shù)來度量的。同樣，設(shè)計說明書，測試用 例等都可以用系統(tǒng)的功能點，特征點和對

12、象點來度量，也可 以用文檔的大小和頁數(shù)來衡量。只是各種度量方法之間要有 一個很好的可兌換性。換句話，從理論上講，需求分析說明 書上的規(guī)模和最終提交給客戶的軟件系統(tǒng)的規(guī)模是一致的。但BUG數(shù)、工作量和本錢的估計就不一樣，軟件系統(tǒng)的BUG 數(shù)、所需的工作量和本錢，不是需求分析說明書、設(shè)計說明 書、源代碼等對象的估計值，而是需求分析說明書、設(shè)計說 明書、源代碼等對象的BUG數(shù)、工作量和本錢的估計總和。什么時候進(jìn)行軟件工程的估計？什么時候?qū)烙嫷谋O(jiān)視 和跟蹤?一般認(rèn)為，軟件工程估計只是在工程啟動前的工作， 其實不是這樣，在整個軟件開發(fā)和維護(hù)都有估計活動。如圖1 所示。當(dāng)然，具體估計時間隨著估計的方法和

13、估計的對象不 同會有區(qū)別。因為不同的度量方法要求具備的軟件工程資料 準(zhǔn)確度不一樣。我們認(rèn)為軟件規(guī)模估計不同于軟件規(guī)模度量。軟件規(guī)模估 算是在軟件工作產(chǎn)品完成之前對軟件工程產(chǎn)品的估算，而度量活動應(yīng)該在軟件工作產(chǎn)品完成之后。當(dāng)然，大多數(shù)軟件度 量方法也可以用來估計軟件規(guī)模。同時，軟件規(guī)模估計和軟 件規(guī)模度量可以在軟件生命周期的每個階段進(jìn)行。作為一項 估算活動，軟件規(guī)模估算也應(yīng)該有一個計劃和跟蹤過程。圖1軟件工程估計時間示意圖圖例說明:圖例說明:1 =初步估計2 =可信賴的估計（它是軟件工程管理如計劃的基礎(chǔ)）3. 7=估計新對象和對以前估計的跟蹤7=以文檔的方式總結(jié)以前的估計8 =維護(hù)期的估計，如對

14、客戶新需求的估計在軟件企業(yè)中，尤其是在我國，估算人員往往迫于領(lǐng)導(dǎo)的 壓力，不得不盡快進(jìn)行估算，倉促完成估算，導(dǎo)致估算錯 誤，影響工程的開展。實際上，估算者應(yīng)該根據(jù)估算對象的 具體情況，制定不同的估算方案。計劃的內(nèi)容可以包括對估才廠人、 IM -TV /、八八IIM 7r 八 gl 7 TZV、估算風(fēng)險的識別、估算工作量的估算以及估算活動的時間表 （例如，收集估算所需的信息，包括軟件需求、歷史數(shù)據(jù)等。 進(jìn)行估計并確定估計結(jié)果等。）.對于大型估算活動，還需要 獲得估算人員對估算計劃的承諾，并在實施估算活動之前提 交給組織的高級管理人員進(jìn)行審查，以確保估算活動的順利 進(jìn)行。軟件應(yīng)該在每周或里程碑會議

15、上跟蹤工程評估。隨著軟件 開發(fā)活動的深入，前一階段的估算應(yīng)在軟件開發(fā)的后期進(jìn)行 跟蹤和修正。隨著軟件的不斷開展，開發(fā)人員或估算人員對 軟件工程的具體細(xì)節(jié)越來越清楚，估算的結(jié)果也應(yīng)該越來越 準(zhǔn)確（當(dāng)然軟件的估算結(jié)果應(yīng)該是先準(zhǔn)確，再準(zhǔn)確）。機(jī)構(gòu)應(yīng)收集這些估計數(shù)據(jù)(如圖1中？所列活動)，包括 估計活動本身的數(shù)據(jù)如估計工作量和估計結(jié)果，為以后估計 活動提供指導(dǎo)。可以這樣理解，軟件工程估算是指基于準(zhǔn)確的調(diào)查數(shù)據(jù)和 工程信息(如人員和設(shè)備信息)，從估算對象的歷史、現(xiàn)狀和 規(guī)律性出發(fā)，運(yùn)用科學(xué)的方法，對估算對象的規(guī)模、所需工 作量和本錢進(jìn)行度量。那些暫時基于個人經(jīng)驗、靈感或感覺 的軟件工程規(guī)模和工作量的估算

16、，并不是真正的軟件工程估 算。軟件估算是工程決策的科學(xué)工具，是工程組制定計劃、 預(yù)見計劃實施和加強(qiáng)計劃指導(dǎo)的定量依據(jù)，也是企業(yè)提高管 理水平的有效手段之一。同時，軟件工程評估在軟件行業(yè)評 估中起著重要的作用。2軟件工程估計開展現(xiàn)狀目前，國際上已有許多軟件規(guī)模估計方法，如功能點(Function Point )、特征點(Feature Point)、對象點(Object Point)、德爾菲(Delphi)、模糊邏輯(Fuzzy Logic)、標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件法(Standard Component )等，這些方法隨著各國研究者的不斷研究細(xì)化又有許多具體的方法，如際功能點用戶協(xié)會(IFPUG The I

17、nternational FunctionPoint Users* Group)提出的IFPUG方法、英國軟件度量協(xié) 會(UKSMA United Kingdom Software MetricsAssociation )提出的Mk II FPA方法、荷蘭功能點用戶協(xié)會(NEFPUG Netherlands Function Point Users Group)提出 的NESMA方法以及軟件度量共同協(xié)會(COSMIC the COmmon Software Metrics Consortium)提出的 COSMIC-FFP 方法，這 些方法都屬于Albrecht功能點(Function Poi

18、nt )方法的 開展和細(xì)化。目前大局部軟件估計方法有工具支持（如表1所示）。際上目前已經(jīng)有一些組織吸收和積累世界各地軟件企業(yè)的 軟件估計和度量數(shù)據(jù)，建立了被廣泛使用的歷史數(shù)據(jù)庫，如 在功能規(guī)模度量領(lǐng)域，有一個ISBSG （國際軟件基準(zhǔn)組織International Software Benchmarking Standards Group) 數(shù)據(jù)庫。另外，COCOMO II Estimating Model也有豐富的估 計和度量數(shù)據(jù)提供。表1局部軟件度量方法及其支持工具方法支持的工具數(shù)據(jù) 點(Data Points PCCALC, SoftCalc 對象點(Object Points) Sof

19、tCalc 特征點(Feature Points) Checkpoint/KnowledgePlan IFPUG Checkpoint/KnowledgePlan, PCCALC, ISBSG-Venturi, Function Points Workbench Mark II FPA MK II Function Points Analyzer FFPvl HierarchyMaster FFP, FPCAnalyzer FFPv2 HierarchyMaster FFP (supportfor FFPv2 in development)有些軟件規(guī)模估計方法被國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）納入國際

20、標(biāo)準(zhǔn)。如上面提到的IFPUG、Mk II FPA、NESMA和COSMIC-FFP方法。其中COSMIC-FFP是今年被國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）正式批準(zhǔn)納入國際標(biāo)準(zhǔn)的，其標(biāo)準(zhǔn)號是ISO/IEC19761 ：20XXo 軟件度量共同協(xié)會 COSMIC （the COmmonSoftware Metrics Consortium）是由澳大利亞、加拿大、芬 蘭、愛爾蘭、意大利、日本、荷蘭和英國的軟件度量專家于1998年底自愿組成的，它的領(lǐng)導(dǎo)人是Alain Abran和Charles Symonso根據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn),際上已有局部軟件產(chǎn)品價格估計公司，專門從事軟件價格的估計，軟件規(guī)模的估計 是他們工作的基礎(chǔ)

21、。但隨著面向?qū)ο?、組件重用以及極限編 程等新的軟件開發(fā)方法出現(xiàn)，不斷有學(xué)者提出新的軟件規(guī)模 方法,如如構(gòu)件點（Construction Points）、預(yù)測性對象點(Predictive Object Points)。軟件規(guī)模估計已成為了軟 件工程研究領(lǐng)域的一個重要方向。目前，我國從事軟件規(guī)模估計方法研究的人員較少，田俊國等人曾在軟件工程網(wǎng)的介紹德爾菲(Delphi)和功能點(Function Point )法。中南大學(xué)的李建華、費耀平等人參考德爾菲(Delphi)法，提出了一種叫兩兩比擬(Paired-parisons) 的估計方法。北京計算機(jī)應(yīng)用和仿真技術(shù)研究所 湯銘端、吳際等人在軟件學(xué)報

22、上發(fā)表一種?quot;擴(kuò)展功 能點(EFP) ”的軟件規(guī)模估計方法，我國有局部人員研制了對 象點度量方法的支持工具，如合肥大學(xué)的Li Xinke等人曾開發(fā)過一種用于面向?qū)ο筌浖攘康墓ぞ?。如上所敘，軟件?guī)模估計包括對許多不同的軟件工作產(chǎn) 品的估計，如需求文檔、設(shè)計文檔、源代碼、測試用 例”等。隨著估計對象不同，度量規(guī)模的單位也不同，就軟件 規(guī)模來說，衡量規(guī)模的單位有代碼行、功能點個數(shù)、平均繼 承深度等。代碼行LOC常用于源代碼的規(guī)模估計，常使用的 單位有 SLOC ( Single Line of Code)、KLOC (Thousand Lines of Code) 、 LLOC (Logi

23、cal Line of Code) 、 PLOC(Physical Line of Code) 、 (N)CLOC ( (Non) Commented Line of Code) 、 DSI (Delivered Source Instruction) o 功能點可以用于需求文檔、設(shè)計文檔、源代碼、測試 用例”度量，根據(jù)具體方法和編程語言的不同，功能點可以轉(zhuǎn) 換為代碼行。平均繼承深度(Depth in Inheritance Tree) 是對象點(Object Point)中一個度量方法。目前，國際上 有局部學(xué)者(如德國的馬歇德保大學(xué)的Mathias Lother等 人)正在研究各種度量方法和

24、單位之間的兌換性，并呼吁從 事軟件度量和估計工程和研究人員，在提出一種新的度量方 法時候一定要考慮和其他方法之間的可兌換性。西方國家和印度的企業(yè)實際應(yīng)用軟件工程度量和估計較 多，有些企業(yè)還針對自己的行業(yè)特點開發(fā)適用于自己的軟件 工程估計工具如波音公司開發(fā)一種叫3-D功能點估計方法， 3-D功能點識別了反映應(yīng)用程序難題的3維（數(shù)據(jù)，功能，控 制）。數(shù)據(jù)難題多是MIS/商業(yè)軟件的典型，而科學(xué)/工程軟 件是功能難題多，實時軟件是控制難題多。而波音軟件正是 集這三個方面于一身，所以，3-D功能點適合于波音軟件的度 量和估計。我國大陸有局部企業(yè)也正在進(jìn)行科學(xué)的軟件規(guī)模估計和度量，但數(shù)量不多。Wu Sim

25、on在一次案例研究中調(diào)查過500家香港商業(yè)公司，發(fā)現(xiàn)進(jìn)行過真正意義上的軟件工程估計的 企業(yè)有79%,還有21%的企業(yè)沒有進(jìn)行過科學(xué)的軟件工程估 計。3軟件工程估計的基本準(zhǔn)那么在軟件工程估計活動過程中，一些軟件從業(yè)人員往往會 說，軟件工程估計有什么用，我們估計的時候可能有456個 功能點，可到交付的時候卻有600多個，根本就牛頭不對馬 嘴。是的，應(yīng)用一些軟件度量方法進(jìn)行軟件工程估計往往會 給出一個精確的結(jié)果，如IFPUG功能點等，但是，我們認(rèn) 為，軟件工程估計首先要求結(jié)果是準(zhǔn)確的，也就是正確的， 而后再進(jìn)一步要求精確的。錯誤的估計將影響工程管理人員 決策，影響工程的開發(fā)。正是因為這樣，有些軟件工

26、程估計 方法不給出精確的結(jié)果，如有些模糊邏輯法，而是給一個范 圍，如前面的例子，如果估計的時候說規(guī)模400700個功能 點，雖然和456個功能點比不夠精確，但是準(zhǔn)確的。這并不意味著軟件工程估算是主觀想象和不可預(yù)測的。在 實際估算過程中，可以借鑒一些實用的經(jīng)驗觀點或行為準(zhǔn) 那么，幫助減少估算誤差。例如：O估計時間越早，錯誤越大任何一個估計都比沒有估計好O估計文檔化做得越好，獲得估計經(jīng)驗的機(jī)會越大O用于估計的資料數(shù)據(jù)越多，估計的結(jié)果越好O有關(guān)估計的對象的信息越準(zhǔn)確，估計就越可能準(zhǔn)確估計的對象最好是比擬小且工作單元是獨立的在估計過程中，大局部通訊因素往往會被忽略O(shè)雖然有各種估計方法和公式，沒有L1的轉(zhuǎn)換公式O實事求是的估計人員越多，估計的結(jié)果越客觀估計的目的是用來做決策，而是估計完了就完了。一個有效的軟件工程估計應(yīng)滿足以下特點或要求軟件工程估計結(jié)果要能再現(xiàn) 確。這并不是說后面的估計可以和前面的估計完全不同，兩 者風(fēng)馬牛不相干。有效估計是這樣，后面進(jìn)行的估計在相同 條件下，即擁有工程資料的相等