軟件開發(fā)的質(zhì)量保證體系

1、軟件開發(fā)的質(zhì)量保證體系葉俊勇，汪同慶，楊 波，彭 健(重慶大學人工視覺研究室，重慶400044)摘要：軟件因其復(fù)雜性和難以度量，使軟件產(chǎn)品的質(zhì)量很難得到保證。如何確保軟件項目的質(zhì)量，提高我國軟件產(chǎn)品的 競爭力，是我國軟件企業(yè)必須考慮的問題。通過對目前國際上流行的軟件質(zhì)量保證體系的分析,提出了在應(yīng)用iso 9000 的基礎(chǔ)上應(yīng)逐漸過渡到cmm，實現(xiàn)軟件開發(fā)過程的持續(xù)改進。關(guān)鍵詞：iso 9000;質(zhì)量保證體系；軟件能力成熟度模型中圖分類號：tp31115文獻標識碼：aquality system of software developmentye j un2)ong ,wang tong2qin

2、g , ywg bo ,pengjian(laboratoiy of artificial vision .chongqing university chongqing 4()0044 china)abstract 山's difficult to ensure the quality of software piodiict because of conplexity and i»estiimbility of software. fbw to ensure the quality of joftware project and inprove competitive po

3、wer of software product is an important problem for our software corporation. by afi alyzing popular quality system in the worid , improving software process should transfer to cmm based on iso 9(x)0 step by step. keywords :is0 9(xx) ;qiiality system capability maturity nndel for software收稿曰期:200120

4、9229作者簡介:葉俊勇（19732）,男，四川西昌人，重慶大學博士研究生,研究方向:圖像處理圖像識別系統(tǒng)。o引言軟件危機的概念并不陌生,所謂軟件危機就是軟 件質(zhì)量達不到要求軟件項目無法按時完成以及軟件 項目費用超出預(yù)算。為此，我們需要研究如何保證軟 件開發(fā)的質(zhì)量，需要引入軟件工程過程管理與軟件工 程過程改進的概念。在全球軟件市場中，美國占據(jù)了 2/3的市場，美國有什么訣竅？據(jù)最近一期美國軟 件戰(zhàn)略雜志發(fā)表的報告看，美國軟件業(yè)發(fā)達，很重娶 的一個原因就是：無論規(guī)模大小，絕大多數(shù)企業(yè)都撿 照規(guī)范化的工作方法管理軟件循環(huán)過程，始終把最終 用戶放在軟件產(chǎn)品供應(yīng)優(yōu)化和質(zhì)量控制的中心，把竝 到認證標準放

5、在很重要的位置上。印度是另外一個 例子。據(jù)有矢專家分析，中國軟件業(yè)在基礎(chǔ)研究 鼓 術(shù)前瞻性市場前景的把握上都要比印度強，在軟件 發(fā)展的社會環(huán)境 地區(qū)發(fā)達程度上，印度與中國也栢 差十年。但就在近10年中，印度卻一躍而成為除美 國以外最大軟件出口國，它所生產(chǎn)的計算機軟件產(chǎn)品 已遠銷75個國家，出口量是中國的100倍之多。據(jù)分析，印度從一開始就非常重視軟件業(yè)的國際化管理 尤其是技術(shù)方面的標準化。在創(chuàng)業(yè)初期，印度軟件產(chǎn) 業(yè)規(guī)模跟中尖村80年代情形相差不多，可是，不管公 司大小，都能做到在文字方面打破民族偏見在經(jīng)巻 方面以ibm等公司為參照，在開發(fā)過程中更是嚴栓 地采用國際標準。我國軟件開發(fā)企業(yè)在技術(shù)上

6、與匡 際開發(fā)技術(shù)水平差距不大，但是在軟件開發(fā)過程中過 分依賴技術(shù)人員的個人能力，沒有系統(tǒng)的項目管理和 配置管理，缺乏軟件質(zhì)量保證。軟件開發(fā)企業(yè)的管理 水平遠遠落后于技術(shù)水平，軟件工程管理和質(zhì)量保譏 在長時間內(nèi)都沒有引起我們的重視，軟件的大部分質(zhì) 量問題都出在管理上。為了提高我國軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā) 展水平，必須對如何改進軟件開發(fā)的管理水平，如何 對軟件開發(fā)的質(zhì)量進行控制進行研究。計算機事山 的發(fā)展使人們認識到要高效率高質(zhì)量和低成本地幵 發(fā)軟件，必須以改善軟件生產(chǎn)過程為中心，實施科學 的軟件工程管理，這是世界各國軟件產(chǎn)業(yè)遲早都要走 的道路，也是目前我國和軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)達國家的差距可 在。當代世界上矢于軟件質(zhì)

7、量保證體系存在三個流1.1iso 9000在軟件企業(yè)質(zhì)量保證體系中的應(yīng)用支持過用烏供曾見過醉:他仙謂如瓠劉.資源配侖管理評審爭實現(xiàn)過k :包括ifl如與昭 w x的過程設(shè)計和開發(fā).產(chǎn)品實現(xiàn)丐 支持過程:包茁諂如增訓.繼護訊派：cmm/ psp/ tsp、iso 9000 系列和 iso/ 1ec 15504 (spice)，其中以美國國防部支持的cmm/ psp/ tsp流 派研究得最為深入，使用得最為廣泛。1 iso 9000 系列iso 9001 (或iso 9002)是國際通行的質(zhì)量管理伽 系質(zhì)量保證模式，iso 90(x)起源于碩件產(chǎn)品的質(zhì)量援 制，但同樣適用于軟件開發(fā)企業(yè)xiso 9

8、001 : 1994在 計算機軟件開發(fā) 供應(yīng) 安裝和維護中的使用指南勅 是對軟件產(chǎn)品的質(zhì)暈保證的補充性指南。iso 900( 從20個方面描述了質(zhì)量體系要求，通過這20個方直 的要求互相作用而建立起來的軟件質(zhì)量體系，充分反 映了企業(yè)內(nèi)部對內(nèi)部質(zhì)量審核機制和企業(yè)外部用戶 的審核與評價機制，同時也反映了質(zhì)量體系通過合質(zhì) 分包方的控制，保證外部提供的軟件產(chǎn)品質(zhì)暈。由于我國軟件企業(yè)以中小型為主，軟件開發(fā)的方 式以項目開發(fā)組為主要方式，過分強調(diào)技術(shù)，忽視了 軟件開發(fā)的管理,使軟件開發(fā)處于一種無序的狀態(tài)或 者過分依賴于開發(fā)人員。軟件質(zhì)暈問題主要是由于 管理問題引起的。針對這些特點，在軟件幵發(fā)企業(yè)如 何應(yīng)用

9、iso 9000來保證開發(fā)軟件的質(zhì)量應(yīng)側(cè)重于以 下幾點：(1)引進軟件機構(gòu)的開發(fā)組織方式，以建立系 統(tǒng)化規(guī)范化全員化的質(zhì)量體系為根本目標。(2)結(jié) 合我國有尖軟件工程開發(fā)和管理的國家標準，恰當?shù)?給予應(yīng)用。(3)建立iso 9000質(zhì)量保證體系以后還應(yīng) 該不斷地改進不合理的地方，實現(xiàn)軟件質(zhì)暈保證的捋 續(xù)改進。1.2 iso 9000 :2000質(zhì)量管理體系的過程方法新版iso 9000族標準(2000年版，書寫形式為 iso 9000 :2000)已經(jīng)正式出版發(fā)行，同我們目前普遍 使用的 iso 9000 標準(iso 9000:1994)相比較，iso 9000 :2(xx)中更加強調(diào)了管理

10、層的質(zhì)量策劃職能# 織內(nèi)部以及組織與客戶之間的溝通職能?？傮w來說jso 90(x):2000新標準從其內(nèi)容來看, 對于質(zhì)量管理體系的要求更加綱領(lǐng)化，適用范圍也更 加廣泛，由于其不擬對質(zhì)量管理體系的結(jié)構(gòu)和文件迪 行統(tǒng)一，客觀上提高了對質(zhì)量體系審核員的要求。新版iso 9000 : 2000標準促進在制訂 實施和改 進質(zhì)量管理體系(qms)吋采用過程方法，iso 9(x)0: 2000第2.4款過程方法指出：“任何使用資源將輸人 轉(zhuǎn)換為輸出的活動或一組活動可視為過程。為使絞 織有效運作，必須識別和管理許多相互矢聯(lián)和相互作 用的過程。通常,一個過程的輸出將直接成為下一個 過程的輸入。系統(tǒng)地識別和管理

11、組織內(nèi)應(yīng)用的過程， 特別是這些過程之間的相互作用，稱為“過程方法”。 過程方法的目的是獲得持續(xù)改進的動態(tài)循環(huán),并使得 軟件企業(yè)特別是在軟件產(chǎn)品和業(yè)務(wù)的業(yè)績有效性、 效率和成本方面得到顯著的收益。按iso 9001 :2000 的內(nèi)容，過程方法要求組織識別實施管理和持續(xù)改 進質(zhì)量管理體系所需的過程，并管理這些過程的相互 作用，以實現(xiàn)組織的目標，包括高層管理產(chǎn)品實現(xiàn)和 相矢的支持過程,以及監(jiān)視和測量過程。質(zhì)量管理體 系實施的過程方法示意圖見圖1。圖1過程方法過程的有效性和效率可以通過內(nèi)部或外部的評 審過程和對完善等級的評估來進行評價。這些等級 一般從“無正式的體系”到“最優(yōu)秀的業(yè)績”等完善腹 分類

12、。這一方法的優(yōu)點是可以將其結(jié)果形成文件并 在一段時間內(nèi)監(jiān)視，以達到改進的目標。對于不同爪 應(yīng)用場合已經(jīng)制訂了許多的完善度表格，iso 9004: 2000附錄a “自我評價指南”中含有一個這樣的樣式o 采用iso 9000 ：2000質(zhì)量管理體系的過程方法對軟件 開發(fā)的質(zhì)量保證體系的持續(xù)改進會有很大的幫助。 由于iso 9000 :2(xx)發(fā)布吋間不長，還需要根據(jù)自身 的情況，對其進行研究,從而確定采用什么樣的質(zhì)暈 保證體系。2軟件能力成熟度模型(cmm)我國目前談及的cmm是指“軟件能力成熟度模 型”，其英文全稱為 capability maturity model for soft2 w

13、are (英文縮寫名是sm2cmm),更確切地說，是指'軟 件能力成熟度模型 1 .1版”和'能力成熟度模型的尖 鍵慣例.1 1 版” (capability maturity model for software , version 1. 1 和 key practices of the capability maturity model , version 1 . 1 簡稱 cmm 1 . 1 版)。cmm 是美匡 卡內(nèi)基2梅隆大學軟件工程研究所(以下簡稱sei： 的研究成果:cmm 1.1版發(fā)表于1993年。sei是美匡 防部出資于1984年設(shè)立。從1986年開始,sei

14、針對 軟件組織改善其軟件過程,特別是美國國防部對軟件 承包商的能力評價問題，研究“過程成熟度框架”。 1987年9月，sei發(fā)表了尖于過程成熟度框架的簡要 說明和成熟度調(diào)查問卷。以這一過程成熟度框架為 藍本，在美國聯(lián)邦政府促進下，從1987年到1991年 在美國的一些大公司的軟件組織進行了軟件過程能 力成熟度模型的評估實踐。根據(jù)這4年的實踐經(jīng)驗， 特別是從美國政府和工業(yè)界反饋的尖于軟件過程評 估的信息，sei在原過程成熟度框架的基礎(chǔ)上開發(fā)出 了'軟件能力成熟度模型(cmm) 1.0版”。在cmm1. 0版發(fā)表后的兩年里，先后產(chǎn)生了 30多稿草案，于 1993年2月發(fā)表了“軟件能力成熟度

15、模型1 .1版”和 '能力成熟度模型的尖鍵慣例1. 1版”(統(tǒng)稱sm2cmm 1 1版，有時干脆簡稱為cmm)。2.1軟件能力成熟度模型的用途11用于軟件過程的改進(spi software piocess pavement)。幫助軟件企業(yè)對其軟件過程的改變進行 計劃制定以及實施。提高企業(yè)軟件產(chǎn)品的質(zhì)量。21用于軟件過程評估(spa software piocess as2 sessment)。衽評估中，一組經(jīng)過培訓的軟件專業(yè)人員 確定出一個企業(yè)軟件過程的狀況，找出該企業(yè)所面對 的與軟件過程有矢的，最迫切的所有問題；以及取得 企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)層對軟件過程改進的支持(用途2是舟途1 的前一步)。

16、31 軟件能力評鑒(sce software gipability evalua2 tion) o在能力評鑒中，一組經(jīng)過培訓的專業(yè)人員鑒別 出軟件承包者的能力資格；或者是檢查監(jiān)察正用于軟 件制作的軟件過程的狀況。中國軟件企業(yè)要進入國 際軟件市場參與競爭，從軟件企業(yè)本身來說,如下幾 點應(yīng)該是比較核心的。首先是軟件質(zhì)量優(yōu)異。這個 質(zhì)量要經(jīng)過國際獨立機構(gòu)根據(jù)世界標準來認證；其次 是建立標準的軟件開發(fā)過程。而目前cmm基本上成 為國際事實上的標準。我國的軟件產(chǎn)品要想打入國 際市場，采用國際化的質(zhì)星保證體系是非常重要的條 件。2.2軟件能力成熟度模型簡介cmm標準共分五個等級，從第一級到第五級分 別為:

17、初始級可重復(fù)級定義級管理級和優(yōu)化級，從 低到高，軟件開發(fā)生產(chǎn)的計劃精度越來越高,每單位 工程的生產(chǎn)周期越來越短，每單位工程的成本也越來 越低。這五個級別具體內(nèi)容包括：在初始級中，過程無 序，進度預(yù)算功能質(zhì)量不可預(yù)測，企業(yè)一般不具備 穩(wěn)定的軟件開發(fā)環(huán)境，常常在遇到問題的時候，就放 棄原定的計劃而只專注于編程與測試；在可重復(fù)級 中，建立了管理軟件項目的政策以及為貫徹執(zhí)行這些 政策而定的措施?；谝酝椖康慕?jīng)驗來計劃與管 理新的項目。達到此級別的企業(yè)過程已制度化，有纖 律，可重復(fù)；定義級，即過程實現(xiàn)標準化。在這一級 有尖軟件工程和管理工程的一個特定的面對整個企 業(yè)的軟件開發(fā)與維護的過程的文件將被制訂

18、出來。 同時，這些過程是集成到一個協(xié)調(diào)的整體;管理級，企 業(yè)對產(chǎn)品與過程建立起定量的質(zhì)量目標，同時在過穩(wěn) 中加入規(guī)定得很清楚的連續(xù)的度量。作為企業(yè)的捜 量方案，要對所有項目的重要過程活動進行生產(chǎn)率和 質(zhì)量的度量。軟件產(chǎn)品因此具有可預(yù)期的高質(zhì)量。 達到該級的企業(yè)已實現(xiàn)過程定量化。最高級為第五 級即優(yōu)化級，整個企業(yè)將會把重點放在對過程進行不 斷的優(yōu)化，企業(yè)會采取主動去找出過程的弱點與長 處，以達到預(yù)防缺陷的目標。同時分析有矢過程的有 效性的資料，作出對新技術(shù)的成本與收益的分析，以 及提出對過程進行修改的建議。達到該級的公司迥 程可自發(fā)地不斷改進，防止同類缺陷二次出現(xiàn)。具體來說，cmm為軟件的過程能

19、力提供了一個 階梯式的改進框架，它基于以往軟件工程的經(jīng)驗教 訓，提供了一個基于過程改進的框架圖；它指明了一 個軟件組織在軟件開發(fā)方面需要哪些主要工作，這些 工作之間的尖系，以及以怎樣的先后次序，一步一步 地做好這些工作而使軟件組織走向成熟。2.3關(guān)鍵過程域(kpa)除第一級外，軟件能力成熟度模型的每一級是按 完全相同的結(jié)構(gòu)構(gòu)成的。每一級包含了實現(xiàn)這一級 目標的若干尖鍵過程域(kpa),每個kpa進一步包含 若干矢鍵實施活動(kp)，無論哪個kpa，它們的實施 活動都統(tǒng)一按五個公共屬性進行組織，即每一個畑 都包含五類kp。11目標。每一個kpa都確定了一組目標，若這組目標在 每一個項目都能實現(xiàn)，

20、則說明企業(yè)滿足了該kpa的 要求。若滿足了一個級別的所有kpa要求,則表明 達到了這個級別所要求的能力。21實施保證。實施保證是企業(yè)為了建立和實施 相應(yīng)kpa所必須采取的活動，這些活動主要包括制定企業(yè)范圍的政 策和高層管理的責任。31實施能力。實施能力是企業(yè)實施kpa的前提條件。企業(yè)必 須采取措施，在滿足了這些條件后，才有可能執(zhí)行 kpa的執(zhí)行活動。實施能力一般包括資源保證 人員 培訓等內(nèi)容。41執(zhí)行活動。執(zhí)行過程描述了執(zhí)行kpa所需求的必要角色和 步驟。在五個公共屬性中，執(zhí)行活動是唯一項目執(zhí)行 相矢的屬性，其余四個屬性則涉及企業(yè)cmm能力基 礎(chǔ)設(shè)施的建立。執(zhí)行活動一般包括計劃執(zhí)行的任 務(wù)任務(wù)

21、執(zhí)行的跟蹤等。51度量分析。度量分析描述了過程的度量和度 量分析要求。典型的度暈和度暈分析的要求是評定執(zhí)行活動的狀 態(tài)和執(zhí)行活動的有效，性。61實施驗證。實施驗證是驗證執(zhí)行活動是否與建立的過程一 致。實施驗證涉及到管理的評審和審計以及質(zhì)量保 證活動。在實施cmm時，可以根據(jù)企業(yè)軟件過程存在問 題的不同程度確定實現(xiàn)kpa的次序，然后按所確定 次序逐步建立實施相應(yīng)過程。在執(zhí)行某一個kpa 時，對其目標組也可采用逐步滿足的方式。過程進化 和逐步走向成熟是cmm體系的宗旨。3 iso/ iec 15504( spice)cmm的方法很快就引起了軟件界的廣泛尖注， 1991年國際標準化組織采納了一項動議

22、，開展調(diào)查 研究，在此后引發(fā)了一系列的研究工作，現(xiàn)已取得星 要成果，產(chǎn)生了技術(shù)報告iso/ iec 15504信息技術(shù)： 軟件過程評估，預(yù)計于今年產(chǎn)生正式標準。從該技 術(shù)報告的內(nèi)容來看，其基本的目的和思路，均與iso sei4 cmm與iso比較iso 9000是國際標準化組織提出的系列標準，其 中iso 90003是專門為軟件行業(yè)定制的。而cmm 則是美國卡內(nèi)基2梅隆大學軟件工程研究所(cmu/ sei)提出的軟件研發(fā)項目管理的一系列方法。iso 9000和cmm的共同點是兩者都強調(diào)了軟件產(chǎn)品的 質(zhì)量。所不同的是，iso 9000強調(diào)的是衡量的準則， 例如應(yīng)該做什么什么算好什么算不好，卻沒有

23、告訴 軟件開發(fā)人員如何達到好的目標，如何避免差錯。 cmm則提供了一整套較為完善的軟件研發(fā)項目管理 的方法。iso 9001被認為是適用于所有各類專業(yè)領(lǐng)域的 一種質(zhì)量保證模式;但是，對于軟件組織來說，盡管加 上了 iso 900023作為實施指南，180 9001似乎仍然不 夠貼切，留給審核員作解釋的回旋余地相當大。于是 就軟件能力評定而言，按iso 9001進行認證時，不碩 定性很大；換言之，同是通過了 iso 9001認證的組織 其間的軟件能力可能有很大差別。cmm是專門針對軟件組織設(shè)計的一種描述軟件 過程能力的模型?？紤]到按tso 9001對軟件組織進 行認證審核時存在的較大不確定性，在

24、設(shè)計cmm時 注意了盡量縮小審核員解釋的回旋余地，因此，不僅 對每個尖鍵過程方面給出了明確的目標和體現(xiàn)這些 目標的各個矢鍵慣例，而且對各個另鍵慣例都給出了 明確的定義和詳細的說明，以期按cmm進行評估時 能有較大的一致性和可靠性。5建立軟件開發(fā)的質(zhì)量保證體系對于一個軟件組織來說，市場可能要求它擁有 iso 9001證書。無疑，瞄準cmm的要求進行軟件過 程改進將有助于本組織通過iso 9001認證審核。就 軟件過程改進而言，雖然這兩份文件都可用，不幻 cmm纟合出的指南更詳細并且視野更寬闊，因此cm1v 應(yīng)該是較好的選擇。我國已經(jīng)有不少軟件開發(fā)機構(gòu)通過了 iso 9(x)1 認證,但因為sei

25、的軟件能力成熟度模型(cmm)提供 了一個過程管理和過程改善的基礎(chǔ)，現(xiàn)在有許多公亙 正在考慮采用cmm。在從iso 9001到cmm的過渡 中,必須強化過程以適應(yīng)cmm的要求(同時保留iso 9001)。在討論軟件機構(gòu)從iso向cmm過渡時，可能 需要涉及到尖于對過程予以加強的內(nèi)容。已經(jīng)有人對iso 9(x)1和cmm兩種模型進行比 較。他們一般的做法就是逐個條款或逐個尖鍵過程 域(kpa)地進行分析。這些研究，雖然有一定的意 義，但幾乎不能對軟件機構(gòu)從iso 9001向cmm的迥 渡提供任何實質(zhì)性指導(dǎo),因為這時主要矢心的是這些 模型的實施。已通過iso認證的機構(gòu)真正需要的也 許只是它相對于c

26、mm標準尚存在的'差距”，換句話 說，如果一個已通過iso認證的機構(gòu)能夠很容易地發(fā) 現(xiàn)它相對于cmm的過程還存在那些差距，這才是最 有用的。因為一個模型可以有許多種可能的實現(xiàn)，所以， 確定差距的困難實際上就來自確定一個模型的具體(下轉(zhuǎn)第11頁) 常接近全局最優(yōu)路徑。這種算法的時間復(fù)雜度是線 性的，即o（n）,而且通過適當增大模型，可以控制跆 徑規(guī)劃的精度，并根據(jù)統(tǒng)計原理提出了控制精度的賈 個指數(shù)，這兩個指數(shù)的含義是計算結(jié)果的絕大部分的 誤差應(yīng)小于它們。經(jīng)過對南昌市交通網(wǎng)絡(luò)的計算艮 分析，并與其它方法進行比較，表明該方法快速 可舜 及有效，而且要獲得可靠的計算結(jié)果，兩個指數(shù)應(yīng)小 于0.3

27、 ,如果需要高度可靠，則必須小于0.1。本文撫 出的方法如何應(yīng)用到其它問題的路徑規(guī)劃還有待于 研究。參考文獻：1 dijkstra e. a note on tvw problems in g)nnection with graphsj numerical mathematics ,1959(1) :269271 2 russell s , norvig p. artificial intelligeike :a modern approach m. prentice hall j995.嚴寒冰，劉迎春基于gis的城市道路網(wǎng)最短路徑算法 探討j .計算機學報,2000 ,23：210215.劉清，衷仁保,朱志勇，謝磊1實現(xiàn)城市工交線網(wǎng)優(yōu)化的4數(shù)學模型和廣義a3算法j 系統(tǒng)工程理論與實踐，1992,12(2) :11 17.（上接第4頁）實現(xiàn)的困難。盡管一個模型的實現(xiàn)可以多種多樣，佢 所有的實現(xiàn)都應(yīng)該有某種共同的特性。應(yīng)該將cmv 第2 3 4級要求下的過程與一個“典型的” iso 9（x）1 軟件機構(gòu)的過程加以比較，比較的結(jié)果是符合iso質(zhì) 量體系要求的機構(gòu)，其過程相對于cmm可能存在一 組差距，這一結(jié)論對iso機構(gòu)向cmm體系過渡是非 常有用的。首先考慮一個“典型的iso機構(gòu)”，然后，針對每 一個cmm的尖鍵過程域，確定該機構(gòu)相對