2020年10月自考計(jì)算機(jī)專業(yè)《軟件工程》自學(xué)課件第十三章-軟件項(xiàng)目管理

第13章：軟件項(xiàng)目管理主要內(nèi)容13.1估算軟件規(guī)模13.2工作量估算13.3進(jìn)度計(jì)劃13.4人員組織13.5質(zhì)量保證13.6軟件配置管理目的與要求一般了解：軟件管理的特點(diǎn)和項(xiàng)目管理的基本過程。重點(diǎn)掌握：進(jìn)度計(jì)劃安排的工具和3種人員組織的方式。重點(diǎn)與難點(diǎn)進(jìn)度計(jì)劃安排的工具和3種人員組織的方式。軟件能力成熟度模型。13.1度量軟件規(guī)模13.1.1代碼行技術(shù)

每個(gè)人都估計(jì)程序的最小規(guī)模（a）、最大規(guī)模（b）和最可能的規(guī)模（m），分別算出這三類規(guī)模的平均值，和之后，再用下式計(jì)算程序規(guī)模的估計(jì)值：

代碼行技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)代碼行是所有軟件開發(fā)項(xiàng)目都有的“產(chǎn)品”，而且很容易計(jì)算；許多現(xiàn)有的軟件估算模型使用LOC或KLOC作為關(guān)鍵的輸入數(shù)據(jù)；已有大量基于代碼行的文獻(xiàn)和數(shù)據(jù)存在。缺點(diǎn)源程序僅是軟件配置的一個(gè)成分，用它的規(guī)模代表整個(gè)軟件的規(guī)模似乎不太合理；用不同語言實(shí)現(xiàn)同一個(gè)軟件產(chǎn)品所需要的代碼行數(shù)并不相同；這種方法不適用于非過程語言。7.1.2功能點(diǎn)技術(shù)1.信息域特性功能點(diǎn)技術(shù)定義了信息域的5個(gè)特性，分別是：輸入項(xiàng)數(shù)（Inp）輸出項(xiàng)數(shù)（Out）查詢數(shù)（Inq）主文件數(shù)（Maf）外部接口數(shù)（Inf）估算功能點(diǎn)的步驟（1）計(jì)算未調(diào)整的功能點(diǎn)數(shù)UFPUFP＝a1×Inp＋a2×Out＋a3×Inq＋a4×Maf＋a5×Inf其中，ai（1≤i≤5）是信息域特性系數(shù)（2）計(jì)算技術(shù)復(fù)雜性因子TCF技術(shù)復(fù)雜性因子TCF由下式計(jì)算：

TCF＝0.65+0.01×DI

因?yàn)镈I的值在0～70之間，所以TCF的值在0.65～1.35之間。（3）計(jì)算功能點(diǎn)數(shù)FP功能點(diǎn)數(shù)FP由下式計(jì)算：FP＝UFP×TCF

功能點(diǎn)數(shù)與所用的編程語言無關(guān)，因此，功能點(diǎn)技術(shù)比代碼行技術(shù)更合理一些。但是，在判斷信息域特性復(fù)雜級(jí)別及技術(shù)因素的影響程度時(shí)，存在相當(dāng)大的主觀因素。13.2估算軟件開發(fā)工作量13.2.1靜態(tài)單變量模型這類模型的總體結(jié)構(gòu)形式如下：

E＝A＋B×(ev)c

其中，A、B和C是由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)出的常數(shù)，E是以人月為單位的軟件開發(fā)工作量，ev是估算變量（即以KLOC或FP為單位的軟件規(guī)模）。下面給出幾個(gè)典型的靜態(tài)單變量模型：1.面向KLOC的估算模型（1）Walston-Felix模型

E＝5.2×(KLOC)0.91（2）Bailey-Basili模型

E＝5.5＋0.73×(KLOC)1.16（3）Boehm簡(jiǎn)單模型

E＝3.2×(KLOC)1.05（4）Doty模型（在KLOC＞9的情況下）

E＝5.288×(KLOC)1.0472.面向FP的估算模型（1）Albrecht&Gaffney模型

E＝－13.39＋0.0545FP（2）Kemerer模型

E＝60.62＋7.728×10－8FP3（3）Matson，Barnett和Mellichamp模型

E＝585.7+15.12FP

13.2.3COCOMO2模型三個(gè)層次的估算模型分別是：應(yīng)用系統(tǒng)組成模型早期設(shè)計(jì)模型后體系結(jié)構(gòu)模型

E＝a×KLOCb×其中，E是開發(fā)工作量（以人月為單位），a是模型系數(shù)，KLOC是估計(jì)的源代碼行數(shù)（以千行為單位），b是模型指數(shù)，fi（i＝1～17）是成本因素。COCOMO2中使用的5個(gè)分級(jí)因素如下所述：項(xiàng)目先例性開發(fā)靈活性風(fēng)險(xiǎn)排除度項(xiàng)目組的凝聚力過程成熟度

13.3進(jìn)度計(jì)劃13.3.1估算開發(fā)時(shí)間（1）Walston-Felix模型

T＝2.5E0.35（2）原始COCOMO模型

T＝2.5E0.38（3）COCOMO2模型

T＝3.0E0.33＋0.2×(b－1.01)（4）Putnam模型

T＝2.4E1／3甘特圖（進(jìn)度計(jì)劃工具） 舉例：假設(shè)有一座陳舊的矩形木板房需要重新油漆。這項(xiàng)工作必須分三步完成：首先刮掉舊漆，然后刷上新漆，最后清除濺在窗戶上的油漆。假設(shè)一共分配了15名工人去完成這項(xiàng)工作，然而工具卻很有限：只有5把刮舊漆用的刮板，5把刷漆用的刷子，5把清除濺在窗戶上的油漆用的小刮刀。怎樣安排才能使工作進(jìn)行得更有效呢?一種做法是首先刮掉四面墻壁上的舊漆，然后給每面墻壁都刷上新漆，最后清除濺在每個(gè)窗戶上的油漆。顯然這是效率最低的做法，因?yàn)榭偣灿?5名工人，然而每種工具卻只有5件，這樣安排工作在任何時(shí)候都有10名工人閑著沒活干。另外一種做法是：采用“流水作業(yè)法”，也就是說，首先由5名工人用刮板刮掉第一面墻上的舊漆（這時(shí)其余10名工人休息），當(dāng)?shù)谝幻鎵蝺艉?，另?名工人立即用刷子給這面墻刷新漆（與此同時(shí)拿刮板的5名工人轉(zhuǎn)去刮第二面墻上的舊漆），一旦刮舊漆的工人轉(zhuǎn)到第三面墻而且刷新漆的工人轉(zhuǎn)到第二面墻以后，余下的5名工人立即拿起刮刀去清除濺在第一面墻窗戶上的油漆，……。這樣安排每個(gè)工人都有活干，因此能夠在較短的時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)。表13.5

各道工序估計(jì)需用的時(shí)間（小時(shí)）

工序墻壁刮

舊

漆刷

新

漆清

理1或32312或4462

假設(shè)木板房的第2、4兩面墻的長度比第1、3兩面墻的長度長一倍，此外，不同工作需要用的時(shí)間長短也不同，刷新漆最費(fèi)時(shí)間，其次是刮舊漆，清理（即清除濺在窗戶上的油漆）需要的時(shí)間最少。表13.5列出了估計(jì)每道工序需要用的時(shí)間。我們可以使用圖13.1中的Gantt圖描繪上述流水作業(yè)過程：在時(shí)間為零時(shí)開始刮第一面墻上的舊漆，兩小時(shí)后刮舊漆的工人轉(zhuǎn)去刮第二面墻，同時(shí)另5名工人開始給第一面墻刷新漆，每當(dāng)給一面墻刷完新漆之后，第三組的5名工人立即清除濺在這面墻窗戶上的漆。從圖13.1可以看出12小時(shí)后刮完所有舊漆，20小時(shí)后完成所有墻壁的刷漆工作，再過2小時(shí)后清理工作結(jié)束。因此全部工程在22小時(shí)后結(jié)束，如果用前述的第一種做法，則需要36小時(shí)。圖7.1

舊木板房刷漆工程的Gantt圖圖13.2

標(biāo)有里程碑的Gantt圖

為了醒目地表示里程碑，可以在Gantt圖中加上菱形標(biāo)記，一個(gè)菱形代表一個(gè)里程碑，如圖13.2所示。13.3.3工程網(wǎng)絡(luò)Gantt圖也有三個(gè)主要缺點(diǎn)：不能顯式地描繪各項(xiàng)作業(yè)彼此間的依賴關(guān)系；進(jìn)度計(jì)劃的關(guān)鍵部分不明確，難于判定哪些部分應(yīng)當(dāng)是主攻和主控的對(duì)象；計(jì)劃中有潛力的部分及潛力的大小不明確，往往造成潛力的浪費(fèi)。圖13.3舊木板房刷漆工程的工程網(wǎng)絡(luò)圖中：1—2刮第1面墻上的舊漆；2—3刮第2面墻上的舊漆；2—4給第1面墻刷新漆；3—5刮第3面墻上舊漆；4—6給第2面墻刷新漆；4—7清理第1面墻窗戶；5—8刮第4面墻上舊漆；6—8給第3面墻刷新漆；7—9清理第2面墻窗戶；8—10給第4面墻刷新漆；9—10清理第3面墻窗戶；10—11清理第4面墻窗戶；虛擬作業(yè)：3—4；5—6；6—7；8—9圖13.3是舊木板房刷漆工程的工程網(wǎng)絡(luò)。圖中表示刮第1面墻上舊漆的作業(yè)開始于事件1，結(jié)束于事件2。用開始事件和結(jié)束事件的編號(hào)標(biāo)識(shí)一個(gè)作業(yè)，因此“刮第1面墻上舊漆”是作業(yè)1—2。13.3.4估算工程進(jìn)度把每個(gè)作業(yè)估計(jì)需要使用的時(shí)間寫在表示該項(xiàng)作業(yè)的箭頭上方。注意，箭頭長度和它代表的作業(yè)持續(xù)時(shí)間沒有關(guān)系，箭頭僅表示依賴關(guān)系，它上方的數(shù)字才表示作業(yè)的持續(xù)時(shí)間。為每個(gè)事件計(jì)算下述兩個(gè)統(tǒng)計(jì)數(shù)字：最早時(shí)刻EET和最遲時(shí)刻LET。這兩個(gè)數(shù)字將分別寫在表示事件的圓圈的右上角和右下角圖13.4

舊木板房刷漆工程的完整的工程網(wǎng)絡(luò)（粗線箭頭是關(guān)鍵路徑）事件的最早時(shí)刻是該事件可以發(fā)生的最早時(shí)間。通常工程網(wǎng)絡(luò)中第一個(gè)事件的最早時(shí)刻定義為零，其他事件的最早時(shí)刻在工程網(wǎng)絡(luò)上從左至右按事件發(fā)生順序計(jì)算。計(jì)算最早時(shí)刻EET使用下述三條簡(jiǎn)單規(guī)則：（1）考慮進(jìn)入該事件的所有作業(yè)；（2）對(duì)于每個(gè)作業(yè)都計(jì)算它的持續(xù)時(shí)間與起始事件的EET之和；（3）選取上述和數(shù)中的最大值作為該事件的最早時(shí)刻EET。已知事件2的最早時(shí)刻為2，作業(yè)2—4的持續(xù)時(shí)間為3小時(shí)；事件3的最早時(shí)刻為6，作業(yè)3—4（這是一個(gè)虛擬作業(yè)）的持續(xù)時(shí)間為0，按照上述三條規(guī)則，可以算出事件4的最早時(shí)刻為

EET＝max｛2＋3，6＋0｝＝6事件的最遲時(shí)刻是在不影響工程的前提下，該事件最晚可以發(fā)生的時(shí)刻。最后一個(gè)事件的最遲時(shí)刻就是它的最早時(shí)刻。其他事件的最遲時(shí)刻在工程網(wǎng)絡(luò)上從右至左按逆作業(yè)流的方向計(jì)算。計(jì)算最遲時(shí)刻LET使用下述三條規(guī)則：（1）考慮離開該事件的所有作業(yè)；（2）從每個(gè)作業(yè)的結(jié)束事件的最遲時(shí)刻中減去該作業(yè)的持續(xù)時(shí)間；（3）選取上述差數(shù)中的最小值做為該事件的最遲時(shí)刻LET。例如，事件11的最遲時(shí)刻和最早時(shí)刻相同，都是23。逆作業(yè)流方向接下來應(yīng)該計(jì)算事件10的最遲時(shí)刻，離開這個(gè)事件的只有作業(yè)10—11，該作業(yè)的持續(xù)時(shí)間為2小時(shí)，它的結(jié)束事件（事件11）的LET為23，因此，事件10的最遲時(shí)刻為

LET＝23－2＝21類似地，事件9的最遲時(shí)刻為

LET＝21－1＝20事件8的最遲時(shí)刻為 LET＝min｛21－6，20－0｝＝15圖13.4中每個(gè)圓圈內(nèi)右下角的數(shù)字就是該事件的最遲時(shí)刻。13.3.5關(guān)鍵路徑關(guān)鍵路徑上的事件（關(guān)鍵事件）必須準(zhǔn)時(shí)發(fā)生，組成關(guān)鍵路徑的作業(yè)（關(guān)鍵作業(yè)）的實(shí)際持續(xù)時(shí)間不能超過估計(jì)的持續(xù)時(shí)間，否則工程就不能準(zhǔn)時(shí)結(jié)束。13.3.6機(jī)動(dòng)時(shí)間不在關(guān)鍵路徑上的作業(yè)有一定程度的機(jī)動(dòng)余地——實(shí)際開始時(shí)間可以比預(yù)定時(shí)間晚一些，或者實(shí)際持續(xù)時(shí)間可以比預(yù)計(jì)的持續(xù)時(shí)間長一些，而并不影響工程的結(jié)束時(shí)間。機(jī)動(dòng)時(shí)間＝(LET)結(jié)束－(EET)開始－持續(xù)時(shí)間表13.6

舊木板房刷漆網(wǎng)絡(luò)中的機(jī)動(dòng)時(shí)間作

業(yè)LET（結(jié)束）EET（開始）持

續(xù)

時(shí)

間機(jī)

動(dòng)

時(shí)

間2—462313—5116234—71861115—6128045—8158436—71812067—92012268—92015059—10211515

圖13.5舊木板房刷漆工程改進(jìn)的Gantt圖之一圖中：粗實(shí)線代表由甲組工人完成的作業(yè)；斜劃線代表由乙組工人完成的作業(yè)這個(gè)例子說明了工程網(wǎng)絡(luò)比Gantt圖優(yōu)越的地方：它顯式地定義事件及作業(yè)之間的依賴關(guān)系，Gantt圖只能隱含地表示這種關(guān)系。但是Gantt圖的形式比工程網(wǎng)絡(luò)更簡(jiǎn)單更直觀，為更多的人所熟悉，因此，應(yīng)該同時(shí)使用這兩種工具制定和管理進(jìn)度計(jì)劃，使它們互相補(bǔ)充取長補(bǔ)短。

13.4人員組織13.4.1民主制程序員組民主制程序員組通常采用非正式的組織方式，也就是說，雖然名義上有一個(gè)組長，但是他和組內(nèi)其他成員完成同樣的任務(wù)，地位是平等的。在這樣的小組中，由全體組員討論決定應(yīng)該完成的工作，協(xié)商解決重大的技術(shù)問題，并且根據(jù)每個(gè)人的能力和經(jīng)驗(yàn)分配適當(dāng)?shù)娜蝿?wù)。

優(yōu)點(diǎn)對(duì)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤抱著積極的態(tài)度，這種積極態(tài)度有助于更快速地發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，從而導(dǎo)致高質(zhì)量的代碼。小組成員享有充分民主，小組有高度凝聚力，組內(nèi)學(xué)術(shù)空氣濃厚，有利于攻克技術(shù)難關(guān)。13.4.2主程序員組主程序員組用經(jīng)驗(yàn)豐富、技術(shù)好、能力強(qiáng)、會(huì)管理的程序員作為主程序員，同時(shí)，由人和計(jì)算機(jī)在事務(wù)性工作方面給主程序員提供充分支持，而且所有通信都通過一兩個(gè)人進(jìn)行，以減少通信開銷。圖13.6主程序員組的結(jié)構(gòu)一個(gè)典型的主程序員組如圖13.6所示。該組由主程序員、后備程序員、編程秘書以及1～3名程序員組成。在必要的時(shí)候，該組還有其他領(lǐng)域的專家（例如，法律專家，財(cái)務(wù)專家等）協(xié)助。13.4.3現(xiàn)代程序員組主程序員對(duì)每行代碼的質(zhì)量負(fù)責(zé)，必須參與全部代碼審查工作，但是，主程序員同時(shí)又是負(fù)責(zé)對(duì)小組成員進(jìn)行評(píng)價(jià)的管理員，他參與代碼審查工作自然會(huì)把所發(fā)現(xiàn)的程序錯(cuò)誤與小組成員的工作業(yè)績聯(lián)系起來，從而造成小組成員不愿意發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的心理。圖13.7

現(xiàn)代程序員組

擺脫上述矛盾的方法是，取消主程序員的大部分行政管理工作。不僅可消除組員不愿意發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的心理障礙，也使得尋找主程序員的人選不再那么困難。于是，實(shí)際的“主程序員”應(yīng)該由兩個(gè)人共同擔(dān)任：一個(gè)技術(shù)負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)小組的技術(shù)活動(dòng)；一個(gè)行政負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)所有非技術(shù)的管理決策。這樣的組織結(jié)構(gòu)如圖13.7所示。圖13.7現(xiàn)代程序員組圖13.8

大型項(xiàng)目的技術(shù)管理組織結(jié)構(gòu)

由于程序員組的人數(shù)不宜過多，當(dāng)軟件項(xiàng)目規(guī)模較大時(shí)，應(yīng)該把程序員分成若干個(gè)小組，采用圖13.8所示的組織結(jié)構(gòu)。由圖可以看出，產(chǎn)品作為一個(gè)整體其開發(fā)工作是在項(xiàng)目經(jīng)理的指導(dǎo)下進(jìn)行的，程序員向他們的組長匯報(bào)工作，而組長向項(xiàng)目經(jīng)理匯報(bào)工作。當(dāng)產(chǎn)品規(guī)模更大時(shí)，可以再增加中間管理層次。13.5質(zhì)量保證13.5.1軟件質(zhì)量的定義軟件質(zhì)量就是“軟件與明確地和隱含地定義的需求相一致的程度”。更具體地說，軟件質(zhì)量是軟件與明確地?cái)⑹龅墓δ芎托阅苄枨?、文檔中明確描述的開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)、以及所有專業(yè)開發(fā)的軟件都應(yīng)該具有的隱含特征相符合的程度。三個(gè)要點(diǎn)軟件需求是度量軟件質(zhì)量的基礎(chǔ)，軟件與對(duì)它的需求不一致就是質(zhì)量不高。指定的標(biāo)準(zhǔn)定義了一組指導(dǎo)軟件開發(fā)的準(zhǔn)則，如果沒有嚴(yán)格遵守這些準(zhǔn)則，幾乎肯定會(huì)導(dǎo)致質(zhì)量不高。通常，有一組沒有顯式描述的隱含需求（例如，軟件應(yīng)該易學(xué)、易用、易維護(hù)）。如果軟件雖然滿足明確描述的需求，但卻不滿足隱含的需求，那么軟件的質(zhì)量仍然是值得懷疑的。圖13.10

軟件質(zhì)量因素與產(chǎn)品活動(dòng)的關(guān)系

13.5.2軟件質(zhì)量保證措施措施主要有：基于非執(zhí)行的測(cè)試（也稱為復(fù)審）基于執(zhí)行的測(cè)試和程序正確性證明技術(shù)復(fù)審的必要性走查審查程序正確性證明13.6軟件配置管理軟件配置管理是在計(jì)算機(jī)軟件整個(gè)生命期內(nèi)管理變化的一組活動(dòng)。這組活動(dòng)用來：標(biāo)識(shí)變化；控制變化；確保適當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)了變化；向需要知道這方面信息的人報(bào)告變化。13.7能力成熟度模型能力成熟度模型（CapabilityMaturityModel，CMM）并不是一個(gè)軟件生命周期模型，而是改進(jìn)軟件過程的一種策略，它與實(shí)際使用的過程模型無關(guān)。1986年美國卡內(nèi)基—梅隆大學(xué)軟件工程研究所首次提出能力成熟度模型CMM，不過在當(dāng)時(shí)它被稱為過程成熟度模型。五個(gè)等級(jí)初始級(jí)可重復(fù)級(jí)已定義級(jí)已管理級(jí)優(yōu)化級(jí)。初始級(jí)軟件過程的特征是無序的，有時(shí)甚至是混亂的。幾乎沒有什么過程是經(jīng)過定義的，項(xiàng)目能否成功完全取決于個(gè)人能力。