軟件開(kāi)發(fā)項(xiàng)目成本估算方法應(yīng)用與實(shí)踐

劉振光1　羅志恒2　李紅昌31.中國(guó)中元國(guó)際工程有限公司　2中國(guó)機(jī)械工業(yè)集團(tuán)有限公司　3北京交通大學(xué)

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軟件開(kāi)發(fā)項(xiàng)目成本估算方法應(yīng)用與實(shí)踐

劉振光1羅志恒2李紅昌3
1.中國(guó)中元國(guó)際工程有限公司2中國(guó)機(jī)械工業(yè)集團(tuán)有限公司3北京交通大學(xué)

摘要：軟件開(kāi)發(fā)項(xiàng)目成本估算是軟件項(xiàng)目管理的關(guān)鍵所在，本文結(jié)合實(shí)例提出了基于COCOMOII和功能點(diǎn)法（FPA）軟件項(xiàng)目估算方法，在軟件開(kāi)發(fā)項(xiàng)目前期咨詢報(bào)告的編制和評(píng)審方面具有實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：COCOMOII功能點(diǎn)法開(kāi)發(fā)規(guī)模成本驅(qū)動(dòng)因子比例因子

由于工作原因，筆者參與了一些國(guó)家大科學(xué)裝置項(xiàng)目前期咨詢報(bào)告編制和評(píng)審工作，在投資組成中軟件編制費(fèi)占較大比例，金額多的可以達(dá)到數(shù)億元，最為棘手的就是軟件開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的成本估算。與一般建設(shè)工程項(xiàng)目相比軟件開(kāi)發(fā)項(xiàng)目具有開(kāi)發(fā)需求可變性強(qiáng)，設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)往往同時(shí)進(jìn)行，缺少相應(yīng)定額標(biāo)準(zhǔn)等特點(diǎn)，這就導(dǎo)致了軟件開(kāi)發(fā)成本估算難度非常之高，尤其對(duì)于一些大型復(fù)雜，需要多個(gè)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)協(xié)作完成的軟件開(kāi)發(fā)項(xiàng)目更是如此。以往軟件開(kāi)發(fā)成本估算多是基于經(jīng)驗(yàn)，而本文嘗試結(jié)合當(dāng)今國(guó)際上較為流行的COCOMOII和功能點(diǎn)法（FPA）為軟件開(kāi)發(fā)項(xiàng)目前期咨詢報(bào)告的編制和評(píng)審工作提供借鑒。

一、模型的提出

（一） COCOMO模型

COCOMO模型是當(dāng)今世界上應(yīng)用最廣泛的軟件成本估算模型。1981年，Barry Boehm教授在其著作《軟件工程經(jīng)濟(jì)學(xué)》(Software Engineering Economics)中發(fā)表了早期的構(gòu)造性成本模型COCOM0 （Constructive Cost Model）模型，標(biāo)志著COCOMO的產(chǎn)生。早期的COCOMO是基于瀑布式開(kāi)發(fā)的靜態(tài)單變量模型，它用一個(gè)以已交付的源指令行數(shù)為自變量的經(jīng)驗(yàn)函數(shù)計(jì)算軟件開(kāi)發(fā)工作量。

后來(lái)為適應(yīng)軟件開(kāi)發(fā)在生命周期、技術(shù)、組件和技術(shù)等方面的快速發(fā)展，Bochm和南加州大學(xué)USC軟件工程中心不斷對(duì)COCOMO（81版）模型進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化，于1997年發(fā)布了COCOMO II模型，并分別于1998、1999、2000年發(fā)布了COCOMO II的校正版。之后世界各國(guó)開(kāi)始使用該模型，該模型以其較好的可操作性和估算的相對(duì)準(zhǔn)確性得到業(yè)內(nèi)的認(rèn)可，目前是世界上應(yīng)用最廣泛的軟件成本估算模型。

（二）功能點(diǎn)法

COCOMO模型要求有類似軟件開(kāi)發(fā)的經(jīng)驗(yàn)方能較準(zhǔn)確的估計(jì)將開(kāi)發(fā)軟件的規(guī)模，但對(duì)于首次開(kāi)發(fā)的軟件的規(guī)模很難估計(jì)，功能點(diǎn)法恰恰可以彌補(bǔ)COCOMO模型的不足。FPA(Function Point Analysis)即功能點(diǎn)法，是Albrecht于1979年提出來(lái)的，該方法是第一個(gè)從系統(tǒng)功能的角度來(lái)度量軟件規(guī)模的方法。由于該法能在早期度量軟件的規(guī)模，很多組織紛紛采用了該方法。1984年，出現(xiàn)了一個(gè)稱為“國(guó)際功能點(diǎn)用戶組” (IFPUG，International Function Point Users Group)的非贏利性聯(lián)盟，繼承和發(fā)展了這種方法。最早使用這種方法進(jìn)行軟件規(guī)模測(cè)算的是IBM公司，使得這種估算方法迅速流行起來(lái)。目前有四種FPA方法已經(jīng)被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織(ISO)接受成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)算方法。

本文提出采用COCOMO II（2000版）結(jié)合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IFPUG（4.1版）對(duì)軟件開(kāi)發(fā)成本進(jìn)行估算。

二、模型的使用

本文中介紹的軟件工程量估算方法以COCOMO II模型為主，主要用于估算軟件開(kāi)發(fā)工作量。功能點(diǎn)法作為輔助方法，主要用于沒(méi)有開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的軟件規(guī)模（size）的確定。

（一）模型構(gòu)成

COCOMOII是對(duì)大量已開(kāi)發(fā)項(xiàng)目進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析后得到的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停撃Ｐ椭饕梢粋€(gè)核心指標(biāo)（軟件規(guī)模size）和兩個(gè)因子（比例因子和成本驅(qū)動(dòng)因子）組成。其中，軟件規(guī)模以千行代碼（KSLOC）表示；比例因子包括5個(gè)子因子，成本驅(qū)動(dòng)因子包括17個(gè)子因子。詳見(jiàn)下文。

（二）計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)

在COCOMOII中，工作量用人月（person—months，PM）表示，即一個(gè)人完成該項(xiàng)目需要的時(shí)間（月）。一個(gè)人月的標(biāo)準(zhǔn)值為152小時(shí)。

人月數(shù)不同于完成項(xiàng)目要花費(fèi)時(shí)間，開(kāi)發(fā)項(xiàng)目所花費(fèi)的時(shí)間稱之為開(kāi)發(fā)進(jìn)度(Time to Develop，TDEV)。

（三）計(jì)量公式

1.工作量計(jì)量公式

A為常數(shù)，該數(shù)值的取值與軟件開(kāi)發(fā)類型有關(guān)。如嵌入軟件取值為2.58，電子商務(wù)軟件取值3.6，Web開(kāi)發(fā)取值3.3，軍事開(kāi)發(fā)取值2.77等。COCOMO II(2000版)模型中A值綜合取值為2.94；

Size為類似軟件開(kāi)發(fā)的規(guī)模，用千行代碼（KSLOC）表示，1個(gè)KSLOC包括編寫代碼行和注釋行，不包括空行；

E為規(guī)模影響系數(shù)。其中，B取值為0.91；SF為5個(gè)比例因子值。E的取值也與軟件類型有關(guān)，COCOMO II(2000版)E值綜合取值為1.052；

EM為17個(gè)成本驅(qū)動(dòng)因子工作量乘數(shù)。

2.開(kāi)發(fā)進(jìn)度經(jīng)驗(yàn)公式

PM為工作量(人月)；

C為常數(shù)，COCOMO II(2000版)C值綜合取值為3.67；

F為進(jìn)度影響系數(shù)。其中，D為常數(shù)，COCOMO II(2000版)D值為0.28；SF為5個(gè)比例因子值。F的取值也與軟件類型有關(guān)，COCOMO II(2000版)F值綜合取值為0.3；

（四）功能點(diǎn)法確定軟件規(guī)模

在沒(méi)有類似開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的情況下，不能通過(guò)歷史數(shù)據(jù)對(duì)新開(kāi)發(fā)軟件規(guī)模（Size）進(jìn)行估算時(shí)，就要通過(guò)功能點(diǎn)法對(duì)新開(kāi)發(fā)軟件規(guī)模進(jìn)行估算。

IFPUG(4.1版)是較成熟的FPA方法，IFPUG功能點(diǎn)估算方法原理為把擬開(kāi)發(fā)軟件/模塊劃分為外部輸入(EI)、外部輸出(EO)、外部查詢(EQ)、內(nèi)部邏輯文件(ILF)和外部接口文件(EIF)五類功能點(diǎn)。軟件規(guī)模與5個(gè)功能點(diǎn)數(shù)量、轉(zhuǎn)化系數(shù)以及編程語(yǔ)言系數(shù)有關(guān)。其中，每個(gè)功能點(diǎn)的數(shù)量由專家集體討論確定。

三、估算流程

（一）首先根據(jù)需求分解軟件開(kāi)發(fā)任務(wù)為不同的子模塊。

（二）確定各軟件模塊的規(guī)模。根據(jù)是否具有開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)編制成本驅(qū)動(dòng)乘數(shù)計(jì)算表（有開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)）和功能點(diǎn)法軟件規(guī)模測(cè)算表（無(wú)開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)）。

（三）組織各模塊項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)填寫COCOMOII模型成本因子工作量乘數(shù)測(cè)算表及功能點(diǎn)法軟件規(guī)模測(cè)算表。

（四）根據(jù)COCOMO II模型計(jì)算工作量。

（五）專家組根據(jù)計(jì)算結(jié)果，優(yōu)化調(diào)整工作量。

（六）結(jié)合當(dāng)?shù)厝嗽缕骄袌?chǎng)價(jià)格估算軟件開(kāi)發(fā)費(fèi)用。

四、操作范例

通過(guò)以上分析，我們可以看出本文介紹的方法中作為核心的指標(biāo)為軟件規(guī)模（Size）、成本驅(qū)動(dòng)因子（EMi）和比例因子（SFj）。下面以有類似開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)和無(wú)類似開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)項(xiàng)目為例對(duì)本估算方法進(jìn)行示范。

（一）有類似開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)項(xiàng)目

1.確定軟件開(kāi)發(fā)規(guī)模

例如已經(jīng)開(kāi)發(fā)完成的某電子商務(wù)類軟件/模塊規(guī)模為10 KSLOC。

2.確定成本驅(qū)動(dòng)乘數(shù)

成本驅(qū)動(dòng)因子包括4類，17項(xiàng)因子，按照不同等級(jí)有不同的乘數(shù)與之對(duì)應(yīng)。

產(chǎn)品屬性工作乘數(shù)包括：軟件可靠性、數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)模、產(chǎn)品復(fù)雜性、復(fù)用性要求、文檔編制需求；

計(jì)算機(jī)屬性工作量乘數(shù)包括：執(zhí)行時(shí)間約束、主存儲(chǔ)約束、平臺(tái)易變性；

人員屬性工作量乘數(shù)包括：分析員能力、程序員能力、人員聯(lián)系性、應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)、平臺(tái)經(jīng)驗(yàn)、語(yǔ)言和工具經(jīng)驗(yàn)；

項(xiàng)目屬性和乘數(shù)包括：軟件工具使用、多點(diǎn)開(kāi)發(fā)、開(kāi)發(fā)進(jìn)度。

3.確定比例因子乘數(shù)

比例因子工作量乘數(shù)（∑SFj）確定的方法為擬建項(xiàng)目各因子求乘數(shù)求和，一般該乘數(shù)經(jīng)驗(yàn)值為14.2。

4.工作量及費(fèi)用估算

（二）無(wú)類似開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)項(xiàng)目

1.確定軟件規(guī)模

在沒(méi)有開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的項(xiàng)目中就需要利用功能點(diǎn)法確定軟件規(guī)模，軟件規(guī)模的確定除與5類功能點(diǎn)的數(shù)量有關(guān)外，還與轉(zhuǎn)化乘數(shù)以及編程語(yǔ)言乘數(shù)有關(guān)，如下所示。

轉(zhuǎn)化乘數(shù)：外部輸入(EI)為4；外部輸出(EO)為5；外部查詢(EQ)為4；內(nèi)部邏輯文件(ILF)為10,；外部接口文件(EIF)為7。

編程語(yǔ)言乘數(shù)：C++為53；Cobel為107；Delphi5為18；HTML4為14；Visual Basic6為24；SQL default為13；Java2為46。

2.工作量及費(fèi)用估算

把以上軟件開(kāi)發(fā)規(guī)模代入公式1中，得到擬開(kāi)發(fā)嵌入式軟件工作量為：2.58×6.621.052=18.84（人/月）。

把工作量以及相關(guān)參數(shù)代入公式2中，得到擬開(kāi)發(fā)嵌入式軟件/模塊進(jìn)度為：3.67×18.840.3=8.86（月）

假設(shè)當(dāng)?shù)亻_(kāi)發(fā)人員平均工資水平為10000元/月，那么擬開(kāi)發(fā)項(xiàng)目費(fèi)用為18.84萬(wàn)元。

五、結(jié)論

本文針對(duì)在軟件項(xiàng)目前期咨詢和評(píng)審過(guò)程中遇到的問(wèn)題，提出了基于COCOMOII和功能點(diǎn)法的軟件開(kāi)發(fā)成本估算方法，為開(kāi)展以上咨詢工作提供的借鑒。但正如上文所述，軟件開(kāi)發(fā)成本估算的復(fù)雜性，決定了軟件開(kāi)發(fā)成本估算不可能一蹴而就，要想提高軟件估算的準(zhǔn)確性，必須更加客觀有效地對(duì)軟件開(kāi)發(fā)情況加以跟蹤和分析, 并從中得到有價(jià)值的信息，不斷改進(jìn)估算模型參數(shù)，最終為決策部門提供參考。

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