基于面向開發(fā)過程軟件項目質(zhì)量管理初步探究

(中國人民大學(xué)信息學(xué)院 北京 100872)

軟件過程的管理包括的內(nèi)容很廣泛，其中包括：組織管理、需求管理、項目管理、質(zhì)量管理、技術(shù)管理和集成管理等多種方面的管理。軟件開發(fā)過程對軟件產(chǎn)品的質(zhì)量有著直接的影響，在軟件質(zhì)量管理中有著舉足輕重的作用，所以提高軟件質(zhì)量首先要提高軟件開發(fā)的質(zhì)量，本文會先介紹一些基本的概念：如軟件質(zhì)量的含義，軟件過程的含義，分析軟件過程對軟件質(zhì)量的影響，最后具體分析了軟件開發(fā)的質(zhì)量計劃以及質(zhì)量保證。

一、軟件質(zhì)量的含義

質(zhì)量，并不是一成不變的，它是隨著社會的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步、動態(tài)的發(fā)展持續(xù)變化的。處于不同的視野角度側(cè)重點(diǎn)也不同，質(zhì)量的定義也不同。美國著名的管理專家朱蘭(j.M.Juran)博士從用戶的角度來認(rèn)為，產(chǎn)品質(zhì)量就是用戶在使用產(chǎn)品時，用戶需求的程度被成功的滿足；而美國質(zhì)量專家克勞斯從生產(chǎn)者的角度出發(fā)認(rèn)為“產(chǎn)品符合要求的程度”就是質(zhì)量;綜合全面質(zhì)量控制的創(chuàng)始人菲根堡姆認(rèn)為“產(chǎn)品或服務(wù)的質(zhì)量是指營銷、設(shè)計、制造、維修中各種特性的綜合體”。

1983年，ANSI(American National Standards Institute美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會)對軟件質(zhì)量進(jìn)行了定義：“即反映軟件滿足明確和隱含需求能力的全部特征和特性的總和”。軟件質(zhì)量包括兩部分：產(chǎn)品質(zhì)量和過程質(zhì)量，1991年ISO發(fā)布的ISO/IEC9126質(zhì)量特性國際標(biāo)準(zhǔn)指出：所謂產(chǎn)品質(zhì)量就是指生產(chǎn)的產(chǎn)品是否滿需求。對軟件的質(zhì)量度量包括三個方面指標(biāo)：質(zhì)量特性、質(zhì)量子特性、度量指標(biāo)。質(zhì)量特性細(xì)分為六大特性：功能性、可靠性、易用性、效率、維護(hù)性、可移植性；質(zhì)量子特性細(xì)分為二十七個子特性：適合性、成熟性、易理解性、時間特性、易分析性、適應(yīng)性、準(zhǔn)確性、容錯性、易學(xué)性、資源利用、易改變性、易安裝性、互操作性、易恢復(fù)性、易操作性、穩(wěn)定性、共存性、保密安全性、吸引性、易測試性、易替換性。

在對軟件質(zhì)量進(jìn)行度量時，一般先分析影響軟件質(zhì)量的要素，然后對這些要素進(jìn)度量，最后建立使用的軟件度量體系和模型。常見的影響軟件質(zhì)量的因素有：需求分析問題、軟件設(shè)計問題、編寫代碼問題、軟件測試問題、規(guī)則模式問題、軟件文檔問題。目前比較常用的IT軟件質(zhì)量模型主要有：McCall模型、Boehm模型、和ISO/IEC25051。

二、軟件開發(fā)過程的含義

軟件開發(fā)過程(software development process)，軟件開發(fā)的開發(fā)生命周期(software development life cycle)，是一個系統(tǒng)的工程，其各個階段實(shí)現(xiàn)了軟件的需求定義與分析、設(shè)計、實(shí)現(xiàn)、測試、交付和維護(hù)。軟件過程是在開發(fā)與構(gòu)建系統(tǒng)時應(yīng)遵循的步驟，是軟件開發(fā)的路線圖。

軟件開發(fā)過程是軟件工程的重要組成部分，也是軟件質(zhì)量保證的基礎(chǔ)，包括六個階段：

需求分析、該要設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、編寫代碼、軟件測試、運(yùn)行和維護(hù)。軟件開發(fā)流程即軟件設(shè)計思路和一般過程，包括設(shè)計軟件的功能和實(shí)現(xiàn)的算法和方法、軟件的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計和模塊設(shè)計、編程和調(diào)試、程序聯(lián)調(diào)、提交程序，最后達(dá)到用戶的滿意。軟件開發(fā)的過程模型有瀑布模型、原型模型、螺旋模型、增量模型、噴泉模型、形式化方法、敏捷模型等多種。

20世紀(jì)70年代，隨著計算機(jī)硬件的快速發(fā)展、電腦的普及以及高級語言的出現(xiàn)，開發(fā)軟件的復(fù)雜度越來越大，出現(xiàn)了軟件危機(jī),“軟件工程”一詞也被正式提出。軟件開發(fā)模型和項目管理作為其主要內(nèi)容被充分認(rèn)識。最初，瀑布模型開發(fā)模式作為一種典型的開發(fā)模式被提出，由于此模型簡單，使用方便且開發(fā)計劃穩(wěn)定，有利于項目開發(fā)管理工作的進(jìn)行。因此瀑布模型被人們廣泛的使用。

但瀑布模型存在一些缺點(diǎn)：比如階段固話，任務(wù)只有完成上一任務(wù)，才能進(jìn)行下一個任務(wù)，如果早期出現(xiàn)的問題沒有及時發(fā)現(xiàn)，可能等到后期測試的時候才能發(fā)現(xiàn)，確定是那個階段出現(xiàn)了問題。發(fā)現(xiàn)問題后，要從引發(fā)問題的階段從新開始新的開發(fā)。隨著市場對軟件的可靠性、實(shí)用性、高效性有了更高的要求，雖然目前僅有一些傳統(tǒng)的行業(yè)仍在使用瀑布模型，但瀑布模型已不能滿足當(dāng)前市場的要求。從90年代起，人們就已開始注重可以應(yīng)對快速需求變化并能保證軟件質(zhì)量的軟件開發(fā)方法。21世紀(jì)至今，隨著互聯(lián)網(wǎng)爆發(fā)式的模式增長，敏捷軟件開發(fā)模式開始流行：一個大項目被分為多個相互聯(lián)系，但也可獨(dú)立運(yùn)行的小項目，并分別完成，在此過程中軟件一直處于可使用狀態(tài)。敏捷開發(fā)模型以開發(fā)周期短、支持快速版本迭代、測試代碼優(yōu)先于編寫代碼、隨時發(fā)現(xiàn)問題隨時修改、增量開發(fā)的特點(diǎn)，適應(yīng)于當(dāng)前市場需求，在當(dāng)前軟件行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。

三、軟件開發(fā)過程與質(zhì)量管理

過程是執(zhí)行一項既定目標(biāo)的序列活動，是開發(fā)某種產(chǎn)品、實(shí)現(xiàn)某種任務(wù)的系統(tǒng)化的手段。CMM標(biāo)準(zhǔn)對過程的定義為：人們運(yùn)用相應(yīng)的流程、方法、工具和設(shè)備將原始輸入材料轉(zhuǎn)化成對客戶而言有價值的產(chǎn)品輸出。軟件開發(fā)過程是一個系統(tǒng)的過程，也是軟件測試的基礎(chǔ)，軟件的質(zhì)量管理工作在準(zhǔn)備開發(fā)軟件時就可以開始了，要想保證軟件的質(zhì)量，質(zhì)量保證的工作要貫穿于產(chǎn)品開發(fā)的每一個階段，覆蓋開發(fā)的整個階段。軟件過程是人們開發(fā)和維護(hù)軟件以及軟件相關(guān)產(chǎn)品的系列活動。軟件過程質(zhì)量是指：在制造軟件產(chǎn)品的過程中通過對軟件開發(fā)過程的制約對產(chǎn)品要滿足規(guī)定需要和潛在需要的特征和特性的總和，在很大的程度上決定了所產(chǎn)生的軟件產(chǎn)品的質(zhì)量和軟件生產(chǎn)率。軟件開發(fā)過程將人、工具、流程，這三個要素合理的整合起來，達(dá)到優(yōu)化的組合，進(jìn)行有效的運(yùn)轉(zhuǎn)。

在軟件開發(fā)的過程中，V模型、W模型、H模型、X模型從不同程度上體現(xiàn)了軟件開發(fā)過程中質(zhì)量管理的關(guān)系：

(1)V模型：軟件測試的V模型是開發(fā)瀑布模型的變種。編碼完成后，對編寫的代碼進(jìn)行單元測試(測試的依據(jù)是詳細(xì)概要說明書)，驗證單元模塊是否符合要求。單元測試通過后，將不同的單元整合起來，對已測試通過的單元進(jìn)行集成測試，通過測試確認(rèn)各個接口是否能正常工作(測試依據(jù)是概要設(shè)計文檔)。集成測試通過后進(jìn)行系統(tǒng)測試(系統(tǒng)測試依據(jù)的是需求說明書)來驗證軟件是否符合用戶的需求。系統(tǒng)測試通過后，軟件可進(jìn)入到驗收測試階段，穩(wěn)定試運(yùn)行后，軟件可正式使用。在V模型中，測試作為編碼的最后一個活動，需求分析階段的錯誤等到最后驗收測試的時候才會被發(fā)現(xiàn)，由于不能早期進(jìn)入到測試階段，到最后發(fā)現(xiàn)軟件缺陷時，修復(fù)缺陷的成本是非常高，因此模型也受到來一定的質(zhì)疑。

(2)W模型：作為V模型的發(fā)展，強(qiáng)調(diào)了測試與開發(fā)是同時進(jìn)行的，測試伴隨著開發(fā)的整個周期，不僅對編碼進(jìn)行測試，還對需求、功能、設(shè)計進(jìn)行測試，有利于問題盡早的發(fā)現(xiàn)，盡快解決。但W模型仍存在與V模型一樣的局限性：開發(fā)活動是需求開始到編碼結(jié)束的串行活動，一個階段完成后，才能進(jìn)行下一個階段，迭代性、變更性、自發(fā)性都不支持。

(3)H模型：與開發(fā)活動獨(dú)立的流程，只要測試準(zhǔn)備完成就可以執(zhí)行測試活動。

(4)X模型：V模型的改進(jìn)，在編碼階段就開始進(jìn)行測試。對單段的程序進(jìn)行測試，測試通過后，可進(jìn)行單元測試、集成測試、系統(tǒng)測試、驗收測試，測試通過的最終產(chǎn)品可以以終極產(chǎn)品的形式交付使用，也可以作為更大規(guī)模內(nèi)部集成的一部分。很好的支持迭代性、變更性，此外X模型還定為了探索性測試，這種測試并不是計劃內(nèi)的測試，而是由經(jīng)驗豐富的測試人員根據(jù)經(jīng)驗進(jìn)行深度的測試，可以發(fā)現(xiàn)更多的軟件錯誤，缺點(diǎn)是對測試人員的要求較高，會對測試資源造成浪費(fèi)。

以上四種模型有各有優(yōu)勢和特點(diǎn)。在軟件開發(fā)的過程中，有一種全面質(zhì)量的思想，思想的基礎(chǔ)是著名的管理學(xué)家戴明創(chuàng)建的一個持續(xù)改進(jìn)型項目管理模型：戴明環(huán)，PDCA循環(huán)模型。P(plan)-計劃，D(do)-實(shí)施，C(chek)-檢查，A(action)-處理。PDCA，以一個環(huán)形包括了整個軟件項目實(shí)施期間的所有軟件項目的工作。它包括四個方面八個階段，比較直觀，易于掌握，是目前項目質(zhì)量管理中較為科學(xué)的工作程序和管理方法。P-分析現(xiàn)狀找問題、分析產(chǎn)生問題的原因、找出主要原因、制定對策和實(shí)施；D-執(zhí)行、計劃和措施；C-檢查效果和發(fā)現(xiàn)問題；A-遺留問題轉(zhuǎn)入下期，總結(jié)經(jīng)驗納入標(biāo)準(zhǔn)，整個項目實(shí)施期間所有與質(zhì)量相關(guān)的工作用PDCA來表示形成了一個閉環(huán)，是一個循環(huán)和反復(fù)的過程。

四、軟件開發(fā)的質(zhì)量計劃以及質(zhì)量保證

(一)明確組織架構(gòu)和工作職責(zé)

在軟件質(zhì)量控制的過程中，最先做的是劃分清晰的組織架構(gòu)，明確人員的工作職責(zé)，做到責(zé)權(quán)明確。由于各個公司的業(yè)務(wù)方向不同，生產(chǎn)的產(chǎn)品不同，團(tuán)隊搭建的組成部分也各盡不同。技術(shù)部門一般由以下一下幾個部門構(gòu)成：設(shè)計部、產(chǎn)品部、研發(fā)部、測試部、運(yùn)維部。

設(shè)計部：對軟件的人機(jī)交互、操作邏輯、界面美觀的整體進(jìn)行設(shè)計。

產(chǎn)品部：負(fù)責(zé)市場調(diào)研并根據(jù)用戶的需求，梳理用戶需求，確定開發(fā)的產(chǎn)品，整理成需求文檔，同時要協(xié)調(diào)研發(fā)、營銷、運(yùn)營，確定和組織實(shí)施一系列產(chǎn)品的相關(guān)活動。

研發(fā)部：將客戶的需求轉(zhuǎn)換成代碼，建造出滿足用戶要求的軟件系統(tǒng)或者系統(tǒng)中的軟件部分的過程。

測試部：在規(guī)定的條件下進(jìn)行操作，對程序進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)程序錯誤，衡量軟件的質(zhì)量，確認(rèn)軟件是否能滿足軟件設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)。

運(yùn)維部：負(fù)責(zé)軟件的發(fā)版的部署工作，并保證軟件發(fā)版后的正常運(yùn)行，支持用戶的使用

公司的規(guī)模大小不一樣，人員架構(gòu)也不盡相同，但是每個軟件項目組均由負(fù)責(zé)設(shè)計產(chǎn)品需求、研發(fā)、測試、運(yùn)維人員組成，對于大型軟件公司，分工會明確，由專門的設(shè)計、產(chǎn)品、研發(fā)、測試、運(yùn)維專職人員；對于小型軟件公司，研發(fā)可能會擔(dān)任研發(fā)軟件、測試軟件、運(yùn)維部署的職責(zé)，產(chǎn)品可能會承擔(dān)驗收測試的職責(zé)；在當(dāng)前流行的敏捷項目中，也會有負(fù)責(zé)產(chǎn)品需求，負(fù)責(zé)軟件研發(fā)，負(fù)責(zé)軟件測試人員的角色，擔(dān)當(dāng)這些角色的人員會由各部門人員組成，以確保軟件的梳理完成。

(二)軟件質(zhì)量管理體系的建立

軟件質(zhì)量體系在項目開始時就開始建立標(biāo)準(zhǔn)、計劃和過程。無論是傳統(tǒng)軟件項目還是敏捷軟件項目進(jìn)行軟件質(zhì)量管理都是必要且不可缺失的，開發(fā)過程中的質(zhì)量管理是軟件質(zhì)量管理中最重要的組成部分，以下從軟件開發(fā)工作的事前、事中、事后三個階段介紹了軟件開發(fā)階段的質(zhì)量管理。

(1)事前質(zhì)量管理：軟件開發(fā)代碼之前的準(zhǔn)備工作。研發(fā)人在軟件開發(fā)前進(jìn)行需求評審，徹底了解軟件需求，作出有效的溝通，劃分出需求中的重點(diǎn)。確定需求中的質(zhì)量屬性，以及定義好需求屬性的度量方式。

(2)事中質(zhì)量管理：研發(fā)人員在充分了解需求后，對軟件進(jìn)行概要設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計，并對設(shè)計文檔進(jìn)行評審，在設(shè)計階段盡可能的發(fā)現(xiàn)缺陷并及時改進(jìn)。開發(fā)過程中要對對開發(fā)過程進(jìn)行改進(jìn)來提高研發(fā)人員的技術(shù)水平和代碼規(guī)范；對于研發(fā)出的成果，剛產(chǎn)生便馬上進(jìn)行質(zhì)量檢查，加強(qiáng)技術(shù)評審、軟件測試、過程檢查的力度。

(3)事后質(zhì)量管理：代碼完成，交付使用后，對用戶的反饋結(jié)果進(jìn)行總結(jié)分析。根據(jù)反饋結(jié)果，優(yōu)化軟件開發(fā)過程，提高軟件質(zhì)量。做好軟件的運(yùn)營維護(hù)工作。

(三)開發(fā)過程中的質(zhì)量控制

第一、機(jī)構(gòu)：成立質(zhì)量保證小組來保證工作的順利進(jìn)行。

第二、任務(wù)：軟件生命周期的各階段的活動及時貫徹到日常的軟件開發(fā)的活動中

A.評審：定期的或階段性的對某一開發(fā)階段或幾個開發(fā)階段的產(chǎn)品進(jìn)行評審

B.日常檢查：每日的工作情況進(jìn)行檢查，當(dāng)日遇到的問題，及時給出解決方案

C.軟件驗收：組織專門的驗收小組對軟件系統(tǒng)或各個子模塊進(jìn)行驗收

第三、文檔歸檔：

基礎(chǔ)文檔

A.軟件規(guī)格需求說明書(SRS)

B.軟件設(shè)計說明書(SDD)(復(fù)雜的項目分為概要設(shè)計說明書PDD和詳細(xì)設(shè)計說

明書DDD)

C.軟件測試計劃(STP)

D.軟件測試報告(STR)

E.用戶手冊(SUM)

F.源程序清單(SCL)

G.項目實(shí)施計劃(PIP)

H.項目實(shí)施總結(jié)(PDS)

其他文檔

A.軟件質(zhì)量保證計劃(SQAP)

B.軟件配置管理計劃(SCMP)

C.項目進(jìn)展表(PPR)

D.階段評審報表(PRR)

第四、明確標(biāo)準(zhǔn)、條例、約定：制定需遵守的標(biāo)準(zhǔn)、條例和約定，按約定執(zhí)行

第五、評審和檢查

第六、軟件配置管理

第七、工具、技術(shù)、方法

第八、進(jìn)行媒體控制

第九、對軟件提供商控制

第十、記錄、收集、維護(hù)、保存

(四)搭建高效的團(tuán)隊

人的因素在軟件工程中占很重要的因素，是團(tuán)隊的核心力量，工具和資源都是為人所服務(wù)的，良好的溝通、和諧的團(tuán)隊合作是保證高質(zhì)量軟件產(chǎn)品的基礎(chǔ)。對人員的管理和技能的提升在軟件軟件質(zhì)量起到很重要的作用。

第一、創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)氣氛

第二、強(qiáng)調(diào)質(zhì)量的重要性

第三、明確職權(quán)和責(zé)任

第四、團(tuán)隊標(biāo)準(zhǔn)化

第五、團(tuán)隊績效可量化

五、結(jié)束語

軟件的產(chǎn)品質(zhì)量包含以下四個方面：產(chǎn)品質(zhì)量、過程質(zhì)量、動態(tài)質(zhì)量、靜態(tài)質(zhì)量。軟件開發(fā)過程質(zhì)量包括：開發(fā)技術(shù)、開發(fā)工具、開發(fā)人員及開發(fā)組織、開發(fā)過程。軟件開發(fā)過程的質(zhì)量管理在產(chǎn)品的全面質(zhì)量管理中占有很重要的地位，軟件開發(fā)過程控制的不好，缺陷發(fā)現(xiàn)的越晚，解決缺陷需要的成本便越高，花費(fèi)的費(fèi)用越高。軟件開發(fā)后期發(fā)現(xiàn)缺陷進(jìn)行修改較前期發(fā)現(xiàn)缺陷進(jìn)行修改關(guān)聯(lián)的模塊多，涉及的功能也越多，最嚴(yán)重的是整個軟件體系都要重新進(jìn)行設(shè)計。在當(dāng)前軟件行業(yè)激勵的競爭條件下，時間、效率、質(zhì)量保證是一個軟件行業(yè)生存的必要條件，對軟件開發(fā)過程質(zhì)量管理要要求也越來越高，軟件開發(fā)過程中的質(zhì)量管理對軟件項目的質(zhì)量管理有非常重要的意義。