徐炳文

(廣東嶺南職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電子信息工程學(xué)院，廣東 廣州 510663)

成功的軟件項目管理是在約定的時間與范圍、預(yù)算的成本以及要求的質(zhì)量下，達(dá)到項目干系人的期望.能否成功地管理一個軟件項目，軟件的質(zhì)量是關(guān)鍵，它與軟件的項目范圍、成本和時間構(gòu)成項目成功的四要素[1].軟件企業(yè)通常同時承接很多項目，為了追趕進度與節(jié)約成本，往往忽視了軟件質(zhì)量的管理，軟件在設(shè)計過程中產(chǎn)生了很多缺陷.由于軟件系統(tǒng)本身的特殊性，要開發(fā)無任何錯誤與缺陷的軟件系統(tǒng)是不現(xiàn)實的，但是減少軟件設(shè)計過程中的錯誤與缺陷是完全可能的[2].傳統(tǒng)的軟件工程管理雖然從工程的角度對軟件開發(fā)過程進行了大量研究，但卻很少從質(zhì)量管理的度量角度研究，也沒有一套很好的軟件過程度量方法能持續(xù)改進現(xiàn)有軟件過程的度量流程[3].早在1997年，Binder就提出了六西格瑪不僅可以用于制造業(yè)與服務(wù)業(yè)，還可以用于軟件業(yè).將六西格瑪管理思想引入到軟件過程管理之中，建立軟件過程質(zhì)量度量模型，并不斷優(yōu)化改進，通過對短期目標(biāo)的改善進而達(dá)到長期目標(biāo)，可以充分體現(xiàn)軟件系統(tǒng)設(shè)計以滿足顧客需求為核心的質(zhì)量觀，從而提高軟件的質(zhì)量和企業(yè)的效益.

1 六西格瑪管理思想

1.1 六西格瑪管理思想

六西格瑪管理思想最早在Motorola公司開始實踐，并取得了較好的效益.作為一種突破性的質(zhì)量管理戰(zhàn)略，隨后在施樂公司、通用電器與德州儀器等公司的制造流程中得到了全面推廣.六西格瑪管理最重要的是將思想理念變?yōu)樘岣弋a(chǎn)品質(zhì)量的行動，將產(chǎn)品質(zhì)量目標(biāo)變?yōu)楫a(chǎn)品質(zhì)量現(xiàn)實.六西格瑪管理思想不僅僅是一種理念，它也是一套改善業(yè)績流程與業(yè)績突破的方法，已經(jīng)被公認(rèn)為是企業(yè)生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品的高效管理方法.六西格瑪管理包括六西格瑪改進方法DMAIC和六西格瑪設(shè)計方法DFSS.

六西格瑪改進方法DMAIC是指由定義(Define)、測量(Measure)、分析(Analyze)、改進(Improve)和控制(Control)5個階段構(gòu)成的過程改進方法，一般用于對現(xiàn)有流程的改進，以提高企業(yè)產(chǎn)品和服務(wù)的質(zhì)量.一個完整的六西格瑪改進項目應(yīng)完成實施“D-定義”、“M-測量”、“A-分析”、“I-改進”和“C-控制”5個流程階段的工作，每個階段又由若干個工作步驟構(gòu)成并有一系列工具方法支持該階段目標(biāo)的實現(xiàn).通過建立并實施以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)、以測量為依據(jù)的六西格瑪改進方法DMAIC，以達(dá)到改善項目和制造流程、減少變異的目標(biāo)，進而提高項目的效益.六西格瑪改進方法DMAIC如圖1所示.

圖1 六西格瑪改進方法DMAICFig.1 DMAIC of six sigma improvement

六西格瑪設(shè)計方法DFSS是Design for Six Sigma的縮寫，是指對新產(chǎn)品和新流程的設(shè)計方法，通常被應(yīng)用于新產(chǎn)品的早期開發(fā)過程.DFSS是一種通過信息驅(qū)動的系統(tǒng)管理方法,它強調(diào)縮短研發(fā)周期和降低開發(fā)成本，以實現(xiàn)高效能的產(chǎn)品開發(fā)過程，準(zhǔn)確地反映客戶的要求.DFSS方法的核心是在產(chǎn)品開發(fā)的早期階段應(yīng)用完善的統(tǒng)計工具，以大量數(shù)據(jù)證明預(yù)測設(shè)計的可實現(xiàn)性和優(yōu)越性,這是實現(xiàn)更高的客戶滿意度、企業(yè)利潤和市場占有率的關(guān)鍵.

1.2 六西格瑪管理思想的質(zhì)量度量指標(biāo)

六西格瑪管理的度量指標(biāo)很多，覆蓋了各種連續(xù)型和離散型的測量數(shù)據(jù),如西格瑪水平Z、機會缺陷率DPO、單位缺陷數(shù)DPU、百萬機會缺陷數(shù)DPMO以及首次產(chǎn)出率FTY、滾動產(chǎn)出率RTY等，在這里介紹最常用的2個度量指標(biāo)——西格瑪水平Z和百萬機會缺陷數(shù)DPMO.

1.2.1 西格瑪水平Z

西格瑪水平Z是指產(chǎn)品或服務(wù)的對應(yīng)過程輸出無偏移的情況，用規(guī)格范圍上限USL減去規(guī)格范圍下限LSL所得的值與2σ的比值，其中σ值用樣本標(biāo)準(zhǔn)差S估計總體標(biāo)準(zhǔn)差得到.

1.2.2 百萬機會缺陷數(shù)DPMO

缺陷是指產(chǎn)品、服務(wù)或過程的輸出沒有符合既定規(guī)格的要求或沒有達(dá)到客戶的期望.缺陷機會是指產(chǎn)品、服務(wù)或在每一個單位工作中可能發(fā)生的且最終會導(dǎo)致客戶不滿意的缺陷的個數(shù).性質(zhì)不同、復(fù)雜程度不同的產(chǎn)品和服務(wù)，它們的出錯機會是不相同的.在軟件行業(yè)中，軟件缺陷機會隨著軟件系統(tǒng)復(fù)雜性的增加而增加，模塊數(shù)與代碼行數(shù)越多，軟件系統(tǒng)缺陷的機會就越多.例如,一個軟件系統(tǒng)由10個模塊構(gòu)成，每個程序模塊有100行代碼，那么該軟件系統(tǒng)至少包含有1 000個缺陷機會.

百萬機會缺陷數(shù)DPMO可用來綜合度量產(chǎn)品或服務(wù)過程的質(zhì)量，可將性質(zhì)不同、復(fù)雜程度不同的產(chǎn)品或服務(wù)等進行質(zhì)量的行業(yè)基準(zhǔn)評價.百萬機會缺陷數(shù)DPMO一般用機會缺陷率DPO×106表示.機會缺陷率DPO指每次機會中出現(xiàn)缺陷的比率，表示了每個樣本量中缺陷數(shù)占全部機會數(shù)的比例.百萬機會缺陷數(shù)DPMO把出錯機會考慮進來，排除了不同性質(zhì)與不同復(fù)雜程度等因素對評價帶來的影響.在生產(chǎn)過程中，由于每一種產(chǎn)品都有不同的設(shè)計，所以缺陷機會也不同.但是，不管生產(chǎn)何種規(guī)格的產(chǎn)品，都能夠統(tǒng)計其出現(xiàn)缺陷的數(shù)量和缺陷機會的數(shù)量，然后用總的缺陷數(shù)除以總機會數(shù)，就可以得到DPMO值.

2 基于六西格瑪設(shè)計的軟件過程缺陷管理方法模型

2.1 基于六西格瑪改進方法DMAIC的軟件過程度量模型

與六西格瑪改進的DMAIC流程相似，軟件設(shè)計也有自己的流程，一般的軟件設(shè)計思路與方法過程為需求調(diào)研分析、概要設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、編碼、測試、軟件交付與驗收.由于軟件開發(fā)的特殊性，軟件開發(fā)人員比較注重軟件開發(fā)的技術(shù)革新，缺乏對軟件開發(fā)過程的度量管理[4].借鑒CMMI軟件的過程度量，結(jié)合六西格瑪改進方法DMAIC，將軟件設(shè)計過程的度量管理流程設(shè)計為：定義度量內(nèi)容、收集測量數(shù)據(jù)、分析影響因素、改進優(yōu)化設(shè)計、控制和驗證5個階段，在每一個度量流程階段有相應(yīng)的工具或方法支持開展工作.基于六西格瑪改進方法的軟件過程度量模型如圖2所示.

圖2 基于六西格瑪改進方法的軟件過程度量模型Fig.2 Software process measurement based on six sigma improvement

基于六西格瑪改進方法的軟件過程度量模型引入了六西格瑪DMAIC流程的優(yōu)勢，融度量方法與支持工具于一體，它針對具體的軟件過程活動進行改進，使度量過程有了具體的工作流程，這給軟件企業(yè)管理帶來了巨大的幫助.

2.2 基于六西格瑪設(shè)計的軟件過程缺陷管理方法模型

基于六西格瑪改進方法的軟件過程度量模型管理方法著眼于對現(xiàn)有軟件的設(shè)計或開發(fā)流程的改進，當(dāng)改進使流程達(dá)到西格瑪水平Z值4.8水準(zhǔn)時，就再難以突破，這就是人們常說的五西格瑪墻.為了超越五西格瑪墻，達(dá)到西格瑪水平Z值6.0的水準(zhǔn)，實現(xiàn)真正意義上的六西格瑪質(zhì)量，就必須從源頭開始提高軟件設(shè)計的質(zhì)量，開展六西格瑪設(shè)計DFSS.DFSS強調(diào)質(zhì)量是在軟件的整個設(shè)計過程中形成的，而非測試得來.在軟件過程中融入六西格瑪理念，激發(fā)了軟件開發(fā)的創(chuàng)新能力，加快了創(chuàng)新速度.根據(jù)六西格瑪改進方法的軟件過程度量模型，設(shè)計出了基于六西格瑪設(shè)計的軟件過程缺陷管理方法模型(IDOTE),模型分為5個階段：識別(Identify)、定義(Define)、優(yōu)化(Optimize)、跟蹤(Track)與消除(Eliminate)，如圖3所示.

圖3 基于六西格瑪設(shè)計的軟件過程缺陷管理方法模型Fig.3 Software defects management model base on six sigma design

六西格瑪改進方法DMAIC流程在第5個階段是控制，IDOTE軟件過程缺陷管理方法模型在第4個階段就引入了控制，軟件項目過程缺陷管理組有必要對軟件過程可能產(chǎn)生的軟件錯誤或缺陷因素進行跟蹤，以便確定責(zé)任與是否需要采取新的控制措施或?qū)σ延械目刂谱龀稣{(diào)整，避免可能產(chǎn)生的軟件錯誤與缺陷漫無邊際地外延或遺漏,在適當(dāng)?shù)臅r候可以對已產(chǎn)生的軟件錯誤與缺陷進行消除.

IDOTE軟件過程缺陷管理方法模型在每個流程階段中分別對應(yīng)著該階段所要完成的任務(wù)、過程輸出以及所用的研究方法和工具.該方法模型是一環(huán)緊扣一環(huán)的過程，每個階段都是對上一階段的深入與細(xì)化.針對目前軟件設(shè)計過程中存在的缺陷，如可追蹤性差、潛在挖掘不深等問題，結(jié)合軟件設(shè)計過程的具體情況,運用六西格瑪設(shè)計特有的工具進行分析或重新設(shè)計開發(fā)流程，為軟件企業(yè)提供達(dá)到六西格瑪水準(zhǔn)的軟件質(zhì)量開發(fā)過程管理.IDOTE軟件過程缺陷管理方法模型是一套不同于常規(guī)設(shè)計的過程管理方法，它以顧客的需求為核心、以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)、以質(zhì)量功能的展開為紐帶，深入分析和展開顧客的需求，綜合應(yīng)用軟件系統(tǒng)開發(fā)的頭腦風(fēng)暴法、Pareto圖和回歸分析等技術(shù)，從而跨越式地快速提高軟件產(chǎn)品的質(zhì)量，更好地滿足顧客的需求.

3 基于六西格瑪設(shè)計的軟件過程缺陷管理方法模型實例

某大型信息軟件企業(yè)為了提高軟件開發(fā)的質(zhì)量，改善開發(fā)流程，組建了軟件過程管理改進小組，運用六西格瑪設(shè)計方法對軟件過程缺陷進行了管理.軟件過程管理改進小組運用基于六西格瑪改進方法的軟件過程度量模型對過去一年中4個大型軟件系統(tǒng)的開發(fā)流程進行了具體的過程改進.首先,查找缺陷注入階段，運用Pareto圖對產(chǎn)生軟件缺陷的各階段進行查找，如圖4所示.

圖4 軟件過程各階段注入的缺陷的Pareto圖Fig.4 Pareto of software defects in every process stage

從Pareto圖可以看出，軟件過程注入缺陷最多的是軟件需求調(diào)研階段與軟件編碼階段.軟件開發(fā)過程改進小組對軟件需求調(diào)研階段與軟件編碼階段的歷史數(shù)據(jù)進行了整理，得到了產(chǎn)生軟件缺陷的主要原因是獲取顧客需求的不全面和開發(fā)人員對軟件需求的理解不一致等,分析與統(tǒng)計產(chǎn)生缺陷的數(shù)據(jù)如圖5所示.

從圖5可以看出，軟件過程超出了受控范圍.軟件開發(fā)過程改進小組根據(jù)80-20定律把關(guān)鍵問題域鎖定在獲取顧客需求的不全面和開發(fā)人員對軟件需求的理解不一致等問題上，然后根據(jù)IDOTE軟件過程缺陷管理方法模型對需求調(diào)研階段與軟件編碼階段實施具體的改進,改進后的軟件過程缺陷數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計如圖6所示.

圖6 改進軟件過程流程后評審發(fā)現(xiàn)的缺陷統(tǒng)計Fig.6 Statistics of software defects after software process management improvement

從圖6可以看出，改進軟件過程流程后,軟件每一千行代碼缺陷的平均值減少到12，缺陷率明顯降低，而且軟件過程缺陷處于受控狀態(tài).

4 結(jié)束語

IDOTE軟件過程缺陷管理方法模型的特點在于，強調(diào)軟件質(zhì)量出自于計劃與設(shè)計，而非檢查與測試，軟件質(zhì)量管理是軟件設(shè)計階段的延伸.使用IDOTE軟件過程缺陷管理方法，從質(zhì)量度量的角度對軟件開發(fā)過程進行了設(shè)計與優(yōu)化，對可能注入軟件缺陷的因素進行了跟蹤與消除，使軟件產(chǎn)品具有更少的缺陷和更高的質(zhì)量，從而達(dá)到更高的顧客滿意度.IDOTE軟件過程缺陷管理方法雖然不能使開發(fā)的軟件杜絕缺陷，但是在軟件系統(tǒng)開發(fā)的每一個階段都融入了六西格瑪“零”缺陷的設(shè)計與管理理念，能夠使軟件的缺陷率降到最低.將六西格瑪?shù)墓ぞ邞?yīng)用到軟件開發(fā)的過程中，不僅為軟件過程的改進和軟件系統(tǒng)整體性能的評估提供了質(zhì)量度量的解決方法，還是六西格瑪管理和軟件工程領(lǐng)域的一個重要補充.

參考文獻:

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