胡廣偉

（1.天津科技大學(xué) 電子信息與自動(dòng)化學(xué)院，天津 300222；2.天津?yàn)I海旅游區(qū)建設(shè)交通和環(huán)境市容局，天津 300222）

1 西門(mén)子醫(yī)療成像軟件

SYNGO是一個(gè)由西門(mén)子公司研發(fā)的醫(yī)療器械成像軟件，它的研發(fā)團(tuán)隊(duì)遍布世界各地，目的是為了利用世界各地工程師的天賦來(lái)提高軟件的性能以及降低研發(fā)成本。在很多醫(yī)療檢查中，SYNGO軟件都占有重要的地位。利用SYNGO軟件我們可以建立很多臨床應(yīng)用，例如X線斷層攝影技術(shù)、X光、核磁共振技術(shù)、腫瘤檢測(cè)、超聲波成像等。它可以提高病人的身體檢查效率并使檢測(cè)成像更快更準(zhǔn)確。SYNGO軟件是由幾千條軟件要求轉(zhuǎn)化為上百萬(wàn)行的C++和C#代碼寫(xiě)成的。像其他的醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)品一樣，SYNGO在生產(chǎn)管理和確保病人安全性上也面臨很大挑戰(zhàn)。同時(shí)，來(lái)自巴西、印度和俄羅斯等國(guó)的同行競(jìng)爭(zhēng)者和IT公司開(kāi)始侵入市場(chǎng)，也給SYNGO軟件的生產(chǎn)成本和生產(chǎn)流程帶來(lái)了很大的壓力。為了在這些挑戰(zhàn)中保持競(jìng)爭(zhēng)力，SYNGO必須持續(xù)提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)力。因此，SYNGO研發(fā)了面向特征要求的軟件工程管理方法（Feature-Oriented Requirements Engineering，F(xiàn)ORE）。下文中簡(jiǎn)稱(chēng)這種方法為FORE管理方法。

2 FORE管理方法

2.1 特征模型

在FORE管理方法中，一個(gè)特征模型分成三級(jí)結(jié)構(gòu)：依靠性、共性和特征在生產(chǎn)中的變化性。一個(gè)特征在這里的意思是工程中可以帶來(lái)市場(chǎng)化效益的一個(gè)單元，是對(duì)軟件能力和表現(xiàn)的要求的特性集合。特征模型是根據(jù)對(duì)軟件的要求得來(lái)的，換言之，對(duì)軟件的要求定義了它的特征。

2.2 特征模型的優(yōu)勢(shì)

用特征模型，我們可以根據(jù)消費(fèi)者的要求把產(chǎn)品的功能結(jié)構(gòu)化，從而可以在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)產(chǎn)品的功能有更好的理解。它作為生產(chǎn)線的一個(gè)基礎(chǔ)，可以幫助更好地管理生產(chǎn)過(guò)程中遇到的變化。更重要的是，研發(fā)人員可以用精簡(jiǎn)化工程管理方法把這些特征模型結(jié)合起來(lái)，以達(dá)到提高效率節(jié)約成本的目的。

2.3 特征模型應(yīng)用到生產(chǎn)中

如何把特征模型無(wú)縫地整合和應(yīng)用到生產(chǎn)過(guò)程中是提高工程效率的關(guān)鍵問(wèn)題。在西門(mén)子醫(yī)療設(shè)備軟件研究項(xiàng)目中，他們把FORE方法應(yīng)用到項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、工程管理和測(cè)試管理中，得到了很好的效果。通過(guò)以下六個(gè)步驟把FORE管理方法應(yīng)用到生產(chǎn)中：（1）產(chǎn)品管理者通過(guò)不同的資源和渠道收集消費(fèi)者和內(nèi)部相關(guān)工作人員對(duì)產(chǎn)品的要求。（2）如果軟件工程師可以接受所有的相關(guān)要求，那么把這些要求轉(zhuǎn)化為完整的新軟件的特征或根據(jù)要求加強(qiáng)已有的特征。（3）產(chǎn)品管理者和軟件工程師一起把特征按類(lèi)型、重要性等要求結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成特征結(jié)構(gòu)圖并依此決定整個(gè)工程的復(fù)雜性和所需工作量。（4）產(chǎn)品管理者根據(jù)特征模型，產(chǎn)品復(fù)雜性和所需工作量制定整個(gè)工程的計(jì)劃。（5）對(duì)產(chǎn)品要求和特征有可能產(chǎn)生的變化做出預(yù)期并把它們整合到設(shè)計(jì)過(guò)程中去。（6）利用特征模型去追蹤工程進(jìn)展和進(jìn)行軟件測(cè)試。

SYNGO作為醫(yī)療設(shè)備的成像軟件，利用FORE方法可以明確醫(yī)療設(shè)備對(duì)軟件的要求并應(yīng)用精簡(jiǎn)管理方法對(duì)工程進(jìn)行管理。軟件測(cè)試人員根據(jù)特征模型，始終可以得到最新的關(guān)于產(chǎn)品要求的信息，這樣可以很大程度上簡(jiǎn)化測(cè)試過(guò)程，提高軟件測(cè)試的效率。

3 對(duì)FORE管理方法的評(píng)估

為了評(píng)估FORE方法的可行性，我們提出了以下幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：（1）應(yīng)用FORE方法能獲得多少成本及時(shí)間的節(jié)省空間？（2）應(yīng)用FORE方法的投資回報(bào)率是多少？（3）應(yīng)用FORE方法對(duì)工程方面的主要貢獻(xiàn)是什么？（4）如果FORE方法中最主要的優(yōu)勢(shì)沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的效果，會(huì)對(duì)工程有什么影響？

下面我將對(duì)FORE方法的花費(fèi)、優(yōu)勢(shì)和風(fēng)險(xiǎn)方面的評(píng)估進(jìn)行介紹，這些關(guān)鍵問(wèn)題也將在介紹中得到回答。

3.1 花費(fèi)評(píng)估

在實(shí)例研究中，把花費(fèi)定義為現(xiàn)已花費(fèi)和將要花費(fèi)兩個(gè)過(guò)程來(lái)記錄工程中的花費(fèi)情況。這樣可以準(zhǔn)備記錄現(xiàn)階段的花費(fèi)以及連續(xù)性估計(jì)下一個(gè)階段的準(zhǔn)備和工程中所需的花費(fèi)。這些花費(fèi)包括訓(xùn)練員工和生產(chǎn)過(guò)程中的改變帶來(lái)的花費(fèi)。

3.2 優(yōu)勢(shì)評(píng)估

通過(guò)對(duì)實(shí)例的研究，得出了FORE方法的四個(gè)主要的優(yōu)勢(shì)：

（1）高效的測(cè)試和更加容易的錯(cuò)誤修復(fù)。FORE方法的最主要優(yōu)勢(shì)就是它可以簡(jiǎn)化測(cè)試環(huán)節(jié)。因?yàn)樘卣髂Ｐ涂梢允刮覀冊(cè)跍y(cè)試的時(shí)候更加快速地理解消費(fèi)者對(duì)軟件的要求，另外，特征模型還可以使我們對(duì)無(wú)功能性（例如可擴(kuò)展性）的要求有更好的理解。我們可以更早發(fā)現(xiàn)無(wú)功能性的要求和更快速發(fā)現(xiàn)漏洞。

（2）透明度。透明度和消費(fèi)者要求的內(nèi)容相關(guān)，基于特征模型的結(jié)構(gòu)性，我們可以很容易地從消費(fèi)者的角度來(lái)概觀產(chǎn)品的要求結(jié)構(gòu)是怎樣構(gòu)成的。我們可以從商業(yè)需要和消費(fèi)者的要求兩方面對(duì)產(chǎn)品的特性進(jìn)行追蹤。這樣就很大程度上提高了產(chǎn)品的透明度。同時(shí)，由于更好地了解了消費(fèi)者和商業(yè)兩方面的需求，我們可以更容易地對(duì)產(chǎn)品不同版本的發(fā)布進(jìn)行計(jì)劃。

（3）降低工程的復(fù)雜性。我們可以通過(guò)生產(chǎn)模型的靈活可變性來(lái)降低工程的復(fù)雜性，把它應(yīng)用到工程中可以減少結(jié)構(gòu)中的多余成分，使工程更加簡(jiǎn)化。

（4）簡(jiǎn)化工程中的跟蹤環(huán)節(jié)。特征模型中的三個(gè)結(jié)構(gòu)直接映射了從商業(yè)需求到產(chǎn)品要求、設(shè)計(jì)和實(shí)行的跟蹤過(guò)程，所以，當(dāng)我們構(gòu)建特征模型的時(shí)候，跟蹤機(jī)制也同時(shí)被建立了起來(lái)。因此，工程中的跟蹤環(huán)節(jié)需要做的工作就被簡(jiǎn)化了，同時(shí)在跟蹤過(guò)程中發(fā)生錯(cuò)誤的概率也降低了。

通過(guò)節(jié)時(shí)節(jié)薪的方法對(duì)FORE方法的節(jié)省空間進(jìn)行計(jì)算，在實(shí)例中，得出的節(jié)省空間大約為每天預(yù)算的15%到20%，在大約兩年的時(shí)間內(nèi)，回報(bào)率為1∶3。在對(duì)實(shí)例的優(yōu)勢(shì)分析中可以看出，由于FORE方法的特性，獲得最大好處的就是測(cè)試和跟蹤環(huán)節(jié)。

3.3 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

在實(shí)例分析中，假設(shè)FORE方法最主要的優(yōu)勢(shì)沒(méi)有達(dá)到預(yù)期效果，通過(guò)節(jié)時(shí)節(jié)薪的方法計(jì)算出的節(jié)約空間依然是個(gè)正值，所以，即使主要優(yōu)勢(shì)沒(méi)有達(dá)到預(yù)期效果，F(xiàn)ORE方法依然是值得實(shí)行的。

4 結(jié)論

FORE方法確保在產(chǎn)品發(fā)布時(shí)，產(chǎn)品的特性只與消費(fèi)者的要求相關(guān)，這樣就減少了生產(chǎn)中因不必要的要求而造成的工作時(shí)間浪費(fèi)，提高了工作效率。特征模型，作為FORE方法的核心，使我們?cè)诠こ探Y(jié)構(gòu)、測(cè)試和產(chǎn)品跟蹤方面都得以?xún)?yōu)化。在FORE方法的實(shí)例研究中，我們發(fā)現(xiàn)FORE方法可以幫助我們?cè)诠こ讨谐掷m(xù)地專(zhuān)注于有效產(chǎn)品特性的實(shí)行。我們可以通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)提高FORE方法的實(shí)用性，例如，在特征模型中利用快速產(chǎn)品要求檢查法，可以提高工程的一致連貫性和程序中數(shù)據(jù)的質(zhì)量，同時(shí)幫助工程管理者及時(shí)找到產(chǎn)品要求中的漏洞。在風(fēng)險(xiǎn)管理中，產(chǎn)品的風(fēng)險(xiǎn)也與特征模型息息相關(guān)，利用FORE方法，我們可以更早地發(fā)現(xiàn)潛在的風(fēng)險(xiǎn)。

[1]莫緒文.面向特征的需求建模及模型轉(zhuǎn)換的研究與實(shí)踐[D].西安：西安電子科技大學(xué)，2013.

[2]郝濱濱.軟件工程管理方法與實(shí)踐[J].船舶電子工程，2004，（4）：37-40.

[3]王曉華.軟件特征模型與測(cè)試應(yīng)用研究[D].北京：中國(guó)科學(xué)院研究生院（空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心），2009.

[4]易立，趙海燕，張偉，金芝，梅宏.特征模型融合研究[J].計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)，2013,36（1）：1-8.