范松豪， 王斌， 徐敏

（工業(yè)和信息化部電子第五研究所華東分所， 江蘇 蘇州 215011）

0 引言

近年來， 隨著軟件行業(yè)的快速發(fā)展， 軟件開發(fā)成本度量的重要性也日益增加。 在軟件開發(fā)成本度量方面， 國家和地方最近幾年也發(fā)布了一些標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范， 如GB/T 36964—2018 《軟件工程 軟件開發(fā)成本度量規(guī)范》[1]。 軟件開發(fā)成本在項目中所占的比重也越來越大， 為了保證項目在實施期間能夠順利地完成， 在預(yù)算及招投標(biāo)期間就應(yīng)該做好軟件開發(fā)成本評估工作， 為項目的預(yù)算提供強(qiáng)有力的支撐和依據(jù)。 因此， 本文對軟件開發(fā)成本度量進(jìn)行了研究。

1 軟件成本度量的背景

1.1 軟件成本度量的背景

隨著軟件和信息技術(shù)服務(wù)業(yè)的快速發(fā)展， 軟件產(chǎn)品和軟件密集型信息系統(tǒng)正在越來越多地應(yīng)用于各類企業(yè)和個人。 特別是在企業(yè)上云政策的推動下， 傳統(tǒng)硬件的采購越來越少， 軟件開發(fā)成本的支出越來越多。 軟件成本度量結(jié)果可作為項目開發(fā)預(yù)算的重要參考依據(jù)。 因此， 軟件成本度量對系統(tǒng)的開發(fā)、 測試和運(yùn)維有著重要的意義。

2 軟件規(guī)模測量方法概述

軟件規(guī)模測量是開展軟件量化工作的基礎(chǔ)和關(guān)鍵， 可用于量化過程的效率和有效性，管理軟件成本和相關(guān)系統(tǒng)。 目前， 常見的軟件規(guī)模測量方法主要包括下面5 種[2]。

a） 功能點分析法是最常用的軟件規(guī)模測量方法， 主要是根據(jù)功能來測量軟件規(guī)模。 功能點分析法現(xiàn)在主要有功能點估算（IFPUG）、 軟件規(guī)模估算（MkⅡ）、 軟件規(guī)模度量（COSMIC）、 多端元混合像元分解 （NESMA） 和功能規(guī)模測量（FiSMA） 5 種方法和相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)。

b） 用例點（UCP） 估算方法是一種基于用例估算項目規(guī)模及工作量的方法。 UCP 測量方法主要是依靠已識別的用例和執(zhí)行者， 參照它們的復(fù)雜程度來劃分計算用例點。

c） 故事點主要用來描述用戶故事、 功能或工作大小。 使用這種方法進(jìn)行估算的時候， 我們需要設(shè)定一個值。

d） 對象點（Object Point） 估算法基于加權(quán)的概念， 將不同的對象賦予對應(yīng)的對象點數(shù)值并求和。 它包括3 個基本對象類型： 界面、 報表和組件。 這3 類對象的復(fù)雜性程度分為簡單、 適中、復(fù)雜3 個級別， 其復(fù)雜性程度根據(jù)界面、 報表中數(shù)據(jù)源的數(shù)量及來源進(jìn)行評估， 3 類對象的總和就是系統(tǒng)的對象點數(shù)。

e） 軟件源代碼行（SLOC） 測量方法是通過源代碼行數(shù)量來表示軟件規(guī)模。 目前主要有物理SLOC 和邏輯SLOC 兩類源代碼行測量方式， 物理SLOC 指的是文本形式的源代碼行數(shù)， 需要去除注釋行， 邏輯SLOC 是指可執(zhí)行語句數(shù)量。

軟件規(guī)模測量方法對比如表1 所示。

表1 軟件規(guī)模測量方法對比

2.1 功能點分析法

功能點分析法是最常用的軟件規(guī)模測量方法，比其他度量方法更為客觀。 主要有IFPUG、 MkⅡ、COSMIC、 NESMA 和FiSMA 5 種方法， 如圖1所示。

圖1 5 種方法和相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)

以上這5 種功能點分析法的計算規(guī)則各不相同， 在應(yīng)用方面也各有特點。 表2 和表3 分別從技術(shù)角度和用戶角度對這5 種方法進(jìn)行比較。

表2 功能點分析法對比（技術(shù)角度）

表3 功能點分析法比較（用戶角度）

通過對比可以看出， IFPUG 方法和NESMA 方法整體優(yōu)勢較為明顯， 下文中筆者會重點對這兩種方法進(jìn)行講解。

2.1.1 IFPUG 方法

IFPUG 方法[3]從用戶對應(yīng)用系統(tǒng)功能的需求出發(fā)， 對應(yīng)用系統(tǒng)的事務(wù)功能和數(shù)據(jù)功能需求進(jìn)行分析。 其中， 事務(wù)功能又分為3 種子類型： 外部輸入（EI）、 外部查詢（EQ） 和外部輸出（EO）； 數(shù)據(jù)

功能分為內(nèi)部邏輯文件（ILF） 和外部接口文件（EIF）[2]。 這幾個概念聽起來可能會有點抽象， 下面筆者將用便于理解的描述對其進(jìn)行講解。

事務(wù)功能是用戶能夠看到的， 主要包括EI、EO 和EQ。 EI 一定會穿越系統(tǒng)邊界， 對ILF 進(jìn)行維護(hù)。 例如： ILF 進(jìn)行增刪改操作， 從其他系統(tǒng)同步信息， 批量導(dǎo)入信息， 修改系統(tǒng)用戶權(quán)限等。EO 要穿越系統(tǒng)邊界， 將數(shù)據(jù)或控制信息發(fā)送出去。 例如： 輸出統(tǒng)計分析后的報表數(shù)據(jù)， 用戶登錄時根據(jù)不同的權(quán)限來展示不同的頁面， 采用圖形展示分析后的數(shù)據(jù)等。 EQ 是給用戶展示沒有處理的信息， 給系統(tǒng)外面?zhèn)鬟f信息或發(fā)送數(shù)據(jù)， 這個過程一定會穿越系統(tǒng)邊界， 必須沒有計算、 衍生數(shù)據(jù)，也不能更新任何ILF。 例如： 文檔搜索， 查詢?nèi)藛T信息， 信息篩選、 分組和排序等。

數(shù)據(jù)功能包括ILF 和EIF， 需要識別業(yè)務(wù)對象或業(yè)務(wù)規(guī)則， 然后確定邏輯文件數(shù)量。 ILF 指的是系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)， 例如： 機(jī)房管理系統(tǒng)中的設(shè)備管理信息、 人員信息和工單信息就是ILF。 EIF 指的是在本系統(tǒng)邊界外需要調(diào)用其他系統(tǒng)數(shù)據(jù)， 例如： A系統(tǒng)調(diào)用B 系統(tǒng)的人員信息。

IFPUG 方法規(guī)定的5 種功能類型之間的關(guān)系如圖2 所示。

圖2 5 種功能類型關(guān)系圖

IFPUG 方法的功能點計數(shù)過程如圖3 所示。

圖3 IFPUG 方法功能點計數(shù)過程

表4 5 類功能按復(fù)雜性程度級別與功能點數(shù)之間的對應(yīng)關(guān)系

IFPUG 方法， 需要先確定功能點的復(fù)雜度， 然后按照計算方法計算出未調(diào)整功能點數(shù)（UFP），最后對5 種功能點進(jìn)行加權(quán)累加：

為了有效地反映非功能規(guī)模對規(guī)模估算的影響， IFPUG 方法根據(jù)14 個通用系統(tǒng)特征對系統(tǒng)影響的不同程度分別賦予0~5 中的某個權(quán)值， 然后按下面的公式對系統(tǒng)的功能點調(diào)整：

式（2） 中： UFP——未調(diào)整的功能點數(shù)；

VAF——值的調(diào)整因子。

式（3） 中： Ai的取值范圍為0~5， 因此VAF 的取值范圍為0.65~1.35。

IFPUG 方法適用于所有的項目， 尤其適用于所有類型的軟件開發(fā)和軟件維護(hù)項目。

2.1.2 NESMA 方法

NESMA 方法[4]與IFPUG 方法高度類似， 與IFPUG 方法完全兼容， 需要識別的功能類型及其復(fù)雜性程度的確定與IFPUG 方法相似， 其估算過程分以下6 個步驟：

1） 收集現(xiàn)有的文檔；

2） 確定軟件用戶；

3） 確定估算類型；

4） 識別功能類型并確定其復(fù)雜性程度；

5） 與用戶驗證估算結(jié)果并進(jìn)行結(jié)果校正；

6） 與功能點分析專家驗證估算結(jié)果。

NESMA 方法在各功能類型的復(fù)雜性程度確定后， 可用表5 所列的復(fù)雜性程度矩陣來確定各個組件的功能點值。

表5 NESMA 方法復(fù)雜性程度矩陣

NESMA 方法提供了3 種類型的功能點分析方法： 詳細(xì) （Detailed） 功能點分析方法、 估算（Estimate） 功能點分析方法和預(yù)估功能點分析方法。

a） 詳細(xì)功能點分析是常規(guī)的方法， 步驟如下：

1） 確定每個功能的類型 （ILF、 EIF、 EI、EO、 EQ）；

2） 為每個功能測量復(fù)雜性程度級別 （低、中、 高）；

3） 計算整體未調(diào)整功能點。

b） 估算功能點分析是指在確定每個功能部件（數(shù)據(jù)功能部件或事務(wù)功能部件） 的復(fù)雜性程度時使用標(biāo)準(zhǔn)值。

數(shù)據(jù)功能全部采用“低” 級復(fù)雜性程度， 事務(wù)功能全部采用 “中” 級復(fù)雜性程度計量。 步驟如下：

1） 確定每個功能的功能 類 型 （ILF、 EIF、 EI、EO、 EQ）；

2） 為所有的數(shù)據(jù)功能選擇“低” 級復(fù)雜性程度，事務(wù)性功能選“中” 級復(fù)雜性程度；

3） 計算整體未調(diào)整功能點。

該方法與詳細(xì)功能點分析的唯一區(qū)別是不用為每個功能識別分配復(fù)雜性程度， 而是采用“默認(rèn)值”。

c） 預(yù)估功能點分析是指在度量時， 只識別出軟件需求的數(shù)據(jù)功能數(shù)量， 根據(jù)經(jīng)驗公式得出軟件規(guī)模。 步驟如下：

1） 先確定數(shù)據(jù)功能的數(shù)量（ILF、 EIF）；

2） 用公式35×NroILFs+15×NroEIFs 直接計算未調(diào)整功能點的數(shù)量。

其中， NroILFs 表示ILF 的數(shù)量， NroEIFs 表示EIF 的數(shù)量。

估算功能點分析方法與預(yù)估功能點及詳細(xì)功能點分析方法的計算結(jié)果有較強(qiáng)的一致性和相關(guān)性。在軟件項目早期， 采用預(yù)估功能點分析方法較好。

3 軟件開發(fā)成本度量

3.1 軟件開發(fā)成本度量概述

軟件開發(fā)過程包括需求分析、 概要設(shè)計、 編碼實現(xiàn)、 集成測試和驗收交付等活動[5]， 軟件開發(fā)的成本構(gòu)成如圖4 所示。

圖4 軟件開發(fā)的成本構(gòu)成

3.2 軟件開發(fā)成本度量過程

3.2.1 軟件開發(fā)成本估算

軟件開發(fā)的成本估算過程如圖5 所示， 具體的內(nèi)容如下所述。

圖5 軟件開發(fā)的成本估算過程

a） 軟件規(guī)模估算

需要明確系統(tǒng)邊界和系統(tǒng)需求。 本文中功能規(guī)模估算采用NESMA 方法， 并根據(jù)需求變更來調(diào)整因子計算調(diào)整后的功能點數(shù)。

需求變更調(diào)整因子： 根據(jù)提供的項目估算文檔所處的階段， 以及行業(yè)基準(zhǔn)數(shù)據(jù)來確定規(guī)模的需求變更調(diào)整因子CF。 概算、 預(yù)算階段取值1.39，投標(biāo)、 項目計劃階段取1.22， 需求分析階段取1.0[6]。 即：

式（4） 中： S——調(diào)整后的功能點數(shù)；

UFP——未調(diào)整的功能點數(shù)；

CF——需求變更調(diào)整因子。

b） 工作量估算

常用的方法有方程法、 類比法或類推法。 當(dāng)需求不明顯或未定時， 如果有高度類似的往期項目，采用類推法； 當(dāng)需求不明顯或未定時， 如果有類似的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)， 使用類比法； 當(dāng)項目需求明確， 功能點比較詳細(xì)， 可采用方程法。 工作量估算時， 要結(jié)合軟件規(guī)模的復(fù)用程度、 軟件因素和開發(fā)因素等方面對工作量進(jìn)行準(zhǔn)確的估值。 工作量估算的結(jié)果不是固定的數(shù)值， 而是一個上下浮動的數(shù)值范圍。 本文采用方程法進(jìn)行工作量估算， 公式如下：

式（5） 中[7]： AE——調(diào)整后的估算工作量， 單位為人時；

S——調(diào)整后的軟件規(guī)模， 單位為功能點；

PDR——功能點耗時率， 單位為人時每功能點；

RUF——復(fù)用度調(diào)整因子， 復(fù)用程度分為3級， 復(fù)用程度高的對應(yīng)系數(shù)為33%， 復(fù)用程度中的對應(yīng)系數(shù)為67%， 復(fù)用程度低的對應(yīng)系數(shù)為100%；

SWF——軟件因素調(diào)整因子， 包含業(yè)務(wù)領(lǐng)域、應(yīng)用類型及質(zhì)量特性調(diào)整因子；

RDF——開發(fā)因素調(diào)整因子， 包括采用技術(shù)、團(tuán)隊經(jīng)驗。

c） 成本估算

軟件開發(fā)成本的計算公式如下：

式（6） - （7） 中[8]： HRC——直接人力成本與間接成本之和；

SDC——軟件開發(fā)成本， 單位為元；

AE——調(diào)整后工作量， 單位為人時；

HM2——人月折算系數(shù)， 單位為人時每人月，取值為176；

F1——乙方平均人力成本費率（包括開發(fā)方直接人力成本、 間接成本）， 單位為元每人月；

DNC——直接非人力成本， 單位為元。

本次評估由委托方根據(jù)實際情況進(jìn)行分析估算。 根據(jù)直接非人力成本的組成分類， 按照每一個分類單價乘以數(shù)量來計算， 公式如下：

式（8） 中： DNC——直接非人力成本， 單位為元；

Ci——第i 類直接非人力分類的數(shù)量；

Fi——第i 類直接非人力分類單價。

軟件開發(fā)費用（包含開發(fā)方合理利潤） 計算公式如下：

式（9） 中： P——軟件開發(fā)費用， 單位為元；

F2——平均人力成本費率（包括開發(fā)方直接人力成本、 間接成本及毛利潤）， 單位為元每人月。

4 結(jié)束語

軟件開發(fā)成本度量對軟件項目的規(guī)劃、 建設(shè)、運(yùn)維等階段都具有重要的意義， 具體表現(xiàn)在以下3個方面：

1） 在預(yù)算及招投標(biāo)活動中， 軟件成本度量有助于制定合理的項目預(yù)算， 規(guī)范招投標(biāo)行為；

2） 在項目實施中， 軟件成本度量有助于合理地調(diào)配資源， 有效地控制項目范圍和質(zhì)量， 是軟件項目成功的重要保障；

3） 在項目決算及后評價階段， 軟件成本度量有助于項目交付、 總結(jié)和評價， 促進(jìn)軟件企業(yè)和行業(yè)的健康發(fā)展。

軟件開發(fā)成本度量有助于為軟件項目預(yù)算提供可靠的依據(jù)， 優(yōu)化軟件生態(tài)， 加快軟件行業(yè)發(fā)展。國內(nèi)對于軟件開發(fā)成本度量的應(yīng)用不夠廣泛， 建議加強(qiáng)軟件開發(fā)成本度量的推廣， 促進(jìn)我國軟件行業(yè)更好地發(fā)展。