缺陷驱动的软件过程量化管理方法研究

随着软件应用范围的不断扩大和复杂程度的不断提高，软件开发过程越来越难以控制，软件质量也越来越难以保障。质量管理的思想和理念，已经从单纯的以面向软件产品的检验为主要手段的质量控制，发展到更加成熟、更加主动地对软件产品生产过程进行管理的质量保障。 作为高成熟度软件过程的特征，量化过程管理逐渐被软件组织接受并实施。通过实施量化管理，能够刻画项目或过程目标的满足程度，找到造成过程或产品重大偏差的根本原因。然而，在量化过程管理实施期间，软件组织面对不同的软件开发过程、众多的过程性能度量指标、复杂的统计分析方法，既要考虑量化管理方法的合理性和复杂程度，又要权衡量化管理的实施成本，这使得实施有效的量化过程管理充满挑战。本文以缺陷数据为中心，提出了一种缺陷驱动的量化过程管理框架，以及基于该框架的两个量化管理方法，支持软件组织收集量化过程管理所需数据，建立过程性能基线和过程性能模型，量化管理软件项目。该框架适合迭代、瀑布等不同的开发方法，支持项目全生命周期的量化管理。 本文主要贡献包括： 提出了一种缺陷驱动的量化过程管理框架(Defect-driven Quantitative Process Management framework, DefQPM)。量化管理中，保障软件质量是核心。质量和缺陷密切相关，软件开发过程中各类工程活动（如：需求、设计、编码、测试等）都伴随着缺陷的注入、排除和遗留。DefQPM框架以缺陷数据作为量化管理的出发点，自底向上的通过数据层、模型层、使用层来指导软件组织分析过程性能，识别度量指标间的相关性，建立符合自身情况的过程性能基线和过程性能模型，有效的实施量化过程管理。DefQPM框架给出了实施量化管理的过程和机制。基于DefQPM框架，可以建立针对特定应用场景的量化管理方法，以及针对特定软件组织的量化管理解决方案。 提出了一种基于DefQPM的迭代项目量化管理方法(process performance Baseline based Defect-driven iteration management, BiDefect)。迭代开发方法由于其灵活性和管理需求变更的能力，得到了广泛应用。然而，如何对迭代项目实施量化管理依然充满挑战。迭代项目中，各种活动多次并行执行，难以找到合适的控制点，也缺乏针对迭代项目的度量指标及分析方法。基于DefQPM框架，本文研究了迭代开发项目典型的量化管理需要（例如：通过控制每次迭代工作产品的质量来保障最终交付软件产品的质量），提出了一种针对迭代项目的量化管理方法，解决了量化管理迭代项目的几个主要挑战。该方法关注缺陷的注入、排除、遗留情况，指导项目策划期间建立整体估算和度量，在项目执行期间评价软件过程执行情况及软件产品的质量，及时识别异常并采取纠正措施，进而为项目后续工作中成本、进度、质量等方面提供估算、控制方面的指导。 提出了一种基于DefQPM的测试过程量化管理方法(Quantitatively Managing Testing process, TestQM)。测试是重要的质量控制活动，对于高成熟度软件组织来说也是需要进行量化管理的活动。缺陷检测和缺陷修复是测试过程的两类主要活动，需要不同技能的人员执行。目前流行的软件估算方法多是将缺陷检测和缺陷修复的工作量和进度统一纳入测试活动中进行估算和管理，不够准确。基于DefQPM框架，本文提出了一种专门针对测试过程的量化管理方法。该方法关注缺陷按注入阶段分布情况，缺陷与修复工作量的相关性，以及缺陷与修复进度的相关性，指导在早期项目建立测试过程的估算，在测试过程中根据缺陷按注入阶段分布情况调整缺陷修复工作量和进度，使得测试过程受控。同时，介绍了TestQM针对Web应用开发项目的经验模型。 最后，介绍了上述量化管理方法在国内软件组织中的应用，包括BiDefect方法在迭代开发项目中的应用，以及TestQM方法在Web应用开发项目中的应用。软件组织实施量化过程管理前后的过程性能变化表明，应用本文方法能够对项目进行有效的估算、度量、重新估算和控制，进而提高产品质量，改善客户满意度。