基于模型的過程改進

第1講：基于模型的過程改進當前第1頁\共有62頁\編于星期二\20點從日本談起……當前第2頁\共有62頁\編于星期二\20點我們熟知的日本企業(yè)松下：電熨斗、電熱器、收音機…日立：變壓器、電動機、電視機、洗衣機…三菱：造船、飛機、鐵路車輛、潛艇、航天、海洋…豐田：腳踏車、電動車、汽車、電機………當前第3頁\共有62頁\編于星期二\20點戴明在日本的故事日本科技聯(lián)盟（JUSE）1949年，戴明在日本舉行為期8天的統(tǒng)計質(zhì)量管理基礎(chǔ)講座1951年，戴明在日本舉行為期2月的統(tǒng)計質(zhì)量管理講座戴明沒有接受JUSE支付的講義版稅，JUSE設(shè)立“戴明質(zhì)量獎”隨后《樣本分析》在日本出版，戴明再次捐獻版稅戴明質(zhì)量獎分：戴明獎、戴明應用獎、戴明控制獎。TQCTQM背景資料日本簽署投降書，二戰(zhàn)結(jié)束1949年中華人民共和國成立朝鮮戰(zhàn)爭當前第4頁\共有62頁\編于星期二\20點軟件質(zhì)量事故實例1996年6月4日，阿麗亞娜5型運載火箭的首航，原計劃將運送4顆太陽風觀察衛(wèi)星到預定軌道，但因軟件引發(fā)的問題導致火箭在發(fā)射39秒后偏軌，從而激活了火箭的自我摧毀裝置。阿麗亞娜5型火箭和其他衛(wèi)星在瞬間灰飛煙滅。后來查明的事故原因是：代碼重用。阿5型的發(fā)射系統(tǒng)代碼直接重用了阿4型的相應代碼，而阿4型的飛行條件和阿5型的飛行條件截然不同。此次事故損失3.7億美元。當前第5頁\共有62頁\編于星期二\20點軟件質(zhì)量事故實例1994年在蘇格蘭，一架吉努克型直升飛機墜毀，29名乘客全部罹難。然而最初指責聲都指向飛行員，但后來有證據(jù)表明，直升飛機的系統(tǒng)錯誤才是罪魁禍首。另外一次因軟件而引發(fā)的飛行事故發(fā)生在1993年。瑞典的一架JAS39鷹獅戰(zhàn)斗機因飛行控制軟件的Bug而墜毀。當前第6頁\共有62頁\編于星期二\20點軟件質(zhì)量事故實例美國火星氣候軌道探測器，1998年12月發(fā)射，1999年9月探測器從距離火星表面130英尺的高度垂直墜毀。此項工程成本耗費3.27億美元。失敗的主要原因是人為失誤?；鹦菤夂蛱綔y者上的飛行系統(tǒng)軟件使用公制單位“牛頓”計算推進器動力，而地面人員輸入的方向校正量和推進器參數(shù)則使用英制單位“磅力”。1牛頓＝0.225磅力當前第7頁\共有62頁\編于星期二\20點軟件質(zhì)量事故實例太空中看到的天然氣管道爆炸據(jù)傳，在冷戰(zhàn)時期，CIA曾成功向前蘇聯(lián)“輸出”一個有設(shè)計缺陷的控制軟件，該軟件用來控制天然氣主管道。（KGB從一家加拿大公司竊取該軟件。）那個植入的Bug最終引發(fā)了1982年的西伯利亞天然氣管道大爆炸。CIA前高/官里德回憶道：“那次爆炸的結(jié)果是非常驚人的，它是除了核爆炸之外最壯觀的爆炸之一，騰起的熊熊大火甚至從太空中都能看到，并已被衛(wèi)星拍攝了下來?！彪m然這個例子是有意而為之的，但其足以證明軟件缺陷可以引發(fā)的致命后果。當前第8頁\共有62頁\編于星期二\20點更多軟件質(zhì)量危機實例2011年2月25日，倫敦股票交易所軟件故障停盤半天2011年全國鐵路訂票網(wǎng)站啟用，“票款被扣卻訂票失敗”、“擁堵無法登陸”等BugXxxx年，軟件故障致飛機墜毀某款3G手機成批刪除短信死機……當前第9頁\共有62頁\編于星期二\20點針對軟件危機的歷史性解決方案1968年，北大西洋公約組織提出“軟件工程”1960年代以來，科學家和工程師試圖從技術(shù)和人員兩方面解決問題： （1）技術(shù)和工具（開發(fā)、測試、架構(gòu)、CASE等工具）： 不能解決問題（“有工具的笨蛋依然是笨蛋”） （2）合格的人員（學歷、培訓、實踐、紀律等）： 依然不夠（“沒有好的組織和過程，即使擁有最好的球員，也只能組成一只差勁的球隊”）1980年代，2000以后，重視“軟件過程改進” 美國國防部、NASA、SEI、ISO、軍方、航空航天領(lǐng)域當前第10頁\共有62頁\編于星期二\20點ImprovedProcess+CompetentWorkforce+AppropriateTechnology

=

ReducedRisk,HigherProductivity,andBetterQualityProcess:adefinedmethodinvolvingstepsoroperationsPeople:Skills,Training,ManagementTechnology:Applicationdomains,tools,languages,information,environments項目成功的三要素當前第11頁\共有62頁\編于星期二\20點QualityLeveragePoints“過程”作為“過程－人員－技術(shù)”三角行的一角，是將人和技術(shù)統(tǒng)一起來的紐帶 每個人都認識到有主動性、有質(zhì)量工作的重要性，但即使是最好的員工也不能在不理解過程或者按照過程操作時做得最做到他們的最好。 產(chǎn)品的主要決定因素：成本、進度和質(zhì)量PEOPLEPROCESSTECHNOLOGY當前第12頁\共有62頁\編于星期二\20點過程1、什么是過程？2、過程的要素3、過程的輸出4、過程特性v產(chǎn)品特性5、過程質(zhì)量v產(chǎn)品質(zhì)量6、過程改進當前第13頁\共有62頁\編于星期二\20點“過程”的通常定義Aprocessisasetofpracticesperformedtoachieve

agivenpurpose;itmayincludetools,methods,materials,and/orpeople. 過程是為了達到某個給定的目的而采取的一系列活動；它可能包括工具、方法、材料和/或人。韋氏詞典：生產(chǎn)某樣東西的系統(tǒng)操作，達到終點或結(jié)果的一系列活動、變化和功能。IEEE：執(zhí)行給定目的的一系列步驟。當前第14頁\共有62頁\編于星期二\20點過程四要素輸入輸出資源活動EntryCriteria1項目目標已達成，項目工作已完成Inputs1項目管理計劃2所有以前的紀錄Steps1項目目標達到后，項目經(jīng)理要向客戶提出驗收申請，取得客戶的認可并簽署項目驗收報告。2項目經(jīng)理要項目實施的各個方面以及經(jīng)驗教訓進行總結(jié)，提交項目結(jié)案報告。項目管理人員提交配置審計報告。質(zhì)量保證人員提交質(zhì)量保證審計報告。3項目經(jīng)理要將所有項目資料進行歸檔。項目經(jīng)理將所有項目相關(guān)的產(chǎn)品、文檔、記錄和項目驗收報告移交給質(zhì)量保證部。4軟件研發(fā)部經(jīng)理安排一個項目結(jié)案會議，會議由項目經(jīng)理、項目質(zhì)量保證人員、市場部負責人、質(zhì)量保證部負責人、業(yè)務部經(jīng)理、SEPG、其他項目經(jīng)理等參加。參與人員由軟件研發(fā)部經(jīng)理按項目需要決定。會議對項目經(jīng)驗、教訓進行總結(jié)，并將項目的過程數(shù)據(jù)提交過程數(shù)據(jù)庫，優(yōu)秀的文檔、經(jīng)驗提交公司文檔、樣例庫供大家參考。會議記錄附在項目結(jié)案報告中。5項目結(jié)案報告提交給總經(jīng)理或主管副總經(jīng)理審核，審核通過后，表明項目正式結(jié)案。Outputs1項目驗收報告2項目結(jié)案報告3配置審計報告4質(zhì)量保證審計報告ExitCriteria1總經(jīng)理或主管副總經(jīng)理審核通過。過程的描述方式之一當前第15頁\共有62頁\編于星期二\20點過程與產(chǎn)品需求產(chǎn)品1、過程將輸入轉(zhuǎn)換成輸出2、過程的輸出是產(chǎn)品（或服務）3、過程特性決定產(chǎn)品特性4、過程質(zhì)量決定產(chǎn)品質(zhì)量5、過程改進當前第16頁\共有62頁\編于星期二\20點過程改進1、為什么過程要改進？過程改進的重要性2、過程改進的成本與好處3、過程如何改進？才能保證越改越好！4、基于模型的過程改進當前第17頁\共有62頁\編于星期二\20點“過程”改進為什么重要“過程”是將技術(shù)和人聯(lián)系起來的紐帶，好的技術(shù)和能干的人只有通過好的過程才能發(fā)揮作用企業(yè)的目標：“更好、更快、更便宜”地為用戶提供產(chǎn)品和服務軟件系統(tǒng)越來越復雜技術(shù)發(fā)展日新月異企業(yè)競爭加劇當前第18頁\共有62頁\編于星期二\20點“過程”改進的成本與好處成本：一般會增加2％－10％的成本，這取決于原有基礎(chǔ)好處：改善“進度”和“預算”的預測性（predictability）改進周期時間提高生產(chǎn)率（productivity）改善產(chǎn)品質(zhì)量（quality）提高用戶滿意度（satisfaction）提高士氣增加投資回報率（ROI）降低“質(zhì)量成本”當前第19頁\共有62頁\編于星期二\20點改善“進度”和“預算”的預測性.0%140%-140%..................................................................................WithoutHistoricalDataWithHistoricalDataVariancebetween+20%to-145%Variancebetween-20%to+20%

(MostlyLevel1&2)(Level3)Over/UnderPercentage.(Basedon120projectsinBoeingInformationSystems)..........................................................................................................................................Reference:JohnD.Vu.“SoftwareProcessImprovementJourney:FromLevel1toLevel5.”7thSEPGConference,SanJose,March1997.Results:BoeingEffortEstimation當前第20頁\共有62頁\編于星期二\20點改進生產(chǎn)循環(huán)周期時間

當前第21頁\共有62頁\編于星期二\20點提高生產(chǎn)率和質(zhì)量

LockheedMartinNavalElectronics&SurveillanceSystems(NE&SS)-RadarSystems-Syracuse當前第22頁\共有62頁\編于星期二\20點可度量的投資回報Returnonsoftwareimprovementinvestmentwasreportedtobebetween5:1and8:1.(Herbsleb94)Processimprovementprovidesmeasurable

returnoninvestment.當前第23頁\共有62頁\編于星期二\20點應用CMMI模型的優(yōu)勢軟件風險軟件開發(fā)風險大大降低CMMILevel12345生產(chǎn)效率開發(fā)成本降低CMMILevel12345軟件品質(zhì)產(chǎn)品缺陷減少CMMILevel12345進入市場時間軟件發(fā)布時間縮短CMMILevel12345數(shù)據(jù)來源:SEI調(diào)查當前第24頁\共有62頁\編于星期二\20點

每年改進的結(jié)果 SEI平均值. SEI最好值增加生產(chǎn)力 35% 67%縮短投放市場的時間 19% 23%減少發(fā)布以后的過失 39% 94%回報：投入的比率 5:1 8.8:1缺點提前察覺 22% 25%SEI過程改進的結(jié)果

SEIresults數(shù)據(jù)來源:SEI調(diào)查當前第25頁\共有62頁\編于星期二\20點CMM投資回報實例SEI1994研究報告表明平均投資回報率是5:1NavyFMSO美國海軍艦物料供應辦公室報告單單正式評審所節(jié)省的開支為$200萬。美國空軍后勤中心的ROI是7.5:1，生產(chǎn)率提高了10倍。Raytheon的ROI是7.7:1，生產(chǎn)率提高是2:1，缺陷下降了4.2倍，工作量減少了一半，并因為提前交付獲得$960萬美元獎金。PRC美國郵政管理委員會的文檔缺陷減少了78%，代碼缺陷減少了70%，運行缺陷減少了60%，達到月度成本目標能力提高了40%。波音的項目周期縮短了50%，生產(chǎn)率提高了240%，成本收率達到1:7。Ogden空軍后勤中心花費了$500萬達到5級，并獲得$1億的回報。（ROI---19:1）當前第26頁\共有62頁\編于星期二\20點摩托羅拉的過程改進

19961997 1998SEICMMLevel 2 3 4評審效率 1 1.68 2.00缺陷度（每千代碼行） 1 .54 .47編譯周期時間 NA 1 .19測試率，KLOC/Days 1 4.7 20測試率，reqts/week 1 1 2.7測試生產(chǎn)率，LOC/StfWk 1 1.66 3.07-Motorola,SystemsSolutionsGroup,

SPIN9/5/98當前第27頁\共有62頁\編于星期二\20點波音的過程改進運行在成熟度3的項目生產(chǎn)效率提高62%……項目周期縮短36%Reference:BoeingCIO,SEPGConference2000當前第28頁\共有62頁\編于星期二\20點計劃更加準確可以在更早期發(fā)現(xiàn)缺陷產(chǎn)品質(zhì)量隨著成熟度等級的提高而不斷提高波音的過程改進當前第29頁\共有62頁\編于星期二\20點LockheedMartin實施CMMI的好處從SWCMMML2(1993) 到ML3(1996) 到CMMIML5(2002)LM持續(xù)改進計劃報告數(shù)據(jù)顯示：軟件生產(chǎn)率提高30%單位軟件成本降低20%缺陷發(fā)現(xiàn)和改正成本降低15%管理費用成本降低5%DemonstratingtheImpactandBenefitsofCMMI:AnUpdateandPreliminaryResults,SEISpecialReport,CMU/SEI-2003-SR-009當前第30頁\共有62頁\編于星期二\20點其它無形好處OgdenAirLogisticsCenter:對工作環(huán)境的積極影響；對創(chuàng)造性沒有限制有益于開發(fā)流程的組織架構(gòu)意外、最后一分鐘故障、“救火”減少更高的軟件質(zhì)量；加班減少，客戶的不愉快減少

-CrossTalk,May1999BoeingSpaceTransportationSystems:員工滿意度從74%提高到96%員工積極主動地去減少缺陷，改進質(zhì)量。 -IEEESoftware,Sept/Oct1999SSCSanDiego:對項目的管理和控制更好軟件的整體性能更好團隊士氣提升，加班、曠工情況減少團隊的溝通更流暢競爭力提高，業(yè)務拓展方便

-CostsandBenefitsofSPI,KarenD.Prenger美國國防部統(tǒng)計客戶滿意度提高員工的專業(yè)精神提升

-DACS:BusinessCaseforSPIRevised當前第31頁\共有62頁\編于星期二\20點“過程”改進如此重要！也非常必要！問題是：如何改？改變就是改進嗎？如何才能朝期望的方向改進？如何有步驟有序地進行改進？當前第32頁\共有62頁\編于星期二\20點答案基于模型的過程改進！當前第33頁\共有62頁\編于星期二\20點基于模型的過程改進1、什么是“模型”？2、什么是“過程模型”3、模型為什么重要？4、軟件過程相關(guān)模型當前第34頁\共有62頁\編于星期二\20點Model SaywhatyoudoDowhatyousayProveIt當前第35頁\共有62頁\編于星期二\20點Model “模型”是所研究的系統(tǒng)、過程、事物或概念的一種表達形式，也可指根據(jù)實驗、圖樣放大或縮小而制作的樣品，一般用于展覽或?qū)嶒灮蜩T造機器零件等用的模子。模型類型：（1）數(shù)學模型，如歐姆定律、牛頓定理等；（2）結(jié)構(gòu)模型，如分子結(jié)構(gòu)；（3）實物模型，如沙盤、房屋模型、船舶模型等；（4）過程模型，如CMM、瀑布模型、冶煉過程等；……當前第36頁\共有62頁\編于星期二\20點WhatIsaProcessModel?描述有效過程特性的所有要素的結(jié)構(gòu)化集合過程包含哪些被經(jīng)驗證明有效的要素當前第37頁\共有62頁\編于星期二\20點“模型”為什么重要幸福的家庭個個都一樣，不幸的家庭各有各的不幸。Happyfamiliesareallalike，everyunhappyfamilyisunhappyinitsownway.模型提供了：行動的起點前人的經(jīng)驗一個通用語言和一個共享的遠景行動的優(yōu)先順序框架一種用于確定組織的改進手段的方法當前第38頁\共有62頁\編于星期二\20點過程模型的用途軟件過程評估（SPA，SoftwareProcessAssessment）由專業(yè)評估師對某個組織的軟件過程進行的鑒定，其目的在于：

l

確定組織中當前軟件過程的狀態(tài)

l

確定組織中與過程相關(guān)的最為緊迫的問題

l

獲得組織對于軟件過程改進的支持軟件能力評價（SCE，SoftwareCapabilityEvaluation）由專業(yè)評估師對某個組織的軟件過程能力進行的鑒定，其目的在于：

l

識別有資格完成軟件工作的承包商

l

監(jiān)控一項現(xiàn)有軟件工作所用軟件過程的狀態(tài)軟件過程改進（SPI，SoftwareProcessImprovement）

軟件組織依據(jù)CMM模型制定軟件過程改進計劃，確定改進策略，明確改進步驟，制定改進措施，并實施改進計劃當前第39頁\共有62頁\編于星期二\20點過程相關(guān)模型1、ISO9000系列？2、CMM3、CMMI4、SPICE5、精益工程6、6Sigma7、……SEI、ISO、EIA、IEEE等組織都在創(chuàng)建模型。當前第40頁\共有62頁\編于星期二\20點“軟件過程”相關(guān)的部分模型ISOseriesInformationTechnology–SoftwareLifeCycleProcesses(ISO/IEC12207)InformationTechnology–SoftwareProcessAssessment(ISO/IEC15504)ModelExamplesofRelatedModelsSoftwareCMM?SoftwareAcquisitionCMM(SA-CMM)PersonalSoftwareProcess(PSP)andTeamSoftwareProcess(TSP)PeopleCMM(P-CMM)SystemsEngineeringCapabilityModel(SECM)當前第41頁\共有62頁\編于星期二\20點SW-CMM/quagmireMIL-Q-9858TrilliumBaldrigeIEEEStds.730,828829,830,1012,10161028,1058,1063ISO15504*(SPICE)PeopleCMMIPD-CMM*DODIPPDSECAMAFIPDGuideSDCCRSCENATOAQAP1,4,9BS5750MIL-STD-498DOD-STD-2167ADOD-STD-7935AMIL-STD-499B*ISO/IEC12207IEEE1220ISO10011SDCESE-CMMSECM*(EIA/IS731)EIA/IS632ISO9000SeriesEIA/IEEEJ-STD-016IEEE/EIA12207EIA632*MIL-STD-1679IEEE1074TickITSSE-CMMISO15288*EQACMMI*PSPSA-CMMQ9000

DOD-STD-2168quag14d:5June1998FAA-iCMMDO-178BSW-CMMCopyrightSoftwareProductivityConsortium模型太多了！成了模型泥潭??！沒有模型頭疼！有了模型頭更疼?。∥以撨x哪個？當前第42頁\共有62頁\編于星期二\20點答案百川歸海，就選CMMI當前第43頁\共有62頁\編于星期二\20點為什么選擇CMMI1、什么是CMMI模型？2、CMMI模型發(fā)展史3、CMMI模型的基本概念3、CMMI模型的應用當前第44頁\共有62頁\編于星期二\20點什么是CMMI？CapabilityMaturityModelIntegration（能力成熟度模型集成）當前第45頁\共有62頁\編于星期二\20點當前第46頁\共有62頁\編于星期二\20點CMM/CMMI簡史1984–成立軟件工程研究所1987–全世界進行了第1次CMM評估1991–發(fā)布SW-CMMv1.01993–發(fā)布SW-CMMv1.11994–發(fā)布SE-CMM1998–啟動CMMI產(chǎn)品集項目2001–發(fā)布CMMI-SE/SWv1.02002–發(fā)布CMMI-SE/SW/IPPD/SSv1.1產(chǎn)品集2005–宣布CMM結(jié)束2006-8-發(fā)布CMMIv1.2（for開發(fā)、服務、采購）2010年發(fā)布CMMIv1.3（for開發(fā)、服務、采購）當前第47頁\共有62頁\編于星期二\20點CMM模型的迅速發(fā)展針對軟件的第一個CMM（CMMV1.0）模型于1990年8月完成并發(fā)布基于這一模型及其它需求，開發(fā)了針對其它應用背景及功能的各類CMM模型系統(tǒng)工程（SE）人（People）綜合產(chǎn)品開發(fā)（IPD）軟件獲?。⊿ACQ）軟件質(zhì)量保證（AQA）測量其它…….當前第48頁\共有62頁\編于星期二\20點CMM模型的迅速膨脹-2在組織看到各類有用的CMM模型的同時，也發(fā)現(xiàn)他們：相互重疊存在不一致缺乏清晰和可理解的接口缺乏標準化彼此的詳略程度不同此外，許多組織還要進行ISO9001或基于ISO9000-3的TickIT審核這導致了高成本的、令人感到混亂和矛盾的過程改進當前第49頁\共有62頁\編于星期二\20點CMMI項目CMMI項目的建立是為了：建立一個綜合目前及未來各種模型的框架建立一套初始的綜合模型用于建立CMMI的源模型包括：CMMforSoftwarev2.0DraftCEIA–731SystemsEngineeringIPDCMM(IPD)v0.98a當前第50頁\共有62頁\編于星期二\20點CMMI設(shè)計目標對源模型進行綜合，并消除源模型之間的不一致，減少重復內(nèi)容降低基于模型進行過程改進的成本增加對模型的理解統(tǒng)一的術(shù)語一致的風格統(tǒng)一的構(gòu)建規(guī)則一致的組成部分確保與ISO15504一致更加有利用于積累當前第51頁\共有62頁\編于星期二\20點CMMIModelCMMICore(nowincludesSS)SERelated

Examples

IPPDSWRelated

ExamplesHWRelated

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OrganizationalGoal(OPD)ProjectGoal(IPM)

當前第52頁\共有62頁\編于星期二\20點CMMI模型表現(xiàn)形式-1PAPA連續(xù)表現(xiàn)形式Capability012345

過程PAML1階段表現(xiàn)形式ML2ML3ML4ML5

組織當前第53頁\共有62頁\編于星期二\20點CMMI模型表現(xiàn)形式-2CMMI模型通過表現(xiàn)形式支持每一種