軟件工程基本原理與信息系統(tǒng)工程項(xiàng)目管理

1=1軟件工程基本原理與信息系統(tǒng)工程項(xiàng)目管理1=1ProjectManagementforInformationSystem

BasedonPrinciplesofSoftwareEngineering

馮-釗FengZanzhao（廣東省水利水電信息中心2002年）【摘要】本文結(jié)合作者多年從事信息系統(tǒng)項(xiàng)目策劃和管理的經(jīng)驗(yàn)，引申軟件工程原理，分析信息系統(tǒng)工程基本任務(wù)，探索項(xiàng)目業(yè)主對信息系統(tǒng)項(xiàng)目進(jìn)行有效管理、順利實(shí)現(xiàn)既定目標(biāo)的一些方法?！娟P(guān)鍵詞】軟件工程信息系統(tǒng)項(xiàng)目管理引言國內(nèi)不少信息系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目都或多或少地經(jīng)受過“項(xiàng)目泥潭”的痛楚：用戶需求含糊，技術(shù)方案粗糙，計(jì)劃不嚴(yán)謹(jǐn)，管理不規(guī)范，工作難協(xié)調(diào)，實(shí)際效果與用戶心目中期望的目標(biāo)相差甚遠(yuǎn)，合同糾紛不斷、一改再改，到后期變得無章可循、各說各理。整個(gè)項(xiàng)目就象一個(gè)爛泥潭，離竣工日遙遙無期。多數(shù)業(yè)主單位都不是信息技術(shù)本行的，不知如何對信息系統(tǒng)項(xiàng)目進(jìn)行有效管理，聽任系統(tǒng)開發(fā)商的安排。而不少開發(fā)商自身就嚴(yán)重缺乏有效的管理措施。也有一些業(yè)主單位企圖照搬有形工程(如土建工程)建設(shè)管理的方法對信息系統(tǒng)項(xiàng)目進(jìn)行管理，結(jié)果往往是令人啼笑皆非。本文結(jié)合作者多年從事信息系統(tǒng)項(xiàng)目策劃和管理的經(jīng)驗(yàn)，試圖從項(xiàng)目業(yè)主的角度出發(fā)，探索對信息系統(tǒng)項(xiàng)目進(jìn)行有效管理、順利實(shí)現(xiàn)既定目標(biāo)的一些方法，希望起到拋磚引玉的作用。信息系統(tǒng)工程與軟件工程毫無疑問，現(xiàn)代信息系統(tǒng)的建設(shè)是應(yīng)用驅(qū)動(dòng)型的，因應(yīng)業(yè)務(wù)發(fā)展的需要而提出開發(fā)各種業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件，進(jìn)而確定所需的系統(tǒng)集成方案，即配置怎樣的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境，以及它們?nèi)绾斡行У丶稍谝黄鸾M成目標(biāo)系統(tǒng)。如圖1所示。信息系統(tǒng)建設(shè)的成敗主要體現(xiàn)在各種業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件的運(yùn)行是否達(dá)到預(yù)期目的。而“項(xiàng)目泥潭”通常就容易發(fā)生在應(yīng)用軟件的開發(fā)和集成上。因此，現(xiàn)代信息系統(tǒng)工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)都是軟件工程，軟件工程的基本原理對信息系統(tǒng)工程的建設(shè)管理將起主導(dǎo)作用。軟件的主要特點(diǎn)與軟件危機(jī)3.1.軟件的主要特點(diǎn)軟件是一種抽象的邏輯實(shí)體，其質(zhì)量問題是隱蔽的。軟件在運(yùn)行使用中不會(huì)磨損和老化，但會(huì)退化(過時(shí))。軟件的復(fù)雜性使開發(fā)人員之間分工困難，增加人手未必能加快進(jìn)度，卻可能帶來混亂。軟件開發(fā)需要投入大量、復(fù)雜、高強(qiáng)度的腦力勞動(dòng)，且至今尚未完全擺脫手工藝的開發(fā)方式，因而成本相當(dāng)昂貴。軟件的開發(fā)與運(yùn)行不僅涉及技術(shù)因素，而且相當(dāng)多地涉及社會(huì)因素，涉及機(jī)構(gòu)、體制、管理方式、甚至人的觀念和心理。這些非技術(shù)因素直接影響到項(xiàng)目的成敗。軟件危機(jī)在計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)發(fā)展的早期，因程序規(guī)模較小，人們心目中只有程序設(shè)計(jì)的概念，注重個(gè)體編程技巧的發(fā)揮，缺乏軟件系統(tǒng)的概念。隨著程序規(guī)模逐步擴(kuò)大，功能越發(fā)復(fù)雜，系統(tǒng)化全局性概念要求越來越高，這與那種任由個(gè)體發(fā)揮的編程方法之間形成了日益尖銳的矛盾，導(dǎo)致了軟件危機(jī)。在西方發(fā)達(dá)國家，“軟件危機(jī)”是1960、1970年代的歷史故事。而在我國，軟件危機(jī)卻還是當(dāng)前時(shí)常發(fā)生的事情，這就是本文開頭所說的“項(xiàng)目泥潭”。

軟件工程的基本原理約在1970年代以后，許多軟件科學(xué)家嘗試把其它工程領(lǐng)域中行之有效的工程學(xué)知識(shí)運(yùn)用到軟件開發(fā)工作中來，結(jié)合軟件技術(shù)自身的特點(diǎn)，經(jīng)過不斷實(shí)踐和總結(jié)，逐步建立了一套工程化的軟件開發(fā)組織管理方法。這就是軟件工程。軟件工程的定義1983年IEEE給出的定義為：“軟件工程是開發(fā)、運(yùn)行、維護(hù)和修復(fù)軟件的系統(tǒng)方法”。其中，“軟件”的定義為：計(jì)算機(jī)程序、方法、規(guī)則、相關(guān)的文檔資料、以及在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)所必需的數(shù)據(jù)的集合。這里尤其要注意“軟件”與“程序”兩個(gè)概念的區(qū)別。軟件工程包括三個(gè)要素：方法、工具和過程。方法為軟件開發(fā)提供了“如何做”的技術(shù)，包括項(xiàng)目計(jì)劃與估算、需求分析、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、算法過程的設(shè)計(jì)、編碼、測試以及維護(hù)等。工具包括各種軟件工具、開發(fā)機(jī)器和開發(fā)過程信息庫，提供自動(dòng)或半自動(dòng)的軟件開發(fā)環(huán)境。過程定義了方法使用的順序、要求交付的文檔資料、為保證質(zhì)量和協(xié)調(diào)變化所需要的管理、及軟件開發(fā)各個(gè)階段完成的里程碑。這是本文討論的重點(diǎn)。軟件工程過程軟件工程過程是為獲得軟件產(chǎn)品所進(jìn)行的一系列軟件工程活動(dòng)，通常包含四種基本的過程活動(dòng)：P(Plan)：軟件規(guī)格說明。規(guī)定軟件的功能及其運(yùn)行限制；D(Do)：軟件開發(fā)。產(chǎn)生滿足規(guī)格說明的軟件；C(Check)：軟件確認(rèn)。確認(rèn)軟件能夠滿足用戶提出的要求；A(Action)：軟件演進(jìn)。為滿足用戶的變更要求，軟件必須在使用過程中演進(jìn)。軟件生存周期模型正如任何事物一樣，軟件也有其孕育、誕生、成長、成熟、衰亡的生存過程。我們稱之為計(jì)算機(jī)軟件的生存周期。根據(jù)這一思想，把上述基本的軟件工程過程活動(dòng)進(jìn)一步展開，可以得到軟件生存周期的六個(gè)步驟。軟件生存周期的瀑布模型如圖2所示。制定計(jì)劃：確定要開發(fā)的軟件系統(tǒng)的總目標(biāo)、技術(shù)要求、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性、實(shí)施計(jì)劃，編制可行性研究報(bào)告，提交管理部門審批。需求分析：對待開發(fā)的軟件提出的需求進(jìn)行分析并給出詳細(xì)定義，編寫軟件需求說明書或系統(tǒng)功能說明書、以及初步的系統(tǒng)用戶手冊，提交評審。軟件設(shè)計(jì)：把已確定了的各項(xiàng)需求轉(zhuǎn)換成一個(gè)相應(yīng)的體系結(jié)構(gòu)，進(jìn)而對系統(tǒng)內(nèi)的每個(gè)模塊要完成的工作進(jìn)行具體的描述。編寫設(shè)計(jì)說明書，提交評審。軟件編碼：即程序編寫，把軟件設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以接受的程序代碼。軟件測試：在設(shè)計(jì)測試用例的基礎(chǔ)上檢驗(yàn)軟件的各個(gè)組成部分。運(yùn)行/維護(hù)：已交付的軟件投入正式使用，并在運(yùn)行過程中進(jìn)行適當(dāng)?shù)木S護(hù)。實(shí)踐表明，上述各項(xiàng)活動(dòng)之間并非完全是自上而下、呈線性圖式的。實(shí)際情況是，每項(xiàng)開發(fā)活動(dòng)均處于一個(gè)質(zhì)量環(huán)(輸入-處理-輸出-評審)中。只有當(dāng)其工作得到確認(rèn)，才能繼續(xù)進(jìn)行下一項(xiàng)活動(dòng)，在圖2中用向下的箭頭表示；否則返工，在圖2中由向上的箭頭表示。信息系統(tǒng)項(xiàng)目過程及其各階段任務(wù)參照軟件生存周期的瀑布模型，我們可以得出包括業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件和運(yùn)行環(huán)境網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)在內(nèi)的一項(xiàng)完整的、綜合型的信息系統(tǒng)工程的生存期模型，如圖3所示。定義階段維璧段需求分析T定義階段(1)制定計(jì)劃：由系統(tǒng)分析人員和用戶合作，確定擬建系統(tǒng)的總目標(biāo)及其功能、性能、可靠性、接口、運(yùn)

行管理和維護(hù)等技術(shù)要求；研究技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和人才的可行性、現(xiàn)有條件和解決問題的可能方案；制定實(shí)施計(jì)劃、運(yùn)行管理和維護(hù)方案；形成完整的可行性研究報(bào)告和投資估算，提交主管部門審批立項(xiàng)。維璧段需求分析T定義階段需求分析：由系統(tǒng)分析人員和用戶合作，深入分析擬建系統(tǒng)的應(yīng)用需求、軟硬件需求，給出詳細(xì)定義，編寫需求分析和系統(tǒng)功能技術(shù)說明書以及項(xiàng)目概(預(yù))算書，提交管理部門組織專家評審。通常，建設(shè)信息系統(tǒng)的目的是為改善當(dāng)前業(yè)務(wù)處理手段。因此，需求分析的任務(wù)是要借助當(dāng)前業(yè)務(wù)系統(tǒng)的邏輯模型導(dǎo)出目標(biāo)系統(tǒng)的邏輯模型，對目標(biāo)系統(tǒng)要“做什么”給出詳細(xì)定義。如圖4所示。理解需求-表達(dá)需求導(dǎo)出如果系統(tǒng)比較龐大、復(fù)雜，甚至涉及多專業(yè)業(yè)務(wù)處理，則應(yīng)根據(jù)不同專業(yè)的主要技術(shù)特點(diǎn)對總系統(tǒng)進(jìn)行一級或多級分解，導(dǎo)出每個(gè)子、孫系統(tǒng)的目標(biāo)邏輯模型，并詳細(xì)定義它們之間的接口關(guān)系。理解需求-表達(dá)需求導(dǎo)出在系統(tǒng)功能技術(shù)說明書中，對所需的各種設(shè)備及其配件、系統(tǒng)軟件、成品軟件、應(yīng)用軟件、軟件組件的功能技術(shù)要求、配置、性能技術(shù)指標(biāo)等應(yīng)作出全面、詳盡、明確和定量的說明。要注意的是，這些說明應(yīng)從應(yīng)用需求角度出發(fā)、撇開具體產(chǎn)品型號(hào)而提出。這對于需要公開招標(biāo)的項(xiàng)目尤為重要。此外，對于行業(yè)應(yīng)用軟件的開發(fā)或舊系統(tǒng)改造，如果存在某些必須遵守的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或約定，也應(yīng)在系統(tǒng)功能技術(shù)說明書中詳細(xì)說明。軟件開發(fā)/系統(tǒng)集成階段軟件設(shè)計(jì)/系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)：軟件設(shè)計(jì)如前所述。系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)根據(jù)審定的系統(tǒng)功能技術(shù)說明書，選擇滿足要求、性能價(jià)格比優(yōu)的具體型號(hào)產(chǎn)品及其配件，詳細(xì)列出軟硬件配置清單，給出詳實(shí)的系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)方案和軟硬件采購、安裝調(diào)試計(jì)劃。軟件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)并非相互獨(dú)立的工作，它們之間的關(guān)系非常密切，必須充分溝通和協(xié)調(diào)。此階段應(yīng)得到詳實(shí)的軟件設(shè)計(jì)/系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)說明書，交業(yè)主組織專家評審。兩者應(yīng)盡量同時(shí)提交給同一批專家評審。軟件編碼/設(shè)備采購：根據(jù)審定的軟件設(shè)計(jì)/系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)說明書，分別進(jìn)行程序編寫和設(shè)備采購工作。兩者之間并無太多聯(lián)系，但所處時(shí)間階段往往大致相同。此外，兩者都屬于生產(chǎn)制造階段，需要特別關(guān)注質(zhì)量控制。尤其對程序編寫，加強(qiáng)程序員的質(zhì)量意識(shí)非常重要。在本階段，因?qū)嶋H運(yùn)行環(huán)境尚未建立，軟件開發(fā)單位應(yīng)自己建立一個(gè)能充分模擬實(shí)際運(yùn)行環(huán)境的開發(fā)環(huán)境，在該環(huán)境下進(jìn)行程序編寫。軟件測試/設(shè)備安裝調(diào)試：兩者之間也無太多聯(lián)系，但完成時(shí)間最好大致相同，以便能一起進(jìn)入系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試。需特別指出，程序代碼中不可避免會(huì)存在錯(cuò)誤，軟件測試的目的不是證明軟件本身無錯(cuò)或少錯(cuò)，而是盡可能多地發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并改正之。測試用例應(yīng)圍繞這個(gè)目的而設(shè)計(jì)。系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試：實(shí)踐表明，通過了各種測試被認(rèn)為合格的軟件，集成到實(shí)際運(yùn)行環(huán)境時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)一些意想不到的問題，其主要原因是開發(fā)環(huán)境與實(shí)際運(yùn)行環(huán)境之間不可避免地存在差異。因此，在軟件開發(fā)和系統(tǒng)集成的最后階段，應(yīng)該使兩者集成在一起進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試，或叫做交工試運(yùn)行，測試系統(tǒng)各組成部分能否順利結(jié)合在一起正常運(yùn)行，能否達(dá)到需求分析階段所確定的目標(biāo)。系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試通過后，可進(jìn)行系統(tǒng)交工驗(yàn)收，標(biāo)志一個(gè)階段結(jié)束?？己诉\(yùn)行：系統(tǒng)交工驗(yàn)收后，應(yīng)安排一段具代表性的時(shí)間進(jìn)行系統(tǒng)考核運(yùn)行，讓用戶通過實(shí)際使用系統(tǒng)，檢驗(yàn)系統(tǒng)是否實(shí)現(xiàn)了建設(shè)目標(biāo)?？己诉\(yùn)行期長短視系統(tǒng)支持的應(yīng)用業(yè)務(wù)性質(zhì)和復(fù)雜性而定?？己诉\(yùn)行期滿且驗(yàn)證為合格后，可進(jìn)行系統(tǒng)竣工驗(yàn)收。運(yùn)行維護(hù)階段運(yùn)行/維護(hù)：竣工驗(yàn)收后系統(tǒng)投入正式使用，并在運(yùn)行過程中根據(jù)業(yè)務(wù)變化的需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)木S護(hù)、調(diào)整和修改。信息系統(tǒng)項(xiàng)目管理基本方法6.1.項(xiàng)目建設(shè)階段管理

目前，信息系統(tǒng)項(xiàng)目建設(shè)投資計(jì)劃的報(bào)批往往是參照有形工程的思路進(jìn)行的，因此有必要將兩者的項(xiàng)目過程作一些對比，如表1所示。信息系統(tǒng)項(xiàng)目有形工程項(xiàng)目項(xiàng)目建議項(xiàng)目建議可行性研究可行性研究需求分析初步設(shè)計(jì)招標(biāo)書編寫招標(biāo)書編寫招標(biāo)評標(biāo)招標(biāo)評標(biāo)簽定軟件開/系統(tǒng)集成合同簽定施工合同軟件設(shè)計(jì)/系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)施工設(shè)計(jì)程序編寫/設(shè)備采購軟件測試/設(shè)備安裝調(diào)試施工系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試交工驗(yàn)收工程投入使用驗(yàn)考核運(yùn)行考核運(yùn)行竣工驗(yàn)收竣工驗(yàn)收收信息系統(tǒng)工程的基本原理來源于有形工程，各階段有大致的對應(yīng)關(guān)系，甚至在必要時(shí)可以直接借用有形工程相應(yīng)階段的名稱，但任務(wù)內(nèi)容及所用方法必須保證按信息系統(tǒng)工程自己的特點(diǎn)執(zhí)行，不可照搬有形工程的任務(wù)內(nèi)容和方法。收兩階段合同管理在需求分析完成且系統(tǒng)功能技術(shù)說明書得到批準(zhǔn)之前，項(xiàng)目建設(shè)的內(nèi)容和概（預(yù)）算都還是不確定的。如果采用一份合同從頭管到尾，則在項(xiàng)目開始所定的合同是一份建設(shè)內(nèi)容不確定的合同，最終會(huì)導(dǎo)致“項(xiàng)目泥潭”的結(jié)局。因此，不管是否需要招標(biāo)，都應(yīng)該分兩個(gè)階段簽定合同：第一階段合同的任務(wù)是可行性研究、需求分析，其成果主要是書面報(bào)告。這相當(dāng)于有形工程的可行性研究和初步設(shè)計(jì)合同，合同額只占項(xiàng)目總投資的小部分。第二階段合同的任務(wù)是軟件開發(fā)/系統(tǒng)集成，其成果是實(shí)現(xiàn)具體的目標(biāo)系統(tǒng)供用戶使用。這相當(dāng)于有形工程的施工合同，合同額將占項(xiàng)目總投資的大部分。注意如果兩個(gè)階段的系統(tǒng)開發(fā)商不是同一家，則軟件設(shè)計(jì)/系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)（相當(dāng)于“施工設(shè)計(jì)”）任務(wù)應(yīng)由本階段合同的開發(fā)商執(zhí)行，才能做出切合實(shí)際的設(shè)計(jì)。有了第一階段合同成果的明確定義，第二階段合同的執(zhí)行就可以避免走向“項(xiàng)目泥潭”。技術(shù)文檔與階段評審的重要性隱蔽為主要特征的信息系統(tǒng)工程的每一個(gè)階段，都應(yīng)提交充分的盡可能把需要返工的問題控制在當(dāng)前階段內(nèi)，避免跨越一個(gè)或多技術(shù)文檔應(yīng)得到及時(shí)修訂。智者千慮，必有一失。以抽象、技術(shù)文檔，供用戶和專家詳細(xì)評審，個(gè)階段的返工。當(dāng)具體情況改變時(shí)，隱蔽為主要特征的信息系統(tǒng)工程的每一個(gè)階段，都應(yīng)提交充分的盡可能把需要返工的問題控制在當(dāng)前階段內(nèi)，避免跨越一個(gè)或多技術(shù)文檔應(yīng)得到及時(shí)修訂。有些開發(fā)商總想以最少的工作量盡快把合同款項(xiàng)賺到手，不愿認(rèn)真進(jìn)行各階段詳細(xì)文檔的編制和評審，結(jié)果從頭到尾積累了一大堆問題需要跨階段返工，到最后反而可能要賠本。項(xiàng)目管理者必須對這種“偷工減料”的情況進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控。項(xiàng)目監(jiān)理的必要性信息系統(tǒng)工程建設(shè)監(jiān)理是近兩年才提出來的，目前尚在探索中，不象有形工程建設(shè)監(jiān)理制度那樣完善。從先行者的探索經(jīng)驗(yàn)來看，這是很有必要而且成效顯著的。在目前條件下，可以雇請有直接開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的人員充當(dāng)監(jiān)理角色，幫助業(yè)主監(jiān)管項(xiàng)目建設(shè)的整個(gè)過程。結(jié)語信息系統(tǒng)工程原理來源于有形工程，但又明顯區(qū)別于有形工程。項(xiàng)目管理人員應(yīng)該按信息系統(tǒng)工程的特點(diǎn)嚴(yán)格把握各階段的任務(wù)以及衡量其完成