論軟件項(xiàng)目管理中質(zhì)量控制模型的應(yīng)用研究

摘要： 從“質(zhì)量”概念中所涵蓋的兩大要素(質(zhì)量的相對(duì)性、質(zhì)量的經(jīng)濟(jì)性)出發(fā)，系統(tǒng)論述了軟件質(zhì)量管理的重要性。結(jié)合軟件組織能力進(jìn)程的成熟度模型(CMM)列舉出兩種質(zhì)量管理控制模型：一種是匯聚控制模型；另一種是反饋式控制模型。通過建立控制模型使管理者在質(zhì)量管理中運(yùn)用科學(xué)的方法令其各項(xiàng)決策行之有效，盡量避免管理中的非理性因素。同時(shí)，分析了在匯聚式模型中，根據(jù)CMM成熟度劃分的不同企業(yè)應(yīng)用中的不同表現(xiàn)。并且具體就如何建立反饋式控制模型，引入展開了頭腦風(fēng)暴法。通過合理的應(yīng)用質(zhì)量管理模型，我們將使軟件項(xiàng)目管理變得有效而實(shí)際。
關(guān)鍵詞： 質(zhì)量相對(duì)性；質(zhì)量管理；成熟度模型；匯聚控制模型；反饋式控制模型；頭腦風(fēng)暴法
    近年來中國的軟件業(yè)蓬勃發(fā)展，頗有星星之火可以燎原之勢。然而在眾多企業(yè)不斷引進(jìn)新技術(shù)的同時(shí)，軟件業(yè)的管理理念卻相對(duì)滯后，類似手工作坊模式的生產(chǎn)模式依舊，“軟件工廠”成了可望而不可及的目標(biāo)。針對(duì)于此，企業(yè)對(duì)高級(jí)軟件項(xiàng)目經(jīng)理人求賢若渴，試圖改進(jìn)其內(nèi)部落后的管理模式。在一些成功的軟件項(xiàng)目調(diào)查中顯示，有效的軟件質(zhì)量管理在項(xiàng)目中起了至關(guān)重要的作用，甚至對(duì)企業(yè)管理、企業(yè)文化也產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。
一、質(zhì)量概念中的兩大要素
    著名美國質(zhì)量管理專家Philip B．Crosby于1961年提出了“零缺陷”的概念，并被稱之“質(zhì)量革命”。1979年他出版了《Quality is e》一書，闡述了他的新的質(zhì)量管理思想，并認(rèn)為“質(zhì)量就是符合需求”。經(jīng)過近幾十年軟件開發(fā)思想的積累，關(guān)于質(zhì)量的概念不斷深入，Crosby的質(zhì)量定義用更為精確與更具實(shí)際操作性的方式表示就是：質(zhì)量是相對(duì)于某個(gè)(某些)人而言的價(jià)值。此定義明確提出了質(zhì)量的相對(duì)性，也明確了質(zhì)量不能脫離人而抽象存在的性質(zhì)。這些進(jìn)步對(duì)于我們正視軟件開發(fā)中實(shí)際發(fā)生的質(zhì)量問題是非常重要的。
    質(zhì)量的相對(duì)性可以解釋為一個(gè)用戶認(rèn)為某個(gè)軟件產(chǎn)品質(zhì)量完全過關(guān)，而另一個(gè)用戶則可能認(rèn)為質(zhì)量并不完全過關(guān)。有關(guān)質(zhì)量的定義會(huì)帶有人的情感的因素，因?yàn)樗�是通過一系列人的決策，才能確定到底需要聽取哪些人的意見以及這些意見中哪些是相對(duì)重要的。然而大多數(shù)人卻并沒有察覺到質(zhì)量中的非理性因素，同時(shí)軟件開發(fā)者也希望對(duì)于質(zhì)量管理是可以絕對(duì)理性的，這也是質(zhì)量管理往往流于形式而無實(shí)際效果的原因。在質(zhì)量管理中運(yùn)用理性進(jìn)行判斷與決策正是本文所要討論的目的。
    在質(zhì)量概念中還有一個(gè)要素是值得注意的，那就是質(zhì)量的經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)Crosby的質(zhì)量定義，“符合需求”的代價(jià)是指第一次把事情做對(duì)所花費(fèi)的成本，總是最經(jīng)濟(jì)的。而“不符合要求”的代價(jià)是必須進(jìn)行補(bǔ)救使企業(yè)產(chǎn)生額外的支出，包括時(shí)間、金錢和精力，由此產(chǎn)生了質(zhì)量損失，成本相應(yīng)增加。因此，質(zhì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)被軟件開發(fā)管理者提了出來。
    于是時(shí)間、成本與質(zhì)量在項(xiàng)目管理中常常相提并論。那么如何在時(shí)間、成本、質(zhì)量這三個(gè)方面找到均可以滿意的模式，并恪守這種模式，持續(xù)地進(jìn)行管理工作呢?這也就是質(zhì)量管理的最終目標(biāo)。

二、軟件質(zhì)量管理和軟件過程能力成熟度模型
    軟件質(zhì)量管理是管理者在對(duì)軟件質(zhì)量進(jìn)行一系列度量之后做出的各種決策，促使軟件產(chǎn)品在時(shí)間、成本內(nèi)符合標(biāo)準(zhǔn)。軟件質(zhì)量度量是軟件度量的一個(gè)子集合，其在于產(chǎn)品、過程和項(xiàng)目的質(zhì)量。
Crosby根據(jù)產(chǎn)品的質(zhì)量，對(duì)大多數(shù)組織生產(chǎn)過程進(jìn)行研究，第一次提出了成熟度進(jìn)程階段的思想。Radice等人將Crosby關(guān)于質(zhì)量規(guī)劃的層次階段劃分方法進(jìn)行了推廣，運(yùn)用到軟件項(xiàng)目開發(fā)中，針對(duì)軟件組織的開發(fā)過程，建立了一個(gè)成熟度模型，包括過程成熟度(CMM)的五個(gè)層次。雖然此模型是針對(duì)軟件過程的，但實(shí)際上卻應(yīng)用于軟件產(chǎn)業(yè)的質(zhì)量過程和質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)。
    (1)初始層次。該層次特征：無序的；成本費(fèi)用、進(jìn)度及質(zhì)量均不可度量、無質(zhì)量管理。
    (2)可重復(fù)驗(yàn)證的層次。該層次特征：機(jī)械性有序的；對(duì)成本費(fèi)用、進(jìn)度及質(zhì)量開始進(jìn)行控制、非正式的質(zhì)量管理。
    (3)經(jīng)過定義的層次。該層次特征：可定性的；對(duì)成本費(fèi)用、進(jìn)度及質(zhì)量進(jìn)行有意識(shí)的控制、非正式的質(zhì)量管理朝正式的質(zhì)量管理進(jìn)化。
    (4)得到管理的層次。該層次特征：可定量的；對(duì)成本費(fèi)喟、進(jìn)度、質(zhì)量有了合理的統(tǒng)計(jì)控制；正式而有效的質(zhì)量管理。
    (5)經(jīng)過優(yōu)化的層次。該層次特征：可穩(wěn)定、持續(xù)發(fā)展的；對(duì)于軟件生產(chǎn)自動(dòng)化和持續(xù)改進(jìn)奠定了良好的基礎(chǔ)；成熟的質(zhì)量管理。
    每一個(gè)成熟度等級(jí)都為過程繼續(xù)改進(jìn)提供了一個(gè)基石。每一個(gè)等級(jí)包含一組過程目標(biāo)，當(dāng)目標(biāo)得到滿足時(shí)，能使軟件過程的一些重要組成部分相對(duì)穩(wěn)定下來。每達(dá)到成熟度框架的一個(gè)等級(jí)，就建立起了軟件過程的一個(gè)不同的組成部分，以保證軟件組織的過程能力的持續(xù)增長。雖然這五個(gè)層次是由前向后依次進(jìn)化的，但也不等于說處于第一層次的軟件組織一無是處，而達(dá)到最高層次的則可以高枕無憂。真正的意義在于我們?nèi)绾卧趯?shí)際的軟件項(xiàng)目管理中認(rèn)識(shí)自己所處的形式，通過建立質(zhì)量管理模型，向上一個(gè)層次的模式進(jìn)行轉(zhuǎn)化，而即使是已達(dá)到第四或第五層次的組織，也應(yīng)不時(shí)地建立管理模型以預(yù)測之后可能會(huì)遇到的問題。因?yàn)镃MM五層階梯進(jìn)化并非只是單向的，逆向也是經(jīng)常發(fā)生的，所以建立與控制當(dāng)前形式下的模型是各個(gè)軟件組織向高一層次進(jìn)化或是保持優(yōu)勢的方法之一。

三、質(zhì)量管理中的兩種控制模式
    1．匯聚控制模型
    在軟件項(xiàng)目管理中，用戶的需求與軟件開發(fā)的方式的變化始終都是持續(xù)不斷發(fā)生的，由此，軟件質(zhì)量更像是在運(yùn)動(dòng)中的目標(biāo)。質(zhì)量管理就如同向一個(gè)運(yùn)動(dòng)中的目標(biāo)射擊，那么通常會(huì)采用的方法是匯聚。匯聚控制模型就是無論目標(biāo)是不是在運(yùn)動(dòng)，采用方式越多，達(dá)到目標(biāo)的可能性也就會(huì)越大。
    在初始層次上的軟件組織應(yīng)用更像一種自然選擇。在這個(gè)層次上，找不到任何有效的采用集中式工具開發(fā)群體，也找不到任何對(duì)工具進(jìn)行評(píng)估或發(fā)布的集成式方法。各種工具只是簡單地從這個(gè)程序員(或開發(fā)團(tuán)隊(duì))散播到另一個(gè)程序員(或開發(fā)團(tuán)隊(duì))那里，而這種散播過程的進(jìn)行完全是由個(gè)人之間的隨機(jī)交流決定的。隨著環(huán)境的不斷變化，各種方法都要接受考驗(yàn)。雖然通過自然選擇式的匯聚控制策略可以保證對(duì)不同環(huán)境的適應(yīng)性，但是這樣的過程不僅代價(jià)昂貴也需要相當(dāng)長的時(shí)間。不像在初始層次上的軟件組織那樣類似自然選擇，這一層次上的組織領(lǐng)導(dǎo)者會(huì)積極地進(jìn)行干預(yù)，主動(dòng)地采用匯聚控制模型。但是在可重復(fù)驗(yàn)證層次上的組織領(lǐng)導(dǎo)者盡管意識(shí)到了質(zhì)量管理是有用的，卻不肯投入時(shí)間與成本去實(shí)現(xiàn)質(zhì)量管理。即使愿意花時(shí)間與成本進(jìn)行管理，也并不理解其管理背后真正的目標(biāo)和價(jià)值。更多的是一種積極狀態(tài)下的例行公事。在這一層次上，可以說匯聚策略中的類似自然選擇的成分已經(jīng)消失，人為地匯聚控制雖然有時(shí)候并不是那么明確其目的，但仍然會(huì)在一定的時(shí)間與成本之內(nèi)得到不錯(cuò)的效益。
    經(jīng)過優(yōu)化的層次上的軟件組織會(huì)有意識(shí)地應(yīng)用匯聚控制模型，并且會(huì)明確運(yùn)用匯聚控制模型來提高質(zhì)量管理的效率。例如某家軟件企業(yè)向政府交通部門提供了好幾種相應(yīng)的軟件，并且組建一個(gè)小組對(duì)這些軟件進(jìn)行評(píng)估。這個(gè)小組將軟件應(yīng)用到所有的實(shí)際場合進(jìn)行試驗(yàn)，然后從中挑選出一兩個(gè)最出色的向交通部門推薦。用這種方法不斷進(jìn)行篩選，直到某一個(gè)能夠最合適，這是匯聚式控制模型的最基本方法。匯聚式控制模型無論在哪一個(gè)層次上都有應(yīng)用，只是應(yīng)用的方式各有不同。無論是否有意識(shí)地應(yīng)用匯聚式控制模型進(jìn)行質(zhì)量管理，都表明：只要愿意為不斷的嘗試付出代價(jià)，最終總是能夠獲得所希望得到的軟件系統(tǒng)。這是一種最實(shí)際的方法，有時(shí)甚至是能夠想到的惟一方法。
    2．反饋式控制模型
    如上所述，軟件質(zhì)量像是在運(yùn)動(dòng)中的目標(biāo)，反饋式控制方法就是由研究如何提高擊中運(yùn)動(dòng)中的目標(biāo)的命中率而產(chǎn)生的，并且作為一種實(shí)用工程模型已存在了相當(dāng)長的時(shí)間。
    在這種模型中，控制者可以對(duì)性能(亦即從系統(tǒng)輸出到控制者的那個(gè)箭頭)進(jìn)行衡量，進(jìn)而根據(jù)其衡量的結(jié)果來決定下一步如何進(jìn)行控制。因此，從一定意義上說，管理的實(shí)質(zhì)就是控制者的行為。為了能夠通過反饋式控制方法對(duì)一個(gè)工程項(xiàng)目進(jìn)行質(zhì)量管理，管理的任務(wù)就是對(duì)生產(chǎn)所需產(chǎn)品的過程進(jìn)行控制。管理者首先對(duì)產(chǎn)出做出計(jì)劃，然后對(duì)實(shí)際進(jìn)度情況進(jìn)行監(jiān)測。管理者將根據(jù)實(shí)際情況與原定計(jì)劃的偏差，決定具體采取何種措施，作為反饋回到控制的過程之中。但在實(shí)際的控制行為中，仍然會(huì)犯一些錯(cuò)誤，如對(duì)最終的結(jié)果缺乏事先的計(jì)劃、對(duì)工程的實(shí)際進(jìn)行情況熟視無睹、沒有將觀測結(jié)果與目標(biāo)做出較、沒有采取相應(yīng)的措施以使實(shí)際進(jìn)程回到預(yù)定軌道等。為了避免這些錯(cuò)誤，項(xiàng)目管理者在工作中還需加入其他要素。為了進(jìn)行規(guī)劃，管理者必須了解自己需要的是什么，如何才能獲得它們；為了能夠很好地觀察，產(chǎn)品需要是可見與穩(wěn)定的。
    在建立反饋式質(zhì)量控制模型時(shí)，需要應(yīng)用統(tǒng)計(jì)控制與度量分析等數(shù)學(xué)方法。Deming是一位將統(tǒng)計(jì)方法應(yīng)用于質(zhì)量控制的咨詢專家。他說：“統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制是統(tǒng)計(jì)原理和技術(shù)的一次實(shí)踐，這種方法可以用于生產(chǎn)的所有階段以及維護(hù)和服務(wù)，其目的是滿足經(jīng)濟(jì)的需求�！敝T如SPC(統(tǒng)計(jì)過程控制)、頭腦風(fēng)暴法、魚刺圖、PARETO原理、層次圖等方法都是統(tǒng)計(jì)控制理論和度量理論的一些基本方法。
    常用的頭腦風(fēng)暴法(Brainstorming)，其一般步驟可以概括為：確定質(zhì)量問題；盡可能找出影響質(zhì)量問題的因素；找出各原因之間的關(guān)系，在因果圖上以因果關(guān)系用箭頭聯(lián)接起來；根據(jù)對(duì)結(jié)果影響的程度，將認(rèn)為有顯著影響的因素標(biāo)出來；在因果圖上標(biāo)上必要的信息。
    此方法包含兩項(xiàng)活動(dòng)：一是用頭腦風(fēng)暴法找原因；二是對(duì)原因進(jìn)行系統(tǒng)整理、歸類，再根據(jù)概念間的層次關(guān)系整理成用來表示質(zhì)量波動(dòng)特性與其潛在原因的關(guān)系的一種圖表。
    根據(jù)此作用圖同時(shí)可以轉(zhuǎn)換成一整套方程組，可以建立一個(gè)相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。方法如下：先將每個(gè)箭頭替換成一個(gè)等號(hào)，如果某個(gè)節(jié)點(diǎn)至少被一個(gè)箭頭所指向，就可以建立一個(gè)方程，而對(duì)應(yīng)于該節(jié)點(diǎn)的測量數(shù)量將被放在方程的左側(cè)。
    例如：相對(duì)進(jìn)展=F()其含義便是，相對(duì)進(jìn)展取決于某些其他的測量數(shù)值，其中每一個(gè)數(shù)值對(duì)應(yīng)于某個(gè)指向該節(jié)點(diǎn)箭頭的起始節(jié)點(diǎn)。由圖可以得出：相對(duì)進(jìn)展=F(已完成的生產(chǎn)性工作量，待完成的工作量)。
    在作用圖中，帶黑色圓點(diǎn)的箭頭表示這些作用是逆向變化的，用數(shù)學(xué)運(yùn)算表示，如減法和除法。如圖可以得出：函數(shù)F是一個(gè)減法運(yùn)算：相對(duì)進(jìn)展=已完成的生產(chǎn)性工作量一待完成的工作量。
    另外，為了確定方程的具體形式，還須進(jìn)行一些實(shí)際測量，并進(jìn)行相應(yīng)的估算。當(dāng)將所有關(guān)系的符號(hào)進(jìn)行了如上轉(zhuǎn)換之后，就可以得到一組方程組，而這些方程組也就相應(yīng)描述了作用圖所代表的系統(tǒng)狀況。
    值得注意的是，這些方程組有時(shí)是線性的，而有時(shí)是非線性的，而非線性就是導(dǎo)致質(zhì)量管理發(fā)生偏差的罪魁禍?zhǔn)住?
    然而有很多軟件項(xiàng)目管理者會(huì)常常忽視反饋式控制模型中的非線性因素。在現(xiàn)實(shí)中還有許多外界的因素干擾，以至于模型中線性的成分在大多數(shù)情況下只是一個(gè)理想狀態(tài)。再以上圖為例，“相對(duì)進(jìn)展”由“完成的富有成果性工作”和“待完成的工作量”兩個(gè)因素所決定。然而到達(dá)某一個(gè)時(shí)間點(diǎn)(臨界點(diǎn))，“待完成的工作量”越多就越會(huì)影響到“完成富有成果性的工作”，從而再間接影響到“相對(duì)進(jìn)展”。（資料來源：項(xiàng)目管理者聯(lián)盟）

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