胡廣偉

（1.天津科技大學(xué) 電子信息與自動(dòng)化學(xué)院，天津 300222；2.天津?yàn)I海旅游區(qū)建設(shè)交通和環(huán)境市容局，天津 300222）

1 西門子醫(yī)療成像軟件

SYNGO是一個(gè)由西門子公司研發(fā)的醫(yī)療器械成像軟件，它的研發(fā)團(tuán)隊(duì)遍布世界各地，目的是為了利用世界各地工程師的天賦來提高軟件的性能以及降低研發(fā)成本。在很多醫(yī)療檢查中，SYNGO軟件都占有重要的地位。利用SYNGO軟件我們可以建立很多臨床應(yīng)用，例如X線斷層攝影技術(shù)、X光、核磁共振技術(shù)、腫瘤檢測、超聲波成像等。它可以提高病人的身體檢查效率并使檢測成像更快更準(zhǔn)確。SYNGO軟件是由幾千條軟件要求轉(zhuǎn)化為上百萬行的C++和C#代碼寫成的。像其他的醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)品一樣，SYNGO在生產(chǎn)管理和確保病人安全性上也面臨很大挑戰(zhàn)。同時(shí)，來自巴西、印度和俄羅斯等國的同行競爭者和IT公司開始侵入市場，也給SYNGO軟件的生產(chǎn)成本和生產(chǎn)流程帶來了很大的壓力。為了在這些挑戰(zhàn)中保持競爭力，SYNGO必須持續(xù)提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)力。因此，SYNGO研發(fā)了面向特征要求的軟件工程管理方法（Feature-Oriented Requirements Engineering，F(xiàn)ORE）。下文中簡稱這種方法為FORE管理方法。

2 FORE管理方法

2.1 特征模型

在FORE管理方法中，一個(gè)特征模型分成三級結(jié)構(gòu)：依靠性、共性和特征在生產(chǎn)中的變化性。一個(gè)特征在這里的意思是工程中可以帶來市場化效益的一個(gè)單元，是對軟件能力和表現(xiàn)的要求的特性集合。特征模型是根據(jù)對軟件的要求得來的，換言之，對軟件的要求定義了它的特征。

2.2 特征模型的優(yōu)勢

用特征模型，我們可以根據(jù)消費(fèi)者的要求把產(chǎn)品的功能結(jié)構(gòu)化，從而可以在生產(chǎn)過程中對產(chǎn)品的功能有更好的理解。它作為生產(chǎn)線的一個(gè)基礎(chǔ)，可以幫助更好地管理生產(chǎn)過程中遇到的變化。更重要的是，研發(fā)人員可以用精簡化工程管理方法把這些特征模型結(jié)合起來，以達(dá)到提高效率節(jié)約成本的目的。

2.3 特征模型應(yīng)用到生產(chǎn)中

如何把特征模型無縫地整合和應(yīng)用到生產(chǎn)過程中是提高工程效率的關(guān)鍵問題。在西門子醫(yī)療設(shè)備軟件研究項(xiàng)目中，他們把FORE方法應(yīng)用到項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、工程管理和測試管理中，得到了很好的效果。通過以下六個(gè)步驟把FORE管理方法應(yīng)用到生產(chǎn)中：（1）產(chǎn)品管理者通過不同的資源和渠道收集消費(fèi)者和內(nèi)部相關(guān)工作人員對產(chǎn)品的要求。（2）如果軟件工程師可以接受所有的相關(guān)要求，那么把這些要求轉(zhuǎn)化為完整的新軟件的特征或根據(jù)要求加強(qiáng)已有的特征。（3）產(chǎn)品管理者和軟件工程師一起把特征按類型、重要性等要求結(jié)合起來，構(gòu)成特征結(jié)構(gòu)圖并依此決定整個(gè)工程的復(fù)雜性和所需工作量。（4）產(chǎn)品管理者根據(jù)特征模型，產(chǎn)品復(fù)雜性和所需工作量制定整個(gè)工程的計(jì)劃。（5）對產(chǎn)品要求和特征有可能產(chǎn)生的變化做出預(yù)期并把它們整合到設(shè)計(jì)過程中去。（6）利用特征模型去追蹤工程進(jìn)展和進(jìn)行軟件測試。

SYNGO作為醫(yī)療設(shè)備的成像軟件，利用FORE方法可以明確醫(yī)療設(shè)備對軟件的要求并應(yīng)用精簡管理方法對工程進(jìn)行管理。軟件測試人員根據(jù)特征模型，始終可以得到最新的關(guān)于產(chǎn)品要求的信息，這樣可以很大程度上簡化測試過程，提高軟件測試的效率。

3 對FORE管理方法的評估

為了評估FORE方法的可行性，我們提出了以下幾個(gè)關(guān)鍵問題：（1）應(yīng)用FORE方法能獲得多少成本及時(shí)間的節(jié)省空間？（2）應(yīng)用FORE方法的投資回報(bào)率是多少？（3）應(yīng)用FORE方法對工程方面的主要貢獻(xiàn)是什么？（4）如果FORE方法中最主要的優(yōu)勢沒有達(dá)到預(yù)期的效果，會(huì)對工程有什么影響？

下面我將對FORE方法的花費(fèi)、優(yōu)勢和風(fēng)險(xiǎn)方面的評估進(jìn)行介紹，這些關(guān)鍵問題也將在介紹中得到回答。

3.1 花費(fèi)評估

在實(shí)例研究中，把花費(fèi)定義為現(xiàn)已花費(fèi)和將要花費(fèi)兩個(gè)過程來記錄工程中的花費(fèi)情況。這樣可以準(zhǔn)備記錄現(xiàn)階段的花費(fèi)以及連續(xù)性估計(jì)下一個(gè)階段的準(zhǔn)備和工程中所需的花費(fèi)。這些花費(fèi)包括訓(xùn)練員工和生產(chǎn)過程中的改變帶來的花費(fèi)。

3.2 優(yōu)勢評估

通過對實(shí)例的研究，得出了FORE方法的四個(gè)主要的優(yōu)勢：

（1）高效的測試和更加容易的錯(cuò)誤修復(fù)。FORE方法的最主要優(yōu)勢就是它可以簡化測試環(huán)節(jié)。因?yàn)樘卣髂Ｐ涂梢允刮覀冊跍y試的時(shí)候更加快速地理解消費(fèi)者對軟件的要求，另外，特征模型還可以使我們對無功能性（例如可擴(kuò)展性）的要求有更好的理解。我們可以更早發(fā)現(xiàn)無功能性的要求和更快速發(fā)現(xiàn)漏洞。

（2）透明度。透明度和消費(fèi)者要求的內(nèi)容相關(guān)，基于特征模型的結(jié)構(gòu)性，我們可以很容易地從消費(fèi)者的角度來概觀產(chǎn)品的要求結(jié)構(gòu)是怎樣構(gòu)成的。我們可以從商業(yè)需要和消費(fèi)者的要求兩方面對產(chǎn)品的特性進(jìn)行追蹤。這樣就很大程度上提高了產(chǎn)品的透明度。同時(shí)，由于更好地了解了消費(fèi)者和商業(yè)兩方面的需求，我們可以更容易地對產(chǎn)品不同版本的發(fā)布進(jìn)行計(jì)劃。

（3）降低工程的復(fù)雜性。我們可以通過生產(chǎn)模型的靈活可變性來降低工程的復(fù)雜性，把它應(yīng)用到工程中可以減少結(jié)構(gòu)中的多余成分，使工程更加簡化。

（4）簡化工程中的跟蹤環(huán)節(jié)。特征模型中的三個(gè)結(jié)構(gòu)直接映射了從商業(yè)需求到產(chǎn)品要求、設(shè)計(jì)和實(shí)行的跟蹤過程，所以，當(dāng)我們構(gòu)建特征模型的時(shí)候，跟蹤機(jī)制也同時(shí)被建立了起來。因此，工程中的跟蹤環(huán)節(jié)需要做的工作就被簡化了，同時(shí)在跟蹤過程中發(fā)生錯(cuò)誤的概率也降低了。

通過節(jié)時(shí)節(jié)薪的方法對FORE方法的節(jié)省空間進(jìn)行計(jì)算，在實(shí)例中，得出的節(jié)省空間大約為每天預(yù)算的15%到20%，在大約兩年的時(shí)間內(nèi)，回報(bào)率為1∶3。在對實(shí)例的優(yōu)勢分析中可以看出，由于FORE方法的特性，獲得最大好處的就是測試和跟蹤環(huán)節(jié)。

3.3 風(fēng)險(xiǎn)評估

在實(shí)例分析中，假設(shè)FORE方法最主要的優(yōu)勢沒有達(dá)到預(yù)期效果，通過節(jié)時(shí)節(jié)薪的方法計(jì)算出的節(jié)約空間依然是個(gè)正值，所以，即使主要優(yōu)勢沒有達(dá)到預(yù)期效果，F(xiàn)ORE方法依然是值得實(shí)行的。

4 結(jié)論

FORE方法確保在產(chǎn)品發(fā)布時(shí)，產(chǎn)品的特性只與消費(fèi)者的要求相關(guān)，這樣就減少了生產(chǎn)中因不必要的要求而造成的工作時(shí)間浪費(fèi)，提高了工作效率。特征模型，作為FORE方法的核心，使我們在工程結(jié)構(gòu)、測試和產(chǎn)品跟蹤方面都得以優(yōu)化。在FORE方法的實(shí)例研究中，我們發(fā)現(xiàn)FORE方法可以幫助我們在工程中持續(xù)地專注于有效產(chǎn)品特性的實(shí)行。我們可以通過自動(dòng)化技術(shù)提高FORE方法的實(shí)用性，例如，在特征模型中利用快速產(chǎn)品要求檢查法，可以提高工程的一致連貫性和程序中數(shù)據(jù)的質(zhì)量，同時(shí)幫助工程管理者及時(shí)找到產(chǎn)品要求中的漏洞。在風(fēng)險(xiǎn)管理中，產(chǎn)品的風(fēng)險(xiǎn)也與特征模型息息相關(guān)，利用FORE方法，我們可以更早地發(fā)現(xiàn)潛在的風(fēng)險(xiǎn)。

[1]莫緒文.面向特征的需求建模及模型轉(zhuǎn)換的研究與實(shí)踐[D].西安：西安電子科技大學(xué)，2013.

[2]郝濱濱.軟件工程管理方法與實(shí)踐[J].船舶電子工程，2004，（4）：37-40.

[3]王曉華.軟件特征模型與測試應(yīng)用研究[D].北京：中國科學(xué)院研究生院（空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心），2009.

[4]易立，趙海燕，張偉，金芝，梅宏.特征模型融合研究[J].計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)，2013,36（1）：1-8.