賈瑛

改進(jìn)的PROBE方法模型的在軟件項(xiàng)目規(guī)模估算中的應(yīng)用

賈瑛

結(jié)合在實(shí)際項(xiàng)目中的經(jīng)驗(yàn)對(duì)PROBE方法進(jìn)行改進(jìn)，并提出了一個(gè)改進(jìn)的PROBE方法模型。模型以改進(jìn)PROBE方法為核心，分理解需求分析并進(jìn)行概念設(shè)計(jì)、產(chǎn)生規(guī)模相關(guān)表、確定新增部件規(guī)模、確定基礎(chǔ)和重用部件規(guī)模、估算非編程任務(wù)、選取合適的proxy、選擇規(guī)模估算規(guī)程方法、根據(jù)線性回歸方程確定項(xiàng)目規(guī)模等八個(gè)階段對(duì)部件如何獲取，如何編寫與組織，何時(shí)進(jìn)入估算，估算的具體過程給出了全面的指導(dǎo)。

PROBE方法；部件規(guī)模；軟件規(guī)模；線性回歸

章編號(hào)：1007-757X(2016)11-0069-05

0 引言

目前，軟件規(guī)模估算思想和方法層出不窮，其中圍繞功能點(diǎn)分析展開的各種研究占據(jù)了前沿的位置，但是功能點(diǎn)分析只是軟件規(guī)模估算的程序規(guī)模因子如何切割和度量的一個(gè)研究焦點(diǎn)，軟件規(guī)模估算視角還涉及如何利用歷史數(shù)據(jù)、如何建立準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)體系、如何設(shè)定各因子的評(píng)分系數(shù)、如何將軟件規(guī)模估算契合到先進(jìn)的軟件團(tuán)隊(duì)開發(fā)流程中、如何在功能點(diǎn)分析這個(gè)理念指導(dǎo)下劃分規(guī)模因子、如何結(jié)合技術(shù)人員的技術(shù)能力和程序員心理度量軟件規(guī)模。本文提出基于改進(jìn)的PROBE（全文）方法的軟件規(guī)模估算方法與PSP的計(jì)劃這一層次下軟件規(guī)模估算的關(guān)注視角相吻合，在其模型的基礎(chǔ)上改進(jìn)多個(gè)關(guān)鍵因素，創(chuàng)建一個(gè) PSP背景下的新的軟件規(guī)模估算方法，并用實(shí)例進(jìn)行驗(yàn)證其效果。

1 PROBE方法改進(jìn)要素的研究

PROBE方法在計(jì)劃中的地位如圖1所示。在圖1中，用PROBE方法做估算時(shí)，需要比較這項(xiàng)工作和以前工作的歷史數(shù)據(jù)。在每一次估算前，要保證所使用的歷史數(shù)據(jù)是來自于類似項(xiàng)目的。

1.1 設(shè)計(jì)模式視角改進(jìn)

圖1 PROBE方法估算流程

目前PROBE方法在提到概念設(shè)計(jì)的時(shí)候，只是簡(jiǎn)單地提到要進(jìn)行部件分解為具體項(xiàng)目用于后續(xù)proxy的確定。如何在概念設(shè)計(jì)階段劃分出真實(shí)可用的部件，就要結(jié)合設(shè)計(jì)模式思想、UML和前面提到的功能點(diǎn)法來分解部件。

首先要根據(jù)需求確定系統(tǒng)的邊界。通過UML工具建立用例圖，用例圖展示了系統(tǒng)外部行為者與系統(tǒng)所提供的用例

之間的聯(lián)系。第二步是計(jì)算文件數(shù)，進(jìn)行基于類圖的ILF和EIF計(jì)數(shù)，根據(jù)內(nèi)部邏輯文件（ILF）和外部接口文件（ElF）的特點(diǎn)，它們的計(jì)數(shù)主要由UML的類圖計(jì)算出來。第三步進(jìn)行基于交互圖的El、EO和EQ計(jì)數(shù)。部件的用例圖描述了系統(tǒng)提供的功能，也描述了系統(tǒng)的邊界，因此事務(wù)（外部輸入EI、外部輸出EO和外部查詢EQ）的個(gè)數(shù)可以由用例圖中的用例來確定。第四步對(duì)部件進(jìn)行復(fù)雜度的判定。事務(wù)的復(fù)雜度值由數(shù)據(jù)元素類型DET和引用文件類型FIR決定，文件的復(fù)雜度值由數(shù)據(jù)元素類型DET和記錄元素類型RET決定。

1.2 估算數(shù)據(jù)約束

PROBE方法重要的一個(gè)步驟是利用線性回歸方法和統(tǒng)計(jì)方法估算計(jì)劃新增和修改的規(guī)?；驎r(shí)間，這個(gè)線性方程如下表示：

計(jì)劃新增和修改的規(guī)模或時(shí)間：P=β0+β1*E。β0表示初始時(shí)間，β1表示平均開發(fā)每個(gè)類或數(shù)據(jù)庫元素等項(xiàng)目所需的時(shí)間。關(guān)鍵就是如何利用數(shù)據(jù)求得β0和β1的值。這要看數(shù)據(jù)的質(zhì)量以決定如何使用PROBE方法。

理想的情況是有 4個(gè)以上估算代理規(guī)模以及滿足相關(guān)性r＞0.7的實(shí)際新增和修改規(guī)模的數(shù)據(jù)點(diǎn)，暫且把這種情況下采取的PROBE方法叫做PROBE 1方法；其次情況是估算代理規(guī)模沒有4個(gè)以上，但是有計(jì)劃新增和修改的數(shù)據(jù)點(diǎn)以及滿足相關(guān)性r＞0.7的實(shí)際新增和修改規(guī)模的數(shù)據(jù)點(diǎn)各4個(gè)以上，暫且把這種情況下采取的PROBE方法叫做PROBE 2方法；在差的情況是在PROBE 2方法的情況下，滿足要求的數(shù)據(jù)點(diǎn)不在4個(gè)以上，其數(shù)據(jù)相關(guān)性也無法滿足r＞0.7，暫且把這種情況下采取的PROBE方法叫做PROBE 3方法；最差的情形是什么可用的數(shù)據(jù)都沒有，實(shí)際上沒有做預(yù)測(cè)而僅僅是猜測(cè)一個(gè)值作為計(jì)劃新增和修改的規(guī)?；蛘唛_發(fā)時(shí)間輸入到項(xiàng)目計(jì)劃中去，暫且把這種情況下采取的 PROBE方法叫做PROBE 4方法。

在PROBE方法的概念設(shè)計(jì)、部件附加、確定基礎(chǔ)部件和重用部件規(guī)模階段，接下來的規(guī)模估算要按照上述的情形進(jìn)行細(xì)化。對(duì)于PROBE 1方法使用線性回歸方法，根據(jù)估算代理規(guī)模和實(shí)際新增和修改規(guī)模的數(shù)據(jù)，計(jì)算參數(shù)β0和 β1；如果β0的絕對(duì)值不接近于0（小于新程序的預(yù)計(jì)規(guī)模的25%），或者β1不接近1.0，即在[0.5，2.0]區(qū)間之外，使用PROBE 2方法。此時(shí)同樣對(duì)于PROBE 2方法使用線性回歸方法，根據(jù)計(jì)劃新增和修改規(guī)模以及實(shí)際新增修改規(guī)模的數(shù)據(jù)計(jì)算參數(shù)β0和β1；如果β0的絕對(duì)值不接近于0（小于新程序的預(yù)計(jì)規(guī)模的25%），或者β1不接近1.0，即在[0.5，2.0]區(qū)間之外，使用PROBE 3方法。對(duì)于PROBE 3方法，β0=0，β1=累計(jì)實(shí)際新增和修改規(guī)模/累計(jì)計(jì)劃新增和修改規(guī)模。1.3 人員心理要素

應(yīng)用PROBE方法的過程，除了上述技術(shù)要素的改進(jìn)之外，還應(yīng)該考慮人員的心理要素。這個(gè)心理要素包括兩方面，其一是估算人員的心理因素。另外一種是項(xiàng)目開發(fā)人員的心理因素。前者是影響PROBE方法的一個(gè)內(nèi)在變量，后者是PROBE方法應(yīng)用時(shí)需要考慮的外部變量。

項(xiàng)目開發(fā)人員的心理因素是由于雙重身份引起的。在估算過程中的個(gè)體在后續(xù)的項(xiàng)目進(jìn)程中扮演不同的角色。高級(jí)程序員由于側(cè)重于概念設(shè)計(jì)的具體工作，因此對(duì)于 PROBE方法針對(duì)編碼元素的估算會(huì)顯得樂觀，做出的規(guī)模估算往往小于實(shí)際值；項(xiàng)目管理人員為了控制進(jìn)度，保證項(xiàng)目的按時(shí)完成，有意識(shí)的壓縮時(shí)間進(jìn)度，在估算時(shí)對(duì)部件的估算也會(huì)相應(yīng)偏??；而編碼人員由于負(fù)責(zé)做這些部件的具體實(shí)現(xiàn)工作，希望能在盡可能長(zhǎng)的時(shí)間完成單位工作，故在估算的時(shí)候有意識(shí)地將部件規(guī)模估計(jì)偏大以在后續(xù)的時(shí)間安排中排出更多的時(shí)間計(jì)劃。

1.4 激勵(lì)要素

在PROBE方法開始實(shí)行的初期，目的在于培養(yǎng)個(gè)體良好的軟件過程習(xí)慣。在這個(gè)階段，應(yīng)該激勵(lì)那些嚴(yán)格按照PROBE方法流程進(jìn)行個(gè)體改進(jìn)的人員，而不必在意估算結(jié)果如何精確。當(dāng)軟件工程師接受這個(gè)過程后，就習(xí)慣接受計(jì)劃規(guī)劃的思想，在概念設(shè)計(jì)階段會(huì)考慮軟件的局部架構(gòu)，帶動(dòng)個(gè)體軟件設(shè)計(jì)能力的提高以及相關(guān)技術(shù)和工具的使用，不經(jīng)意間極大提高個(gè)體生產(chǎn)效率，這時(shí)就可以迫使那些最后接受PROBE方法的人為了追趕平均績(jī)效，不得不采取這種方法。在接下去的第三階段，當(dāng)PROBE方法開始普遍使用后，才將注意力集中到規(guī)模估算的準(zhǔn)確性上來，對(duì)于提供有效估算部件、對(duì)PROBE方法提出改進(jìn)意見的人員實(shí)行激勵(lì)。

2 改進(jìn)的PROBE方法模型

通過上述的研究，最終建立一個(gè)改進(jìn)的PROBE方法模型，具體示意如圖2所示：

圖2 改進(jìn)的PROBE方法模型

1）概念設(shè)計(jì)。根據(jù)設(shè)計(jì)模式思想，利用 UML工具標(biāo)識(shí)類之間的關(guān)系；利用數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)工具標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)庫元素；明確文檔內(nèi)容和文檔之間的關(guān)系。并將這些類（或者細(xì)分到類的方法）、數(shù)據(jù)庫元素、文檔進(jìn)行部件編號(hào)。

2）獲取滿足5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)要求的proxy，并產(chǎn)生規(guī)模相關(guān)表。規(guī)模等級(jí)的產(chǎn)生如下所敘。

（1）將部分規(guī)模除以該部分包含的項(xiàng)目數(shù)得到每個(gè)項(xiàng)的規(guī)模；

（2）將這些項(xiàng)規(guī)模分成各個(gè)功能類別的規(guī)模；

（3）對(duì)于每一個(gè)規(guī)模值，算出它的對(duì)數(shù)：ln（Xi）；

（4）計(jì)算這些對(duì)數(shù)的平均值ln（Xi）avg；

（5）由平均值得出各個(gè)對(duì)數(shù)值之間的差：

（6）得出標(biāo)準(zhǔn)差σ；

（7）計(jì)算對(duì)數(shù)范圍：ln（VS）=ln（Xi）avg-2σ，ln（S）=ln（Xi）avg-σ，

3）新增部件規(guī)模。輸入部件的名字、項(xiàng)的數(shù)目和相關(guān)的規(guī)模。對(duì)于每一個(gè)部件，從相應(yīng)的規(guī)模表中取得每項(xiàng)的規(guī)模，用這個(gè)值乘以項(xiàng)數(shù)，并輸入到估算規(guī)模中；在任何新可重用的附加的估算規(guī)模后加上星號(hào)。開發(fā)之后，度量并輸入每個(gè)新部件或新部件項(xiàng)的實(shí)際規(guī)模和新部件的項(xiàng)數(shù)。

4）基礎(chǔ)和重用部件規(guī)模。對(duì)于基礎(chǔ)部件，度量并輸入基礎(chǔ)規(guī)模，估算并輸入對(duì)基礎(chǔ)程序的刪除、修改和新增的規(guī)模開發(fā)之后，度量并輸入基礎(chǔ)程序和任何刪除、修改或新增的實(shí)際規(guī)模。對(duì)于重用部件輸入每個(gè)不修改的重用部件的名字和每個(gè)不修改的重用部件的規(guī)模，開發(fā)后輸入每一個(gè)不修改的重用部件的實(shí)際規(guī)模。

5）估算非編程任務(wù)。這已在前面專門敘述，這里不再展開。

選取的proxy需要滿足前面敘述的五個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，就是合格的proxy。

6）選擇規(guī)模估算規(guī)程方法。

（1）確定新增規(guī)模A=新增基礎(chǔ)代碼BA+部件附加PA；

（2）估算代理規(guī)模E=A+修改代碼M；

（3）確定規(guī)模估算規(guī)程方法：分析有用的數(shù)據(jù)并選擇合適的PROBE估算方法。

7）根據(jù)線性回歸方程確定項(xiàng)目規(guī)模。

（1）如果選擇的是前面提到的 PROBE 1方法或者PROBE 2方法，計(jì)算相系數(shù)r；

（2）按照PROBE規(guī)程計(jì)算β0，β1的值；

（3）使用規(guī)?；貧w參數(shù)和估算代理規(guī)模計(jì)算計(jì)劃新增和修改規(guī)模P=β0+β1*E；

（4）計(jì)算總的估算規(guī)模T=P+B-D-M+R；

（5）估算總的新的可重用的規(guī)模NR，用*號(hào)表示；

（6）計(jì)算并輸入預(yù)測(cè)區(qū)間；

（7）計(jì)算預(yù)測(cè)區(qū)間的上限UPI和下限LPI；

（8）列出計(jì)算預(yù)測(cè)區(qū)間的可能性百分比（70%或者90%）。

3 改進(jìn)的PROBE方法模型的實(shí)證分析

項(xiàng)目是某儲(chǔ)運(yùn)公司委托開發(fā)的信息系統(tǒng)，系統(tǒng)構(gòu)架采用B/S和C/S的混合構(gòu)架模式客戶端系統(tǒng)是個(gè)以財(cái)務(wù)為核心，以業(yè)務(wù)為導(dǎo)向的運(yùn)輸管理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息管理、車輛信息管理、車輛維修管理、司機(jī)信息管理、薪酬管理、運(yùn)輸業(yè)務(wù)管理、貨代業(yè)務(wù)管理、事務(wù)提醒、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)匯總統(tǒng)計(jì)和報(bào)表打印、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)庫備份還原、用戶權(quán)限管理十二大塊功能。

3.1 確定設(shè)計(jì)模式

目前有5個(gè)歷史項(xiàng)目在功能和規(guī)模上都是相近的，其中前4個(gè)采取的項(xiàng)目開發(fā)方法是一樣的，看起來似乎選取它們中的最后一個(gè)是最理想的選擇。但是觀察發(fā)現(xiàn)，最后一個(gè)項(xiàng)目與前 4個(gè)項(xiàng)目不同的原因是組織內(nèi)在這個(gè)項(xiàng)目之前發(fā)起變革，為了解決代碼復(fù)用性和開發(fā)流程的規(guī)范化，對(duì)系統(tǒng)的架構(gòu)進(jìn)行了徹底改變，當(dāng)然包括業(yè)務(wù)層的類發(fā)生了巨大的變化?；谏鲜鲈?，采用這個(gè)項(xiàng)目作為歷史數(shù)據(jù)的依據(jù)。核心部分即業(yè)務(wù)操作部分的UML活動(dòng)圖與類、方法的關(guān)系如圖3所示：

圖3 UML活動(dòng)圖

部件被清晰地分解，考察部件的復(fù)雜圖也有了依據(jù)。

3.2 獲取proxy并產(chǎn)生規(guī)模相關(guān)表

首先考察（規(guī)模，時(shí)間（小時(shí)））的關(guān)系。根據(jù)歷史數(shù)據(jù)選取15組，分別如表1所示：

表1 相關(guān)性計(jì)算數(shù)據(jù)表

顯著性t=|r|sqrt（n-2）/sqrt（1-r*r）=6.31，在t分布表中查詢95%一列，因?yàn)閚=15，自由度d=13，6.31＞2.182，

所以顯著性小于0.05.

由此說明時(shí)間和規(guī)模是顯著相關(guān)的。

然后考察估算規(guī)模與實(shí)際規(guī)模的關(guān)系。如果歷史數(shù)據(jù)即上述基于相同設(shè)計(jì)模式的項(xiàng)目的估算規(guī)模與實(shí)際規(guī)模存在顯著的相關(guān)關(guān)系，結(jié)合前面得出時(shí)間和規(guī)模顯著相關(guān)的結(jié)論，則認(rèn)為這些proxy是符合標(biāo)準(zhǔn)的。需要注意的是由于設(shè)計(jì)模式保持嚴(yán)格的一致性，因此現(xiàn)有項(xiàng)目24個(gè)部件與之前項(xiàng)目的16個(gè)部件在系統(tǒng)中的功能地位是近似的，因此可以作為對(duì)照，所得的結(jié)論才有參照意義。

選取歷史數(shù)據(jù)（估算規(guī)模，實(shí)際規(guī)模）的數(shù)據(jù)如表2所示：

表2 相關(guān)性計(jì)算數(shù)據(jù)表

又∑xi=610，∑yi=787；求得相關(guān)性r=0.83；同理顯著性小于0.05。

PROBE估算方法將歷史規(guī)模數(shù)據(jù)根據(jù)工作類型劃分成多個(gè)類別，這樣如果知道所有之前開發(fā)的關(guān)于某部件的規(guī)模，就能夠推測(cè)出類似的某部件的規(guī)模，制定一張規(guī)模相關(guān)表如表3所示：

表3 部件規(guī)模表

ContainerInfo 3 19 6.333 S CreateNewOrder 2 25 12.500 M AddI-temToOrder 3 47 15.667 M Complete 2 51 25.500 L Request-Shipment 2 43 21.500 L ShippingOrder-Item 4 73 18.250 L CloseShipment 2 29 14.500 M Create-BackOrder 3 13 6.500 S BackOrder-ItemArrives 3 21 7.000 S ReturnItem 3 13 4.333 VS ListReadyOrders 2 8 4.000 VS ListOrdersWithdersWith-Backorder 2 19 9.500 S

將規(guī)模數(shù)據(jù)劃分為很小（VS）、?。⊿）、中等（M）、大（L）、很大（VL），這樣可以為判斷部件規(guī)模提供一個(gè)初始結(jié)構(gòu)[15]。

3.3 確定新增部件

經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)主框架、數(shù)據(jù)基礎(chǔ)訪問層、數(shù)據(jù)持久層等通用類的基礎(chǔ)部件共計(jì)代碼1445行，都無需新增和刪除，需要在主框架修改12行。重用部件是關(guān)于報(bào)表操作的類。基礎(chǔ)和重用部件如下表4、表5、表6所示：實(shí)際程序規(guī)模，且r＞0.7，因此采取PROBE 1方法。

表4 基礎(chǔ)部件估算值

表5 基礎(chǔ)部件實(shí)際值

表6 重用部件估算值和實(shí)際值

根據(jù)上述分析得出的數(shù)據(jù)，可以利用PROBE 2方法的線性回歸方法計(jì)算規(guī)模，如下表7所示：

表7 PROBE方法計(jì)算規(guī)模

計(jì)劃新增和修改的規(guī)模（P） P=β0+β1*E 1741總的估算規(guī)模（T） T=P+B-D-M+R 3538預(yù)測(cè)范圍 范圍 348預(yù)測(cè)區(qū)間上限 UPI=P+范圍 2089預(yù)測(cè)區(qū)間下限 LPI=P-范圍 1393預(yù)測(cè)區(qū)間百分比 95

從這個(gè)實(shí)證中可以看出，PROBE方法利用歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行軟件規(guī)模的估算，在下次的估算中這次的實(shí)際值將影響下次的估算值，不斷重復(fù)迭代，使線性回歸方程日趨合理，不斷提高軟件規(guī)模估算的準(zhǔn)確度。

4 總結(jié)

PROBE是一種簡(jiǎn)單的基于代理的軟件規(guī)模估算方法，它是基于軟件工程邏輯和統(tǒng)計(jì)方法之上提出的，本文對(duì)一般的PROBE方法進(jìn)行了改進(jìn)。改進(jìn)的PROBE方法簡(jiǎn)單易用，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)，利用方法對(duì)軟件規(guī)模進(jìn)行估算，得到規(guī)模估算的結(jié)果。

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Application of Improved PROBE method Model in Software Project Scale Estimation

Jia Ying
(Baoji Professional Technology Institute, Baoji 721000)

Combine with the actual project experience in the PROBE method to improve, and put forward an improved model of PROBE method. The model takes improving the PROBE method as the core to understand the demand analysis. Then do the conceptual design, produce the scale related tables, determine the size of the new parts, determine the basis and reuse of parts scale, estimate the non programming tasks, select the appropriate proxy, select the size of the standard method, according to the linear regression equation to determine the project size. These above eight stages give a comprehensive guide of how to get, write and organize the parts, when to enter the estimate and the specific process of it.

PROBE method； Component size； Software size； Linear regression

TP311

A

2015.12.28）

賈 瑛（1983-）,女，寶雞職業(yè)技術(shù)學(xué)院，研究生，講師，新疆哈密人，研究方向：網(wǎng)絡(luò)和多媒體，寶雞，721013