全面質(zhì)量管理在軟件業(yè)的應(yīng)用

早在20世紀(jì)60年代中期，人們就發(fā)現(xiàn)軟件的生產(chǎn)出現(xiàn)了“問題”，主要表現(xiàn)在生產(chǎn)過程不規(guī)范，缺乏管理。后來，人們在軟件工程方法學(xué)中引入了工程的概念、原理、技術(shù)和方法，這種思想在一定程度上解決了軟件生產(chǎn)過程中遇到的問題。但是直至80年代還是沒有提出一套管理軟件開發(fā)的通用原則，軟件管理不善的問題依舊在大范圍內(nèi)存在。隨著軟件開發(fā)的深入、各種技術(shù)的不斷創(chuàng)新以及軟件產(chǎn)業(yè)的形成，人們越來越意識到軟件過程管理的重要性，因此管理學(xué)的思想逐漸融入軟件開發(fā)過程中，由美國軟件工程研究所（SEI）提出的軟件能力成熟度模型（簡稱SW-CMM）便是軟件過程管理思想不斷發(fā)展的集中體現(xiàn)。

CMM的管理思想背景

SW-CMM不僅是一個模型，一個工具，它更代表了一種管理哲學(xué)在軟件工業(yè)中的應(yīng)用。SW-CMM的管理思想來源于已有60多年歷史的產(chǎn)品質(zhì)量管理。1930年，Walter Sheward 率先提出了一整套基于統(tǒng)計學(xué)原理的質(zhì)量控制方法，這些方法后來經(jīng)過W. Ewards Deming和Joseph Juran的發(fā)展和實(shí)踐得到了廣泛的應(yīng)用。Philip Crosby在《質(zhì)量是免費(fèi)的》一書中率先提出將質(zhì)量管理形成成熟度框架的概念，描述了進(jìn)行質(zhì)管實(shí)踐的5個階段，表達(dá)了質(zhì)量管理的全部運(yùn)作。

Deming、Juran以及Crosby等人的做法后來被稱為全面質(zhì)量管理（ml-->TQM）理論。在IBM公司，Watts Humphrey和Ron Radice將這種ml-->全面質(zhì)量管理的思想應(yīng)用于軟件工程過程，收到了很大的成效。SEI的軟件能力成熟度模型就是在以Humphrey為主的軟件專家實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。軟件能力成熟度模型中融合了全面質(zhì)量管理的思想，以5個不斷進(jìn)化的層次反映了軟件過程定量控制中項(xiàng)目管理和項(xiàng)目工程的基本原則。SW-CMM所依據(jù)的想法是只要不斷地對軟件企業(yè)的軟件工程過程的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和實(shí)踐進(jìn)行管理和改進(jìn)，就可以克服軟件生產(chǎn)中的困難，增強(qiáng)開發(fā)制造能力，從而能按時地、不超預(yù)算地制造出高質(zhì)量的軟件。

全面質(zhì)量管理的含義和特點(diǎn)

含義 全面質(zhì)量管理（Total Quality Management，簡稱ml-->TQM）是一個組織以質(zhì)量為中心，以全員參與為基礎(chǔ)，目的在于通過讓顧客滿意和本組織所有成員及社會受益而達(dá)到長期成功的管理途徑。

早期的質(zhì)量管理僅限于質(zhì)量檢驗(yàn)，僅能對產(chǎn)品的質(zhì)量實(shí)行事后把關(guān)，但質(zhì)量并不是檢驗(yàn)出來的，所以，質(zhì)量檢驗(yàn)并不能提高產(chǎn)品質(zhì)量，只能剔除次品和廢品。1924年提出休哈特理論，質(zhì)量控制從檢驗(yàn)階段發(fā)展到統(tǒng)計過程控制階段。休哈特認(rèn)為，產(chǎn)品質(zhì)量不是檢驗(yàn)出來的，而是生產(chǎn)制造出來的，質(zhì)量控制的重點(diǎn)應(yīng)放在制造階段，從而將質(zhì)量控制從事后把關(guān)提前到制造階段。1961年費(fèi)根堡姆提出全面質(zhì)量管理理論（ml-->TQM），將質(zhì)量控制擴(kuò)展到產(chǎn)品壽命循環(huán)的全過程，強(qiáng)調(diào)全體員工都參與質(zhì)量控制。70年代，田口玄一博士提出田口質(zhì)量理論，他認(rèn)為，產(chǎn)品質(zhì)量首先是設(shè)計出來的，其次才是制造出來的。因此，質(zhì)量控制的重點(diǎn)應(yīng)放在設(shè)計階段，從而將質(zhì)量控制從制造階段進(jìn)一步提前到設(shè)計階段。

特點(diǎn) ml-->全面質(zhì)量管理即為全員、全過程、全方位的質(zhì)量管理，力求全面提高經(jīng)濟(jì)效益。包括以下基本特點(diǎn):

（1） 全員參加:意味著質(zhì)量控制由少數(shù)質(zhì)量管理人員擴(kuò)展到企業(yè)的所有人員。

（2） 全過程:將質(zhì)量控制從質(zhì)量檢驗(yàn)和統(tǒng)計質(zhì)量控制擴(kuò)展到整個產(chǎn)品壽命周期。

（3） 全面運(yùn)用一切有效方法:是指應(yīng)用一切可以運(yùn)用的方法，而不僅僅是數(shù)理統(tǒng)計法。

（4） 全面控制質(zhì)量因素:意味著把影響質(zhì)量的人、機(jī)器設(shè)備、材料、工藝、檢測手段、環(huán)境等全部予以控制，以確保質(zhì)量。

大多數(shù)經(jīng)營管理者認(rèn)為，全面質(zhì)量管理的核心是強(qiáng)調(diào)一致性，克服隨意性，消除差錯，使顧客得到全面的滿足，它強(qiáng)調(diào)為了取得真正的經(jīng)濟(jì)效益，管理必須始于識別顧客的質(zhì)量要求，終于顧客對他手中的產(chǎn)品感到滿意。ml-->全面質(zhì)量管理就是為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)而指導(dǎo)人、機(jī)器、信息的協(xié)調(diào)活動。因此，全面質(zhì)量管理可以歸納為兩大基本原則.

全面質(zhì)量管理兩大基本原則

首先是以滿足顧客需求為導(dǎo)向，不斷改善，最終達(dá)到顧客的全面滿足；其次是以全員參與為基礎(chǔ)，進(jìn)行全過程的質(zhì)量控制。

CMM對全面質(zhì)量管理的體現(xiàn)

在軟件業(yè)，軟件質(zhì)量得不到提高主要原因在于質(zhì)量觀念的缺乏，而將全面質(zhì)量管理的思想運(yùn)用于軟件業(yè)，是提高軟件產(chǎn)品質(zhì)量、獲取競爭優(yōu)勢的有效手段。CMM不但對于指導(dǎo)過程改進(jìn)是一項(xiàng)很好的工具，而且把全面質(zhì)量管理概念應(yīng)用到軟件上，實(shí)現(xiàn)從需求管理到項(xiàng)目計劃、項(xiàng)目控制、軟件獲取、質(zhì)量保證、配置管理的軟件過程ml-->全面質(zhì)量管理。CMM的思想是一切從顧客需求出發(fā)，從全組織層面上實(shí)施過程質(zhì)量管理，正符合了ml-->TQM的基本原則。因此，它的意義不僅僅是對軟件開發(fā)的過程進(jìn)程控制，最關(guān)鍵的它還是一種高效的管理方法，有助于企業(yè)最大程度的降低成本，提高質(zhì)量和用戶滿意度。

CMM2

軟件需求管理體現(xiàn)ml-->TQM的核心思想 CMM的一個顯著的特征是將軟件需求作為一個活躍的實(shí)體貫穿于整個開發(fā)過程之中，實(shí)施有效的需求管理事實(shí)上滲透在CMM的不同層次（Level）和眾多關(guān)鍵過程域之中。軟件需求是軟件項(xiàng)目成功的關(guān)鍵，軟件項(xiàng)目中百分之四十至百分之六十的問題都是在需求分析階段埋下的“禍根”。美國質(zhì)量管理協(xié)會（ASQC）將“質(zhì)量”解釋為“產(chǎn)品或服務(wù)內(nèi)在特性和外部特性的總和，以此構(gòu)成其滿足給定需求的能力”，Crosby對于質(zhì)量的定義也是“同需求保持統(tǒng)一”，從這個意義上說，只有滿足用戶需求的軟件產(chǎn)品才談得上有好的質(zhì)量，反之，需求管理也正是從質(zhì)量出發(fā)以確定需求。CMM四級的“軟件質(zhì)量管理”過程域中也明確要求，組織、顧客和最終用戶的軟件質(zhì)量需求及其優(yōu)先級可以追蹤到分配給軟件的系統(tǒng)需求及軟件質(zhì)量目標(biāo)。因此，CMM的需求管理正是從全面質(zhì)量管理的主導(dǎo)思想—“以滿足顧客需求為導(dǎo)向”出發(fā)的，軟件開發(fā)則應(yīng)以需求工程作為核心過程（需求過程與其他過程的關(guān)系見圖1）。

圖1 需求過程與其他過程的關(guān)系

需求工程無疑是當(dāng)前軟件工程中的關(guān)鍵問題，但又是軟件工程中最復(fù)雜的過程之一。完整的軟件需求工程過程包括需求開發(fā)和需求管理兩個部分，需求開發(fā)的一般過程分為需求獲取、需求分析、編寫需求規(guī)格說明書（SRS）、需求驗(yàn)證四個階段，需求管理則主要包括需求基線的建立、需求變更控制以及需求跟蹤等活動。需求獲取是通過與用戶的交流，對現(xiàn)有系統(tǒng)的觀察及對任務(wù)進(jìn)行分析，從而開發(fā)、捕獲和修訂用戶的需求 ；需求分析是為最終用戶所看到的系統(tǒng)建立一個概念模型，作為對需求的抽象描述;由需求模型構(gòu)件生成精確的形式化的描述，即需求規(guī)格說明書，它將作為用戶和開發(fā)者之間的一致協(xié)議;需求分析的結(jié)果應(yīng)該通過評審、測試等手段驗(yàn)證它的正確性、完整性和一致性，這就是需求驗(yàn)證。貫穿于整個過程中，需求管理中最基本的任務(wù)則是明確需求，并使所有相關(guān)人員達(dá)成共識 ；建立需求跟蹤能力聯(lián)系鏈，確保所有用戶需求被正確地應(yīng)用，并且在需求發(fā)生變更時，能夠完全地控制其影響范圍，始終保持產(chǎn)品與需求的一致性。

需求工程需要各類人員的參與，如領(lǐng)域?qū)＜摇⒆罱K用戶、系統(tǒng)投資人、需求分析員、系統(tǒng)開發(fā)人員等等，以不同的著眼點(diǎn)和不同的知識背景，獲得對軟件需求的全面理解。需求工程最大的難度就體現(xiàn)在全方位需求的獲取以及非功能性需求與功能性需求的錯綜復(fù)雜的聯(lián)系上，當(dāng)前對非功能性需求分析建模技術(shù)的缺乏大大增加了需求工程的復(fù)雜性，而非功能性需求往往又決定了對軟件產(chǎn)品的質(zhì)量要求。因此，非功能性需求和質(zhì)量特性的分析模型有待深層次的研究。

CMM3

軟件產(chǎn)品工程體現(xiàn)ml-->TQM的過程控制 從CMM三級開始,軟件生命周期的各個階段被嚴(yán)格地劃分出來，其目的是保持軟件工程活動和軟件工作產(chǎn)品的一致性。目前還有很多軟件企業(yè)的軟件開發(fā)工作僅限于編碼，軟件工程方法學(xué)中的各種方法和技術(shù)得不到真正的應(yīng)用，因此單純的軟件工程技術(shù)并不能有效的解決“軟件危機(jī)”，改善軟件產(chǎn)品的質(zhì)量;而單純的測試也只是一種事后檢測的方法。只有通過軟件過程管理，將需求、設(shè)計過程從編碼中分離出來，才能對軟件質(zhì)量進(jìn)行產(chǎn)品生命周期全過程、全方位的控制。

ml-->TQM的核心就在于防患于未然，做到事先控制，確信“下一道工序就是用戶”，層層把好質(zhì)量關(guān)，決不讓不合格的半成品流入下道工序，一切為下道工序著想。軟件開發(fā)生命周期一般分為需求分析、概要設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、編碼、單元測試、集成測試、確認(rèn)測試、系統(tǒng)測試幾個階段，常用的生命周期模型有瀑布模型、V模型、增量模型、演化模型和螺旋模型，實(shí)際的軟件過程往往是幾種模型的結(jié)合。其中，V模型的運(yùn)用越來越廣泛，它強(qiáng)調(diào)了各個測試階段與開發(fā)前期各階段的對應(yīng)，更明確表示了個各種工作產(chǎn)品間的關(guān)系，也易于用戶在軟件開發(fā)中的參與和評價（見圖2）。

圖2 V模型

在軟件的整個生命周期中，軟件產(chǎn)品的質(zhì)量首先取決于它的設(shè)計，因?yàn)橘|(zhì)量、成本、效益的80%是在設(shè)計階段就確定了的。設(shè)計質(zhì)量控制在ml-->TQM中也是非常重要的一個環(huán)節(jié)，事實(shí)證明:產(chǎn)品投產(chǎn)后設(shè)計指標(biāo)修改得越少，產(chǎn)品的質(zhì)量水平也將越好。要保證顧客對質(zhì)量滿意，就必須從產(chǎn)品開發(fā)研制階段開始做起，需將用戶對軟件產(chǎn)品的質(zhì)量要求轉(zhuǎn)化成設(shè)計質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和開發(fā)過程中各個環(huán)節(jié)的技術(shù)要求。

因此，CMM要求每個階段的軟件工作產(chǎn)品必須文檔化，并分別由上下游角色對其進(jìn)行同行評審，置于嚴(yán)格的配置管理之下，以保證各角色在一致的基礎(chǔ)上工作。同行評審的目的則是在過程中及早地消除缺陷，減少后續(xù)階段的返工，避免上一個階段引入的缺陷遺留到下一個階段，造成質(zhì)量成本的成倍增加。

圖3 軟件生命周期中的缺陷分布

從圖3可以看出，缺陷是在開發(fā)過程的前期引入，但越到后期缺陷修復(fù)的成本越高，隨著CMM級別的提高，缺陷的消除將從后期逐步轉(zhuǎn)移到前期，遺留到用戶手中的缺陷也相應(yīng)減少，這必將大大縮短開發(fā)周期，降低不必要的成本。

因此，CMM的思想就是以過程為基礎(chǔ)進(jìn)行質(zhì)量控制，把質(zhì)量控制從事后檢測轉(zhuǎn)變?yōu)槭虑邦A(yù)防，能夠盡量減少大的設(shè)計更改。需求管理、全面質(zhì)量管理以及ml-->TQM中常用的質(zhì)量功能展開技術(shù)（QFD）也都是這種思想的反映。

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軟件質(zhì)量管理體現(xiàn)ml-->TQM的運(yùn)行機(jī)制 軟件質(zhì)量管理是CMM四級中一個獨(dú)立的KPA，其目的是使項(xiàng)目的軟件質(zhì)量管理活動是有計劃的、軟件產(chǎn)品的質(zhì)量目標(biāo)是量化的和受到管理的。它遵循了全面質(zhì)量管理活動的科學(xué)程序—PDCA（Plan、Do、Check、Action），即四個階段:

（1） 計劃:即確定質(zhì)量目標(biāo)以及實(shí)現(xiàn)這個目標(biāo)需要采取的措施。制定質(zhì)量計劃是整個質(zhì)量管理活動的基礎(chǔ)。國家標(biāo)準(zhǔn)對質(zhì)量下的定義為: 質(zhì)量是產(chǎn)品或服務(wù)滿足明確或隱含需要能力的特征和特性的總和。

對于軟件來說，軟件質(zhì)量則體現(xiàn)在質(zhì)量特性上，ISO/IEC9126中規(guī)定了6個質(zhì)量特性，即功能性、可靠性、易用性、效率、可維護(hù)性和可一致性，每個特性包含若干子特性。設(shè)定質(zhì)量目標(biāo)就是要找到用戶的質(zhì)量需求與這些質(zhì)量特性的相關(guān)性，并將其轉(zhuǎn)化為開發(fā)過程中可度量的技術(shù)指標(biāo)或能力指標(biāo)，作為質(zhì)量控制的依據(jù)。

上述的六大特性屬于軟件的外部屬性，與用戶滿意度直接相關(guān)，可以根據(jù)組織的目標(biāo)和項(xiàng)目的特點(diǎn)建立質(zhì)量模型，并采用一定的方法，如QFD（Quality Function Deployment）、GQM（Goal Question Metrics）等確定量化的質(zhì)量目標(biāo)，但這在實(shí)際工作中往往是相當(dāng)復(fù)雜和難以獲得的。因此，更常用的做法是以過程能力目標(biāo)反映產(chǎn)品質(zhì)量目標(biāo)，一個典型的能力指標(biāo)就是缺陷密度（即每單位規(guī)模工作產(chǎn)品中存在的缺陷數(shù)）和相應(yīng)的階段缺陷排錯率，可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)估計產(chǎn)品的規(guī)模和目標(biāo)缺陷密度，從而對每個階段發(fā)現(xiàn)的缺陷數(shù)量進(jìn)行控制。

（2） 實(shí)施 ：即按預(yù)定計劃、目標(biāo)措施及其分工實(shí)際執(zhí)行。為了在過程中控制軟件的質(zhì)量，需采取相應(yīng)的手段在預(yù)定的階段點(diǎn)或里程碑上進(jìn)行軟件工作產(chǎn)品質(zhì)量的測量，常用的方法有 同行評審、原型評價、測試等。這些方法主要從兩方面對軟件的質(zhì)量進(jìn)行度量，一是內(nèi)部屬性，即過程和活動自身可以度量的屬性，例如工作產(chǎn)品的缺陷密度 ；二是外部屬性，即與用戶環(huán)境相關(guān)的屬性，這些屬性在過程中往往難以度量，只有通過在項(xiàng)目的早期引入用戶測試來予以評價，而讓用戶參與開發(fā)過程，大大有利于產(chǎn)品質(zhì)量的提高。

（3） 檢查 ：即把實(shí)施的結(jié)果和計劃的要求對比，檢查計劃的執(zhí)行情況和實(shí)施的效果，是否達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，并找出原因。在對質(zhì)量度量的結(jié)果進(jìn)行分析時，往往會用到一些統(tǒng)計工具和方法，如檢查表、直方圖、控制圖、Pareto圖、散布圖、因果圖、運(yùn)行圖等。這些工具可以幫助確定問題、評估現(xiàn)狀、發(fā)現(xiàn)原因甚至形成下一步措施。

（4） 處理 ：即總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，將未解決的問題作為下一階段制定計劃的依據(jù)。CMM要求對軟件質(zhì)量測量的結(jié)果分析后，應(yīng)“采取合適的與軟件質(zhì)量計劃相一致的措施，以便使得產(chǎn)品的質(zhì)量測量結(jié)果與軟件質(zhì)量目標(biāo)相符合”。

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