統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制技術(shù)在其它工業(yè)的成功應(yīng)用，使得人們逐漸認(rèn)識(shí)到改善軟件過(guò)程對(duì)改進(jìn)軟件產(chǎn)品質(zhì)量的作用，因此軟件行業(yè)也希望借助于統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量管理方法從傳統(tǒng)的事后檢驗(yàn)和測(cè)試向缺陷預(yù)防系統(tǒng)轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)對(duì)軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。預(yù)測(cè)軟件產(chǎn)品和軟件過(guò)程的未來(lái)特征。

1 spc技術(shù)概況

    統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制SPC是Statistics Process Control的縮寫(xiě)，它指應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法，分析過(guò)程的樣本統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，以此判斷生產(chǎn)過(guò)程的波動(dòng)是否處于可接受狀態(tài)，在必要時(shí)，調(diào)整過(guò)程參數(shù)，以降低產(chǎn)品質(zhì)量特性值過(guò)多地偏離目標(biāo)值，使整個(gè)過(guò)程維持在僅受偶然因素影響的穩(wěn)定受控狀態(tài)，以提高過(guò)程的效能，它對(duì)過(guò)程中的各個(gè)階段進(jìn)行分析與監(jiān)控，從而達(dá)到改進(jìn)與保證質(zhì)量的目的。因此，SPC技術(shù)在許多行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用范圍也已經(jīng)非常廣泛。

    1924年美國(guó)質(zhì)量大師休哈特博士首先發(fā)明了控制圖方法進(jìn)行工序控制，以穩(wěn)定生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量，控制圖是SPC最核心的工具，控制圖是對(duì)選定的過(guò)程質(zhì)量特性加以測(cè)定、記錄從而進(jìn)控制管理的一種用統(tǒng)計(jì)方法設(shè)計(jì)的圖。控制圖的橫坐標(biāo)表示時(shí)間或按時(shí)間順序抽樣的樣本編號(hào)，通常為子組號(hào)，縱坐標(biāo)表示質(zhì)量特性值或質(zhì)量特性值的統(tǒng)計(jì)量(如子組平均值x、子組極差R等)，它包含一條中心線(CL)；兩條上下控制界限(UCL)、(LCL)。如圖1所示，按統(tǒng)計(jì)量分，控制圖可分為計(jì)量值控制圖(Xbar-R圖、Xbar-S圖等) 和記數(shù)值控制(P圖、C圖、U圖等)它們均有各自適用的范圍。

圖1 控制圖結(jié)構(gòu)

2 軟件過(guò)程中應(yīng)用SPC

    軟件行業(yè)中SW-CMM、CMMI等都體現(xiàn)出這種“過(guò)程控制”和“統(tǒng)計(jì)控制”的理念。

    CMMI4級(jí)“定量管理級(jí)”要求建立質(zhì)量和過(guò)程性能的定量目標(biāo)，確定和糾正過(guò)程變異的特殊根源(異因，在SPC中也稱為系統(tǒng)因素)，防止未來(lái)再次發(fā)生這些變異；CMMI5級(jí)“優(yōu)化級(jí)”關(guān)注在增量和創(chuàng)新技術(shù)改進(jìn)過(guò)程中過(guò)程性能的持續(xù)改進(jìn)、確定、評(píng)估和改進(jìn)導(dǎo)致過(guò)程變異的公共原因(偶因，即偶然因素)。

    針對(duì)目前軟件產(chǎn)業(yè)中存在的一些問(wèn)題，需要用基于數(shù)據(jù)的客觀方法來(lái)觀察問(wèn)題，研究問(wèn)題的內(nèi)容以及產(chǎn)生問(wèn)題的原因，從而找到一些解決問(wèn)題的方法和途徑，不斷改善軟件的開(kāi)發(fā)管理過(guò)程，提高產(chǎn)品的質(zhì)量。統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制(SPC)有助于對(duì)軟件開(kāi)發(fā)中的各項(xiàng)活動(dòng)進(jìn)行定量的了解和精確的控制。同時(shí)也有助于對(duì)過(guò)程的改進(jìn)和產(chǎn)品的改進(jìn)提供明確的指導(dǎo)。SPC有利于事先分析改進(jìn)活動(dòng)的成本效益，預(yù)測(cè)改進(jìn)后的效果；事中進(jìn)行定量的跟蹤與監(jiān)控，客觀及時(shí)地發(fā)現(xiàn)活動(dòng)中的問(wèn)題，便于采取精確的糾正措施；事后能夠進(jìn)行客觀定量化的分析與總結(jié)，對(duì)于軟件企業(yè)的資產(chǎn)積累就有非常實(shí)用的效益。在軟件過(guò)程改進(jìn)活動(dòng)中，SPC有助于人們理解人類過(guò)程的“可靠性”；為過(guò)程建立管理希望的邊界；理編偏差的原因和模式；確認(rèn)用于預(yù)測(cè)和計(jì)劃的度量分析模型；對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行定量的管理和控制。

    2.1 用控制圖監(jiān)控軟件過(guò)程勝能穩(wěn)定情況

    在CMM/CMMI模型中，定量項(xiàng)目管理(QPM-Quantitative Project Management)是CMM/CMMI模型第4級(jí)的一個(gè)過(guò)程域，是對(duì)項(xiàng)目管理的高層次的要求；用SPC作為工具來(lái)建立的過(guò)程性能基線，是進(jìn)行定量項(xiàng)目管理的基礎(chǔ)和依據(jù)，統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制有助于軟件工程人員識(shí)別、測(cè)量和分析各種引起系統(tǒng)差別的原因，從而采取措施減少和防范這種偏差，使過(guò)程趨于穩(wěn)定。穩(wěn)定的過(guò)程是在統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制下的過(guò)程，即它的可度量特征或過(guò)程性能的基礎(chǔ)分部是始終如一的，只有對(duì)穩(wěn)定的過(guò)程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，建立過(guò)程性能基線才是有意義的。統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制及其相關(guān)的控制圖是研究過(guò)程系統(tǒng)穩(wěn)定性的有效工具。控制圖以圖形方式表示過(guò)程隨時(shí)間的變化用于區(qū)別異因和偶因引起的偏差。在剔除異因的影響之后，就可以利用統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制中的XmR圖得到過(guò)程的性能基線。

    假設(shè)已設(shè)定義出了項(xiàng)目計(jì)劃的過(guò)程，那么就可以通過(guò)度量項(xiàng)目估算的準(zhǔn)確性，來(lái)檢查項(xiàng)目的計(jì)劃過(guò)程的能力。統(tǒng)計(jì)一段時(shí)期內(nèi)組織內(nèi)的所以項(xiàng)目的估算偏差，使用控制圖來(lái)檢查這個(gè)過(guò)程的穩(wěn)定性，分析過(guò)程的性能。如下：

    例：某項(xiàng)目過(guò)程管理中，進(jìn)度偏差如表1所示，用SPC的XmR控制圖實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析及控制。

表1 項(xiàng)目備份階段的進(jìn)度偏差