统计过程控制在软件过程改进中的应用研究
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摘要
软件是一类重要的资源，其质量的优劣直接影响到使用者的绩效。随着软件业的蓬勃发展，软件的质量越来越引起人们的广泛关注。反映和控制软件质量的状况，是软件质量研究的主要内容。国际上，软件质量管理比较成功的做法是在软件企业内建立质量保障体系，如通过CMM能力成熟度模型或ISO9001认证。这两种质量保障体系都非常重视软件过程改进。本文把统计过程控制原理运用于软件过程改进，着重研究了利用Shewhart控制图分析与监控软件过程，改进软件过程，提高软件过程能力，保证软件过程处于稳定的控制状态，改善软件产品的质量，提高软件企业的效率与效益，进而增强软件企业的竞争力。
本文针对软件过程改进，介绍了统计过程控制图的基本结构和基本原理，分析了目前国内外软件过程改进的基本情况，剖析了软件过程改进的必要性。为了保证对软件过程问题的诊断有的放矢，保证数据的针对性、有效性，制定了软件的度量计划。利用传统的Shewhart控制图(如散点图、折线图、因果图、直方图、排列图等)分析、处理软件过程改进中所采集的数据，去粗取精，去伪存真，找出其中的规律，分析影响软件过程的的因素，确定软件质量改进的方向。利用带有控制线的Shewhart控制图，分析、监控软件过程，找出软件过程波动的规律，确定过程失控的原因，保证软件过程长期地处于稳定的统计控制状态，并使软件过程具有一定的可预测性。针对传统的Shewhart控制图不具备时域性的缺点，引入了加权移动平均思想，对Shewhart图进行了改进，并提出了统计过程控制的实施流程框架。
The software is such an important resource than its qualities affect the users' performance. As the large numbers of software corporations boom, the software qualities more and more arouse extensive concern. A essential aspect of software quantity study is to provide and supervise the state of software qualities. The many foreign software corporations attribute their success to CMM or ISO9001 which attachs great importance to software process improvement. By applying the principle of statistical process control to software process improvement, the paper studies particularly how to analyse and control software process with the Shewhart chart in order to improve the capability of software process and enhance the competition power of software corporations.
Firstly, the paper introduces the basical structure and principle of the Shewhart chart, analyses the current inland and overseas primary situation of software process improvement and anatomies the necessity of software process improvement. Secondly, the scheme of software measuring is worked out, which ensures the questions of software process to be diagnosed correctly. Thirdly, by analysing and processing the datum which have been collected for software process improvement with the traditional Shewhart chart, the laws which the datum imply would be revealed so as to determine the factors which effect on software process improvement and the direction for the improvement of software quality. Next, by analysing and controlling software process by the Shewhart chart with control
lines, the fluctuation law of software process would be detected and the causes of process which is out of control would be found out so as to ensure that software process has constantly been under control. Finally, because of the defect that it hasn't the time span, the traditional Shewhart chart is improved by introducing weighted move average, In addition, the framework of implementation procedure of statistical process control is brought forward in the paper.
本文针对软件过程改进，介绍了统计过程控制图的基本结构和基本原理，分析了目前国内外软件过程改进的基本情况，剖析了软件过程改进的必要性。为了保证对软件过程问题的诊断有的放矢，保证数据的针对性、有效性，制定了软件的度量计划。利用传统的Shewhart控制图(如散点图、折线图、因果图、直方图、排列图等)分析、处理软件过程改进中所采集的数据，去粗取精，去伪存真，找出其中的规律，分析影响软件过程的的因素，确定软件质量改进的方向。利用带有控制线的Shewhart控制图，分析、监控软件过程，找出软件过程波动的规律，确定过程失控的原因，保证软件过程长期地处于稳定的统计控制状态，并使软件过程具有一定的可预测性。针对传统的Shewhart控制图不具备时域性的缺点，引入了加权移动平均思想，对Shewhart图进行了改进，并提出了统计过程控制的实施流程框架。
The software is such an important resource than its qualities affect the users' performance. As the large numbers of software corporations boom, the software qualities more and more arouse extensive concern. A essential aspect of software quantity study is to provide and supervise the state of software qualities. The many foreign software corporations attribute their success to CMM or ISO9001 which attachs great importance to software process improvement. By applying the principle of statistical process control to software process improvement, the paper studies particularly how to analyse and control software process with the Shewhart chart in order to improve the capability of software process and enhance the competition power of software corporations.
Firstly, the paper introduces the basical structure and principle of the Shewhart chart, analyses the current inland and overseas primary situation of software process improvement and anatomies the necessity of software process improvement. Secondly, the scheme of software measuring is worked out, which ensures the questions of software process to be diagnosed correctly. Thirdly, by analysing and processing the datum which have been collected for software process improvement with the traditional Shewhart chart, the laws which the datum imply would be revealed so as to determine the factors which effect on software process improvement and the direction for the improvement of software quality. Next, by analysing and controlling software process by the Shewhart chart with control
lines, the fluctuation law of software process would be detected and the causes of process which is out of control would be found out so as to ensure that software process has constantly been under control. Finally, because of the defect that it hasn't the time span, the traditional Shewhart chart is improved by introducing weighted move average, In addition, the framework of implementation procedure of statistical process control is brought forward in the paper.
引文
[1] 何新贵、王纬、王方德，《软件能力成熟度模型》，清华大学出版社，(2000)，20—161
[2] 孙文爽、陈兰祥，《多元统计分析》，北京高等教育出版社，(1994)，167—198
[3] 杨一平主编，《软件能力成熟度模型CMM方法及其应用》，人民邮电出版社，(2001)，18—211
[4] Joseph Raynus 著，邱仲潘等译，《CMM软件过程改进指南》，电子工业出版社，(2002)，102
[5] 王希曾，《ISO9000质量改进技法》，华南理工大学出版社，(2002)，3—11，151—176
[6] 张富山主编，《质量改进工具箱》，中国计划出版社，(2001)，114—180
[7] William A.Florac、Anita D.Careton 著，任爱华、刘又诚译，《度量软件软件过程》，北京航空航天大学出版社，(2002)，15—125
[8] 蔡希尧，软件质量的度量问题，计算机工程与科学，(1，1996)，2—3
[9] 李海宁，统计过程控制(SPC)的实践，航空标准化与质量，(2，1994)，26—27
[10] 刘磊、张宇明、钱积新，统计过程控制在连续过程中的应用，化工自动化及仪表，(24，2，1997)，37—38
[11] 蔡林沁、袁小兵，统计过程控制(SPC)及其在一汽大柴的应用，计算机应用，(22，9，2002)，77—78
[12] 马义中，统计过程控制研究领域及趋势概述，郑州航空工业管理学院学报，(19，1，2001)，2—4
[13] 邵丽，基于CMM的软件过程改进，微型机与应用，(4，2002)，4—6
[14] 崔敬东、毛荐其，软件过程改进与ISO9000质量体系的建立，中国标准化，(2，2001)，45—46
[15] 解培元，《科学技术管理》，人民大学出版社，(1993)，150—151
[16] 胡宇军、赖文华，累积求和统计控制法及其在聚酯生产中的应用，合成纤维工业，(1998—03)
[17] 徐羽中、马玉林、袁哲俊，EWMA质量控制图的应用研究，机械工程师，(S1，1998)，13—14
[18] 宿为民、朱三元，支持度量的软件过程建模方法研究，软件学报，(10，8，1999)，843—848
[19] 张社英、邓日失，软件质量度量方法学及其应用，北京航空航天大学出版社，(23，1，1997)，61—66
[20] 李键、金茂钺忠，软件过程度量的技术研究，计算机工程与应用，(5，2001)，88—89
[21] 孙志安，软件复杂性的度量与控制，舰船科学技术，(5，1997)，35—37
[22] 王雪松、许世范、巩敦卫，统计过程控制图的优化设计，中国矿业大学学报，(29，3，2000)，297—300
[23] 陈玉祥，《预测技术及应用》，机械出版社，(1988)，201—205
[24] 仍然，从国际软件质量标准论我国软件产业质量保障体系，情报学报，(18，5，1999)，448—450
[25] 马慧、杨一平，论CMM与ISO9000在软件过程管理中的差异，管理论坛，(1，2001)，4—7
[26] 赵红波，软件产品的质量控制，航空标准化与质量，(2，1998)，37—39
[27] 李业，预测学，华南理工大学出版社，(1995)，178—181
[28] 杜雪樵，随机过程，合肥工业大学出版社，(1997)，45—46
[29] 杨一平，几种软件过程改进方法的比较，计算机工程与应用，(15，2002)，219—222
[30] 丁锋，软件过程改进的实现，计算机工程，(26，10，2000)，100—103
[31] 司马锡生，多变量统计过程控制诊断技术的进展，南京化工大学学报，(22，6，2000)，86—88
[32] 冯雄峰、阳宪惠、徐用懋，多元统计过程控制方法的平方预测误差分析，清华大学学报(自然科学版)，(39，7，1999)，41—45
[33] 桑萍，统计过程控制在包钢生产中的应用，冶金标准化与质量，(40，1，2001)，56—58
[34] 吴少敏、李慧卿，统计过程控制在质量管理中的应用，宝钢技术，(1，2000)，52—54
[35] 茅忠明、华俊，统计过程控制及其软件实现，计算机应用，(21，5，2001)，57—59
[36] 黄晓兰，统计过程控制技术在半导体生产中的应用，电子标准化与质量，(3，1999)，15—18
[37] Hayes, Will, and Over, James W. The Presonal Software Process(PSP): An Empirical Study of the Impact of PSP on Individual Engineers. (CMU/SEI-97-TR-001) Pittsburgh, Pa: Software Engineering Institute, Carnegie Mellon University, December 1997
[38] Henry, Joel, and Blasewitz, Bob. "Process Definition: Theory. And Reality" IEEE Software 9, no. 6(1992): 103-105
[39] Wheeler, Donald J. , and Chambers David S. Understanding Statistical Process Control, 2d ed. Knoxville, Tenn.: SPC Press, 1992
[40] Western Electric Co., Inc. Statistical Quality Control Handbook. Indianapolis: AT&T Technologies, 1958
[41] Shewhart, Walter A. Statistical Method from the Viewpoint of Quality Control. Washington, D. C.: Graduate School of the Department of Agricuture, 1939. (Reprinted in Mineola, N. Y.: Dover Publication, Inc., 1986)
[42] Montgomery, Douglas C. Introduction to Statistical Quality Control, 3d ed. New York: John Wiley & Sons, 1996
[43] Montgomery, Douglas C., and Runger, G.c. Applied Statistical and Probability for Engineers. New York: John Wiley & Sons, 1994
[44] Juran, J. M., and Gryna, Frank M., eds. Juran's Quality Control Handbook, 4th ed. New York: McGraw-Hill, 1988
[45] Pall, Grbriel A. Quality Process Management. Englewood Cliffs, N. J.: Prentice McGraw-Hill, 1990
[46] Perry, Dewayne E.. and Votta, Lawrence G. "People, Organizations, and Process Improvement." IEEE Software 11, no. 4(1994): 36-45
[47] Card, David N., and Glass, Robert L. Measuring Software Design Quality. Englewood Cliffs, N. J.: Prentice-Hall, 1990
[48] Duncan, Acheson J. Quality Control and Industrial Statistics. Homewood, Ill.: Richard D. Irwin, Inc., 1974
[49] Gibson, John E. "Is the Software Industry Ready for Statistical Process Control?", a white Paper. Gaithersburg, Md.: Lockheed Martin Mission Systems, April 1998
[50] Britz, Galen, et al. "How to Teach Others to Apply Statistical Thinking." Quality Progress (June 1997): 67-78
[51] Burr, Irving W. "The Effect of Non-Normality on Constants for X-bar and R charts." Industrial Quality Control(1967): 563-568
[52] Grabov, Pavel. "SPC's Effectiveness Prediction and Analysis." American Society for Quality, 52nd Annual Quality Congress, May 1998
[53] Wheeler, Donald J., and Poling, Sheila R. Building Continual Improvement. Knoxville, Tenn.: SPC Press, 1998
[2] 孙文爽、陈兰祥，《多元统计分析》，北京高等教育出版社，(1994)，167—198
[3] 杨一平主编，《软件能力成熟度模型CMM方法及其应用》，人民邮电出版社，(2001)，18—211
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[49] Gibson, John E. "Is the Software Industry Ready for Statistical Process Control?", a white Paper. Gaithersburg, Md.: Lockheed Martin Mission Systems, April 1998
[50] Britz, Galen, et al. "How to Teach Others to Apply Statistical Thinking." Quality Progress (June 1997): 67-78
[51] Burr, Irving W. "The Effect of Non-Normality on Constants for X-bar and R charts." Industrial Quality Control(1967): 563-568
[52] Grabov, Pavel. "SPC's Effectiveness Prediction and Analysis." American Society for Quality, 52nd Annual Quality Congress, May 1998
[53] Wheeler, Donald J., and Poling, Sheila R. Building Continual Improvement. Knoxville, Tenn.: SPC Press, 1998