CMMI指導下信息系統需求變更度量框架的構建與應用

□李 萍

（1.上海理工大學管理學院，上海 200093；2.鹽城工學院經濟與管理學院，鹽城 224051）

隨著社會信息化進程的加劇，面對日益激烈的市場競爭，企業信息化已經成為促進企業高速發展的催化劑。企業信息化是在優化企業現有流程的基礎之上實施的，其核心就是信息系統［1］。信息系統在企業中的使用越來越廣泛，用戶對信息系統的要求也越來越高，這使得信息系統的開發成為了一項挑戰性的工作。需求開發是信息系統開發過程中的關鍵性一步，而需求管理是提高信息系統開發質量的重要環節。需求是信息系統開發的依據，在信息系統開發過程中，最理想的狀況是開發人員在需求獲取階段一下子就能夠發現并確定所有的需求。但是由于多方面的原因，在實際開發過程中需求是經常變化的，并且這種變更將貫穿于信息系統開發的整個生命周期中。信息系統項目開發的實踐證明，需求變更的管理不善往往會導致信息系統開發項目的失控，從而使得整個項目開發進度滯緩、成本突增，甚至失敗。因此，為了保證系統開發的進度、成本和質量，如何對需求變更加以有效的管理，便成為信息系統開發中一個迫切需要解決的問題。

H.詹姆斯·哈林頓曾經說過：“量化管理是第一步，它導致控制，并最終實現改進。如果你不能量化某些事情，你就不能理解它；如果你不能理解它，你就不能控制它；如果你不能控制它，你就不能改進它。”簡單來說，不能度量，就無法控制，也就無法管理，度量是管理的基礎。對于一般的項目開發來說，如果不能度量，就難以把握現狀，難以預測趨勢，難以真正加以控制和管理，也就難以保證項目的開發質量。因此，在信息系統開發過程中，為了能夠有效地管理和控制需求變更，我們考慮將度量的方法引入需求變更管理中，并試圖就此構建一個切實可行的信息系統需求變更度量框架。

一、框架指導方法：用CMMI指導需求變更度量

為了確保所構建的信息系統需求變更度量框架的合理性，我們迫切地需要一種科學的方法來指導它。目前業界比較流行的指導方法有ISO9000，全面質量管理（TQM）、六西格瑪（6sigama）和CMMI等。ISO9000、TQM以及6sigama雖然致力于質量改進，強調需求管理，但流程繁復，相比來說CMMI的操作性較強，啟動更容易，參與性更強。CMMI（Capability Maturity Model Integration）即能力成熟度集成模型，是由美國卡內基·梅隆大學的軟件工程研究所（SEI）在美國國防部的資助下所創立的。CMMI是組織進行軟件過程改善和軟件評估的一個有效的指導框架，其目的是提高產品和服務的開發、獲取和維護能力。

對需求管理的指導——CMMI定義了5個組織成熟度級別，包含25個過程域（PA，Process Area），這些過程域涵蓋了信息系統生命周期的各個領域。需求管理屬于成熟度2級（受管理級）的過程域，需求變更管理是過程域中一個特定實踐，CMMI對需求變更管理提出了明確的指導。CMMI指出，在項目生命周期中，需求在不斷變化，對需求變更要進行控制，具體工作包括獲取需求變更，跟蹤易變的需求，記錄需求變更及維護其變更歷史和評價需求變更的影響等。

對度量的指導——CMMI模型中有獨立的度量與分析過程域，主要包含度量和分析兩部分內容，如圖1所示。度量是為獲得過程或產品的表征數據；分析是對數據進行分析，發現不一致、發現趨勢和發現問題。此過程域定義嚴格，流程清楚，目標明確，可以用它來指導軟件過程中的度量活動［2］。此外，值得一提的是，該過程域與需求管理過程域是相關的，由此將CMMI作為信息系統需求變更度量的指導方法，是比較合適的。

圖1CMMI的度量和分析過程域

二、框架構建：基于CMMI的信息系統需求變更度量框架

在CMMI模型的指導下，我們可以構建出信息系統需求變更度量框架，如圖2所示。該框架主要有四部分構成：計劃度量、執行度量、度量分析和度量評估。值得一提的是，從計劃度量到度量評估，每一次度量活動，將會繼續影響下一次度量活動，因此整個度量過程是循環迭代的。此外，CMMI模型在指導實際度量工作中也存在著缺陷，它指出了度量的一般流程，但對于其各具體度量活動，比如度量目標的確定、度量元的設計、度量數據的收集以及度量分析等活動的展開方法并未明確說明，對于這些不足，本文所提出的需求變更度量框架將予以補充。

圖2 基于CMMI的需求變更度量框架

（一）計劃度量

信息系統需求變更度量的進行應該是從計劃度量工作開始的。計劃度量，根據CMMI模型，具體又可以分為三個階段：

1.確定度量目標

度量目標確定是信息系統需求變更度量的首要任務，只有在目標確定之后，才能由此定義度量及進行后續工作。那如何合理制定度量目標呢？度量目標是對信息需要的細化，是信息需要的作用體現，因此，獲取組織的信息需要是度量目標制定的關鍵。目前信息需要的獲取方法最常用的有問卷調查法、頭腦風暴法、訪談法以及歷史數據分析法等。信息需要獲取后，并不是所有的信息需要都要滿足。實際操作時，還需要考慮資源的獲取能力、信息收集的成本以及技術的可行性等來確定哪些信息需要是可以滿足的。信息需要進一步確認之后，就可以確定度量目標了。在信息系統開發過程中，為了提高系統開發質量，可通過上述方法獲取信息需要以確定度量目標。比如，開發人員的信息需要可能是“了解信息系統項目開發過程中的需求變化情況”，根據該信息需要確定其度量目標可能是信息系統的“需求變更水平”等，具體見表1。

2.設計度量元

度量目標確定之后，就可以設計相關的度量元了。針對“如何確定度量元”這一問題，筆者參閱了大量文獻，現有研究中用得比較多的方法是GQM或其改進方法GQ（I）M，在本文中我們主要借鑒GQM的思想。GQM法的基本思想是：首先確定一組目標（goal）；其次針對各個目標，提出可能會遇到的問題（question），來定義這個目標；最后，針對每一個問題再給出一組測量方法，并用這一組測量方法測量出來的度量元（metric）就是對這個問題的回答［3］。筆者基于GQM思想，在已有研究成果的基礎上，設計度量元如表1所示。

表1 信息系統需求變更度量元設計

3.規定度量規程

根據CMMI模型中的度量和分析過程域，度量規程主要包括兩部分：一是數據收集及存儲規程的規定，二是分析過程的規定。數據收集及存儲規程主要是確定度量數據的來源和度量數據的值，建立數據收集機制，審查和修改數據收集和存儲規程，必要時可允許修改度量值和度量目標。分析規程主要是包括對將要進行的分析和將要制備的報告做出規定并安排優先順序，選擇適當的數據分析方法和工具，為數據分析和通報分析結果制定管理規程，審查分析和報告的內容范圍和格式的建議，必要時可允許修改度量值和度量目標，規定用以評價分析結果可利用性以及度量和分析活動執行情況的準則［4］。

（二）執行度量

計劃度量工作完畢后，就可以開始執行度量了。執行度量涉及度量數據的收集、數據的驗證以及數據的存儲。

1.收集度量數據

度量數據的來源主要有兩個方面，一是歷史數據，用來預測和計劃項目；二是實際數據，隨著項目的進展而及時進行數據采集。管理需求變更是CMMI的需求管理過程域中的一個特定實踐。每次變更發生時，必須及時收集相關度量數據。數據收集的內容主要包括：度量記錄員；進行度量的時間；度量數據的值、類型和格式；可接受的值或值的范圍等。

2.驗證數據

數據進入存儲之前必須經過檢驗，因為不可靠的數據就會產生不可靠的結果。在定義或記錄數據時總會發生錯誤和遺漏，最好的補救措施就是：在盡可能靠近數據源的位置進行數據的完整性檢查，以盡早識別錯誤、確定遺漏數據的來源。

3.存儲數據

將項目的歷史信息或研究結果存儲在歷史數據庫里，便于基線度量和目標管理。對于信息系統開發組織來說，建立度量庫是非常重要的。信息系統開發中變更得到確認后，其變更信息，如變更時間、類型以及原因等，都會存儲在度量庫里，為當前或以后項目提供決策。

（三）度量分析

度量分析是將當前收集到的數據以及儲存的歷史數據，進行匯總分析后，與既定的目標進行跟蹤比較，得出相應的結論，用以指導信息系統項目開發。目前，學術界對于需求變更度量的分析討論大都停留在簡單觀察分析和穩定性分析這兩個層面上。簡單觀察分析主要是對數據進行整理，依托于各類數據分析軟件，如Excel、Spss及Matlab等，實施并繪制成各類圖形，如餅圖、條形圖、直方圖、折線圖、散點圖、帕累托圖，通過這些圖形觀察出直觀的結論。例如，張獻國等（2006）［5］通過統計分析方法，對需求變更、需求分布和需求狀態等數據進行排序、分類等，繪制成圖形，及時了解信息系統項目需求的穩定性、需求變更的原因、需求及其變更的分布情況。簡單觀察分析所得結果雖然直觀，但其使用對分析者提出了較高的要求。它需要分析者具有比較豐富的工程經驗，能夠對數據比較敏感，善于從不同的視角發現問題。而穩定性分析主要是基于過程穩定性的原理，通過對一定量的數據進行過程穩定性的判斷分析，來發現特殊偏差，排除異常點，由此提出改進建議。例如，王青等（2003）［6］以統計過程控制原理對軟件項目的需求變化進行統計控制，并對異常波動進行度量分析。統計過程控制是比較成熟的質量管理手段，但也有它的缺陷，如對于兩個項目組之間是否真正具有可比性不好判斷。此外，上述兩種分析方式成立的前提是假設各個需求變更相互獨立的，但實際信息系統開發過程中，它們之間往往是相互影響的，如某一個需求變更往往會影響其他需求。因此，對于信息系統需求變更度量有必要進行相關性分析，如考慮需求變更影響。這也是后期要開展的研究工作。

（四）度量評估

度量評估應包括四個方面的內容，具體包括：（1）評估度量元，判斷度量元是否滿足項目的信息需要；（2）評估度量過程，檢驗度量過程的效率，如度量能力等；（3）評估結果，識別在度量產品和過程評估中發現的經驗教訓，用于項目改進；（4）識別和實施改進活動，根據評估結果，應用于當前的項目中，也可用于未來的項目改進中。

除此之外，采用合適的評估方法也是非常重要的。SCAMPI已經成為目前軟件行業較為流行的度量評估方法。SCAMPI是基于標準CMMI評估方法的過程改進，它可以通過量化的方式找出公司軟件開發過程中的優勢與不足，準確評估其軟件開發能力，從而確定軟件開發成熟級別。

三、框架應用分析

CMMI是一種行之有效的、能夠提高軟件開發質量的方法。將CMMI模型應用于信息需求變更度量框架的構建，有助于信息系統需求變更管理的規范化。基于CMMI的信息系統需求變更管理度量框架的構建對信息系統需求變更管理有一定的指導意義和理論價值，但是在實際工作中，對其應用的條件也是有要求的。這就要求信息系統開發組織能夠結合自身情況，努力創造條件，在信息系統項目開發進行中注意做好相關方面的工作。

（一）健全度量指標體系

決策的質量依賴于信息的質量，信息的質量依賴于精準的度量，而精準的度量當然與健全有效的指標體系是分不開的。一個設計科學的指標體系可以描述現象的全貌和發展的全過程，并說明研究對象各個方面相互依存和相互制約的關系。因此，為了提高信息系統的開發質量，保證度量的準確性，信息系統開發組織可結合歷史經驗，根據項目的實際情況，建立一套健全有效的度量指標體系。健全有效的指標體系必須滿足：指標要素齊全適當，主輔指標功能匹配以及滿足多方信息需要。這也可以成為信息系統開發組織構建度量指標體系的依據。

（二）控制活動

如前所述，信息系統需求變更度量框架中的各度量活動不是獨立的，從計劃度量到度量評估，每一次度量活動，都會繼續影響下一次度量活動，整個度量過程是循環迭代的。因此，為了保證其效率，對于框架中的度量活動的協調和控制是很有必要的。具體可以從三個方面來加強度量活動的控制：一是整合已有資源；二是對各環節實行必要的監控，并有可靠的反饋機制；三是建立后續跟蹤改進機制，確保控制活動有效實施。

（三）有效的信息溝通

信息系統的需求開發需要各類人員的參與，如有專家、系統投資人、用戶、系統分析人員、系統開發人員，這些人以不同的角度和不同的知識背景，來獲得信息系統的需求，可能得到的結果有差異。這在一定程度上會影響到信息系統的需求變更管理。針對這一情況，構建有效的信息傳遞模式對于信息系統的需求開發是非常重要的。在對信息系統需求變更度量中，應對各方信息進行充分整合，確保信息能得到有效溝通，即在主體中向下、平行和向上流動。

［1］張素芳，劉建準，徐劉靖.企業信息系統需求分析中的用戶參與有效性研究［J］.情報雜志，2008，（12）：115-116.

［2］萬邦睿，丁曉明.基于CMMI的軟件測試過程度量研究［J］.計算機工程與設計，2007，（11）：2530-2531.

［3］陳革，劉建麗.GQM軟件度量方法在需求分析階段的應用［J］.北京工業大學學報，1999，4（25）：102-103.

［4］樂建兵，楊建梅，趙海霞.軟件開發中的度量技術應用［J］.科技管理研究，2006，（1）：208-209.

［5］張獻國，劉鐵英，徐智文.信息系統需求變更統計分析度量方法［J］.內蒙古大學學報（自然科學版），2006，37（1）：89-92.

［6］王青，李明樹.基于SPC的軟件需求度量方法［J］.計算機學報，2003，26（10）：1312-1315.