COCOMO模型在噴氣燃料系統(tǒng)測試項目估算中應(yīng)用?

田立軍

（中國人民解放軍91404部隊 秦皇島 066001）

1 引言

系統(tǒng)的軟件測試是保證軟件質(zhì)量和可靠性的重要手段，其根本任務(wù)是監(jiān)督軟件開發(fā)過程，盡可能地發(fā)現(xiàn)軟件中存在的錯誤或缺陷［1］。隨著武器裝備信息化程度越來越高，其規(guī)模化和功能性能方面比重急劇上升，對于安全等級很高的軟件，如彈道導(dǎo)彈飛行控制軟件、電源燃料監(jiān)測軟件、神舟飛船上各型號軟件等，其測試資源消耗甚至高達所有其他軟件工程階段成本總和的3～5倍［2］。軟件的測試工作任務(wù)必須是可持續(xù)性的，嚴(yán)格控制度量，對大型系統(tǒng)項目軟件測試任務(wù)進行有效、準(zhǔn)確的軟件項目策劃度量，是整個生命周期中提高軟件質(zhì)量，保證軟件的可靠性重要前提和基礎(chǔ)。

目前，對系統(tǒng)軟件測試項目策劃估算的研究與應(yīng)用已經(jīng)比較廣泛，但在國內(nèi)軟件評測行業(yè)，大部分項目成本估算僅僅依靠的是經(jīng)驗和WBS工作分解結(jié)構(gòu)法［3］，這對系統(tǒng)軟件整個測試過程的正規(guī)化、度量化保障是遠遠不夠的。本文通過軟件測試項目經(jīng)驗數(shù)據(jù)介紹了COCOMO模型理論，并在測試策劃實施過程中進行了應(yīng)用。

2 常用估算模型概述

項目任務(wù)的工作量估算方法有很多種，一般可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和軟件規(guī)模估算的結(jié)果進行估算，主要有以下幾種。

1）算法模型：包括一個或多個算法，生成的軟件估計是一些變量的函數(shù)，例如COCOMO［4］；

2）類比：新項目與已完成項目（規(guī)模和功能相近的項目）作比較，基于已完成項目的實際值進行估計；

3）自頂向下的估計：從項目的全局特性導(dǎo)出項目的整體估計，然后將其分配到各個分量上；

4）自底向上的估計：分別估計軟件作業(yè)的各個分量，再綜合出整體估計。

一般來說，具體估算時往往使用兩種以上的方法，并參考以往做項目的歷史數(shù)據(jù)，以幫助導(dǎo)出和驗證估計。在噴氣燃料軟件系統(tǒng)鑒定測試項目中主要應(yīng)用了COCOMO算法，在下文中詳細(xì)描述。

3 COCOMO模型估算

著名軟件工程專家、經(jīng)濟學(xué)家Barry Boehm教授在1981年發(fā)表的著作《軟件工程經(jīng)濟學(xué)》中首次提出了軟件估算模型層次結(jié)構(gòu)，稱為構(gòu)造式成本模型 COCOMO（Constructive Cost Model）［5］，該模型采用一種自底向上的微觀參數(shù)估計方法，使用成本驅(qū)動因素從低端對軟件環(huán)境進行描述，至今該模型已經(jīng)成為軟件界最通用的估算模型。

原始的COCOMO模型一般分為三個層級［6］：

1）基本COCOMO模型，用已估算出來的源代碼行數(shù)（KLOC）為自變量的函數(shù)來計算軟件開發(fā)工作量。

2）中級COCOMO模型，在用KLOC為自變量的函數(shù)計算軟件開發(fā)工作量的基礎(chǔ)上，再用涉及產(chǎn)品、硬件、人員、項目等方面屬性的影響因素來調(diào)整工作量的估算。

3）詳細(xì)COCOMO模型，包括中間COCOMO模型的所有特性。

當(dāng)對項目了解很少時，使用基本模型；明確需求以后，使用中級模型；當(dāng)設(shè)計完成時，使用高級模型。這三個模型具有相同的形式：

其中E表示需要計算的工作量，S表示以千代碼行（KLOC）計數(shù)的程序規(guī)模，F(xiàn)是調(diào)整參數(shù)，其值為

F的值在基本模型里等于1，N的值是15，代表15個Fi成本驅(qū)動因子，詳見4.2和4.3節(jié)，a和b的值見表1。

表1 COCOMO模型的參數(shù)

其中，三種項目類型代表的意義分別是：

1）基本類（Organic Mode）項目：規(guī)模較小、較為簡單的項目軟件。

2）嵌入式（Embedded Mode）項目：這類項目的開發(fā)工作緊密地與系統(tǒng)中的硬件、軟件和運行限制聯(lián)系在一起。

3）半獨立型（Semi-detached Mode）項目：項目的性質(zhì)介于上述兩種類型之間，其規(guī)模與復(fù)雜性均屬于中等，如數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、OA系統(tǒng)等［7，12］。

4 XX噴燃系統(tǒng)測試項目估算模型應(yīng)用

4.1 XX噴燃系統(tǒng)簡介

XX噴燃系統(tǒng)通過與上級系統(tǒng)主要設(shè)備配合，實現(xiàn)對噴氣、燃料的自動檢測，集中、實時、動態(tài)顯示燃油系統(tǒng)重要工作節(jié)點的關(guān)鍵參數(shù)數(shù)值，及時報告系統(tǒng)運行狀態(tài)、提供報警信息，其功能結(jié)構(gòu)如下圖1所示。

圖1 軟件功能劃分圖

4.2 項目數(shù)據(jù)的整理與分析

本文在項目測試成本估計的時候，參照國家標(biāo)準(zhǔn)劃分軟件安全性等級，根據(jù)系統(tǒng)研制任務(wù)書及需求規(guī)格說明等相關(guān)文檔規(guī)定，該系統(tǒng)軟件的安全性等級為B級。按照軟件的安全性等級及開發(fā)方式可以確定軟件類型的嵌入式，故式（1）中a和b的值分別選取3.6和1.20。

系統(tǒng)軟件組成及描述如表2。

表2 系統(tǒng)軟件組成

經(jīng)過專業(yè)測試工具軟件分析，該項目軟件的代碼注釋行為總量的20%，故源程序指令行為28.64千行。式（1）中程序代碼規(guī)模S的值為28.64。

通過使用恰當(dāng)?shù)墓ぷ髁抗剑珻OCOMO生成了對工作量的初步估計。當(dāng)進行到測試策劃階段時，項目組長可以應(yīng)用COCOMO的中級模型。Boehm假設(shè)了15中相互獨立的成本驅(qū)動因子，每個成本驅(qū)動因子按照最多6點的序數(shù)標(biāo)度分等級：非常低、低、正常、高、很高、極高，每個點對應(yīng)一個成本驅(qū)動因子值［8，11］，式（1）中工作量的最后估計值是乘以15個成本驅(qū)動因子Fi的值。

表3 COCOMO模型的成本驅(qū)動因子

4.3 項目測試進度估算

本質(zhì)上，COCOMO模型包括了兩個底層信息模型，第一個是用于描述軟件項目的框架，包括軟件產(chǎn)品的規(guī)模或復(fù)雜性、開發(fā)方式、測試過程等，用規(guī)模、相關(guān)參數(shù)、成本驅(qū)動因子及相關(guān)定義、公式與表格等來描述。第二個是經(jīng)驗庫，即精心挑選的歷史項目數(shù)據(jù)，它們確定了模型中大量的基本參數(shù)值［9］。綜合項目框架，結(jié)合以往相似項目測試任務(wù)的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，從表3中選取成本驅(qū)動因子Fi一組值如表4所示。

表4 成本驅(qū)動集選取值

因此，式（2）中調(diào)整參數(shù) F=1.081×0.87×0.7826×1.00=0.736。

在本項目中，根據(jù)數(shù)據(jù)整理分析，式（1）中a=3.6，b=1.20，S=28.64

E=91.06人月（保留小數(shù)點后兩位）。

5 結(jié)語

COCOMO模型雖已獲得了廣泛認(rèn)可，但在運用的過程中也應(yīng)注意到其特點與局限。首先COCOMO模型所依存的歷史數(shù)據(jù)基本上都是大型的軟件項目數(shù)據(jù)，所以用于估算大型軟件項目時相對更為準(zhǔn)確，當(dāng)用于輔助小型項目決策時，要留意其估算結(jié)果可能有較大的誤差。另外已有很多研究結(jié)果表明，當(dāng)根據(jù)COCOMO的定義、積累一定數(shù)量的本地數(shù)據(jù)來擴充其已有的歷史數(shù)據(jù)庫，并重新校準(zhǔn)模型參數(shù)后，得出的結(jié)果將更為準(zhǔn)確。