lecture01-软件工程标准化与软

'SpecificationandStandardofSoftwareDocumentationSchoolofIEZhengzhouUniversitySongYuieyusong@zzu.edu.cnMobileTel:13700842398Springof2012—SlidesforCourseSD—1 软件文档在软件开发中的地位和作用软件工程标准软件工程标准化的意义软件工程标准的层次中国的软件标准ISO9000-3标准软件过程的三个流派第1章软件工程标准化与软件文档2 1、软件文档在软件开发中的地位和作用计算机科学技术迅速发展计算机应用领域不断扩大如何高效率开发计算机软件产品?软件复杂程度不断增加人们对软件产品开发过程的系统化、规范化和标准化的要求也越来越严格。因此软件工程的标准化以及软件文档的规范化已成为影响软件行业发展的重要因素，受到了软件企业的高度重视。3 软件文档在软件开发中的地位和作用软件文档的地位软件开发是一个系统工程每个开发阶段→阶段性文件→对下一阶段工作宏观控制或对系统软件的开发和使用进行具体指导。编制软件文档的过程，实际上就是采用软件工程方法，有组织、有计划的科学管理过程和研究开发过程。4 软件与文档一个软件的完成有赖于:许许多多设计思想;巧妙的衔接技术。“不可见的”文档(成为编写程序的依据)软件离不开文档“可见的”软件=程序+数据+文档5 从软件的定义也可以看出，软件绝不仅仅是单指程序，而是还包括：关于程序要达到的系统目标;设计思想;实现方法;使用维护;……软件文档与软件开发一整套详细书面描述和说明，即软件文档。从某种意义上讲，软件文档甚至比可执行程序代码还重要。缺少必要的软件文档或软件文档不合格，急忙动手编写程序就带有很大的盲目性，将会给软件开发和使用维护带来许多困难，甚至可能导致开发工作的失败。6 软件文档与软件开发如果开发过程缺乏必要的文档进行控制和管理，必将导致：修改或增添功能困难；程序错误机会增多；程序结构混乱；程序维护难度大、成本费用高等等。在软件开发后，如果未能满足用户要求，由于没有可行性研究报告和需求分析说明书作依据，还会造成互相扯皮。所以这里特别强调，文档是软件不可缺少的重要组成部分。7 软件文档在软件开发中的地位和作用作用：(1)文档反映软件开发人员在各阶段的工作成果和结束标志。(2)文档提高软件开发过程的“透明度”，便于管理人员对整个开发过程进行控制和管理。(3)文档增强软件开发的系统性。一项软件的开发要分若干个阶段才能完成。(4)文档改善软件开发人员之间“爱莫能助”的局面，增强开发人员之间的通讯交流。(5)文档记录从问题定义、需求分析、软件设计到验收测试，这一系列有关软件的管理信息和技术信息，既便于协调软件开发工作，又为软件维护和扩充提供了依据。(6)文档说明软件安装、修改、运行的方法和步骤，便于软件的推广应用。8 2、软件工程标准按照不同的划分方法，软件工程标准有不同的表示形式，主要有两种划分方法：（1）按标准的类型划分；（2）按标准的范围划分。9 按标准的类型划分主要有过程标准、产品标准、行业标准和记法标准。（1）过程标准与开发一个产品或从事一项服务的一系列活动或操作有关。这些活动或操作使用一些方法、工具和技术。过程标准给出“谁来做”、“做什么”、“如何做”、“何时做”、“何地做”及在软件工程中进行的不同层次的工作。（2）产品标准涉及软件工程事务的格式和内容。软件开发和维护活动的文档化结果就是软件产品，它给出了进一步工作的基础。软件工程标准（续）10 （3）行业标准，软件工程作为一种行业，其涉及软件工程的所有方面，如职业、认证、许可及课程等。（4）记法标准论述了在软件工程行业范围内，以惟一的一种方式进行交流的方法，例如术语、表示法以及语言等。软件工程标准（续）11 按标准的范围划分主要根据软件任务功能和软件生存周期进行比较、判定、评价和确定软件工程标准的范围和内容。可以划分为产品工程过程、验证与确认功能以及技术管理功能。这3个部分不是集中在单个生存周期中，而是并行进行的产生、检查和控制的主要活动。产品工程功能包括定义、产生和支持最终软件产品所必需的那些过程。验证和确认功能是检查产品质量的活动。技术管理功能是构造和控制产品工程功能的那些过程。见表1.1和表1.2软件工程标准（续）12 软件工程标准（续）13 软件工程标准（续）14 为什么要积极推行软件工程标准化工作，其道理是显而易见的：一个软件开发项目，有多个层次、不同分工的人员相互配合，在开发项目的各个部分以及各开发阶段之间也都存在着许多联系和衔接问题。如何把这些错综复杂的关系协调好，需要有一系列统一的约束和规定。在软件开发项目取得阶段成果或最后完成时，需要进行阶段评审和验收测试。投入运行的软件，其维护工作中遇到的问题与开发工作有着密切的关系。软件的管理工作则渗透到软件生存期的每一个环节。所有这些都要求提供统一的行动规范和衡量准则，使得各项工作都能有章可循。3、软件工程标准化的意义15 软件企业实施软件工程的标准化后，可以带来如下益处：提高软件的可靠性、可维护性和可移植性；提高软件的生产率、软件人员的技术水平；提高软件人员之间的通信效率，减少差错和误解；有利于软件管理；有利于降低软件产品的成本和运行维护成本；有利于缩短软件开发周期。软件工程标准化的意义（续）16 根据软件工程标准制定的机构和标准适用的范围可分为5个层次，即国际标准国家标准行业标准企业(机构)标准项目(课题)标准4、软件工程标准的层次17 国际标准国际标准是由国际联合机构制定和公布的标准，供各国参考。ISO(InternationalStandardsOrganization)—国际标准化组织。这一国际机构有着广泛的代表性和权威性，它所公布的标准也有较大影响。20世纪60年代初，该机构建立了“计算机与信息处理技术委员会”(简称ISO／TC97)，专门负责与计算机有关的标准化工作。这一标准通常标有ISO字样;如ISO8631--86Informationprocessing—Programconstructsandconventionsfortheirrepresentation(信息处理——程序构造及其表示法的约定)。软件工程标准的层次（续）18 国家标准国家标准由政府或国家级的机构制定或批准，适用于全国范围。①GB—中华人民共和国国家技术监督局。它是我国的最高标准化机构，它所公布实施的标准简称为“国标”。现已批准了若干个有关软件工程的标准。②ANSI(AmericanNationalStandardsInstitute)——美国国家标准协会。它是美国一些民间标准化组织的领导机构，具有一定的权威性③FIPS(NBS)[FederalInformationProcessingStandards(NationBureauofStandards)]—美国商务部国家标准局联邦信息处理标准。它所公布的标准均冠有FIPS字样，如1987年发表的FIPSPUB132—87Guidelineforvalidationandverificationplanofcomputersoftware(软件确认与验证计划指南)。④DIN(DeutschInstitutefurNorrnung)——德国标准化协会。它是德国的标准化主管机关，作为全国性标准化机构参加国际和区域的非政府性标准化机构。⑤BS(BritishStandard)——英国国家标准。⑥JIS(JapaneseindustrialStandard)——日本工业标准。软件工程标准的层次（续）19 行业标准行业标准由行业机构、学术团体或国防等机构制定，适用于某个业务领域。①IEEE(InstituteofElectricalandElectronicsEngineers)——美国电气和电子工程师学会．近年该学会专门成立了软件标准分技术委员会(SESS)，积极开展了软件标准化活动，取得了显著成果，受到了软件界的关注。IEEE通过的标准常常要报请ANSI审批，以使其具有国家标准的性质。因此，我们看到IEEE公布的标准常冠有ANSI字头。例如，ANSI／IEEEStr828--1983《软件配置管理计划标准》。②GJB--中华人民共和国国家军用标准。由我国国防科学技术工业委员会批准，适合于国防部门和军队使用的标准。例如，1988年发布实施的GJB473--88军用软件开发规范。③DOD-STD(DepartmentofDefense-Standard)——美国国防部标准。④MIL-S(Military-Standard)——美国军用标准。软件工程标准的层次（续）20 企业标准一些大型企业或公司，由于软件工程工作的需要，制定了适用于本部门的规范。例如，美国IBM公司通用产品部(GeneralProductsDivision)1984年制定的《程序设计开发指南》，这些规范一般仅供公司内部使用。项目规范项目规范是由某一科研生产项目组织制定，仅为该项任务专用的软件工程规范。例如，计算机集成制造系统(CIMS)的软件工程规范。软件工程标准的层次（续）21 如何看待标准五个层次的关系？22 1983年1月，我国国家标准总局和原电子工业部主持成立了“计算机与信息处理标准化技术委员会”，下设13个分技术委员会，与软件相关的是程序设计语言分技术委员会和软件工程技术委员会。我国制定和推行标准化工作的总原则是向国际标准靠拢，对于能够在我国适用的标准一律按等同采用的方法，以促进国际交流。从1983年起，中国已陆续制定和发布了20余项软件工程国家标准。这些标准可分为如下四类：基础标准、开发标准、文档标准和管理标准5、中国的软件标准23 基础标准(1)GB/T11457—1989软件工程术语该标准定义了软件工程领域中通用的术语，适用于软件开发、使用维护、科研、教学和出版等方面。(2)GB/T1526—1989信息处理数据流程图、程序流程图、系统结构图、程序网络图和系统资源图的文档编制符号及约定。中国的软件标准（续）24 (3)GB/T15538—1995软件工程标准分类法该标准提供了对软件工程标准进行分类的形式和内容，并解释了各种类型的软件工程标准，包括它们的功能、外部的相互关系及在软件生命周期中各个阶段的作用。(4)GB／T13502--1992信息处理—程序构造及其表示法的约定该标准定义了程序的构造图形表示，用于构造一个结构良好的程序，用于面向算法的过程，它主要定义了程序构造的性质，指明了构造的组合方式，并针对一组构造提供了规格说明，程序构造过程中只允许使用已规定的构造子集。中国的软件标准（续）25 中国的软件标准（续）(5)GB/T15535--1995(ISO5806)信息处理—单命中判定表规范单命中判定表(single-hitdecisiontable)指其任意一组条件只符合一条规则的判定表。该标准规定了单命中判定表的基本格式和相关定义，并推荐了编制和使用该判定表的约定。(6)GB/T14085--1993(ISO8790)信息处理系统、计算机系统配置图符号及其约定该标准规定了计算机系统包括自动数据处理系统的配置图中所使用的图形符号及其约定。26 开发标准(1)GB/T8566-1995信息技术—软件生存期过程该标准代替了GB8566--1988，规定了在获取、供应、开发、操作和维护软件和固件的软件部分时，要实施的过程、活动和任务。目的是为用户提供一个公共框架。这样软件的从业人员可以使用“相同的语言”在自己的环境中创作和管理软件。(2)GB/T15853--1995软件支持环境该标准规定了软件支持环境的基本要求，软件开发支持环境的内容及实现方法，以及对软件生存期支持部门软件支持能力的具体要求，适用于软件支持环境的设计、建立、管理和评价。中国的软件标准（续）27 (3)GB/T15697--1995(ISO6593--1985)信息处理—按记录组处理顺序文卷的程序流程该标准描述了两个可供选择的通用过程：方法A(检验适当层次终止后的控制前端条件)、方法B(检验适当层次初始化前的控制前端条件)，这两个通用过程用于处理按记录组逻辑组织的顺序文卷的任何程序。(4)GB/T14079---1993软件维护指南该标准描述软件维护的内容和类型、维护过程及维护的控制和改进。它适用于软件生存周期的运行和维护阶段，主要供软件管理人员和维护人员使用。中国的软件标准（续）28 文档标准(1)GB/T8567-1988计算机软件产品开发文档编制指南该指南是—份指导性文档，它建议在一项计算机软件的开发过程中，一般应产生14种文档，包括可行性研究报告、项目开发计划；软件需求说明书、数据要求说明书、概要设计说明书、详细设计说明书、数据库设计说明书、用户手册、操作手册、模块开发卷宗、测试计划、测试分析报告、开发进度报告、项目开发总结报告。在该指南中给出了这14种文档的编制指导，同时，该指南也是这14种文档编写质量的检验准则。（见目录国家标准-软件）(2)GB/T9385—1988计算机软件需求说明编制指南该指南为软件需求实践提供了一个规范化方法，适用于编写软件需求规格说明书，它描述了一个软件需求说明书所必需的内容和质量。中国的软件标准（续）29 (3)GB/T9386—1988计算机软件测试文档编制规范该规范规定了一组软件测试文档，它可以作为对测试过程完备性的对照检查表，这将会提高测试过程的每个阶段的能见度，极大地提高测试工作的可管理性。(4)GB/T16680---1996软件文档管理指南该标准为那些对软件或基于软件的产品的开发负有职责的管理者提供软件文档的管理指南，协助管理者在他们的机构中产生有效的文档。中国的软件标准（续）30 管理标准(1)GB/Tl2505—1990计算机软件配置管理计划规范该规范规定了在制定软件配置管理计划时应遵循的统一的基本要求。它适用于软件特别是重要软件的配置管理计划的制定工作。对于非重要软件或已开发好的软件，可以采用本规范规定的要求的子集。(2)GB/T16260—1996信息技术—软件产品评价质量特性及其使用指南该标准用于客观和定量地确定和评价软件产品质量及开发过程质量。该标准定义了6个特性，它们以最小的重叠描述了软件质量，可以作为进一步细化和描述软件质量的基线，它描述了如何使用质量特性来评价软件质量。中国的软件标准（续）31 (3)GB/T12504—1990计算机软件质量保证计划规范该规范规定了在制定软件质量保证计划时应该遵循的统一的基本要求，它适用于软件特别是重要软件的质量保证计划的制定工作。对于非重要软件或已开发好的软件，可以采用本规范规定的要求的子集。(4)GB/T14394--1993计算机软件可靠性和可维护性管理该标准规定了软件产品在其生存周期内如何选择适当的软件可靠性和可维护性管理要素，并指导软件可靠性和可维护性大纲的制定和实施，适用于软件产品生存周期的各个阶段。见表1.3列出了我国部分软件工程标准的名称及其标准号中国的软件标准（续）32 33 1987年国际标准化组织公布了IS09000系列质量管理标准，这一国际标准发源于欧洲经济共同体，但很快就波及美国、日本及世界各国，已成为有深远影响的质量管理标准。6、ISO9000-3标准34 ISO9000标准产生的背景ISO9000系列标准如此迅速地在国际上广为流行，其原因主要在于市场经济，特别是国际贸易的驱动。无论任何产业，其产品的质量如何都是生产者、消费者以及中间商十分关注的问题。市场的竞争很大程度上反映了在质量方面的竞争。ISO9000系列标准客观地对生产者（也称供方）提出了全面的质量管理要求、质量管理办法，并且还规定了消费者（也称需方）的管理职责，使其得到双方的普遍认同，从而将符合ISO9000标准的要求作为国家贸易活动中建立互信关系的即使。由于近年来在各国企业中形成了不通过这一标准认证就不具备参与国际市场竞争实力的潮流，并且在国际贸易中，把生产者是否达到ISO9000质量标准作为购买产品的前提条依，取得IS09000质量标准认证被人们当作进入国际市场的通行证。ISO9000-3标准（续）35 IS09000系列标准适用领域广阔，它的出现最初针对制造行业，但现已面向更为广阔的领域，包括：①硬件：指不连续的具有特定形状的产品，如机械、电子产品，不只是计算机硬件。②软件：通过支持媒体表达的信息所构成的智力产品。计算机软件当然属于其中。③流程性材料：将原料转化为某一特定状态的产品。如流体，粒状、线状等，通过瓶装、袋装等或通过管道传输交付。④服务：为满足客户需求的更为广泛的活动。ISO9000-3标准（续）36 ISO9000系列标准的内容1）ISO9000标准的内容①IS09000质量管理和质量保证标准——选择和使用的导则。②IS09001质量体系——设计/开发、生产、安装和服务中的质量保证模式。③IS09002质量体系——生产和安装中的质量保证模式。④IS09003质量体系——最终检验和测试中的质量保证模式。⑤IS09004质量管理和质量体系要素——导则。ISO9000系列标准原本是为制造硬件产品而制定的标准，不能直接用于软件制作。曾试图将9001改写用于软件开发方面，但效果不佳。以IS09000系列标准的追加形式，另行制定出IS09000-3标准，IS09000-3成为“使9001适用于软件开发、供应及维护”的“指南”。ISO9000-3标准（续）37 ISO9000-3标准（续）38 2）ISO9000标准的主导思想①强调质量形成于生产的全过程。ISO9000-3叙述了需方和供方应如何进行有组织的质量保证活动，才能得到较为满意的软件；规定了从双方签订开发合同到设计、实现以至维护整个软件生存期中应当实施的质量保证活动，但没有规定具体的质量管理和质量检验方法和步骤。IS09000-3的核心思想是“将质量制作入产品之中”。软件产品的质量取决于软件生存期所有阶段的活动。②为把握产品的质量，IS09000-3要求“必须使影响产品质量的全部因素在生产全过程中始终处于受控状态”。为使软件产品达到质量要求，IS09000-3要求软件开发机构建立质量保证体系。首先要求明确供需双方的职责，针对所有可能影响软件质量的各个因素都要采取有力措施，作出如何加强管理和控制的决定。对与质量有关的人员规定其职责和职权，责任落实到人，产品质量真正得到控制。ISO9000-3标准（续）39 ③IS09000标准要求证实：“企业具有持续提供符合要求产品的能力”。质量认证是取得这一证实的有效方法。产品质量若能达到标准提出的要求，由不依赖于供方和需方的第三方权威机构对生产厂家审查证实后出具合格证明。如果认证工作是公正的、可靠的，其公证的结果应当是可以信赖的。为了达到质量标准，取得质量认证，必须多方面开展质量管理活动。其中，负责人的重视以及全体人员的积极参与是取得成功的关键。④IS09000标准强调“质量管理必须坚持进行质量改进”。贯彻IS09000标准就是企业加强质量管理，提高产品质量的过程，这个过程包含许多工作，决非轻而易举、一蹴而就所能奏效的。即使已经取得了质量认证也不能认为一劳永逸而放松质量管理。实际上认证通常以半年为有效期。取得认证之后尚需接受每年1～2次的定期检查，其目的在于促使企业坚持进行质量改进。ISO9000-3标准（续）40 3）ISO9000-3标准的特点①IS09000-3标准适用于依照合同进行单独订货开发的软件。也就是说，IS09000-3适用于按照双边合同进行软件开发的过程中，需方彻底要求供方进行质量保证活动的标准。②IS09000-3标准对供需双方领导的责任都做了明确的规定，并没有单纯地把义务全部加在供方身上。③在包括合同在内的全部工序中进行审查，并彻底文档化。④在IS09000-3中，最重要的是质量保证“体系”。⑤供方应实施内部质量审核制度。ISO9000-3标准（续）41 4）ISO9000-3对软件质量保证的要求(1)合同审查在IS09000-3中规定了供方应对每项合同进行审查，以保证达到以下要求：各项要求均已规定的足够明确并归档；任何与投标时不一致的要求已经得到解决；标识可能的意外和风险；保护知识产权的信息；确定供方关于子合同的责任；双方关于术语的使用达成一致的协议。ISO9000-3标准（续）42 在合同中应当有如下条款：产品验收准则；需方有能力满足合同义务，供方有能力满足合同要求；处理需方在开发期间提出的需求变更；处理售后与质量有关的索赔及需方的控告等问题；需方提供哪些设施、工具及软件等。(2)需方的需求规格说明需方的需求规格说明完全是针对软件特点而加入的内容，包括：给出需方对软件所有功能要求的完整的、非二义性的、规范化的、文档化的说明；性能、安全性、可靠性、保密性、隐私权等有关问题的叙述；由需方提供，或由供方与需方一起整理成文，然后由需方认可；应陈述得足够清晰，以供产品交付时用于认证；应明确规定该软件与其他软件或硬件的接口。ISO9000-3标准（续）43 (3)开发计划管理开发计划管理是IS09000-3的核心内容之一。开发计划至少应包括以下内容：项目定义：项目的人力、物力等资源及组织机构：项目的各开发阶段，它们将在需方的需求规格说明与软件产品之间架起桥梁；划分各个开发阶段；规定每个阶段的输入；规定每个阶段的输出；对每个开发阶段进行验证；对项目资源和时间在任务级上进行调度；标识出开发计划与质量计划、配置管理计划、集成计划、测试计划等相关计划的一致；控制开发进度以保证开发计划的有效执行。ISO9000-3标准（续）44 (4)质量计划管理质量计划管理是开发计划管理的组成部分，应包括以下内容：尽可能以量化方式来描述质量目标；对每个开发阶段的输入与输出标准进行定义；测试、验证和确认活动的类型进行标识和详细计划；对评审与测试、配置管理与变更控制、检测控制与纠正处理等项质量活动所应负的特定责任。ISO9000-3标准（续）45 (5)设计和实现设计和实现是开发的具体化，是直接把用户需求规格说明转换成软件产品的活动。由于软件产品的复杂性，所以设计和实现必须有条不紊地进行。在设计中要考虑以下因素：设计中各种活动的一致性。除了有输入、输出的规格说明之外，还应有设计规则及内部接口定义等方面内容。相应于软件产品的类型，确定系统化的设计方法。沿用过去的设计经验。产品设计应方便测试、维护和使用。在实现中要考虑以下因素：程序设计规则、程序设计语言、一致性命名、编码和足够的注释等问题；实现方法学。ISO9000-3标准（续）46 (6)测试和验证测试可能需要在从各个软件单元到完整的软件产品这样大跨度多层次的结构中进行，并且可能采取多种不同的测试和组装方法。在将产品提供交付及用户验收之前，供方需确认该产品可作为完整产品运作，并且在可能的情况下，认证条件应尽量类似于合同户规定的应用环境。(7)验收当供方对产品进行认证，准备交付时，供方与需方一起进行验收活动，验收按合同规定的标准和方式进行。ISO9000-3标准（续）47 (8)复制、交付和安装复制前必须考虑好如下事项：每一部分软件的复制份数；每一部分软件所对应的媒体类型；著作权和许可证方面的协议；供方提供复制的义务期限。在交付前首先需要对复制软件产品的正确性和完整性进行验证。安装之前供需双方应对安装日期，时间，需方在设施、技术人员的便利条件和安装认证等事宜进行商定。ISO9000-3标准（续）48 (9)维护维护必须考虑如下事项：有关软件维护的活动应在合同中明确规定；要制定维护计划，并按计划开展维护活动；需方与供方代表组成相应机构以支持维护活动；对维护活动应作记录并写成报告。(10)配置管理版本变更与升级。(11)文档控制工作程序文档、计划文档、产品文档的建立、审批、发布等。ISO9000-3标准（续）49 (12)质量记录质量记录的认同、收集、索引、文档化、存储和维护等。(13)测量对软件产品的开发、生产过程进行测量。(14)采购供方应确保购入的产品或服务符合指定的要求，并归档。(15)培训通过教育、训练、实习等方式，提高对质量发生影响的所有人员的素质和水平。(16)其他支持例如，为有效地维持质量体系，供方应提供规则、惯例、公约，提供开发与管理的工具、技术等。ISO9000-3标准（续）50 7、软件过程的三个流派（1）软件过程研究的是如何将人员、技术和工具等组织起来，通过有效的管理手段，提高软件生产的效率，保证软件产品的质量。由此诞生了软件过程的三个流派：CMU-SEI的CMM/PSP/TSP；ISO9000质量标准体系；ISO/IEC15504（SPICE）;(SPICE-SoftwareProcessImprovementandCapabilitydEtermination)。51 7、软件过程的三个流派（2）CMM/PSP/TSP即软件能力成熟度模型/个体软件过程/群组软件过程，是1987年美国CarnegieMellon大学软件工程研究所(CMU/SEI)以W.S.Humphrey为首的研究组发表的研究成果“承包方软件工程能力的评估方法”；ISO9000质量标准体系是在70年代由欧洲首先采用的，其后在美国和世界其他地区也迅速地发展起来。目前，欧洲联合会积极促进软件质量的制度化，提出了如下ISO9000软件标准系列：ISO9001、ISO9000-3、ISO9004-2、ISO9004-4、ISO9002；ISO/IEC15504（SPICE,）是1991年国际标准化组织采纳了一项动议，开展调查研究，按照CMU-SEI的基本思路，产生的技术报告ISO/IEC15504--信息技术软件过程评估。目前，学术界和工业界公认美国CarnegieMellon大学软件工程研究所(CMU/SEI)以W.S.Humphrey为首主持研究与开发的软件能力成熟度模型CMM是当前最好的软件过程，已成为业界事实上的软件过程的工业标准。52 AnyQuestion？ThanksForComing!53'