OPEN Process Framework軟件工程框架研究與應用

第15卷第g期微機發(fā)展Val.15 No.92005年9月Microcomputer DevelopmentSep. 2005OPEN Process Framework軟件工程框架研究與應用廖芳,彭定強,張松(北京師范大學(xué)信息科學(xué)學(xué)院計算機系,北京100875)滴要:OPEN Proess Framework(OPF)是使軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程達到CMM5級標準的軟件工程框架。文中討論了基于OPF的軟件過(guò)程的主要元素及實(shí)施過(guò)程,并把該過(guò)程應用于某油田數據采集系統的開(kāi)發(fā),實(shí)賤證明基于OPF的軟件過(guò)程可以提高團隊的開(kāi)發(fā)能力、降低風(fēng)險、有效控制資源,為項目的開(kāi)發(fā)提供了高度清晰的過(guò)程框架,規范管理和開(kāi)發(fā)流程。關(guān)鍵詞:OPF;軟件過(guò)程;階段;迭代中圈分類(lèi)號:TP311.5文獻標識碼:A文章編號:1005 -3751(2005)09-0026-03Research and Application of OPEN Process FrameworkLIAO Fang, PENG Ding-qiang, ZHANG Song(Dept. of Computer Sai. , Coll. of Infomation Sci. , Beijing Normal Univ. , Beijing 100875 ,China)Abstrnct:OPEN Process Framnework(OPF)is a software process framework which leads an organization towerds CMM Level 5. In thispaper major metaclasses and running model of software process based on OPF is discussed, and then this software is applied in the oil -field development data acquisition systen. In fact sofware process besed on OPF can develop ability of teams, reduce risk of sotware,control resource efectelly,, supply high definitin process framework to standerdize process of management.Key wordls:OPEN process framework; software proces; phase; iterative0引言個(gè)過(guò)程框架,運用這個(gè)框架會(huì )產(chǎn)生-一個(gè)具有組織性、特殊軟件工程是--種必須以有組織的質(zhì)量保證為基礎的性的過(guò)程(或者說(shuō)是實(shí)例)。每-一個(gè)過(guò)程實(shí)例都是- -個(gè)建層次化技術(shù)。這種層次技術(shù)不僅包括應用的技術(shù)方法和構的過(guò)程,通過(guò)選擇特殊的活動(dòng)、任務(wù)、技術(shù)以及相關(guān)的架工具,更主要的是運用這兩個(gè)元素以達到軟件建造這- -最構創(chuàng )造。任務(wù)與技術(shù)細節要整合以適合特定的問(wèn)題領(lǐng)域，終目標的“過(guò)程"[12]。全面的質(zhì)量管理和類(lèi)似的理念刺在這個(gè)整合過(guò)程中同時(shí)也需要過(guò)程的搭建與裁減縫合相激了不斷的過(guò)程改進(jìn),正是這種改進(jìn)導致了更加成熟的軟配合。運用了這個(gè)過(guò)程框架,就會(huì )使軟件過(guò)程組織達到件工程方法的不斷出現。隨謄軟件朝著(zhù)更大更復雜的趨CMM的5級標準[3]。勢發(fā)展以及面向對象和基于組件化的方法在軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中的大量運用,對軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程提出了新的需求?；?OPF的5個(gè)元類(lèi)組這個(gè)新需求,在這個(gè)發(fā)展的洪流中,OPEN Process和別的工作單元、工作成品、有過(guò)程階段和代碼支持(語(yǔ)言)過(guò)程框架(RUP,0OSP等)一道脫穎而出,并在世界范圍的生產(chǎn)者是構成OPF的幾個(gè)元類(lèi)組,向導是項目實(shí)施過(guò)內特別是澳大利亞和美洲得到廣泛運用。OPEN 是面向程中的理論支持,如圖1所示,具體而言,有如下5類(lèi)[4];對象過(guò)程、環(huán)境以及符號的簡(jiǎn)稱(chēng),它由非盈利組織一*工作單元(work unit):為生產(chǎn)者生產(chǎn)工作成品而OPEN協(xié)會(huì )來(lái)維護和發(fā)展,是第三代的、應用于公共領(lǐng)域、創(chuàng )造操作模型的組件。擁有完整生命周期、著(zhù)重于過(guò)程的方法論[3] ,該方法論是*生產(chǎn)者(producer):生產(chǎn)工作成品的組件。針對軟件增強型應用的發(fā)展以及面向對象、基于組件技術(shù)*工作成品( work product):由項目生成的組件。的發(fā)展和設計的,正迎合了目前軟件發(fā)展的趨勢。*過(guò)程階段(stage) :用來(lái)為工作單元提供大量組織的時(shí)間中國煤化工1什么是 OPFOPF(OPEN Process Franework)是OPEN定義的一件。TYHCNMHG5數工作成品的組圖1中的虛線(xiàn)框是-一個(gè)用于OPEN的組件庫,從這個(gè)收稿日期:2004-11-30作者簡(jiǎn)介:廖芳(1980-),女(壯族),廣 西柳州人,碩士研究生,研組件庫中選擇個(gè)體實(shí)例,把它們放到--起,構造樣式就能究方向為網(wǎng)絡(luò )與信息系統。創(chuàng )造一個(gè)詳細明確的OPEN實(shí)例。工作單元規定了活第9期廖芳等 :OPEN Process Framework軟件工程框架研究與應用， 27動(dòng)、任務(wù)、技術(shù)這3個(gè)類(lèi)型?；顒?dòng)規定了該“做什么”,但并碑設定、成本估算等項目計劃,這些就構成了OPF初始階不會(huì )規定該“怎么做”。任務(wù)就類(lèi)似于以這個(gè)所謂的“什段的工作單元。在這些工作單元中生成的各種文檔和模么”為目標,而不是“怎么”,做更好的準備。這些目標可以型是工作成品,而生產(chǎn)者則包括系統分析員需求分析員、在相對短的時(shí)間內由開(kāi)發(fā)個(gè)體或者是一個(gè)小的開(kāi)發(fā)組用項目經(jīng)理、過(guò)程工程師以及相關(guān)的人員或角色。其中要特一定的技術(shù)完成，而最終對該目標真正完成與否的結論別指出過(guò)程工程師要做的工作包括實(shí)例化類(lèi)庫以生產(chǎn)真要由項目經(jīng)理來(lái)做出。要達到任務(wù)或者是活動(dòng)的目標都實(shí)的過(guò)程組件并從中選擇適合的過(guò)程組件、對生產(chǎn)者(如需要個(gè)體或者團隊的努力,而這個(gè)人或者團隊就是OPF角色、團隊.工具)的選擇、對要執行的工作單元的選擇、把元模型中定義的“生產(chǎn)者”。所謂的“生產(chǎn)者"可能是一一個(gè)任務(wù)及其相關(guān)技術(shù)分派給生產(chǎn)者、把任務(wù)分組到工作流和人或者并不是人,可能是個(gè)體也可能是團隊。他們通過(guò)運活動(dòng)中。這個(gè)部分相當于做出了整個(gè)項目大體上的計劃用技術(shù)完成一個(gè)或者更多的任務(wù)來(lái)生產(chǎn)出工作成品。在安排,這些計劃安排是項目完成好壞的關(guān)鍵。那個(gè)三角環(huán)之外,過(guò)程階段和語(yǔ)盲提供了附加的支持。多(3)建構階段:生產(chǎn)工作成品并將其改造優(yōu)化以為發(fā)種多樣的過(guò)程階段為過(guò)程的發(fā)展提供了大規模的組織(主布做準備的階段,它是一 -個(gè)經(jīng)過(guò)子建造、子發(fā)布、子部署以要是時(shí)間上的),比如階段(phase)、生命周期(life cycle)、逐個(gè)達到預先定義的多個(gè)里程碑的反復過(guò)程,是否真正地里程碑(milestone)等等。另一方面,語(yǔ)育是一種用來(lái)對工達到里程碑必須由一系列的功能測試、性能測試來(lái)判別,作成品文檔化的工具,它可以是自然語(yǔ)言、建模語(yǔ)言或者這些都是該階段的工作單元。在這些工作單元中生成的是編程語(yǔ)言。OPEN支持UML描述、OML描述以及其全部組件、代碼、文檔等都是該階段工作成品,而生產(chǎn)者包他你選擇的優(yōu)秀的∞0描述,運用這些描述就可以很好地括項目經(jīng)理、過(guò)程工程師、編碼工程師、代碼生成器測試進(jìn)行OPEN過(guò)程生成的工作成品的文檔化工作。組以及相關(guān)人員和角色等等。特別指出在這個(gè)階段中,過(guò)程工程師要做的工作包括縫合與搭建被向導選取的過(guò)程組件內部細節擴展現存的預工作單元定義過(guò)程組件類(lèi)庫、對制定好的各個(gè)項目階段進(jìn)行控制以達到成本、資源的優(yōu)化使提供指導用。執行反復評價(jià)提(4)使用階段:向客戶(hù)組織進(jìn)行對前共文幾階段的工作成品的發(fā)布以及提供維護過(guò)程階段一宏十生產(chǎn)者E產(chǎn)- 工作成品語(yǔ)言服務(wù)的階段,這個(gè)階段會(huì )產(chǎn)生大量的客戶(hù)織反饋,要根據這些反饋對工作成品進(jìn)行及圍1 OPF的結構關(guān)系圍.時(shí)的維護和升級。工作成品的發(fā)布和維護就是這個(gè)階段的工作單元,生產(chǎn)者包括項目經(jīng)理、過(guò)程3 OPF 在項目中的實(shí)施過(guò)程工程師、編碼工程師、測試組以及相關(guān)人員和角色等等,對上文敘述了構成OPF的5個(gè)元素及它們間的關(guān)系，于軟件的修改代碼和相關(guān)的文檔就是這個(gè)階段的工作成那到底在項目的實(shí)施過(guò)程中該怎么運用這些元素來(lái)完成品。軟件過(guò)程呢?OPF在項目中的實(shí)施是-系列的過(guò)程階段(5)結束階段:指的是規定的軟件維護期過(guò)去之后的不斷進(jìn)行迭代的過(guò)程,如圖2所示,其中的每一個(gè)過(guò)程階階段 ,它的目標就是使所有的軟件產(chǎn)品和相關(guān)文檔相繼退段都是根據該階段的特點(diǎn)對所涉及到的工作單元、生產(chǎn)出維護過(guò)程,這個(gè)階段標志著(zhù)這一輪軟件過(guò)程開(kāi)發(fā)周期迭者生產(chǎn)成品進(jìn)行組織的-一個(gè)過(guò)程[5-8。代的完畢。(1)決策階段:商討商業(yè)級別的交叉式項目相關(guān)事項上述的5個(gè)階段均在OPF的過(guò)程架構向導、裁減縫的階段。在具有交叉式項目的過(guò)程啟動(dòng)的最初,需要- -個(gè)合向導擴展向導的指導下完成，其中(2)到(4)這3個(gè)階決策階段對即將開(kāi)展過(guò)程的領(lǐng)域進(jìn)行簡(jiǎn)單的決策。它的段是-一個(gè)不斷迭代的過(guò)程,每-次的迭代都在 上-一個(gè)迭代目標是弄清楚該領(lǐng)域的商業(yè)流程和工作流程,要開(kāi)展的項的基礎上進(jìn)行,包括需求分析、設計、編碼和測試,生成一目是否與客戶(hù)現存項目相關(guān)并且有交互,以便為項目定下個(gè)更完善的產(chǎn)品版本。這不斷迭代的過(guò)程就是軟件增量基調并做出相關(guān)決定,而一般的小規模過(guò)程可以省略這個(gè)發(fā)展的中國煤化工階段。來(lái)進(jìn)行描述。例如，(2)初始階段:最終奮斗目標的全面啟動(dòng)以及為建構文檔前YHCN MH C語(yǔ)。用例和對象建模階段做準備。在這個(gè)階段中,必須明確項目的規模、系統常常使用UML或者OML的建模語(yǔ)言來(lái)描述。最后,代業(yè)務(wù)流程、系統需求等,對項目中的風(fēng)險做出相應的分析,碼是用比如說(shuō)是JAVA, SQL或者是CORBA的接口定義并根據這些結果做出人員安排、資源分配、階段設置、里程語(yǔ)言(IDL)等執行語(yǔ)言來(lái)書(shū)寫(xiě)的。微機發(fā)展第15卷畢的時(shí)候都要按照之前設置好的項目測工程生命周期(prograrnme 'fe eyck )試計劃報告進(jìn)行功能測試和性能測試,在決策階段初蝓階段建構階段使用階段結束階段建構階段結束之前還要進(jìn)行由我方與客(Sirategy)(Incepion)(Constnuction)(Usage)(Retiement)戶(hù)方共同參與的最終的項目技術(shù)審核。. , Bild (n)在審核中考慮的問(wèn)題有:系統功能是否滿(mǎn)Rclease(1)Deplboy-足客戶(hù)(油田)需求、系統性能如何(并發(fā)ment. (1)皮數據上報和審核的效率和錯誤率、模Mile-stone (L塊的下載速度等等)、系統是否達到可以項且發(fā)屢思駔投入實(shí)際使用的標準使用的資源是否在(project development cycle)可接受的計劃變動(dòng)范圍內(人員、時(shí)間、資田2 OPEN Proces的生命周期金成本、設備等等)、是否做好發(fā)布的淮備。4應用實(shí)例(4)使用階段:主要是向客戶(hù)進(jìn)行系統的發(fā)布以及提在為某油田開(kāi)發(fā)的數據采集系統中,全面采取了基于供維護服務(wù)的階段。把采集系統部署到指定的試點(diǎn)采油OPEN Proces的軟件過(guò)程。數據采集系統目的是能夠在信息中心采油局、采油廠(chǎng)、采油隊,接受實(shí)際環(huán)境的測試。各個(gè)采油點(diǎn)采集每個(gè)工作日、工作周期的工作數據,能夠并同時(shí)對實(shí)際用戶(hù)和相關(guān)的人員進(jìn)行培訓和指導。對于適應多種網(wǎng)絡(luò )環(huán)境(高速光纖、低速無(wú)線(xiàn)或者間斷撥號網(wǎng)用戶(hù)提出的新需求和改進(jìn)意見(jiàn)進(jìn)行記錄,為系統的下一次絡(luò )等)的數據上報情況,采用插件模式開(kāi)發(fā),各個(gè)數據錄人迭代的需求分析做好準備。在試點(diǎn)中使用2個(gè)月后,客戶(hù)和開(kāi)發(fā)應用模塊都可以下載更新和安裝。該系統包含數針對項目進(jìn)行評價(jià),根據開(kāi)始的項目需求分析報告、項目.據服務(wù)系統框架程序、框架配置管理、權限管理模塊、用規格報告研制報告和測試報告,認可了第一個(gè)版本的采戶(hù)管理模塊.(通用)數據.上報模塊、(通用)數據審核模塊、集系統,并提出根據油田的商業(yè)策略,要進(jìn)行軟件發(fā)展進(jìn)數據發(fā)布和共享模塊、日志管理模塊、數據備份模塊以及化以把它推廣到其他油田的想法?；诳蛻?hù)的這一想法，外掛模塊管理等十多個(gè)模塊,是-一個(gè)龐大復雜的系統。開(kāi)始第二個(gè)開(kāi)發(fā)周期,由于OPEN Proces 為軟件開(kāi)發(fā)提(1)決策階段:由于本項目并不是交叉式項目,所以這供了很好的適應性裁減性和可擴展性,所以在不長(cháng)的時(shí)- -階段省略。間之內,就又完成了一個(gè)開(kāi)發(fā)周期，目前該數據采集系統(2)初始階段:主要是首先明確油田的需求,摸清油田已經(jīng)運用于全國的多個(gè)采油機構,用戶(hù)反應良好。這個(gè)陌生領(lǐng)域的業(yè)務(wù)流程,并根據實(shí)際情況確立項目的規(5)結束階段:項目的完結。由于全面采用了基于模和邊界,生成需求分析報告和項目規格報告;然后不僅OPEN Process 的軟件過(guò)程,規范了管理和開(kāi)發(fā)流程,對資僅對項目中明顯存在的風(fēng)險進(jìn)行分析,還應挖掘潛在的偶源進(jìn)行了有效的控制和高效的使用,所以并沒(méi)有啟用預留然性風(fēng)險,生成風(fēng)險分析報告;第三步根據之前的工作做的資源,并且軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程順利圓滿(mǎn)。出整個(gè)項目的人員、資源、里程碑、時(shí)間、工作流等計劃,并基于風(fēng)險分析結果為計劃做出15%的富余。在組件的選5結論取方面,考慮到油田數據業(yè)務(wù)的專(zhuān)業(yè)性較強，所以打算對OPEN Process作為一種完善的軟件工程過(guò)程,它可于油田業(yè)務(wù)結合較為緊密的組件重新開(kāi)發(fā),而一些通用的以提高團隊的開(kāi)發(fā)能力、降低風(fēng)險、提高資源的使用效率，組件可以采用處在公共領(lǐng)域的開(kāi)放組件,最后形成項目概為項目的開(kāi)發(fā)提供了高度清晰的過(guò)程框架,為軟件開(kāi)發(fā)提要和詳細設計報告和研制報告,并邀請包括客戶(hù)在內的多供很好的開(kāi)放性、適應性裁減性、可擴展性、交叉項目的方進(jìn)行討論以論證該項目設計報告和研制報告的可行性。支持性等等[5] ,并完全適應目前的面向對象、基于組件的根據客戶(hù)的需求和實(shí)際情況,決定選取OPEN協(xié)會(huì )推薦軟件發(fā)展趨勢。但是,它也存在不足,比如,它的可裁減性的MakV公司ObjectMake工具作為分析和建模工具以及必然導致封裝性能不佳,增加實(shí)踐中的復雜性等。所以, .eTrack Products Pty Lid公司eTrack 系列作為項目實(shí)施的在實(shí)際使用中，可以根據不同的需求把OPEN Process與.支持工具,另外,Dot NET作為系統開(kāi)發(fā)工具,數據庫支持別的軟件工程方法結合起來(lái),比如RUp[9],以達到軟件開(kāi)Oracle9i,SQL Server和Access三種。發(fā)的完善中國煤化工(3)建構階段:主要是對新組件的開(kāi)發(fā)以及與所選取的開(kāi)放組件的縫合工作。在這個(gè)階段中,對所有的工作單參考文獻TYHCNMHG元進(jìn)行有效的控制使其嚴格按照研制報告設定的進(jìn)度來(lái)[1] Perssman R s.軟件工程-- -實(shí)踐者的研究方法[M].黃柏完成一個(gè)個(gè)的里程碑任務(wù),并采取增量的并行開(kāi)發(fā)方法，素,梅宏譯.北京:機械工業(yè)出版社.199.(下轉第31頁(yè))大大地提高了開(kāi)發(fā)效率,降低了成本。每一次增量開(kāi)發(fā)完第9期程遠方等:流水線(xiàn)調度問(wèn)題探究31●比較l= 1和l= 2的F(S)值,取其中的F(S)最小表1 在幾組測試數據下Palmer算法與CDS算法結果的比較者。因此,取序列(1,2,3,4),它就是CDS算法求出的近似Palmer 算法F(S)CDS算法F(S)數據說(shuō)明237722079個(gè)作業(yè)在10個(gè)設備上2.2 Palmer 算法283426678個(gè)作業(yè)在15個(gè)設備上1965年D. s. Palmer提出用斜度指標排列作業(yè)的啟發(fā)316499412個(gè)作業(yè)在30個(gè)設備上式算法,稱(chēng)為Palmer 法。作業(yè)i的斜度指標按下式計算:將這些數據用excel轉化為圖形便可以直觀(guān)地看出,λ,=: 2[k -(m+1)2]164) -般情況下,Palmer得到的結果沒(méi)有CDS好(見(jiàn)圖4)。按照各作業(yè)的λ;不增的順序排列作業(yè)順序,可以得到500一個(gè)比較優(yōu)的近似解。同上面的例子,給定時(shí)間序列如下50004000口Palner算法(4個(gè)作業(yè),每個(gè)作業(yè)3個(gè)任務(wù),工作在3臺設備上):30002000■CDS算法(S)T = 1t,t12,t13,t14 = {1,2,6,3}1000T2= 121.22,23,t241 = |8,4,2,9}T3= 131,132,233,t34} = {4,5,8,21這里m = 3,于是有圖4表1數據轉換為直方圍時(shí),Palmer算法與CDS算法結果的比較λ1 =-1+ t31 =-1+4= 3所以,當需要快速獲得-一個(gè)近似解的時(shí)候,可以采用入2 =- t12+ t32 =-2+5= 3Palmer算法;當對解的結果要求比較高的時(shí)候,可以采用λg=-tu3+ t33=-6+8=2CDS。λ4 =- t14+ t34=-3+2=-1按照λ;不增的順序排列作業(yè),得到(1,2,3,4)和(2,1，另外,陳榮秋在1983年中提到的關(guān)鍵工件法[3]也是3,4)。恰好這兩個(gè)作業(yè)調度都是最優(yōu)調度。如果不是，則應-種有效的啟發(fā)式算法。除了啟發(fā)式算法,許多人也研究了用模擬退火算法(4]和遺傳算法[$]等搜索技術(shù)來(lái)求解流該從F(S)中挑選較小者。水線(xiàn)調度問(wèn)題,取得了一定成果。3實(shí)驗與結論Johnson算法只適用于m = 2的特殊情況下流水線(xiàn)調參考文獻:[1]余祥宜, 崔國華.計篳機算法基礎[M].武漢:華中理工大學(xué)度。當m> 2時(shí),流水線(xiàn)調度問(wèn)題具有NP -難度。文中介出版社2000.228 - 229.紹了CDS算法和Palner算法來(lái)求近似解。它們都是使用的[2] Dudck RA, Pawalker ss, Smith ML. The lss of Flow啟發(fā)式算法,以較小的計算量獲得近似解。shop scheduling research[J]. Operations Research, 1992, 40CDS法以Johnson算法為基礎,調用m - 1次Johnson(1):42 -46.算法,計算出m- 1次不同的F(S),選擇其中最小的;[3] 陳榮秋.求同順序mXn排序問(wèn)題近似解的一個(gè)新算法Palmer法則計算n次λ值,根據λ;不增的順序排列作業(yè)即關(guān)鍵工件法[J].管理現代化, 1983,1:14- 16.得到近似解。[4] 田彰,楊自厚.同順序(Flow shop) 排序問(wèn)題的模擬退火可見(jiàn),Palmer在效率上比CDS法高,但是根據大量的求解[J].信息與控制, 1994,23(3);133 - 139.實(shí)驗測試，一般情況下, Palmer得到的結果沒(méi)有CDS好。[S] 熊紅云,何 鉞.模糊Flow- shop向題及其遺傳優(yōu)化[J].信息與控制,1999 ,28(1):8-13.表1列出了幾組測試的比較。(上接第28頁(yè))[2]張海藩軟件工程概論[M].北京:清華大學(xué)出版社,000.[6] Henderson - Sllers B, Graham I. Process and Product Life[3] Graham I, Henderson - Sllers B, Younesi H. The OPENCyles; OPEN' s Version 2 Life Cydle Model[J]. J0OP,Process Specification[M]. London, UK: Addison - Wesley2000,13(1):23 -26.Longman Ltd., 1997.7] Henderson- Sllers B, Due R T. OPEN Priject Management[4] Firesnith D G, Henderson - Sllers B. The OPEN Proces中國煤化工:35.Framework:An Inroduction[ M]. 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