摘 要

随着软件开发难度的不断增加，对软件开发过程进行科学正确的管理成为提升软件质量、降低开发成本、减少开发风险的有效途径。CMMI（Capability Maturity Model Integration）能力成熟度模型集成是目前使用非常普遍的一套与过程改进相关的准则，它将软件过程改进整合到一个框架之中，消除不同项目改进过程的不一致性，提供公共的术语，建立统一的规则，降低过程改进的成本，可以高效的进行过程评估与改进。目前管理科学研究中应用最广泛的方法是度量分析方法，通过度量可以赋予过程以量化描述，以加强对过程的解释、评估、控制和改进，提高开发过程的质量，促使软件项目的成功。将CMMI模型与GQIM过程度量分析方法相结合，创建起基于CMMI的软件过程质量度量模型，提升了软件度量的可操作性与规范性，更适用于复杂多变的软件系统。将此模型应用于某汽车油雾分离器车间智能制造系统的开发过程，以缺陷管理作为度量目标，对此软件系统开发过程中的缺陷进行分析，达到增强系统柔性、降低生产成本、使管理规范化、及时响应生产中的问题的目的。

关键词：CMMI，GQIM，SPC，软件过程质量度量，缺陷管理

Abstract

With the increasing difficulty of software development, scientific and correct management of software development process can effectively improve software quality and reduce development risks and costs.CMMI (Capability Maturity Model Integration) is the wide application of a set of norms and standards related to process improvement, to integrate the software process improvement into a framework, eliminate the inconsistency of different project improvement process, provide public terms, to establish a unified rules, reduce the cost of process improvement, process can be efficient for evaluation and improvement.At present, the most widely used method in the management science research is the measurement analysis method, through which the process can be given quantitative description to strengthen the process interpretation, evaluation, control and improvement, improve the quality of the development process, and promote the success of the software project.By combining CMMI model with GQIM process measurement analysis method, a software process quality measurement model based on CMMI is established, which improves the operability and standardization of software measurement and is more suitable for software systems with varying complexity.This model is applied to the development process of a production control and traceability system for injection molding parts of an automobile, and defect management is taken as the measurement objective. Defects in the development process of the software system are analyzed to achieve the goal of enhancing system flexibility, reducing production costs, standardizing management and timely responding to problems in production.

Key Words：CMMI；GQIM；SPC；Software process quality measurement；defect management .

目录

第一章．绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 论文结构安排 2

第二章．CMMI模型与软件过程质量度量模型概述 3

2.1 CMMI概述 3

2.1.1 CMMI原理 3

2.1.2 CMMI实施流程 5

2.2 软件度量模型 6

2.2.1 软件度量原理 6

2.2.2 软件过程质量度量模型的选择 6

2.3 汽车油雾分离器车间智能制造系统概述 7

第三章．基于CMMI的软件过程质量度量模型 10

3.1 CMMI与GQIM模型的结合 10

3.2 新模型结构 10

3.3 新模型实施步骤 11

第四章．基于CMMI的软件过程质量度量模型的应用 15

4.1 过程定义 15

4.2 度量目标 15

4.3 度量问题、指示器及度量项 16

4.4 数据收集与分析 17

4.5 过程改进 24

4.7 本章小结 26

第五章．总结 27

5.1 工作总结 27

5.2 展望 27

参考文献 28

致谢 30

1. 绪论
   1. 研究背景及意义

软件产业正在迅猛的发展。随着软件规模和复杂度不断增长，软件开发具有脑力密集、实现不具唯一性、隐性成本高、细节易被放大和质量评估很需专业的高水平等特点，随之而来产生了软件开发风险增加、软件的质量难以得到有效控制等问题^[1]，人们也逐渐意识到，软件的质量主要决定于软件开发过程的质量，并将关注焦点从“技术”转移到“管理”上来。对软件开发过程进行科学正确的管理，可以有效的提升软件质量、降低开发风险、减少开发成本。

度量是按照某种规律，用数据来描述观察到的现象。度量给予过程量化描述，通过度量可以对过程进行数据定义、收集与分析，以加强对其的评估、控制和改进，从而开发出高质量的软件产品^[2]。基于度量的分析方法具有易于建模和主观影响小的特点，在一系列假设的前提下，运用数理分析方法，就需解决的问题进行数学建模，在使用模型分析时基本上不受人为因素的影响。合理的运用度量分析方法，可以提升管理的科学性和决策的有效程度^[3]。CMMI软件能力成熟度模型集成，是目前在业界应用非常广泛的一套与过程改进相关的规范与标准^[1]。软件过程能力的成熟度指的是一个软件过程得到明确的定义、管理、测量和控制的有效程度^[4]。CMMI将软件过程改进整合到一个框架之中，消除不同项目之间过程改进的不一致性，提供公共的术语，建立统一的规则，从而高效的实施过程评估与改进^[5]。

提高软件质量，减少开发成本是企业不变的追求。研究表明生产出高质量、低成本的软件产品关键在于对软件过程进行有效地管理，为提升软件过程的规范性^[6]，对软件开发过程进行控制，使用度量方法分析软件开发过程，同时为了应对软件开发过程的复杂变化，引入CMMI的标准，将CMMI与过程质量度量分析方法相结合，创建起基于CMMI的软件过程质量度量模型，提升过程质量度量的可操作性与规范性，使之更适用于复杂软件系统，同时可以贯彻到软件开发的全过程中，保证开发人员有效控制开发进度与成本。将此模型应用于某汽车油雾分离器车间智能制造系统的开发过程的度量研究之中，及时发现开发过程中的问题并做出响应，保证开发过程的稳定，降低车间生产的成本，提高软件的质量，使生产管理规范化。

• 1. 国内外研究现状

CMMI由CMM（Capability Maturity Model）能力成熟度模型发展而来，1986年美国卡耐基-梅隆大学软件工程研究所开始研发软件过程成熟度框架，并于1991年推出了CMM。从CMM发布以来衍生出了多种模型，如系统工程(SE-CMM)、软件工程(SW-CMM)、软件采办(SA-CMM)等^[5]。CMM模型柔性较差，在适应不同的组织系统时，容易产生冲突甚至失去作用，基于这个问题美国国防部提出了CMMI，将现有的和即将开发出来的模型整合到一个框架中去。CMMI可以消除模型间的不一致性，提供统一的术语和风格，建立统一的规则，更有效的实施度量，达到降低成本的目的。CMMI目前被广泛的应用于软件过程标准和软件组织成熟度等级认证中，且在不断的发展之中^[5]。

度量学最早产生于1958年，并在20世纪90年代得到了快速的发展。国际上著名的度量组织包括：IEEE度量座谈会、国际工程标准座谈会(ISESS)、国际化标准组织的ISO9001和卡内基-梅隆大学工程研究所(SEI)等，它们对各种元素进行度量，为项目管理提供改进的依据，同时也提供了许多大型评估活动的基础。20世纪80年代，度量的重点从产品的性能拓展到实施度量的机制和方法上来，出现了一批过程度量研究模型。1984年提出的目标驱动模型GQM后来被广泛应用，它的基本理念是目标驱动问题。根据GQM模型改进的GQIM模型，在前者的基础上引入指示器，使得度量更加直观易懂，由美国实用和系统度量支持中心提出的实用度量(PSM)，是一种由信息驱动的度量方式^[3]，此外还存在许多过程度量模型。

将CMMI与软件过程度量模型结合使用的研究成果较少，多限于理论层次没有应用于实践之中。本文将CMMI模型与GQIM软件过程质量度量模型结合，创建起基于CMMI的软件过程质量度量模型，并应用于某汽车油雾分离器车间智能制造系统，具有实际意义。

• 1. 论文结构安排

本文提出一个基于CMMI的软件过程质量度量模型，并应用于某汽车油雾分离器车间智能制造系统软件过程度量研究中，具体的文章结构如下所示：

第一章为绪论，主要介绍本课题的国内外研究现状以及研究背景和意义，介绍文章研究内容与整体章节安排。

第二章为CMMI模型与软件过程质量度量模型概述，讲解了CMMI基本原理与模型实施步骤，以及软件度量基本原理与过程质量度量模型的选择，并详细介绍了模型的实践对象某汽车油雾分离器车间智能制造系统。

第三章提出了基于CMMI的软件过程质量度量模型，讲解如何将CMMI模型与GQIM模型结合，并详细描述了新模型的结构和实施步骤。

第四章为基于CMMI的软件过程质量度量模型的应用，详细描述了模型应用于汽车油雾分离器车间智能制造系统的过程，并总结实施模型过程中的经验与不足。

第五章为总结，在总结本文研究成果的基础上提出下一步的工作展望。

1. CMMI模型与软件过程质量度量模型概述

2.1 CMMI模型概述

CMMI是能力成熟度模型集成的缩写，软件过程的能力成熟度指的是一个软件过程得到明确的定义、管理、测量和控制的有效程度^[4]。随着软件产业的迅猛发展，目前软件过程管理中的不足日益凸显，于是针对过程管理推出了CMM，它创建了一个软件过程改进的框架，用五个递进的等级表示过程完善程度，在CMM的基础上进一步提出了CMMI，将现有的和即将开发的模型整合到一个框架中去。CMMI主要目的是帮助企业对软件实施过程进行管理和改进，从而增强开发能力，赢得成功的机会，并期望按时、按预算要求得到高质量的软件^[7]。

2.1.1 CMMI原理

CMMI的表达方式分为连续式和阶段式两种^[8]，两者的构成组件都包含过程域、共用目标、共用实践、专有目标、专有实践和子实践等，且内容结构上是相同的。阶段式表示将软件过程成熟度分为五级，每个等级表示过程的某部分已经成熟，它构成了实现下一个等级的基础，阶段式表示的基本组织特点是过程域，选择过程改进中的重要内容，然后将这些内容划分成“域”，阶段式表示的过程域如表2.1所示。连续式表示按照过程域之间的联系划分为四种类型：项目管理类、工程类、支持类、过程管理类，并且使用0-5级六个能力等级评估能力成熟度，表2.2表示的是连续式过程域。过程域指一类相关活动的集合，是建立软件过程能力的基本元素，除了CMMI Level 1，每一个CMMI等级都包含一组过程域，每个过程域包含一组共用目标和专用目标，专用目标包含一组专用实践，共用目标包含一组共用实践，专用实践下又包含一组子实践和一组典型共工作产品等^[9]。CMMI的实施必须与组织的具体实际相结合，一般流程为：实施准备、建立质量管理体系文件、体系试运营、项目整体评估与整改、体系正式运营，CMMI是一个循环改进的过程，按照流程反复改进，不断提升。

表2.1 阶段式表示过程域

表2.2 连续式表示过程域

2.1.2 CMMI实施流程

CMMI只告诉了我们应该考虑什么问题，而没有告诉我们如何具体操作。在具体应用时，应将CMMI的普遍原理与项目的实际情况相结合，生成一种符合组织要求的过程改进模型。

CMMI的实施步骤为：一、CMMI实施准备：制定计划，确定评定目标要达到的CMMI等级，从什么水平开始评定，评定人员的划分，每个实施阶段的进度安排，人力资源、资金资源和计算机软/硬件资源等的供应，贯穿于CMMI全过程的培训等问题，同时建立相应组织机构；二、建立软件质量管理体系文件，文件包含四层，顶层文件是纲领性文件，规定要求职责分工等；过程文件指导过程如何做；规程文件制定操作的标准规范和步骤等；模板类文件是过程中使用的固定文档表格模板等；三、体系试运营：选定试运行项目，试运行项目应该能覆盖各过程域的各分支；四、评估与整改：确定专家组，确定覆盖组织的各层人员的访谈对象，制定评估计划，对软件工程文档进行检查并生成新的软件质量管理体系文件；五、正式运行：循环运行^[3]。

2.2 软件度量模型

2.2.1 软件度量原理

度量是按照某种规则，通过数据描述观察到的现象。软件度量是对软件开发项目、过程及其产品进行数据定义、收集、分析的量化过程，目的在于对此加以理解、预测、评估、控制和改善^[10]。软件度量是软件组织中评估、预测和决策的关键推动者，软件度量不仅能够帮助组织解决特定的项目、工程和管理过程的问题，还帮助他们制定计划，实施、监视并评估改进计划^[11]。软件度量包含质量度量这个种类，可以从功能性、可维护性和可移植性等多方面入手进行质量度量，软件质量度量主要包括面向产品的以及面向过程的度量两大类。面向过程的质量度量是对软件开发过程中的各个方面质量指标进行度量，目的在于预测过程的未来性能，减少结果的偏差，对软件过程的行为进行目标管理，为过程控制、过程评价和持续改善提供量化基础^[12]。面向产品的质量度量主要用于对产品质量的预测和控制，对产品进行评价，在此基础上进行产品设计、产品制造和产品服务优化^[3]。

2.2.2 软件过程质量度量模型的选择

20世纪80年代，度量研究的重点从拓宽产品性能发展到研究事实度量的机制与方法上来，出现了许多软件过程度量模型，其中应用GQM模型最广泛，它采用目标驱动、自顶而下的层次结构，目标层在最上层，针对目标层进行细化得到一些问题构成问题层，每一个问题又可以进一步细化为几个具体的度量项目，构成度量层，一个度量项可以对应多个不同的问题，相同的问题也可以涉及不同的目标。GQIM在GQM的基础上在问题层与度量层之间增加了指示器层，指示器是对产品或过程某一方面特征的反映，描述的方式有图片、表格、文字等。增加指示器，确保收集的数据能够准确的反映问题的真正原因，可以有效的回答收集数据的目的是“为什么”^[13]。使用GQIM模型将形式模糊的目标转化为可以具体可操作的度量结构，根据目标提出问题，解决问题实际上就是达到目标，故本文选择GQIM软件过程质量度量模型，模型结构如图2.1所示。

图2.1 GQIM模型示意图

2.3 汽车油雾分离器车间智能制造系统概述

根据我国《缺陷汽车产品召回管理规定》，要求汽车生产企业对有安全隐患的汽车产品必须召回，确保消费者和公众的安全。为了最大限度的减少产品召回，汽车生产企业或零配件生产企业必须提高过程管理的水平，对生产过程进行控制，并对产品进行及时有效的质量追踪，构建整个供应链上的全系统产品追溯网络^[14]，通过这个追溯系统让产品生产者和使用者都能精准、及时、全面的了解产品信息。

汽车油雾分离器通常安装在曲轴箱通风系统上，起到防止汽缸内燃烧的高温高压气体进入曲轴箱的作用，汽车油雾分离器的零部件中存在大量的注塑件，而汽车油雾分离器的零件生产与装配随着订单的不同而变化，所需要的零配件复杂繁多，结合具体产品建立汽车油雾分离器车间智能制造系统，对油雾分离器的生产过程进行控制与质量追溯，以保证产品生产过程的稳定，及时发现问题并改正，降低返厂率。此系统采用二维码图案识别，在关键控制节点配置PLC、计算机及条形码扫描仪等，用以太网作为介质实现数据的存储与查询^[9]，系统工序如下图2.2所示。首先根据出库产品的物料单号、物料适用的产品类型及出库时间等生成产品信息二维码，并将信息保存到数据库中；包含外购件在内，汽车油雾分离器使用的每个零部件都有自己的二维码信息，上线前进行扫码操作，将信息储存到数据库中；每到一个工位都要进行一次扫码操作，根据识别到的信息进行判断，若信息准确则进行装配，若信息有误则发出警报，设备锁定无法进行装配，对有问题的物料重新出库、上线扫码，同时在离开每一个工位时也要进行扫码操作，判断产品是否符合下线标准，并及时将信息更新，装配线的布局如图2.3所示。

以上是毕业论文大纲或资料介绍，该课题完整毕业论文、开题报告、任务书、程序设计、图纸设计等资料请添加微信获取，微信号：bysjorg。

相关图片展示：