可信软件设计：开发健壮软件的工具、技术和方法

内容概要

【作者简介】

Bijay K. Jayaswal 资深软件开发专家和软件质量管理专家，Agilenty Consulting Group公司CEO，担任高级管理岗位工作并提供企业质量管理、市场战略制定方面的咨询业务超过25年。专注于价值工程、过程改进以及产品研发等领域，他教授过MBA和高级管理课程，以及帮助过很多企业引入企业级的再造工程和6 Sigma计划。

Peter C. Patton 资深软件开发专家和软件质量管理专家，Agilenty Consulting Group公司董事长，圣托马斯大学量化分析和计算机科学系教授，拥有30多年的质量管理经验和50多年的软件开发经验。曾担任过宾夕法尼亚大学CIO和Lawson软件公司CTO。

【译者简介】

吴峻申

资深IT技术实践者和研究者，近十余年来一直参与IT项目开发，拥有丰富经验。2001年毕业于上海大学计算机工程系（现计算机科学与技术专业）。业余时间潜心于技术的钻研，热衷于分享IT技术。曾与人合著《Java Web整合开发实例精通》，翻译出版《解析与实践》。主要关注Java、PMP、Linux、Ubuntu、精益与敏捷、大数据、云计算等领域。目前正在翻译一本有关大数据的书籍。

Twitter：https://twitter.com/darkranger

新浪微博：http://www.weibo.com/u/1796398831

书籍目录

译者序

序

前言

第一部分  当今软件开发过程与不足之处，以及可信软件的挑战

第1章　当今软件开发方法论
1

1.1　软件开发：需要一种新模式
2

1.2　软件开发策略和生命周期模型
5

1.2.1　构建–修复模型
6

1.2.2　瀑布模型
7

1.2.3　快速原型模型
7

1.2.4　增量模型
8

1.2.5　极限编程
10

1.2.6　螺旋模型
10

1.2.7　面向对象编程
11

1.2.8　迭代开发或渐进模型
13

1.2.9　不同软件生命周期模型比较
13

1.3　软件过程改进
13

1.3.1　Rational统一过程
14

1.3.2　能力成熟度模型
14

1.3.3　ISO 9000-3软件开发指导准则
15

1.3.4　比较RUP、CMM和ISO 9000
17

1.4　ADR法
18

1.5　健壮性软件开发过程的七要素
18

1.6　健壮性软件开发模型
19

1.7　关键点
20

1.8　补充资料
21

1.9　Internet练习
21

1.10　问题回顾
21

1.11　问题和项目讨论
22

1.12　参考文献
22

第2章　开发可信软件的挑战：软件开发环境下的健壮性设计
23

2.1　软件可靠性：神话与现实
23

2.1.1　软件开发和产品制造之间的相似和不同之处
24

2.1.2　软件和硬件可靠性比较
25

2.1.3　引发软件不可靠性的原因
26

2.2　传统质量控制体系的局限性
27

2.3　日本质量管理体系和田口法
28

2.4　健壮性设计中田口法的本质
33

2.4.1　信噪比概念
34

2.4.2　质量损耗函数概念
35

2.4.3　健壮性设计概念
36

2.5　软件可靠性挑战：可信软件设计
37

2.6　健壮性软件开发模型：实践中的DFTS过程
39

2.7　关键点
41

2.8　补充资料
42

2.9　Internet练习
42

2.10　问题回顾
43

2.11　问题和项目讨论
43

2.12　参考文献
44

第3章　软件质量度量标准
45

3.1　软件质量度量方式
45

3.2　经典软件质量度量标准
46

3.3　全面质量管理
47

3.4　通用软件质量度量
48

3.4.1　度量标准方法
48

3.4.2　软件测试过程中的质量度量标准
49

3.4.3　软件复杂度度量标准
50

3.4.4　软件科学
51

3.4.5　圈复杂度
52

3.4.6　功能点度量标准
53

3.4.7　可用性和客户满意度度量标准
54

3.5　目前的度量标准和技术模型
55

3.6　架构设计和评估中的新度量标准
57

3.7　架构设计中普遍存在的问题
58

3.8　OOAD中的度量标准模式
59

3.9　关键点
60

3.10　补充资料
60

3.11　Internet练习
61

3.12　问题回顾
61

3.13　问题和项目讨论
61

3.14　参考文献
61

第4章　可信软件经济观点
63

4.1　为什么DFTS需要不同的经济分析方法
63

4.2　成本和质量：过去和现在
64

4.3　软件质量成本
66

4.3.1　质量成本分析优点
67

4.3.2　质量任务成本
67

4.3.3　软件质量成本的分类
69

4.3.4　建立CoSQ汇报系统
73

4.3.5　质量投资回报效益
74

4.3.6　贴现现金流法
75

4.3.7　CoSQ分析价值
75

4.3.8　CoSQ计划中的误区
75

4.4　软件生命周期中的软件质量成本
76

4.5　CoSQ和作业基准成本法
80

4.5.1　软件企业组织中的ABC
80

4.5.2　启动软件企业组织中的ABC
81

4.5.3　ABC优点
81

4.6　软件质量损耗函数
82

4.7　DFTS投资的经济评估
82

4.7.1　DFTS评估度量标准
83

4.7.2　为DFTS计划建立经济评估框架
83

4.8　关键点
85

4.9　补充资料
85

4.10　Internet练习
85

4.11　问题回顾
86

4.12　问题讨论
86

4.13　问题
87

4.14　参考文献
88

第5章　DFTS企业组织化结构和领导力管理
89

5.1　部署DFTS的企业组织面临的挑战
89

5.2　DFTS执行框架
90

5.2.1　第1步：树立管理意识并引入DFTS
92

5.2.2　第2步：与高级管理层沟通达成共识并获取他们的承诺
94

5.2.3　第3步：识别DFTS计划的潜在误区
94

5.2.4　第4步：为建立关注质量的企业奠定哲学基础
101

5.2.5　第5步：构建企业组织化基础设施
103

5.2.6　第6步：理解关键人员角色
103

5.2.7　第7步：设计支持性的企业组织结构
111

5.2.8　第8步：建立有效沟通的机制
111

5.2.9　第9步：建立合理的奖励机制
112

5.2.10　第10步：确定软件质量成本
113

5.2.11　第11步：规划并启动整个企业组织范围内的学习过程
114

5.2.12　第12步：执行DFTS模型
114

5.2.13　第13步：监控学习和改进过程并获取反馈
115

5.2.14　第14步：巩固改进过程和所积累的经验
117

5.2.15　第15步：整合并推广计划
117

5.3　汇总
118

5.4　关键点
118

5.5　补充资料
121

5.6　Internet练习
121

5.7　问题回顾
121

5.8　问题和项目讨论
122

5.9　参考文献
123

第二部分  可信软件设计的工具和技术

第6章　质量管理的七大基本（B7）工具
125

6.1　B7工具
126

6.2　DFTS背景下的B7
129

6.3　其他DFTS工具、技巧和方法论
130

6.4　流程图
131

6.4.1　高级流程图
132

6.4.2　详细流程图
132

6.4.3　泳道流程图
133

6.5　帕累托图
133

6.6　因果图
133

6.6.1　绘制确定原因的因果图
135

6.6.2　过程分类因果图
136

6.7　散点图
137

6.8　检查表
140

6.9　直方图
140

6.9.1　确定分布规律
141

6.9.2　确定是否满足规约
142

6.9.3　通过分层法来比较数据
142

6.10　图表
142

6.11　控制图
143

6.12　关键点
144

6.13　补充资料
146

6.14　问题回顾
146

6.15　问题讨论
146

6.16　参考文献
146

第7章　七大MP工具：分析和解释定性及可表达化数据
148

7.1　N7和七大MP工具
149

7.2　七大MP工具的典型应用
150

7.3　亲和图
152

7.4　相互关系图（I.D.）
155

7.5　树形图
156

7.6　优先级矩阵
159

7.7　矩阵图
159

7.8　过程决策程序图
159

7.9　活动网络图
161

7.10　七大MP工具行为技巧
161

7.11　关键点
162

7.12　补充资料
162

7.13　问题回顾
162

7.14　问题和项目讨论
163

7.15　参考文献
163

第8章　层次分析法
165

8.1　优先级、复杂性和层次分析法
165

8.2　多目标决策制定和AHP
166

8.2.1　术语
168

8.2.2　结构化目标层次
168

8.2.3　决策层次
170

8.3　使用专家选择的解决方案
171

8.3.1　第1步：头脑风暴和构建问题的层次模型
171

8.3.2　第2步：为目标推导出比例大小的优先次序
172

8.3.3　第3步：推导出与各目标相关的可选方案的优先次序
174

8.3.4　第4步：综合
177

8.4　使用手工粗略计算AHP的解决方案
180

8.4.1　粗略计算解决方法1
180

8.4.2　粗略计算解决方法2：Brassard优先次序全面分析标准法
185

8.5　结论
187

8.6　关键点
188

8.7　补充资料
188

8.8　Internet练习
188

8.9　问题回顾
189

8.10　问题和项目讨论
189

8.11　问题
190

8.11.1　问题1：系统转化过程中的复杂度管理
190

8.11.2　问题2：在一高科技创业型公司中管理软件复杂度
191

8.11.3　问题3：病历系统中的复杂度
192

8.11.4　问题4：石油钻探决策系统
193

8.11.5　问题5：ROI问题
194

8.11.6　问题6：抽象的复杂度分析
194

8.11.7　问题7：复杂度的影响
195

8.12　参考文献
195

第9章　软件开发过程中的复杂度、错误和Poka Yoke
197

9.1　作为质量控制系统的Poka Yoke
198

9.2　Poka Yoke原则
198

9.3　导致缺陷产生的原因：差异、错误和复杂度
199

9.4　成功部署Poka Yoke的几种情况
201

9.5　作为缺陷原因的错误
201

9.6　控制软件开发中的复杂度
203

9.7　错误、检测方法和Poka Yoke
205

9.8　实施Poka Yoke体系
206

9.9　确认Poka Yoke体系
208

9.10　关键点
209

9.11　补充资料
210

9.12　Internet练习
211

9.13　问题回顾
211

9.14　问题和项目讨论
211

9.15　参考文献
211

第10章　软件开发智能管理的5S法
213

10.1　5S：迈向多产的工作环境的巨大一步
214

10.2　5S系统各执行阶段
215

10.2.1　第1阶段：筛选/清理
215

10.2.2　第2阶段：整顿/井井有条
215

10.2.3　第3阶段：清洁/清扫
215

10.2.4　第4阶段：标准化
215

10.2.5　第5阶段：维持清洁/规范
216

10.3　5S系统和DFTS过程
216

10.4　克服阻力
219

10.5　执行5S 
220

10.5.1　第1步：管理层的介入
220

10.5.2　第2步：培训和执行
220

10.5.3　第3步：与奖励系统相关联
220

10.5.4　第4步：进行后续和持续的改进
221

10.6　关键点
221

10.7　补充资料
222

10.8　Internet练习
222

10.9　问题回顾
222

10.10　问题和项目讨论
222

10.11　参考文献
223

第11章　理解客户需求：软件QFD和客户心声
224

11.1　QFD：起源和介绍
224

11.1.1　QFD作为质量体系会有什么不同
225

11.1.2　QFD历史
227

11.1.3　软件QFD历史
227

11.1.4　什么是QFD，我们为什么需要它
228

11.1.5　关注优先级次序
230

11.1.6　QFD定义
231

11.1.7　QFD实施
231

11.1.8　QFD四阶段模型
231

11.1.9　“质量屋”矩阵
233

11.2　应用于软件的传统QFD问题
236

11.2.1　传统QFD失败之处
236

11.2.2　“矩阵太大了”
237

11.2.3　“花的时间太长”
237

11.2.4　“我们早就知道了”
238

11.3　软件的现代化QFD
239

11.3.1　Blitz QFD
240

11.3.2　七大管理和规划工具
240

11.3.3　客户满意度和价值
240

11.4　Blitz QFD过程
241

11.4.1　第1步：关键的项目目标
243

11.4.2　第2步：关键客户群
243

11.4.3　第3步：关键过程步骤
244

11.4.4　第4步：去现场
244

11.4.5　第5步：客户需求是什么
245

11.4.6　第6步：对客户需求进行结构化
248

11.4.7　第7步：客户需求结构分析
248

11.4.8　第8步：对客户需求进行优先级排序
249

11.4.9　第9步：实现经过优先次序排序的客户需求
250

11.4.10　后期部署：（只）对重要关系进行详细分析
251

11.4.11　“质量屋”及其扩展
252

11.4.12　6 Sigma项目
253

11.4.13　后续工作：应用、发展和改进过程
253

11.4.14　快速开发
253

11.4.15　关键链项目管理的进度部署
254

11.5　实现软件QFD 
254

11.5.1　QFD中的人员因素
254

11.5.2　QFD所面临的挑战与陷阱
255

11.5.3　如何实现软件QFD
257

11.6　结论
257

11.7　关键点
259

11.8　补充资料
260

11.9　Internet练习
260

11.10　问题回顾
261

11.11　问题和项目讨论
262

11.12　参考文献
263

11.13　关于作者
267

第12章　软件设计过程中的创新：TRIZ和普氏概念选择法
268

12.1　DFTS创新需求
268

12.2　创造力和TRIZ 
269

12.3　软件开发中的TRIZ
275

12.4　TRIZ、QFD和田口法
277

12.5　头脑风暴
278

12.6　普氏概念选择法
279

12.7　作为知识产权成果的软件
281

12.8　关键点
283

12.9　补充资料
283

12.10　Internet练习
284

12.11　问题回顾
284

12.12　问题和项目讨论
284

12.13　参考文献
284

第13章　软件中的风险评估以及故障模式和影响分析
286

13.1　FMEA：故障模式和影响分析
286

13.2　要在早期应用FMEA
289

13.3　软件故障树分析
292

13.4　软件故障模式及其原因
294

13.5　DFTS各阶段风险识别和评估
295

13.6　关键点
296

13.7　补充资料
297

13.8　Internet练习
297

13.9　问题回顾
297

13.10　问题和项目讨论
297

13.11　参考文献
297

第14章　对象、组件技术及其他软件开发工具
299

14.1　企业级业务应用中所面对的几种主要挑战
299

14.2　面向对象分析、设计和编程
300

14.3　基于组件的软件开发技术
306

14.4　极限编程的生产率
309

14.5　N版本编程的可靠性
309

14.5.1　NVP的优势
310

14.5.2　NVP的劣势
311

14.6　现代化编程环境
311

14.7　计算机自动化编程的趋势
314

14.8　关键点
316

14.9　补充资料
317

14.10　Internet练习
317

14.11　问题回顾
317

14.12　问题和项目讨论
317

14.13　参考文献
317

第三部分  可信软件设计

第15章　可信软件质量测量和数据统计方法
319

15.1　可信软件
320

15.2　微软公司的可信计算计划
321

15.3　软件开发过程中的统计过程控制
322

15.4　软件架构的统计方法
327

15.5　关键点
330

15.6　补充资料
330

15.7　Internet练习
330

15.8　问题回顾
330

15.9　问题和项目讨论
331

15.10　问题
331

15.11　参考文献
331

第16章　健壮性软件背景介绍
332

16.1　软件规约过程
332

16.2　何为健壮性软件
335

16.3　让软件健壮的需求
336

16.4　软件健壮性指标
337

16.5　关键点
338

16.6　补充资料
339

16.7　Internet练习
339

16.8　问题回顾
339

16.9　问题和项目讨论
339

16.10　问题
339

16.11　参考文献
340

第17章　用于健壮性软件的田口法及其优化
341

17.1　用于健壮性软件设计的田口法
341

17.2　工程设计实例
344

17.3　软件设计与开发实例
346

17.4　用于田口参数设计实验中的正交矩阵
350

17.5　可信软件设计应用
352

17.6　关键点
352

17.7　补充资料
353

17.8　Internet练习
353

17.9　问题回顾
353

17.10　问题讨论
353

17.11　问题
353

17.12　参考文献
353

第18章　确认、验证、测试和评估可信度
355

18.1　持续的开发生命周期
355

18.2　验证
357

18.3　确认
360

18.4　测试和评估
363

18.5　关键点
366

18.6　补充资料
367

18.7　Internet练习
367

18.8　问题回顾
367

18.9　问题和项目讨论
367

18.10　问题
368

18.11　参考文献
368

第19章　可信度的集成、扩展和维护
369

19.1　完成开发生命周期
369

19.2　集成
370

19.3　扩展
371

19.4　维护
372

19.5　关键点
375

19.6　补充资料
375

19.7　Internet练习
375

19.8　问题回顾
375

19.9　问题和项目讨论
375

19.10　问题
376

19.11　参考文献
376

第四部分  综合运用：DFTS计划部署

第20章　为DFTS进行的组织准备
377

20.1　反复思索
378

20.2　转型计划中的领导力挑战
385

20.3　评估关键组织化元素
386

20.3.1　建立领导承诺
386

20.3.2　了解领导角色
387

20.3.3　评估战略关系
388

20.3.4　确保整个企业组织参与
388

20.3.5　了解客户关注的需求
388

20.3.6　评估现有质量管理能力
389

20.4　关键点
389

20.5　补充资料
391

20.6　Internet练习
391

20.7　问题回顾
391

20.8　问题和项目讨论
391

20.9　参考文献
392

第21章　DFTS计划启动
393

21.1　DFTS和PICS框架
394

21.2　规划
395

21.3　执行
396

21.3.1　第11步：启动整个企业组织范围内的学习过程
396

21.3.2　第12步：执行DFTS技术：学习和应用过程
398

21.4　控制
401

21.4.1　第13步：反馈控制体系
404

21.4.2　项目管理
409

21.5　安全保证
410

21.5.1　第14步：总结改进过程和所积累的经验
410

21.5.2　第15步：整合并推广计划
410

21.6　在小型软件公司和“电子山寨”中的使用情况
415

21.7　下一个是什么
416

21.8　关键点
417

21.9　补充资料
418

21.10　Internet练习
418

21.11　问题回顾
419

21.12　问题讨论
419

21.13　参考文献
420

第五部分  6个研究案例

第22章　雷神电子系统公司（RES）的软件质量成本（CoSQ）应用
424

22.1　简介
424

22.2　RES及其改进计划
424

22.3　软件质量成本
425

22.3.1　RES的CoSQ模型
425

22.3.2　CoSQ数据收集
426

22.4　经验教训
426

22.4.1　CoSQ模型使用教训
426

22.4.2　使用CoSQ数据来了解改进的影响
426

22.4.3　CoSQ成本和收益
429

22.4.4　CoSQ追踪记录制度化
429

22.5　研究案例启迪
429

22.6　参考文献
430

第23章　IT项目群整合
431

23.1　第一部分：挑战
431

23.1.1　迭代过程的五个阶段
432

23.1.2　客观性、主观性和质量
434

23.2　第二部分：一个新的合理方法
434

23.2.1　第1步：设计
435

23.2.2　第2步：复杂度结构化—关注目标
435

23.2.3　第3步：度量方式
435

23.2.4　第4步：综合
439

23.2.5　第5步：优化
440

23.3　风险
442

23.4　扩展
443

23.5　小结
444

23.6　参考文献
445

第24章　为全新产品定义客户需求：用于创新软件的QFD
446

24.1　简介
446

24.1.1　价值定义
447

24.1.2　为什么不问
447

24.1.3　创新产品
448

24.2　全新需求定义
448

24.2.1　客户需求定义方法
448

24.3　工具
453

24.3.1　QFD的七大管理和规划工具
453

24.3.2　思考过程
454

24.4　最后几步
455

24.5　阻力层次
456

24.6　结论
458

24.7　致谢
458

24.8 　参考文献
458

24.9　关于作者
460

第25章　Jurassic QFD：集成服务和产品质量功能部署
461

25.1　MD Robotics公司介绍
461

25.2　为什么要用QFD
462

25.2.1　QFD历史
462

25.2.2　Kano需求
463

25.3　佛罗里达冒险岛环球工作室在场景制作中的QFD应用
464

25.3.1　QFD模板
465

25.3.2　客户心声分析
465

25.3.3　情绪信息实施
468

25.3.4　肢体动作实施
470

25.3.5　工程需求实施
471

25.4　小结
472

25.5　关于作者
473

25.6　参考文献
473

第26章　QFD项目：使用Blitz QFD更好地管理软件开发项目
475

26.1　简介
475

26.1.1　失败
476

26.1.2　部分成功
476

26.1.3　QFD定义
476

26.1.4　正确启动
477

26.2　新开发过程中的问题
477

26.2.1　没有条理的开发是低效的
477

26.2.2　有条理的开发是有效的
478

26.3　关注QFD项目的价值
480

26.4　小结
489

26.5　致谢
490

26.6　参考文献
490

26.7　关于作者
492

第27章　QFD2000：集成QFD和其他改进新产品开发过程的质量管理方法
493

27.1　新产品需求
493

27.2　质量和新产品的开发
494

27.2.1　现代质量工具
495

27.2.2　新产品开发过程
496

27.3　QFD资料和其他质量管理方法
499

27.4　关于作者
504

27.5　参考文献
504

术语表
506

作者简介

本书详细介绍了更节省成本、更快交付、更好用的综合软件开发技术——可信软件设计（DFTS），该技术可在早期解决软件质量问题，使软件质量管理目标变成预防在实施阶段产生bug，而不是在中后期发现和修复bug。这种技术的可信之处在于在未编写代码的情况下就能实施软件质量管理。

这种面向客户的综合技术在成本、质量和交付进度等方面提供突破性成果，可以满足甚至超越客户期望。作者不仅描述可信软件设计所包含的原理，而且阐释在面对实际软件设计问题时，如何应用它来解决问题，同时综合介绍了6个使用软件质量管理技巧的研究案例，覆盖DFTS技术的方方面面，包括CoSQ、AHP、TRIZ、FMEA、QFD和田口法。除此之外，还为读者提供了大量的习题和练习，以帮助读者真正理解这些知识。

本书可作为企业组织范围内的学习教材，也可作为DFTS黑带、大师级黑带认证课程的培训教材。它能使你快速掌握DFTS技术，从而快速和成功地实施DFTS。

本书主要内容：

计划、构建、维护和改进可信软件开发系统。

在独一无二的软件开发环境中，运用质量、领导力、学习和管理的最佳实践。

倾听客户心声，引导用户期望，开发出易用和可靠的软件产品。

重点关注可靠性、可信任性、可用性和可升级性等以客户为中心的问题。

激励员工拥有强大的设计创意和创新力。

确认、验证、评估、集成和维护可信软件。

分析软件质量的经济成本影响。

为实施DFTS培养你的领导力和企业内部结构管理能力。

无论你从事的是企业自主软件开发、外包、咨询还是提供技术支持的工作，可信软件设计都会帮助你改进软件质量。从开发人员到项目领导者，从软件总架构师到客户，可信软件设计都能为整个软件行业从业人员和质量管理人员提供有突破性进展的软件解决方案。

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