面向軟件產(chǎn)品線開發(fā)的復(fù)用模式及其優(yōu)化方法研究.pdf

1、由于軟件系統(tǒng)需求的密集性和多樣性特征越發(fā)明顯，對系統(tǒng)本身的復(fù)雜性和時效性要求越來越高，迫使組織的開發(fā)效率和效力不斷受到挑戰(zhàn)。軟件產(chǎn)品線(SPL)技術(shù)通過開發(fā)和維護(hù)一組共享資產(chǎn)來創(chuàng)建一系列功能相似的產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了在產(chǎn)品多樣性需求條件下控制產(chǎn)品開發(fā)的質(zhì)量、復(fù)雜度和交付時間。盡管采用SPL開發(fā)的組織逐年增多，但真正能長期從SPL中穩(wěn)定獲益的卻并不多見，因為采用SPL開發(fā)呈現(xiàn)在客戶端的功能不會改善，關(guān)鍵在于通過大規(guī)模復(fù)用以追求成本有效性的提升。隨

2、著優(yōu)化技術(shù)引入復(fù)用資產(chǎn)選擇，在一定程度上解決了成本有效性開發(fā)的問題，但復(fù)用資產(chǎn)選擇只是SPL開發(fā)過程中最底層的活動，未能支持整個SPL的優(yōu)化。同時作為描述SPL不同情境下開發(fā)成本的有效手段，復(fù)用模式的研究目前仍局限于組織、架構(gòu)等高層次抽象問題，缺乏對底層實(shí)施階段的探究。因而，研究面向SPL實(shí)施過程的復(fù)用模式及其優(yōu)化選擇方法不僅是SPL理論的重要研究內(nèi)容，而且對于指導(dǎo)和保證SPL有效開發(fā)具有重要的應(yīng)用價值。
　　作為國家杰出青年科學(xué)

3、基金(70625001)、國家創(chuàng)新研究群體科學(xué)基金(70721001)和中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)資助項目(N090604004)的重要組成部分，本文以SPL開發(fā)為研究背景，在深入研究SPL實(shí)施過程中不同來源資產(chǎn)的復(fù)用模式基礎(chǔ)上，著重進(jìn)行了資產(chǎn)復(fù)用模式的優(yōu)化選擇模型及其啟發(fā)式求解算法的研究。
　　本文首先針對目前高層次抽象的復(fù)用模式研究與底層實(shí)施的優(yōu)化方法之間的鴻溝，所導(dǎo)致的未能實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)和SPL協(xié)同考慮的問題，提出一種面向SPL的復(fù)用

4、模式分析模型與選擇方法。以分析領(lǐng)域工程和應(yīng)用工程階段中資產(chǎn)的循環(huán)為切入點(diǎn)，通過描述資產(chǎn)在SPL內(nèi)部的演化方向，設(shè)計一個四元組形式化描述資產(chǎn)在SPL內(nèi)部狀態(tài)，以此分析出可改變資產(chǎn)狀態(tài)的九項活動，并將其抽象成定義良好且具有可觀測性的操作。在此基礎(chǔ)上歸納出面向SPL的六種典型復(fù)用模式，以此提供一個涵蓋SPL全部實(shí)施活動的系統(tǒng)化分析模型，為此后的SPL復(fù)用模式優(yōu)化選擇研究提供基本框架。
　　第四章針對現(xiàn)有優(yōu)化模型在領(lǐng)域?qū)嵤╇A段未協(xié)同考慮開

5、發(fā)成本和可靠性的問題，對復(fù)用模式成本與可靠性間的非線性關(guān)系進(jìn)行研究，建立一個雙目標(biāo)0-1整數(shù)規(guī)劃模型，為SPL決策者提供滿足系統(tǒng)需求情況下考慮成本最小和可靠性最高的復(fù)用模式選擇方法。同時，根據(jù)模型特點(diǎn)設(shè)計三階段啟發(fā)式算法求解全部有效解集，前兩階段確定支持有效解集、第三階段得到非支持有效解集。最后，根據(jù)組織的不同需求，設(shè)計基于偏好值的決策和基于預(yù)算的決策兩種復(fù)用模式選擇機(jī)制，使SPL決策者可以在交互式環(huán)境中平衡兩個目標(biāo)下，從有效解集中選擇

6、出最適合的方案。
　　第五章針對復(fù)用模式選擇所涉及的領(lǐng)域測試代價問題，本文首次提出了邊際測試效用值的概念，用于動態(tài)估算單位測試對整個SPL的可靠性（故障率）的改善，以此提供量化領(lǐng)域測試階段代價（工時）的方法。并借助于SPL中核心資產(chǎn)所帶有的易測試性信息，基于貝葉斯理論給出邊際測試效用值的數(shù)學(xué)表達(dá)式，在此基礎(chǔ)上，提出考慮領(lǐng)域測試代價的復(fù)用模式選擇方法，解決在滿足可獲得預(yù)算、開發(fā)周期以及系統(tǒng)可靠性需求約束下的SPL質(zhì)量最優(yōu)問題。

7、>　　第六章應(yīng)用上一章提出的邊際測試效用值的概念，利用單位測試成本估計值的研究，提出在考慮系統(tǒng)需求和可靠性需求下，領(lǐng)域?qū)嵤┖皖I(lǐng)域測試總成本最優(yōu)的復(fù)用模式選擇模型。并根據(jù)問題的非線性和帶強(qiáng)約束特點(diǎn)，設(shè)計拉格朗日啟發(fā)式分解算法將原問題劃分為兩層:上層是根據(jù)SPL系統(tǒng)需求的復(fù)用模式選擇子問題;下層是在滿足SPL可靠性的測試計劃設(shè)計子問題。實(shí)現(xiàn)在領(lǐng)域?qū)嵤╇A段即考慮領(lǐng)域測試對SPL總成本帶來的影響，最終確定權(quán)衡考慮兩個階段下的全局最優(yōu)解，在提供最

8、優(yōu)復(fù)用模式的同時，也為SPL各資產(chǎn)測試計劃的設(shè)計提供參考。最后通過進(jìn)行多種規(guī)模的算例實(shí)驗和對拉格朗日乘子的靈敏度分析，驗證提出的算法的有效性。
　　第七章針對此前優(yōu)化研究中僅考慮核心資產(chǎn)開發(fā)部門的局限，將研究視角提高到包括產(chǎn)品開發(fā)部門在內(nèi)的整個組織層面，通過進(jìn)一步將備選產(chǎn)品作為決策變量引入資產(chǎn)復(fù)用模式優(yōu)化選擇模型，立足于解決從資產(chǎn)選擇、封裝、適配、核心資產(chǎn)及產(chǎn)品平臺設(shè)計，到為領(lǐng)域市場選擇最佳產(chǎn)品組合這一復(fù)雜過程的資源優(yōu)化配置問題，