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软件开发工作量预估

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软件开发工作量预估是预估软件开发或维护所需要的工作量(会以人以及工时或是金钱来表示),其参考输入多半是不完整、不可靠,并且带有噪声的资讯。工作量预估可以是专案计划、迭代计划、预算、投资分析、定价流程或竞标的输入[1][2]

现行实务

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有关预估实务的问卷指出,在预估工作量时,仍建议用专家预估为主要的作法[3]

一般而言,工作量预估往往会过于乐观,会明显的过度自信。最后的平均工作量会超过30%,而且不会随时间而减少[4]。不过,有关预估量误差的量测有很多的问题,细节可参考预估的准确性评估。 对工作量预估准确的强烈自信可以用以下方式说明:平均而言,若软件专业人士在评估实际工作量最大值—最小值的区间时,有90%的信心水准,或认为“几乎一定”准确,“过度自信”的情形,其估计区间符合实际量的比例只有60-70%[5]

目前“工作量预估”一词用来表示许多不同的概念,例如最可能的工作量(众数),准确率(实际工作量小于估计量)为50%的估计量(中位数)、计划的工作量、对应预算的工作量、或是用来竞标或报价的工作量。不同的人有不同的目标,但在沟通时用“工作量预估”表达其不同的需求[6][7]

历史

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自从1960年代起,软件研究者以及软件实作者就已提出软件开发专案上,预估工作量的问题,例如Farr[8][9]和Nelson的研究[10]

大部分的研究着重在建立型式化的软件开发工作量预估模型。早期的模型一般是依回归分析,或是从其他领域的理论数学推导来的模型。之后已评估了许多模型建立的作法,其基础理论包括案例推论、分类和决策树仿真类神经网络贝叶斯统计、需求规格的词法分析遗传编程线性规划、经济生产模型、软计算模糊逻辑建模、统计bootstrapping英语bootstrapping,或是上述理论的组合。其中最常见的可能是参数化的预估模型:构造性成本模型(COCOMO)、SEER-SEM英语SEER-SEM和SLIM。其预估研究的基础是在1970年代至1980年代形成,也配合新的校正资料进行更新,最新版的主要更新是2000年的COCOMO II。以机能基础的大小量测为准进行的预估作法,例如机能点英语function points也是依1970年至1980年的研究所产生,不过也依修正后的大小量测方式以及不同计数方式来进行校正,例如1990年代的用例点英语Use Case Points[11]物件点英语object point

预估方式

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有许多方式可以为预估(估计)方式分类[12][13]。以下是最顶层的分类:

  • 专家估计:量化步骤(产生预估结果的步骤)是以判断过程为基础[14]
  • 型式化估计模型:量化步骤是以数学过程为基础,例如用历史数据推导而成的公式。
  • 混合基础估计:量化步骤的基础包括判断,以及来自不同来源的预估值。

以下是各分类中的一些例子。

估计方式 分类 支持此估计方式的例子
类比基础的估计 型式化估计模型 ANGEL、加权微机能点英语Weighted Micro Function Points
工作分解结构(从下往上)估计 专家估计 项目管理软件、公司特制的活动模版
参数化模型 型式化估计模型 COCOMOSLIM英语Putnam modelSEER-SEM英语SEER-SEM、TruePlanning for Software
大小为基础的估计模型[15] 型式化估计模型 机能点分析英语Function Point Analysis[16]用例分析、用例点英语Use Case Points、SSU(软件大小单位)、敏捷软件开发中以故事点(Story point)为基础的估计、物件点英语Object Points
群体估计 专家估计 规划扑克牌英语Planning poker宽带德菲法英语Wideband delphi
Mechanical combination 混合基础估计 将类比基础以及工作分解结构基础的估计值进行平均[17]
判断式合并 混合基础估计 依参数模型以及群体估计的基础,再由专家判断

预估方式的选择

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根据不同预估方式以及模型之间的预估准确度之间差异的资讯,可以得知没有“最佳方式”,各方式和模型之间互相比较的相对准确度,和其专案情境有强烈的相关性[18]。因此不同的组织会适合不同的预估方式。支持依期望准确度来选择预估方式的发现包括[19]

  • 专家预估大致上至少和以模型为基础旳工作量预估一样准确。特别有些情境下,存在不稳定的关系以及高重要性的资讯,模型中不会包括这些资讯。此情形下建议使用专家预估。前提是假定有相关经验的专家可以咨询。
  • 型式化预估若没有针对特定组织的情境来调整,其结果可能会相当的不准确。若无法确定预估模型中的核心关系(型式参数)是否是依类似情境的专案所产生,使用自身的历史资料就格外的重要了。
  • 型式化预估若已针对特定组织的情境来调整(不论是用历史资料,或是依类似的专案或情境所推导的模型),这类的模型会格外的有帮助,而且专家预估常常会有太过一厢情愿的问题出现。

在许多预估领域中,最可靠的发现是整合来自各独立来源,应用不同预估方式,所得的结果,平均来说这可以提升预估的准确性[19][20][21]

很重要的是知道软件开发生产力传统度量方式的限制[22]

此外,在选择方式的阶段,也需要考量其他因素,例如方式的结果是否容易理解和进行沟通、方式使用上的难易度、以及导入预估方式的成本等。

预估的准确性评估

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最常见平均预估准确度的测量方式是MMRE(相对误差量值的平均),其中每一个估计量的MRE(相对误差量值)是:

MRE =

此测量方式有受到一些人的质疑[23][24][25],也有一些其他的测量方式,例如更对称的测量方式[26]、相对误差的四分位数加权平均值(Weighted Mean of Quartiles of relative errors、WMQ) [27]及估测不平均变异(Mean Variation from Estimate、MVFE)[28]

若个别资料有歪斜特性,MRE就不可靠了。此时比较会用到PRED(25)来用测量预估准确度。PRED(25)测量预测值在实际值25%误差范围内的比例。

高预估误差不能自动解释为低预估能力的指标。替代、竞争、互补的原因包括专案的低成本控制、开发工作的高复杂性、或是实际交付的机能比一开始规划时要多。也有一些框架可以改善预估误差量测的使用及改善[29]

心理因素

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在预估软件开发工作量时,过于乐观的情形,可能有许多的心理层面因素,若要增加预估的准确性,需要处理这些层面的议题。这些因素是本质性的,就算是用型式化预估的方式,因为其输入是依判断而决定的,仍会受心理因素的影响。重要的心理因素包括:一厢情愿锚定效应计划谬误英语planning fallacy认知失调。Jørgensen和Grimstad的著作中有相关议题的探讨[30]

  • 人们知道的事务,很容易预估。
  • 人们确定自己不知道的事务,不容易预估(已知的未知)。
  • 人们不知道自己不知道的事务,非常不容易预估(未知的未知)。

相关的“定律”

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有关开发工作量时常被低估的讽刺性情形,因此出现了一些常见的讽刺性的说法,例如将一些任务视为“软件开发上的小事英语small matter of programming”(认为需要投入的心力不多),以下则是一些有关工作量低估的定律:

预估工作量本身是件困难的工作,不适当的增加资源(甚至包括人力)对时程也不一定有帮助。

相关条目

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参考资料

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  1. ^ What We do and Don't Know about Software Development Effort Estimation. [2021-02-25]. (原始内容存档于2021-02-08). 
  2. ^ Cost Estimating And Assessment Guide GAO-09-3SP Best Practices for developing and managing Capital Program Costs (PDF). US Government Accountability Office. 2009 [2021-02-25]. (原始内容存档 (PDF)于2020-08-06). 
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外部链接

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