軟件項目的藝術

在2000年左右，美國約有200萬人參與了約30萬個軟件項目。這些項目中，有三分之一到三分之二在交付之前進度延后和預算超支。在最昂貴的軟件項目中，約有一半因失控而被取消。還有更多的項目被棄如敝屣，未能實現(xiàn)其最初的目標和價值，或者因為贊助方遇到麻煩，僅是宣布項目成功便退出了項目，而沒有留下任何可用的軟件。無論是高級經(jīng)理、高管、軟件客戶、用戶代表還是項目負責人，都可以通過本書了解如何防止項目遭受這些后果。
軟件項目失敗通常有兩個原因：項目團隊既缺乏成功開展軟件項目的知識，也缺乏有效開展項目的方案。本書雖然對解決方案幫助不大，但確實包含了成功開展軟件項目所需要的大量知識。
軟件項目的成功并不取決于專門的技術。有時軟件項目被視為一個神秘的實體，其生存或消亡完全取決于開發(fā)人員的專業(yè)技術。當開發(fā)人員解釋為何延遲交付組件時，他們可能會使用一些技術術語，讓沒有深度技術知識的人感到無法影響軟件項目。
《軟件項目的藝術》指出，軟件項目的成功或失敗取決于如何謹慎地規(guī)劃項目以及如何精細地執(zhí)行項目。如果項目的利益相關方了解決定項目成功的關鍵問題，就可以確保項目取得圓滿成功。保持軟件項目朝著正確方向前進的人可以是技術經(jīng)理或軟件開發(fā)人員，也可以是高級經(jīng)理、客戶、贊助方、終端用戶代表或任何其他相關人員。
本書適用于影響軟件項目結果的任何人，包括高層經(jīng)理、行政主管、客戶、投資人和最終用戶代表。通常，非軟件人員可能會被指派監(jiān)督軟件產(chǎn)品的開發(fā)，他們可能具有銷售、會計、財務、法律、工程或其他領域的背景。如果項目開始出錯，他們至少應發(fā)出警告。本書以通俗易懂的方式向他們講述一個成功的項目應該是什么樣的，并提供許多方法來提前判斷項目的成敗。
對于項目經(jīng)理，尤其是那些沒有經(jīng)過專門軟件項目管理培訓的，本書將幫助你掌握需求管理、軟件項目規(guī)劃、項目跟蹤、質量保證和變更控制等關鍵技術和管理技能。
對于技術主管、專業(yè)開發(fā)人員和自學成才的程序員，如果你是熟悉技術細節(jié)的專家，可能沒有經(jīng)歷太多項目負責人需要關注的重大問題。本書可以視為帶注釋的項目計劃，幫助你從專業(yè)技術人員過渡到高效率的項目負責人。書中描述的計劃可以作為起點，根據(jù)特定項目的需要，合理地制定自己的項目策略。如果已經(jīng)讀過《快速開發(fā)》一書，本書的第Ⅰ部分將幫助你復習其中的部分內(nèi)容。
本書涉及哪些類型的項目
本書的項目計劃適用于商業(yè)系統(tǒng)、廣泛的終端用戶軟件、垂直市場系統(tǒng)、科學系統(tǒng)等程序。該計劃適用于客戶端/服務器結構的項目，使用了現(xiàn)代軟件開發(fā)實踐，例如面向對象的設計和編程。這些計劃可以很容易地應用于傳統(tǒng)開發(fā)實踐和大型計算機項目。
該計劃面向的團隊規(guī)模為3到25名成員，項目計劃時間為3到18個月，這種規(guī)模的項目被認為是中型項目。如果你的項目比較小，可以適當精簡本書推薦的一些做法。在整本書中，我會指出可以精簡的地方。
本書主要面向目前處于規(guī)劃階段的項目。如果項目剛剛開始，可以使用該方法作為項目計劃的基礎。如果項目正處于中間階段，第2章的生存測試和每章末尾的生存檢查清單將幫助你確定項目的成功機會。
本書的計劃可能不夠正式或不夠嚴謹，因此不適用于生命攸關或安全攸關的系統(tǒng)。但它適用于商業(yè)應用程序和商業(yè)軟件，在許多數(shù)百萬美元級別的項目中采用了這樣的計劃，已經(jīng)取得了顯著的改進。
資深技術型讀者注意事項
《軟件項目的藝術》介紹了執(zhí)行軟件項目的有效方法，但并不是唯一有效的方法。然而，知識淵博的技術主管提出的開發(fā)計劃可能會比這里描述的通用解決方案更好、更全面、更有針對性。但是，這里描述的計劃比匆忙湊出來的計劃或者根本沒有計劃的情況要好得多，軟件項目根本沒有計劃是最常見的狀況。
以下章節(jié)描述的計劃是為了解決軟件項目面臨的最常見問題而設計的。它大體上基于軟件工程協(xié)會（SEI）所定義的SEI軟件能力成熟度模型的第2級中的關鍵過程領域。SEI已將這些關鍵過程確定為使軟件組織能夠滿足計劃、預算、質量和其他目標的關鍵組成部分。大約85%的軟件組織的績效低于2級，我們的計劃是指導這些軟件組織明顯地改進它們的現(xiàn)有狀態(tài)。SEI如下定義第2級的關鍵流程領域：
項目計劃；
需求管理；
項目跟蹤和監(jiān)督；
配置管理；
質量保證。

本書的主要參考資料
在撰寫本書時，除了汲取眾多資源之精華，我還珍藏了三個舉足輕重的參考資料，它們無一不是價值連城的寶典。我試圖從中去蕪存菁，條分縷析，將其中的精華以最實用的方式呈現(xiàn)給大家。
第一份參考文獻是軟件工程研究所的《軟件能力成熟度模型的關鍵實踐》版本1.1（以下簡稱《關鍵實踐》）。此書堪稱一座金礦，來之不易的行業(yè)經(jīng)驗深藏其中，為新開發(fā)實踐的實現(xiàn)確定了優(yōu)先級的指導。盡管文獻篇幅近500頁，書中的信息卻言簡意賅。它不同于一般的教科書，對新手而言可能稍顯晦澀。然而，對于已對其實踐有所了解的讀者來說，《關鍵實踐》提供的總結和結構無異于指路的明燈。本書可在互聯(lián)網(wǎng)上免費獲取，網(wǎng)址為 http://www.sei.cmu.edu/，也可從弗吉尼亞州斯普林菲爾德的美國商務部國家技術信息服務中心獲得。
第二份參考文獻是美國國家航空航天局（NASA）的軟件工程實驗室（SEL）的《推薦的軟件開發(fā)方法》（修訂版3）以下簡稱《推薦方法》。SEL榮獲IEEE計算機學會頒發(fā)的過程成就獎，實至名歸。《推薦方法》詳細地描述了許多成功過程的關鍵因素，與SEI的文檔相輔相成，后者雖描述了一套實踐卻未展示其在特定項目中的應用。可以從https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19930009672/downloads/19930009672.pdf下載。
我手邊最后一份參考資源是我的親身實踐。我的寫作不追求空中樓閣式的理論架構，而是從實用的角度出發(fā)，致力于為讀者打造一個實用性較強的參考指南。這里匯總的信息將使我在未來項目規(guī)劃與實施上游刃有余，并向客戶清晰闡釋關鍵的成功因素。我期望本書能為讀者帶來這樣的幫助。

軟件開發(fā)的藝術

說起來容易，做起來難，總有一些事情如此。
《IEEE 軟件》
記得有一次，我們乘坐的飛機正在跑道上等待起飛，突然聽到機長緊急播報：飛機的空調系統(tǒng)有問題，無法向機艙正常供氧，我們需要在起飛之前確�？照{系統(tǒng)能夠恢復正常。我剛剛嘗試了重啟空調系統(tǒng)，但沒有成功，現(xiàn)在必須重新啟動整個飛機系統(tǒng)。眾所周知，現(xiàn)代飛機由計算機控制，是不太靠譜的。
飛機熄火，重新啟動。隨后，我們的航班順利起飛了，沒有發(fā)生任何異常。最后飛機落地，走出機艙的那一刻，我懸著的心終于放了下來。
這是一個最好的時代，也是一個最壞的時代。
優(yōu)秀的軟件組織能夠有效控制項目，以達到既定的質量目標，并準確預測軟件的交付時間，不論是年份還是月份。他們能在預算范圍內(nèi)完成軟件項目，不斷提升生產(chǎn)力，保持員工士氣高漲，讓客戶非常滿意。
● 一家電信公司需要修改大約3 000 行代碼，而整個代碼庫大約有100 萬行。他們需要小心翼翼地進行修改，確保至少一年內(nèi)不會出現(xiàn)任何錯誤。他們總共花費了9 個小時來完成所有工作，包括需求、分析、設計、實現(xiàn)和測試。
● 一個為美國空軍開發(fā)軟件的團隊承諾只需要1年時間和200萬美元預算就能完成項目，而另一個知名團隊對這個項目的報價卻高達2 年和1 000 萬美元。當?shù)蛢r中標的項目團隊提前一個月交付項目時，項目經(jīng)理透露了一個關鍵信息：團隊的成功主要得益于使用了一種已存在多年但并不常用的技術。
● 一家航天公司采取固定價格合同策略為其他企業(yè)開發(fā)商業(yè)軟件，結果表明，只有3% 的項目超出預算，97% 的項目都成功控制在預算之內(nèi)。
● 一家致力于實現(xiàn)卓越品質的軟件公司連續(xù)9 年每年平均產(chǎn)品缺陷率降低39%，累計減少99% 的缺陷率。
除了這些成功案例外，軟件行業(yè)在經(jīng)濟上每年仍為全球帶來超過10 億美元的額外收入，無論是通過軟件銷售直接獲得，還是間接通過提高效率和創(chuàng)造與軟件相關的產(chǎn)品與服務實現(xiàn)。
創(chuàng)建良好軟件所需的實踐已經(jīng)確立了，并且可以在今后的10 年至20 年或更長時間里使用。雖然某些項目取得了卓越成就，但軟件行業(yè)整體未能充分挖掘出軟件的全部潛力。平均項目水平與頂尖項目水平之間存在巨大差距，許多領域的軟件實踐要么嚴重過時，要么不夠高效。軟件項目的平均表現(xiàn)遠遠達不到預期，看看下面這些知名的失敗案例。
● 美國國稅局（IRS）在其軟件現(xiàn)代化項目上浪費80 億美元，導致美國納稅人每年損失高達500 億美元。
● 美國聯(lián)邦航空管理局的高級自動化系統(tǒng)計劃的預算超支30 億美元。
● 行李處理系統(tǒng)的問題導致丹佛國際機場的開放時間推遲了一年多。據(jù)估計，延誤造成的損失高達每天110 萬美元。
● 阿麗亞娜5 號火箭因為1 個軟件錯誤導致火箭在首次發(fā)射時爆炸。
● B-2轟炸機（譯注：這樣的戰(zhàn)略轟炸機最大起飛重量接近170 噸，但只有0.1 平方米的雷達反射面積，大小相當于普通鳥類。B-2 在設計上使用了諸多先進的隱身技術手段，如鋸齒邊緣的機翼和尾翼、特殊涂料吸收雷達波等。在作戰(zhàn)能力方面，B-2 也具備長時間獨立作戰(zhàn)能力，其最大載彈量達20 噸，不加油的情況下作戰(zhàn)半徑可達1.2 萬千米。如果可以進行一次空中加油，其作戰(zhàn)半徑將大幅提升至1.8 萬千米，差不多可以覆蓋全球大部分區(qū)域。此外，B-2 還配備了當時最先進的電子設備，如相控陣雷達、綜合電子戰(zhàn)系統(tǒng)等，因而可以在復雜環(huán)境下有效地執(zhí)行任務。B-2 參與過多場實戰(zhàn)考驗，均保持零損失的記錄。）因軟件問題而未能按時執(zhí)行首飛。
● 西雅圖渡輪的計算機系統(tǒng)故障導致了十幾次的碼頭碰撞，造成的損失超過700 萬美元。華盛頓州計劃投資超過300 萬美元，將渡輪的自動控制系統(tǒng)改回手動控制。
● 雖然很多項目沒有發(fā)生重大失誤，但仍然引發(fā)了諸多問題。大約25% 的軟件項目徹底失敗，12 而項目在被取消時一般已經(jīng)多花了一倍的預算，約50% 的項目經(jīng)歷了延期、超預算或被迫縮減功能。
在企業(yè)層面，這些失敗的項目意味著巨大的機會損失。想象一下，如果在只花費了10% 的預算而不是200% 的預算時就能夠識別出那些最終會失敗的項目并提前砍掉它們，讓公司把這些資源重新分配給那些有潛力成功的項目上。
在國家層面，這些被叫停的項目意味著巨大的浪費。粗略估計，這樣的軟件項目給美國經(jīng)濟造成了400 億美元的損失。
即使項目成功，仍然可能給公共安全或公共福利帶來風險。蓮花（Lotus）公司的項目負責人曾經(jīng)接到一位外科醫(yī)生的電話，說他當時正在進行心臟手術，需要使用電子表格來分析患者數(shù)據(jù)�！缎侣勚芸�》發(fā)表過一張照片，顯示戰(zhàn)場上的士兵們使用Excel 來規(guī)劃軍事行動。微軟公司的Excel 技術支持團隊確實接到過士兵們從前線打來的電話。
本書的目的
軟件開發(fā)應該是可預測、可控制、經(jīng)濟上可行且可以管理的。通常，軟件開發(fā)通常不會以滿足這四個要求為目標，但它有潛力同時滿足這些要求。本書主要聚焦于軟件工程這一新興行業(yè)的發(fā)展，探討如何建立高效且經(jīng)濟的專業(yè)軟件開發(fā)實踐。
本書討論了以下幾個主題：
● 什么是軟件工程？
● 軟件工程與計算機科學有何關系？
● 為什么傳統(tǒng)的計算機編程不夠好？
● 為什么我們需要軟件工程這一職業(yè)？
● 為什么要為軟件開發(fā)專業(yè)設計最佳模型？
● 不同的項目或公司在采納成功策略上存在哪些差異與共性？
● 軟件組織可以采取哪些措施來支持專業(yè)軟件開發(fā)方法？
● 軟件開發(fā)人員如何成長為成熟的專業(yè)人士？
● 軟件行業(yè)應該如何建立真正意義上的軟件工程職業(yè)發(fā)展路線？
本書的組織
本書將從當前計算機編程實踐的現(xiàn)狀出發(fā)，逐步過渡到探索未來可能出現(xiàn)的軟件工程職業(yè)。
第Ⅰ部分軟件焦油坑將闡述軟件領域是如何發(fā)展到現(xiàn)在這種狀態(tài)的。顯然，軟件領域的現(xiàn)狀受到多種因素的影響，我們需要充分理解這些因素，從而促進而不是阻礙軟件項目的革新，讓人們主動為項目的成功而努力。
第Ⅱ部分個人專業(yè)化將介紹個人層面上可以采取哪些行動來進一步提高個人的軟件專業(yè)化水平。
由于軟件項目的復雜性，許多關鍵因素無法僅通過個人努力有效解決。第Ⅲ部分軟件組織專業(yè)化深入討論了實現(xiàn)軟件項目專業(yè)化的實踐方法。
第Ⅳ部分行業(yè)專業(yè)化將探討整個軟件行業(yè)必須采取哪些措施來推動個人層面和組織層面的專業(yè)化進程。
自1999年以來，我學到了什么
我從1999 年以來獲得了下面這些經(jīng)驗教訓。
● 對軟件開發(fā)人員實行許可證制度的提議引發(fā)的爭議遠超我的預期。我依然認為，對一小部分軟件工程師進行認證，是保護公眾安全和福祉的重要步驟。我曾經(jīng)試圖解釋，許可證是改善軟件開發(fā)專業(yè)水平所需要的許多舉措之一，但它不是最重要的。
● 軟件工程師的培訓不必與許可證申請緊密關聯(lián)。在本科和研究生的教育課程中，可以培養(yǎng)軟件開發(fā)人員的工程思維，但不必強迫他們成為持證專業(yè)工程師。事實上，如果只有不到5% 的軟件開發(fā)人員需要獲得許可證，那么將大部分教學的焦點集中在許可證上似乎不太合適。
● 當2000 年1 月1 日來臨時，世界并未陷入混亂。盡管我不曾認為千年蟲（Y2K，即日期從兩位數(shù)擴展到四位數(shù)，比如從99 變?yōu)?999）會引發(fā)災難，但我確實認為，解決Y2K 問題的過程比這個問題本身更重要。軟件行業(yè)采取的補救措施比我預期的更有效。除此之外，Y2K 問題在某種意義上是軟件成功開發(fā)實踐的結果。如果有這么多軟件系統(tǒng)的生命周期都超過預期，那么Y2K 一開始就應該成為問題。
● 現(xiàn)代軟件開發(fā)在許多方面所取得的成果令人印象深刻，在討論軟件領域的專業(yè)化時，我們不應忘記領域內(nèi)的眾多成功案例。
我們必須留意，在改善那些有缺陷的做法時，不應該一并舍棄那些已被證明有效的方法。
誰應該閱讀這本書
如果你以開發(fā)軟件為生，可以通過本書了解如何才能成為一名真正的專業(yè)軟件開發(fā)人員。
如果你是軟件項目的管理者，可以通過本書了解好項目和不成功的項目之間的區(qū)別，探討如何才能成功完成項目。
如果你是軟件企業(yè)的管理者，可以通過本書了解系統(tǒng)化的軟件開發(fā)方法有哪些好處以及如何獲得這些效益。
如果你是一名希望在軟件領域工作的學生，可以通過本書了解軟件工程領域的知識體系，以及軟件工程領域的職業(yè)前景。
軟件開發(fā)的專業(yè)化
行業(yè)研究人員通過長期以來的觀察發(fā)現(xiàn)，在同一行業(yè)內(nèi)，不同組織的生產(chǎn)效率有高達10 倍的差異。最近的研究甚至顯示，這種差異可能高達驚人的600 倍。18 那些最高效的軟件組織的確表現(xiàn)優(yōu)異。
真正的軟件工程專業(yè)化所帶來的好處是不言而喻的。傳統(tǒng)觀點認為，任何變化都伴隨著巨大的風險。然而，在軟件領域，最大的風險實際上是保持不變，并繼續(xù)固守不健康的高成本開發(fā)實踐，而不是開始采用那些多年前就已被證明更加有效的實踐方法。
應該如何改變呢？這正是本書剩余部分的核心主題。

編注：為了方便廣大讀者進一步查閱和拓展相關資源，我們對本書英文版中的所有原文注釋進行了統(tǒng)一處理。大家可以掃描二維碼，查看和下載全書的所有注釋。