COCOMO模型在喷气燃料系统测试项目估算中应用∗

田立军

（中国人民解放军91404部队 秦皇岛 066001）

1 引言

系统的软件测试是保证软件质量和可靠性的重要手段，其根本任务是监督软件开发过程，尽可能地发现软件中存在的错误或缺陷［1］。随着武器装备信息化程度越来越高，其规模化和功能性能方面比重急剧上升，对于安全等级很高的软件，如弹道导弹飞行控制软件、电源燃料监测软件、神舟飞船上各型号软件等，其测试资源消耗甚至高达所有其他软件工程阶段成本总和的3～5倍［2］。软件的测试工作任务必须是可持续性的，严格控制度量，对大型系统项目软件测试任务进行有效、准确的软件项目策划度量，是整个生命周期中提高软件质量，保证软件的可靠性重要前提和基础。

目前，对系统软件测试项目策划估算的研究与应用已经比较广泛，但在国内软件评测行业，大部分项目成本估算仅仅依靠的是经验和WBS工作分解结构法［3］，这对系统软件整个测试过程的正规化、度量化保障是远远不够的。本文通过软件测试项目经验数据介绍了COCOMO模型理论，并在测试策划实施过程中进行了应用。

2 常用估算模型概述

项目任务的工作量估算方法有很多种，一般可以根据历史数据和软件规模估算的结果进行估算，主要有以下几种。

1）算法模型：包括一个或多个算法，生成的软件估计是一些变量的函数，例如COCOMO［4］；

2）类比：新项目与已完成项目（规模和功能相近的项目）作比较，基于已完成项目的实际值进行估计；

3）自顶向下的估计：从项目的全局特性导出项目的整体估计，然后将其分配到各个分量上；

4）自底向上的估计：分别估计软件作业的各个分量，再综合出整体估计。

一般来说，具体估算时往往使用两种以上的方法，并参考以往做项目的历史数据，以帮助导出和验证估计。在喷气燃料软件系统鉴定测试项目中主要应用了COCOMO算法，在下文中详细描述。

3 COCOMO模型估算

著名软件工程专家、经济学家Barry Boehm教授在1981年发表的著作《软件工程经济学》中首次提出了软件估算模型层次结构，称为构造式成本模型 COCOMO（Constructive Cost Model）［5］，该模型采用一种自底向上的微观参数估计方法，使用成本驱动因素从低端对软件环境进行描述，至今该模型已经成为软件界最通用的估算模型。

原始的COCOMO模型一般分为三个层级［6］：

1）基本COCOMO模型，用已估算出来的源代码行数（KLOC）为自变量的函数来计算软件开发工作量。

2）中级COCOMO模型，在用KLOC为自变量的函数计算软件开发工作量的基础上，再用涉及产品、硬件、人员、项目等方面属性的影响因素来调整工作量的估算。

3）详细COCOMO模型，包括中间COCOMO模型的所有特性。

当对项目了解很少时，使用基本模型；明确需求以后，使用中级模型；当设计完成时，使用高级模型。这三个模型具有相同的形式：

其中E表示需要计算的工作量，S表示以千代码行（KLOC）计数的程序规模，F是调整参数，其值为

F的值在基本模型里等于1，N的值是15，代表15个Fi成本驱动因子，详见4.2和4.3节，a和b的值见表1。

表1 COCOMO模型的参数

其中，三种项目类型代表的意义分别是：

1）基本类（Organic Mode）项目：规模较小、较为简单的项目软件。

2）嵌入式（Embedded Mode）项目：这类项目的开发工作紧密地与系统中的硬件、软件和运行限制联系在一起。

3）半独立型（Semi-detached Mode）项目：项目的性质介于上述两种类型之间，其规模与复杂性均属于中等，如数据管理系统、OA系统等［7，12］。

4 XX喷燃系统测试项目估算模型应用

4.1 XX喷燃系统简介

XX喷燃系统通过与上级系统主要设备配合，实现对喷气、燃料的自动检测，集中、实时、动态显示燃油系统重要工作节点的关键参数数值，及时报告系统运行状态、提供报警信息，其功能结构如下图1所示。

图1 软件功能划分图

4.2 项目数据的整理与分析

本文在项目测试成本估计的时候，参照国家标准划分软件安全性等级，根据系统研制任务书及需求规格说明等相关文档规定，该系统软件的安全性等级为B级。按照软件的安全性等级及开发方式可以确定软件类型的嵌入式，故式（1）中a和b的值分别选取3.6和1.20。

系统软件组成及描述如表2。

表2 系统软件组成

经过专业测试工具软件分析，该项目软件的代码注释行为总量的20%，故源程序指令行为28.64千行。式（1）中程序代码规模S的值为28.64。

通过使用恰当的工作量公式，COCOMO生成了对工作量的初步估计。当进行到测试策划阶段时，项目组长可以应用COCOMO的中级模型。Boehm假设了15中相互独立的成本驱动因子，每个成本驱动因子按照最多6点的序数标度分等级：非常低、低、正常、高、很高、极高，每个点对应一个成本驱动因子值［8，11］，式（1）中工作量的最后估计值是乘以15个成本驱动因子Fi的值。

表3 COCOMO模型的成本驱动因子

4.3 项目测试进度估算

本质上，COCOMO模型包括了两个底层信息模型，第一个是用于描述软件项目的框架，包括软件产品的规模或复杂性、开发方式、测试过程等，用规模、相关参数、成本驱动因子及相关定义、公式与表格等来描述。第二个是经验库，即精心挑选的历史项目数据，它们确定了模型中大量的基本参数值［9］。综合项目框架，结合以往相似项目测试任务的经验数据，从表3中选取成本驱动因子Fi一组值如表4所示。

表4 成本驱动集选取值

因此，式（2）中调整参数 F=1.081×0.87×0.7826×1.00=0.736。

在本项目中，根据数据整理分析，式（1）中a=3.6，b=1.20，S=28.64

E=91.06人月（保留小数点后两位）。

5 结语

COCOMO模型虽已获得了广泛认可，但在运用的过程中也应注意到其特点与局限。首先COCOMO模型所依存的历史数据基本上都是大型的软件项目数据，所以用于估算大型软件项目时相对更为准确，当用于辅助小型项目决策时，要留意其估算结果可能有较大的误差。另外已有很多研究结果表明，当根据COCOMO的定义、积累一定数量的本地数据来扩充其已有的历史数据库，并重新校准模型参数后，得出的结果将更为准确。