統計過程控制技術在其它工業的成功應用，使得人們逐漸認識到改善軟件過程對改進軟件產品質量的作用，因此軟件行業也希望借助于統計過程控制技術實現產品質量管理方法從傳統的事后檢驗和測試向缺陷預防系統轉變，實現對軟件開發過程的實時監控。預測軟件產品和軟件過程的未來特征。
1 spc技術概況
統計過程控制SPC是Statistics Process Control的縮寫，它指應用統計學的方法，分析過程的樣本統計數據，以此判斷生產過程的波動是否處于可接受狀態，在必要時，調整過程參數，以降低產品質量特性值過多地偏離目標值，使整個過程維持在僅受偶然因素影響的穩定受控狀態，以提高過程的效能，它對過程中的各個階段進行分析與監控，從而達到改進與保證質量的目的。因此，SPC技術在許多行業內的應用范圍也已經非常廣泛。
1924年美國質量大師休哈特博士首先發明了控制圖方法進行工序控制，以穩定生產過程的質量，控制圖是SPC最核心的工具，控制圖是對選定的過程質量特性加以測定、記錄從而進控制管理的一種用統計方法設計的圖。控制圖的橫坐標表示時間或按時間順序抽樣的樣本編號，通常為子組號，縱坐標表示質量特性值或質量特性值的統計量(如子組平均值x、子組極差R等)，它包含一條中心線(CL)；兩條上下控制界限(UCL)、(LCL)。如圖1所示，按統計量分，控制圖可分為計量值控制圖(Xbar-R圖、Xbar-S圖等) 和記數值控制(P圖、C圖、U圖等)它們均有各自適用的范圍。
圖1 控制圖結構
2 軟件過程中應用SPC
軟件行業中SW-CMM、CMMI等都體現出這種“過程控制”和“統計控制”的理念。
CMMI4級“定量管理級”要求建立質量和過程性能的定量目標，確定和糾正過程變異的特殊根源(異因，在SPC中也稱為系統因素)，防止未來再次發生這些變異；CMMI5級“優化級”關注在增量和創新技術改進過程中過程性能的持續改進、確定、評估和改進導致過程變異的公共原因(偶因，即偶然因素)。
針對目前軟件產業中存在的一些問題，需要用基于數據的客觀方法來觀察問題，研究問題的內容以及產生問題的原因，從而找到一些解決問題的方法和途徑，不斷改善軟件的開發管理過程，提高產品的質量。統計過程控制(SPC)有助于對軟件開發中的各項活動進行定量的了解和精確的控制。同時也有助于對過程的改進和產品的改進提供明確的指導。SPC有利于事先分析改進活動的成本效益，預測改進后的效果；事中進行定量的跟蹤與監控，客觀及時地發現活動中的問題，便于采取精確的糾正措施；事后能夠進行客觀定量化的分析與總結，對于軟件企業的資產積累就有非常實用的效益。在軟件過程改進活動中，SPC有助于人們理解人類過程的“可靠性”；為過程建立管理希望的邊界；理編偏差的原因和模式；確認用于預測和計劃的度量分析模型；對項目進行定量的管理和控制。
2.1 用控制圖監控軟件過程勝能穩定情況
在CMM/CMMI模型中，定量項目管理(QPM-Quantitative Project Management)是CMM/CMMI模型第4級的一個過程域，是對項目管理的高層次的要求；用SPC作為工具來建立的過程性能基線，是進行定量項目管理的基礎和依據，統計過程控制有助于軟件工程人員識別、測量和分析各種引起系統差別的原因，從而采取措施減少和防范這種偏差，使過程趨于穩定。穩定的過程是在統計過程控制下的過程，即它的可度量特征或過程性能的基礎分部是始終如一的，只有對穩定的過程進行統計分析，建立過程性能基線才是有意義的。統計過程控制及其相關的控制圖是研究過程系統穩定性的有效工具。控制圖以圖形方式表示過程隨時間的變化用于區別異因和偶因引起的偏差。在剔除異因的影響之后，就可以利用統計過程控制中的XmR圖得到過程的性能基線。
假設已設定義出了項目計劃的過程，那么就可以通過度量項目估算的準確性，來檢查項目的計劃過程的能力。統計一段時期內組織內的所以項目的估算偏差，使用控制圖來檢查這個過程的穩定性，分析過程的性能。如下：
例：某項目過程管理中，進度偏差如表1所示，用SPC的XmR控制圖實現對數據的統計分析及控制。
表1 項目備份階段的進度偏差
XmR圖的中心線和控制限的計算公式如下：
1)平均計算公式為：
由此得出控制圖2—圖3。
圖2 X圖
圖3 mR圖
從圖中看出，沒有數據點超出了界限，也沒有異常行為模式，因此該過程是處于統計控制之中的，可以使用這些數據建立過程能力基線，來衡量以后的過程行為性能，此項目過程整體性能穩定。
2.2 繼續利用spc技術改進軟件過程性能
上述案例中，項目雖然整體性能過程穩定，但可以看出因為編碼階段出現稍大進度偏差，導致后續工程進度偏差出現打的波動，項目管理延遲。可見，這種控制圖可檢測異因(系統因素、外部因素)對軟件過程中的各種干擾因素，進行過程改進，并指導分析與決策的一項技術，其目的就是為了對過程進行持續的改進，這一點在軟件過程改進過，就是指能力成熟度的最高級CMMI5級——持續不斷的改進和防措施，防止或者減少這種原因的出現，使過程更加的穩定。這是一種文體解決型的改進，其過程本質上并沒有發生，但它可以使過程更加穩定，控制的范圍變得更窄，這同時也意味著管理控制的能力的提高。
3 總體與展望
統計過程控制技術提供了一種對軟件過程進行觀察和分析的依據，形象的說，是一種診斷的工具，而不是治療或解決問題的措施，統計過程技術的使用建立在組織和人員對過程、技術、管理等各個方面具有相應水平的環境下，才能更好的發揮作用。設計度量和收集相關的測量數據去建立過程性能模型和進行過程改進是一種主動的統計過程控制方法，僅依靠控制圖則是一種被動的方法。
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本文標題：spc技術在軟件過程監控中的應用探討
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