Лекции по управлению программными проектами

С. Архипенков

Назад Содержание Вперёд

Лекция 6. Оценка трудоемкости и сроков разработки ПО

Оценка — вероятностное утверждение

Стив Макконнелл [1] пишет, что мы от природы склонны верить, что сложные формулы вида

всегда обеспечивают более точные результаты, чем простые формулы

Трудоемкость = КоличествоФакторов х СредниеЗатратыНаФактор

Однако, далеко не всегда это так. Сложные формулы, как правило, очень чувствительны к точности большого числа параметров (в приведенном примере формул COCOMO II содержится 21 параметр), которые надо задать, чтобы получить требуемые оценки.

Первое, что необходимо понимать при оценке проекта, это то, что любая оценка это всегда вероятностное утверждение. Если мы просто скажем, что трудоемкость данного пакета работ составляет М чел.*мес. (Рисунок 34), то это будет плохой оценкой потому, что одно единственное число ничего не скажет нам о вероятности того, что на реализацию этого пакета потребуется не более, чем М чел.*мес. Вряд ли мы можем считать себя «предсказамусами», которые точно знают что произойдет в будущем и сколько потребуется затрат на реализацию этого пакета работ.

Рисунок 34. Точечная оценка трудоемкости пакета работ ничего не скажет нам о вероятности того, что на реализацию этого пакета потребуется не более, чем М чел.*мес.

Для того, чтобы понять, откуда берется неопределенность, рассмотрим простейший пример, попытаемся оценить трудоемкость добавления поля ввода телефонного номера клиента к уже существующей форме. Менеджер, наблюдающий работу программистов только со стороны, скажет, что эта работа потребует не больше 15 минут рабочего времени. Человек, умудренный программистским опытом, скажет, что эта работа может занять от 2 до 200 часов, и чтобы дать более точную оценку ему надо получить ответы на ряд вопросов:

• Может ли вводиться несколько номеров?
• Должна ли быть проверка номеров на действительность?
• Простая или сложная проверка?
• Если реализуем простую проверку, то не захочет ли клиент заменить ее на более сложную?
• Должна ли проверка работать для иностранных номеров?
• Можно ли воспользоваться готовым решением?
• Каково должно быть качество реализации? Вероятность ошибки после поставки?
• Сколько времени потребуется на реализацию и отладку? (зависит от конкретного исполнителя).

Называя такую «размытую» оценку опытный программист резервирует все риски разработки, связанные с перечисленными неопределенностями данного требования, которые он вынужден принимать на себя, не имея в данный момент необходимой уточняющей информации.

То, что наша оценка должна быть вероятностным утверждением, означает, что для нее существует некоторое распределение вероятности (Рисунок 35), которое может быть очень широким (высокая неопределенность) или достаточно узким (низкая неопределенность).

Рисунок 35. Оценка — всегда вероятностная величина

Если M — наиболее вероятное значение, то это не означает что это хорошая оценка, поскольку вероятность того, что фактическая трудоемкость превысит эту оценку, составляет более 50%.

Какая оценка может считаться хорошей? Стив Макконнелл утверждает [1]: «Хорошей считается оценка, которая обеспечивает достаточно ясное представление реального состояния проекта и позволяет руководителю проекта принимать хорошие решения относительно того, как управлять проектом для достижения целей».

Негативные последствия «агрессивного» расписания

В программостроении уже стало банальностью то, что разработчики без достаточного основания называют слишком оптимистичные сроки. Среди руководителей даже распространено неписаное правило: умножать на 2 оценку трудоемкости, которую сделал программист. Это пессимистичный подход. Реалисты умножают на π = 3.14 .

Действительно, так иногда приходится поступать, если это программист, который только вчера отладил свою первую программу «Hello world!». Но если помочь молодым специалистам научится анализировать задачу, проектировать решение, составлять план работы, эффективно его реализовывать и анализировать полученные результаты, то можно будет не вспоминать, чему равно число π.

Еще один распространенный источник занижения сроков — необоснованные ожидания на применение новых технологий и средств разработки. Эти ожидания, как правило, не оправдываются. Согласно статистике, приведенной Демарко, средняя производительность в программном производстве растет всего лишь на 3–5% в год.

Часто «агрессивное» расписание проекта появляется из-за того, что руководство и/или заказчик боятся переоценить проект, полагая, что согласно закону Паркинсона, работы по проекту займут все отведенное для него время. Следствием подобных опасений является, как правило, директивное занижение сроков реализации проекта.

Нереалистичность оценок — один из серьезнейших демотивирующих факторов для участников. Недооценка приводит к ошибкам планирования и неэффективному взаимодействию. Например, было запланировано тестирование, а релиз еще не готов. Следствие — простой тестировщиков увеличение трудозатрат.

Если расписание излишне агрессивное, то с целью сэкономить время, недостаточно внимания уделяется анализу требований и проектированию. Исправление ошибок, допущенных на этих этапах, приведет к существенным дополнительным затратам.

Половина всех ошибок программирования возникают из-за стресса, вызванного излишним давлением фактора сроков. Ошибки исправляются наспех, обходными путями. В результате будет получен большой проблемный код и постоянно растущие затраты на исправление ошибок и внесение изменений. Позднее обнаружение ошибок приводит к тому, что затраты на их исправление увеличиваются в 50–100 раз.

Мне пришлось наблюдать проект, который вместо первоначально слишком оптимистично запланированных шести месяцев растянулся на три года. Хотя, если бы он был адекватно оценен, то он мог бы быть реализован за один год. Нереальные сроки, постоянное давление, сверхурочные, авралы приводят к тому, что затраты на проект растут экспоненциально и неограниченно.

Если участники проектной команды адекватно мотивированы на выполнение проектных работ с наименьшими затратами, то, на мой взгляд, этого достаточно, чтобы проект был реализован в минимально возможные сроки. О мотивации мы еще будем говорить (см. Лекция 7. Формирование команды).

Прагматичный подход. Метод PERT

Использование собственного опыта или опыта коллег, полученного в похожих проектах, это наиболее прагматичный подход, который позволяет получить достаточно реалистичные оценки трудоемкости и срока реализации программного проекта, быстро и без больших затрат.

Инженерный метод оценки трудоемкости проекта PERT (Program / Project Evaluation and Review Technique) был разработан в 1958 году в ходе проекта по созданию баллистических ракет морского базирования «Поларис». Входом для данного метода оценки служит список элементарных пакетов работ. Для инженерного подхода нет необходимости точно знать закон распределения нашей оценки трудоемкости каждого такого элементарного пакета. Диапазон неопределенности достаточно охарактеризовать тремя оценками:

• Mi — наиболее вероятная оценка трудозатрат.

• Oi — минимально возможные трудозатраты на реализацию пакета работ. Ни один риск не реализовался. Быстрее точно не сделаем. Вероятность такого, что мы уложимся в эти затраты, равна 0.

• Pi — пессимистическая оценка трудозатрат. Все риски реализовались.

Оценку средней трудоемкости по каждому элементарному пакету можно определить по формуле:

Ei = (Pi + 4Mi + Oi)/6.

Для расчета среднеквадратичного отклонения используется формула:

CKOi = (Pi - Oi)/6.

Если наши оценки трудоемкости элементарных пакетов работ статистически независимы, а не испорчены, например, необоснованным оптимизмом то, согласно центральной предельной теореме теории вероятностей суммарная трудоемкость проекта может быть рассчитана по формуле:

Е = ∑ Ei

А среднеквадратичное отклонение для оценки суммарной трудоемкости будет составлять:

Тогда для оценки суммарной трудоемкости проекта, которую мы не превысим с вероятностью 95%, можно применить формулу:

E_95% = E + 2 * СКО.

Это значит, что вероятность того, что проект превысит данную оценку трудоемкости составляет всего 5%. А это уже вполне приемлемая оценка, под которой может расписаться профессиональный менеджер.

Список элементарных пакетов работ, который используется при оценке трудоемкости, как правило, берется из нижнего уровня ИСР проекта. Но может быть использован и накопленный опыт аналогичных разработок. Проиллюстрирую данный подход на примере реального проекта. В Ассоциации CBOSS задачей проекта, который нам с коллегами посчастливилось реализовывать, была разработка на основе стандартов J2EE общесистемного ПО для перевода рабочих мест CBOSS на новую трехзвенную архитектуру. Был разработан набор стандартных компонентов и сервисов, из которых как из конструктора можно эффективно и качественно собирать прикладные подсистемы. Высокоуровневая архитектура реализовывала стандартный паттерн MVC (Рисунок 36), каждый из компонентов которого имел «точки расширения» для прикладной разработки, которые на рисунке выделены красным светом.

Рисунок 36. Высокоуровневая архитектура J2EE фреймворка для разработки приложений.

Такими точками расширения являлись:

• Пользовательский экран (UI Form), который собирался из готовых визуальных компонентов.
• Обработчики (Action), которые обрабатывали на сервере приложений события от активных визуальных компонентов, входящих в состав экрана.
• Объекты (Business Obj), которые моделировали прикладную область, и к которым обращались обработчики событий.

Так вот, хотя все разрабатываемые рабочие места различались по функциональности и сложности, накопленная статистика фактических трудозатрат на разработку прикладных систем позволяла нам оценивать проекты разработки нового приложения достаточно быстро и с высокой достоверностью.

Согласно этой статистике, разработка и отладка требовала у программиста:

• для одного экрана — от 2 до 20 часов (наиболее вероятно — 4 часа);
• для одного обработчика событий — от 4 до 32 часов (наиболее вероятно — 8 часов);
• для нового бизнес-объекта — от 2 до 8 часов (наиболее вероятно — 3 часа);
• для добавления нового бизнес-метода — от 2 до 26 часов (наиболее вероятно — 6 часов).

Весь проект прикладной разработки измерялся в «попугаях»:

• К_UI — количество пользовательских экранов.
• K_Act — количество обработчиков событий.
• К_BO — количество новых бизнес-объектов.
• K_BM — количество новых или модифицируемых бизнес-методов.

Если новое разрабатываемое приложение содержит 20 пользовательских экранов, 60 обработчиков событий, 16 новых бизнес-объекта и 40 новых бизнес-методов, которые необходимо добавить, как в новые, так и в уже существующие бизнес-объекты, тогда, согласно нашей статистике,

ЕUI = (2 + 4*4 + 20) / 6 = 6.7 чел.*час., ЕAct = (4 + 4*8 + 32) / 6 = 11.3 чел.*час., ЕBO = (2 +4*3 + 8) / 6 = 3.7 чел.*час., EBM = (2 + 4*6 + 26) / 6 = 8.7 чел.*час.,

СКОUI = (20 - 2) / 6 = 3 чел.*час СКОAct = (32 - 4) / 6 = 4.7 чел.*час CKOBO = (8 - 2) / 6 = 1 чел.*час СКОBM = (26 - 2) / 6 = 4 чел.*час

Для средней трудоемкости работ по кодированию в проекте может быть получена следующая оценка:

Тогда для оценки суммарной трудоемкости проекта, которую мы не превысим с вероятностью 95%, получим

Е_95% = 1220 + 2 *46 ≈ 1300 чел.*час.

Хотя относительная погрешность в оценке трудоемкости каждой такой элементарной работы составляла десятки процентов, для нашего проекта, в котором было таких «попугаев» было 136, относительная погрешность оценки суммарной трудоемкости, сделанной по методу PERT, составила, приблизительно, лишь 4%.

Даже если у нас очень размытые оценки трудоемкости каждой из элементарных работ, но они независимы, то ошибки мы делаем как в меньшую, так и большую стороны. Поэтому при фактической реализации проекта эти ошибки будут компенсироваться, что позволяет нам оценить общие трудозатраты по проекту существенно точнее, чем трудозатраты на каждую элементарную работу. Но это утверждение будет справедливо только в том случае, если наша ИСР содержит все необходимые работы, которые должны быть выполнены для получения всех продуктов проекта.

Полученную оценку трудоемкости кодирования необходимо умножить на четыре, поскольку помним (см. Лекция 3. Инициация проекта), что кодирование составляет только 25% общих трудозатрат проекта. Поэтому суммарная трудоемкость нашего проекта составит, приблизительно, 5200 чел.*час.

Как мы уже говорили ранее, если сотрудник на 100% назначен на проект, это, как правило, не означает, что он все 40 часов в неделю будет тратить на проектные работы. Тратить он будет 60–80% своего рабочего времени. Поэтому, в месяц сотрудник будет работать по проекту, примерно, 165 * 0.8 = 132 чел.*час/мес. Следовательно, трудоемкость проекта в человеко-месяцах составит, приблизительно 5200 / 132 ≈ 40.

Тогда согласно формуле Б.Боэма (Рисунок 15) оптимальная продолжительность проекта составит:

T = 2.5 * (40)^1/3 = 8.5 месяцев,

а средняя численность команды — 5 человек.

Помним, что потребление ресурсов в проекте неравномерно (Рисунок 13), поэтому начинать проект должны 1–3 человека, а на стадии реализации начальная численность команды может быть увеличена в несколько раз.

Если же собственный опыт аналогичных проектов отсутствует, а коллеги-эксперты недоступны, то нам не остается ничего другого, как использовать формальные методики, основанные на обобщенном отраслевом опыте. Среди них наибольшее распространение получили два подхода:

• FPA IFPUG — метод функциональных точек,
• метод COCOMO II, Constructive Cost Model.

Назад Содержание Вперёд