上海交通大学计算机集成技术开放实验室
讲座5 软件项目工作量估算
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软件工作量估算
有些估算做得很仔细，而有些却只是凭直觉的
猜测。大多数项目超过估算进度的25%到100％，
但也有少数一些组织的进度估算精确到了10％以
内，能控制在5％以内的还没有听说。
——Jones,1994
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软件工作量估算
“大多数IS人士，无论是否为管理者，从来都无权
控制他们自己的进度计划。进度计划通常由市场
部或高层管理部门直接下达，就像飞石从天而降
（也有人称之为鸟粪）”
“就此问题，我曾与IS领域中许多人士进行过交流。
大家一致认为当前IS领域面临的最大难题，既不
是掌握快速更新的技术，也不是探求新型的管理
哲学，而是被迫接受根本无法达到的进度计划。
”（)
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一个月的时间
造这样一栋房
子？没问题
太好了，那我
们开工吧！
你当初计划10万元造的房屋可能最终的实际造价为
50万元。
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从造房子中学到的
除非你确切知道“它”是什么？否则无法说明它的
确切花费。
盖房子时，可以盖梦想中的房子（不考虑花费），
也可以按估算盖，但是功能必须具有一定的灵活
性
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不确定性问题
客户会要求X功能吗？
客户要的是X功能的便宜版本还是昂贵版本呢？同一功能的不同版本
的实施难度至少有10％左右的差别。
如果实施了X功能的便宜版本，客户会不会以后又想要昂贵的版本。
X功能如何设计？同一功能的不同设计，在复杂度方面会有10％左右
的差别。
X功能的质量级别是什么？依据实施过程的不同，首次提交的X功能
的缺陷数量会有10％的差异。
调试和纠正X功能实施过程中的错误要花多少时间？研究发现调试和
纠正同样的错误，不同程序员所花时间会有10％左右的差异。
把X功能和其它功能结合起来要花多少时间？
……
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软件工作量估算的渐进性
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估算的准确性和精确性
准确（accuracy）是结果与目标之间有多近，用
3代表圆周率比用4更准确
精确（precision）是结果有多少有意义的位数，
比3代表圆周率更精确
一个结果可以不准确而精确，不精确而准确，
软件估算中错误的精确是准确的敌人，40～70个
人月的工作量估算可能是最准确又最精确的估算，
而精确到55个人月看起来更精确，但不准确。
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软件工作量估算困难的原因
估算困难是由于软件的本质带来的，特别是其复杂性和
不可见性。
软件开发是人力密集型工作的，因而不能以机械的观点
来看待
传统的工程项目经常会议相近的项目做参考，不同的只
是客户和地点，而绝大部分软件项目是独一无二的。
新技术的不断出现和应用。
缺少项目经验数据，许多组织无法提供原有项目数据，
而即使提供了这些项目数据，也未必非常有用。
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例子
结论：很难用这些数据去估算项目
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工作量估算的其它困难
某些人试图建立一个过去项目的全软件业的数据
库，但是许多词汇意义的不明确使得这种努力没
有效果，例如“测试”阶段究竟包括哪些活动就不
明确。
估计的主观性：人们容易低估小项目的工作量，
而过分夸大大项目的工作量
估计的政治因素：不同的人有不同的目标，如项
目经理会高估项目工作量，许多机构采用独立的
估算小组，但是将项目经理和项目成员吸收进估
算小组，能够增强他们的责任感。
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何时需要度量
策略计划：选择合适的项目
可行性分析
系统描述：实现各个需求的工作量需要被衡量
评估供应商的建议
项目计划：
项目进行过程中，估算越来越准确
在项目开始阶段考虑的是用户需求，不考虑实现，但
是为了估算，有时需要考虑一些实现方法
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过高估计和过低估计的问题
过高估计的问题
Parkinson法则：给的时间越多，工作花费的时间也越多
Brook法则：当人数增加后，项目所需的工作量 将不成比例的增
加。当团队规模变大后，由于管理，协调和通信的增加，将造成
工作量的增加。因而“投入更多的人将使延期的工作更加延期”
过低估计的问题
质量降低
Weinberg的可靠性零法则“如果系统不必可靠，那么它可以满足
任何目标”。
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工作量估算对职员的影响
如果职员能够完成目标，那么他们将受到鼓舞
如果他们发现目标根本不能完成，那么他们的激
情将受到极大损害
因而，估计不是一种简单的预测行为，而是一种
管理目标
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软件估算的基础（1）
历史数据的需要
在参考历史数据时需要考虑不同的环境，如编程语言，
软件工具，标准和人员的经验。
工作度量
直接计算真正的成本或时间是不可能的。编写程序的
时间不同的人将有显著的区别。
通常将工作量表达为如源代码的数量（source line
of code，SLOC），或者千行代码量（KLOC）
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软件估算的基础（2）
复杂性
相同KLOC的两个程序花费的时间将会不同。因而不能
简单地应用KLOC或SLOC，而要根据复杂性进行修正，
但是复杂性的度量通常是主观而定的。
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基于承诺的估计
一些组织直接从需求出发安排进度而不进行中间
的工作量估算。他们要求每个开发者作出进度承
诺而非进度估算。
有利于开发者对进度的关注，开发者在接受承诺
后士气高昂，自愿加班加点
问题在于开发者的估算比现实要乐观，大约低20
至30个百分点（Van Genuchten, 1991)
承诺应该现实可行，以使你的团队会不断成功而
不是不断失败。
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软件工作量估计技术
自下而上：各个部分的工作量先估算出来，然后
进行合成
自顶向下：首先定义整个项目的工作量，然后分
解到各个部分
专家判断
对比法
算术模型
Parkinson：能够使用的参与该项目的人力
赢利价格：赢得合同的价格
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自底向上方法
该方法首先将项目分成部件任务，然后估算每个
任务所需的工作量。
在大型的项目中，分解任务的过程是一个叠代的
过程，直到最下面的任务不可分解，产生WBS。
该方法适合于项目规划的后期。如果应用在前期，
那么必须对最终的系统作出一些假设，例如对软
件模块的数量和大小进行假设。
如果项目是全新的或者没有历史数据，建议用该
方法
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练习
工资系统已经被安装在Brightmouth学院，目
前有一个新的需求，需要在系统中添加一个子系
统，该系统分析每节课时老师的成本。每个老师
的工资可以从系统中获得，每个老师花在每个课
程上的时间也可以从系统中获得。为了实现该系
统，需要哪些任务，哪些任务的工作量比较难计
算。
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练习
答案
获取用户需求
分析系统中已有数据
设计报表和编写用户建议
编写测试计划
编写技术描述
设计软件
写软件
测试软件
写说明书
执行接受测试
设计，写，测试软件将最难估算工作量
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自顶向下方法
自顶向下的方法和参数化模型
一般采用对比方法确定总的工作量
对比是建立在一系列参数的基础上的，通过这些
参数可以计算出新系统的工作量
形式：
effort=（系统规模）*（生产率）
例如系统规模可以用KLOC来计算，生产率以40天/KLOC
预测软件开发工作量的模型有两个部分，第一部分为估算软件大
小，第二部分为估算工作效率
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练习
学生要求每学期写一篇有关IT的报告，如果你想
建立一个估算学生完成这样一份报告的模型，你
用什么来衡量报告的大小，什么因素会影响学生
完成报告的难度？
字数
材料能否获取
对主题的熟悉程度
宽度/深度
技术难度
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专家判断
具有应用领域或者开发环境知识的人员对任务的
评估
该方法特别是在对原有系统进行替换时有用，评
估者对影响的代码的比例进行分析，从而得到工
作量评估。
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类比估计
类比方法又被称为基于案例的推理（Case-based
reasoning）
评估者寻找已经完成的项目，这些项目与需要开
发的新项目在许多特征上必须是类似的。
如何选择与待预测的项目相近的项目？
欧几里的距离（Euclidean Distance）公式
distance=（（目标系统参数1-原系统参数1）2+（目
标系统参数2-原系统参数2）2+……）的平方根
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练习
假定将要构造的系统有7个输入，15个输出，过
去有一个项目有8个输入，17个输出，这两个项
目的欧几里的距离是多少？
答案：
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Albrecht功能点分析
该方法是由Allan Albrecht在IBM工作时发明的
自顶向下方法。
功能点法（Function Points）的基本点是计算
机信息系统包括五个主要部件或者外部用户类型，
它们是：
外部输入：应用数据
外部输出：提供给用户的面向应用的信息
内部逻辑文件：逻辑主文件
外部接口文件：与其它系统交换信息
外部查询：在线的输入以获得立即的结果
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功能点方法
加权因子的确定
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练习
在学院工资系统项目中需要开发一个程序，该程
序将从会计系统中提取每年的工资额，并从两个
文件中分别提取课程情况和每个老师教的每一门
课的时间，该程序将计算每一门课的老师的成本
并将结果存成一个文件，该文件可以输出给会计
系统，同时该程序也将产生一个报表，以显示对
于每一门课，每个老师教学的时间和这些工时的
成本。
假定报表是具有高度复杂性的，其它具有一般复
杂性
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练习
外部输入：无
外部输出：报告，1
内部逻辑文件：财务输入文件，1
外部接口文件：工资文件，人员文件，课程文件，财
务输入文件，4
外部查询：无
考虑加权：
外部输入：无；外部输出：1×7＝7；内部逻辑文件：
1×10＝10；外部接口文件：4×7＝28；外部查询：
无；共：45
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功能点方法：复杂性判定
如何判定功能的复杂性？
国际功能点用户小组（IFPUG)
内部逻辑文件、外部接口文件
外部输入文件
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功能点方法：复杂性判定
外部输出文件
如何确定记录个数和数据个数
如某系统内部逻辑文件：订单文件，包含订单信息
（包括订单号，供应商名称，订单日期）和订单项
（包括商品号，价格和数目），则记录个数为2，数
据个数为6，在表中可以确定该功能点复杂性为低。
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功能点方法：转换为代码行
通过定义各个功能点对应各种语言的代码行数，
则功能点可以转化为代码行
一些数据：
Cobol: 91
C: 128
Quick Basic: 64
Object Oriented Languages: 30
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MarkII功能点
该方法被作为英国政府项目实施中采用的标准
基本原理：对于一个处理事务
计算方法：wi×输入数据元素＋we×实体＋wo×
输出数据元素
系数总和为，标准设置为, ,
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MarkII功能点
系数调整，考虑因素：
与其它应用的接口
特殊的安全特征
与第三方的直接交互
用户训练特征
文档需求
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功能点的其它扩展
功能点方法起源于业务信息系统应用，因而强调
了数据方面的因素而没有考虑功能和行为（控制）
方面的因素。
特征点（Feature Points):除了考虑普通功能点
的内容外，还考虑了算法的特征（矩阵转换，字
符串解析，处理中断等都是算法的例子）
Boeing提出了一个三维功能点方法（3D）其中三
维为数据维，功能维（输入转化为输出的步骤）
和控制维（状态之间的转换数）。
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功能点转化为工作量
对于原来的项目，计算生产率：
生产率＝功能点数目/工作量（人日）
则，对于新项目，功能点计算出来后，工作量为：
工作量＝功能点数目/生产率
更复杂的方法：最小二乘法
即工作量＝系数1＋功能点数×系数2
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对象点
Object Points起源于纽约大学的Leonard
商学院，它类似于功能点方法，但是更
容易计算。
对象点方法与面向对象方法并无直接联系。
该方法计算应用所需要处理的屏幕，报告和部件，
这些都被称为对象。每一对象需要被确定为简单
的，中等的，困难的三个层次。
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对象点方法
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对象点转换为工作量
首先考虑已经存在的对象应该排除在工作量计算内。即
计算新的对象点（NOP）
根据原来从事过的项目计算在不同情况下的项目的生产
率，例如下表：
假定有672个对象点要开发，开发者的经验和工具使用都
是一般性的，则需要672/13＝52个月
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COCOMO: 参数化模型
COCOMO：Constructive Cost Model
Boehm在二十世纪70年代采用他的模型对63个项
目进行了研究，由于其中只有7个是商务系统，
因而它们不仅仅能被用于信息系统。
基本的公式为：
Effort=c×sizek
其中effort采用“人月(152个工作小时）”pm来度量，
size采用kdsi即千行交付源代码指令(thousands of
delivered source code instructions)
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COCOMO系数
C,k的取值根据系统的分类而定：
根据系统的技术特性和开发环境可以分为：
有机模式（organic mode): 相对小的团队在一个高
度熟悉的内部环境中开发规模较小，接口需求较灵活
的系统。
嵌入式模式（Embedded Mode)开发的产品在高度约束
的条件下进行，对系统改变的成本很高。
半分离模式（Semi-detached Mode)两者之间
信息系统是有机模式，而实时系统是嵌入式模式。
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COCOMO系数
系数表：
K的值反映了项目越大，则工作量成指数增加，
因为大项目需要更多的协调和安排。
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COCOMO修正
事实上，基本COCOMO模型对工作量的衡量不稳定，
Boehm本人也发现了此问题，因而提出名义成本
估算的概念。
首先从基本模型得到名义成本，然后采用开发成
本乘法算子（development effort
multiplier,dem)进行修正，即：
Pm=Pmnom×dem
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COCOMO成本因素
dem的计算
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练习
在某企业中，绝大多数系统技术上，产品，计算
机和项目等属性都是类似的。只有人员的属性有
所差异。该企业制定了下表：
分析员非常优秀，编程人员也很优秀但是对该项
目面向的领域不熟悉并准备用新的编程语言。他
们对操作系统很熟悉。请计算dem。如果名义工
作量是4人月，则估算的工作量是多少？
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练习
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COCOMOii
针对COCOMO的不足，Boehm开始和其合作者发展
了新的模型。该方法利用多种乘法算子和指数。
一个明显的特点是该模型适应了项目在执行过程
中变得越来越确定的状态，因而是一种渐进性评
估。
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COCOMOII
COCOMOII被分为三个阶段性模型：
应用构成阶段（Application Composition)：系统的
外部特征被设计。在该阶段经常可以采用原型。
早期设计（Early Design): 基本的软件结构被设计。
构造阶段（Post architecture): 构造满足要求的系
统。
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COCOMOII
在应用构成阶段，采用对象点计算的方法
在早期设计阶段，采用功能点计算的方法。功能
点可以转换为SLOC。
Pm=A×sizesf×em1×em2×……emn
Pm为“人月”工作量，A是一个常数，size以
SLOC为单位，sf是规模指数。
Sf＝+×因素指数的和
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COCOMOII
计算规模因素的质量：
先前经验（Precedentedness): 是否有先前的经
验
开发的灵活性（Development Flexibility): 是
否需求能够以多种方式来满足；
体系结构/风险解决(Architecture/Risk
Resolution)：是否方案已经被确定和解决的程
度
团队的凝聚性（Team cohesion)
过程的成熟性（Process Maturity)
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练习
对于某一个软件企业，一个新的项目的新颖性一
般，因而在先前经验方面给3分，开发灵活性方
面很低，因而给以0分，但是需求可能会变化得
比较厉害，因而风险解决指数给4分，团队很融
洽，给1分，但是过程不标准，因而过程成熟性
给4分，请计算规模因素sf：
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COCOMOII
计算工作量乘法算子em
类似于dem的计算
在不同的阶段有不同的em
如果每一项对于项目而言无特别影响，则取1
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大致进度估算方法
大致的（Bullpark）进度估算
软件估算方程和系数一定程度上比较难掌握
软件工作量估算软件比较昂贵
大致的估算简单宜行
三个进度表
可能的最短进度
有效的进度
普通进度
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可能的最短进度
非常乐观的假设（员工10％顶尖人才，管理，工具，方
法）
两个事实：
存在一个最短的进度，而且不可能突破
一个人5天内能写出1000行程序，5个人一天内能完成吗？40个人1
小时内能完成吗？
当你把进度缩短得比普通进度短时，费用将迅速上涨。
有效进度
可能得最
短进度
费用
交付
时间
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有效进度与普通进度
有效进度
假定
人才：顶尖的前25％的人才
人员调整每年小于6％
可能的最短进度与有效进度的关系
进度变长了，但是工作量也许减少了
压缩进度是要付出代价的
普通进度
（具体表格参考《快速软件开发》一书）
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估算修正
经理和客户常问的一个问题“如果我给你额外一
个星期做估算，你能修正它以减少不确定性吗？
”
答应这种要求最后将给自己带来麻烦，因为减少
不确定性必须在软件开发过程本身中进行。
许多项目中要求给出单点估计，这种方法的结果
是估算永远不准确
理智的方法是先给出大的区间，逐步缩小区间。
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估算的再修正
假定有一个6个月的进度计划，计划4周内达到第
一个里程碑，而实际上花了5周，如何修正进度：
在后续进度中弥补损失的一周
把这一周加到进度中
整个进度乘以拖延的数量，本例乘以25％
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估算的再修正
1991年对300多个项目的调查表明，项目几乎不
能弥补损失的时间（Van Genuchten, 1991)
第一阶段估算不准确的原因一般会分布再整个项
目中
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估算的技巧
避免无准备的估算
不要随口说出一个估算
留出估算的时间，并做好计划
估算本身也是一个项目
开发人员参与估算
不要忽略普通任务
使用几种不同的估算技术，并比较它们的结果
估算的群体讨论
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过于乐观的进度计划
Microsoft Word for Windows 开发
包含249，000行代码，投入660人月，前后历时5
年，实际花费时间为预期时间的5倍
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过于乐观的进度计划
导致开发延迟的几个主要因素：
项目初期制定的开发目标是不可实现的。盖茨下达的指示是用最
快的速度开发最好的字处理软件，争取在12月内完成。实现这两
个目标中的任何一个都是困难的，同时达到则是不可能的。
过紧的进度计划降低了计划的精确度。
开发过程中频繁换人。5年中共换了4个组长，其中有2人因进度
压力离职，1人是出于健康的原因而离职。
迫于进度压力，开发人员匆忙写出一些低质量的和不完整的代码，
然后宣称已实现某些性能。这造成了WinWord不得不将用于提高
软件稳定性的时间由预计的3个月增加到12个月。
由于该项目中，创新比速度更重要，因而试图缩短开发
周期，反而使周期变长
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产生过于乐观的进度计划的根源
为了赶在某些特定时间前展示或出售产品。如计算机交
易展示会。
管理人员和客户拒绝接受仅给出范围的估算，而是按照
他们认为的“最佳”估算来制定进度计划。
项目管理人员和开发人员为了享受挑战的乐趣或在压力
下工作的刺激，而故意缩短进度计划。
管理部门和市场部门为了迎合客户而缩短进度计划。
项目管理人员认为较紧的进度计划能够使员工勤奋工作。
原先的估计是合理的，但是在项目进行过程中又加进了
很多新特性，从而变成了过于乐观的进度。
……
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过于乐观的进度计划的后果
进度计划准确性
进度完成日期
按期完成概率 开发人员一般
采用的较乐观
的进度计划
典型的过
分乐观的
进度计划
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过于乐观的进度计划的后果
计划的质量：错误的假设必将导致无效的项目规
划。
抛弃计划：当面临进度压力时，大多数开发组织
会抛弃原有规划，而走入盲目开发的歧途。
如果试图在关键阶段节省时间，必将在后续阶段
加倍补偿。
分散了管理者的注意力：管理者将分散经历在不
断调整计划上。
客户关系：项目一拖再拖，客户将失去耐心。
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过于乐观的进度计划的后果
仓卒收尾
要排错只能将系统拆分后再进行，一个小的变动要花
很长时间。
开发人员清楚地知道系统中存在一些应作修改却未做
的地方。
测试人员发现错误的速度大于开发人员排错的速度。
排除已发现错误的同时，产生了大量新的错误。
由于软件变化频繁，难以保证用户文档的同步更新。
项目估算多次调整，软件交付日期一拖再拖。
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超负荷的进度压力
产品质量的降低
赌博心理导致风险管理的忽略
激励效应不再起作用
创造性思维受损
精疲力竭：在后面的项目中难以提起热情
中途退出：这些人通常是有能力的人
长期地进行快速开发：难以补充新知识
开发人员与管理人员的关系：不切实际的进度压
力会使开发人员丧失对管理人员的尊重。
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有原则的谈判
该谈判的策略的中心是致力于探求一种双赢的解
决方案。
将人从困境中解脱
站在他人的立场上加以考虑（各人有各人的烦恼）
以合作的态度来努力改善与管理人员和客户的关系，
制定比较现实的进度估算，尽量使各方都能理解进度
估算的意义。
不要针锋相对
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有原则的谈判
关注共同利益，不要过分坚持立场
有时候必须作出让步
可以从下列几个方面加以说服：
真正提高开发速度
增加成功的机会
引用以前类似项目的失败教训
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有原则的谈判
提出多种备选方案
1、与产品有关的灵活变通：
将一些设计功能放到下一版本实现，大多数人在提出需求时，
并不清楚这些需求是否必须全部在当前版本被满足。
分阶段交付产品。如版本,,，每版实现最迫
切的功能。
砍去某些实现起来费时或者需要谈判后才能确定的特性，包
括与其它系统的整合能力。与旧版本兼容的能力，以及产品
性能等。
对某些特性不必精雕细琢，只需实现到某种程度即可。
尽量轻松地实现各特性地详细功能需求。可以通过一些商业
组件来实现。
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有原则的谈判
2.与项目资源有关的灵活变通
如果处于项目初期，则增加更多的开发人员
增加高层次的开放人员（如领域专家）
增加更多的测试人员
在管理方面给予更多的支持
提高开发的支持力度，如更安静，更独立的工作间，速度更
快的计算机，技术人员随时维护环境
提高最终用户的参与度，最好在项目组中配备一个能够对特
性设置最终拍板的用户
提高主管人员的参与度
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有原则的谈判
3.与进度计划有关的灵活变通
在详细设计，产品设计，或至少是需求分析完成之前，只提
出一个进度目标，但不设定一个确切期限
如果是在项目初期，则在提炼产品概念，功能要求合详细设
计时，可以探求缩短开发时间的方法
先给出进度估算范围或大概的进度估算值，然后随着项目的
进展逐步精确
4.其他
为开发人员提供额外的支持，以保证他们能集中精力于项目
的开发，例如购物服务，供餐，洗衣，清洗住所等
采取更多的激励措施，如休假旅游，加班工资等
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有原则的谈判
坚持客观标准
只能向原则低头，而不能向压力屈服
谈判不要局限于估算本身，即可以考虑项目的输入条
件
有条件的话，可以由专业估算机构进行估算
坚持科学的估算过程
顶住压力
