基于约束规划的软件过程控制方法研究

摘要

借鉴制造业通过控制和改进工艺流程提高产品质量的方法，软件工程界提出通过控制和改进软件过程来提高产品质量的思想。软件过程已成为保障软件质量的关键因素。针对软件过程中的动态性和不确定性，现有的过程模型缺乏对执行过程控制的支持。本论文基于软件过程理论和约束规划，对动态软件过程控制方法进行研究。
　　 本文提出了TDSPCM模型；定义了组织标准的过程框架；提出将标准过程框架进行裁剪的方法；根据裁剪后的过程框架，将过程活动分解为需要完成的任务集合，得到执行过程；使用面向任务的计划方法，对过程任务和资源进行调度和分配；在过程执行过程中，通过定期评审任务执行情况和外界变化，当任务执行数据超过给定阈值，则对计划进行调整，从而实现对执行过程的控制；本文基于XML构建了SPM，可实现过程模型的规范化描述，探讨了其在数据交换中的应用，为组织间过程数据共享提供了解决方法。
　　 对于TDSPCM模型中的关键问题，即任务和资源的分配问题，采用约束规划方法，建立了软件过程调度的约束模型。根据软件过程中的任务和工具特点，确定了全局约束变元和约束条件，建立了静态约束模型，并对分支和搜索策略进行了讨论。通过实验证明了该方法的实际应用价值。
　　 针对动态约束模型，提出了两种求解方法。本文分析了软件过程中动态的变化特性，针对问题改变通常发生在局部几个变量上，任务的执行时间和约束发生较小变化的情况，在分析现有LC算法的基础上，提出了一个改进的LC算法，该算法利用启发式知识和禁忌策略，具有较好的求解速度和解的质量。实验结果表明，改进的算法在求解速度和解的质量上都明显优于LC算法。针对软件过程中对任务发生概率的经验型知识，提出了采用按比例缓冲生成鲁棒基线解，在变化发生时采用调整算法进行修正的策略。为了检验该方法的有效性，进行了大量的实验和不同类型的结果分析。实验结果表明该方法求得的解具有较好的鲁棒性。

目录

文摘

英文文摘

Contents

符号说明

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.2.1 软件过程

1.2.2 约束规划

1.2.3 动态环境下的约束求解

1.2.4 随机资源约束工程调度问题

1.3 当前存在的问题

1.4 主要研究内容

1.5 本文主要创新点

1.6 本文组织结构

第二章 面向任务的动态软件过程控制模型

2.1 引言

2.2 面向任务的动态软件过程控制模型

2.2.1 模型描述

2.2.2 模型定义

2.3.3 项目计划

2.3.4 执行过程控制

2.3.5 模型的XML描述

2.4 本章小结

第三章 软件过程调度的静态约束模型

3.1 引言

3.2 静态约束模型

3.2.1 静态约束模型对象分析

3.2.2 静态约束模型约束分析

3.2.3 离散逻辑的约束建模

3.2.4 静态约束模型描述

3.3 静态约束模型实现

3.3.1 分支策略的实现

3.3.2 搜索策略的实现

3.4 实验验证与分析

3.4.1 静态约束模型建模和求解实验

3.4.2 实验结果与分析

3.5 本章小结

第四章 软件过程调度的动态约束模型

4.1 引言

4.2 软件过程调度的动态约束模型

4.2.1 动态约束模型框架

4.2.2 软件过程的动态特性分析

4.2.3 动态约束建模

4.2.4 动态约束模型求解

4.3 动态约束调度的软件模型

4.3.1 动态约束调度模型结构分析

4.3.2 动态约束调度组件分析

4.3 本章小结

第五章 改进的局部修补求解方法

5.1 引言

5.2 局部修补算法分析

5.3 改进的局部修补算法

5.3.1 ILC算法基本结构

5.3.2 ILC算法相邻区域选取

5.4 实验验证与分析

5.4.1 实际应用实验

5.4.2 随机对比实验

5.5 本章小结

第六章 基于按比例缓冲的鲁棒解求解方法

6.1 引言

6.2 基于鲁棒解的求解方法

6.2.1 调度方案定义

6.2.2 解的鲁棒性评价指标

6.2.3 按比例缓冲策略

6.2.4 基线解的调整算法

6.3 实验验证与分析

6.3.1 按比例缓冲实验设计

6.3.2 按比例缓冲初步实验结果分析

6.3.3 按比例缓冲扩展实验设计

6.3.4 按比例缓冲扩展实验结果分析

6.4 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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