原型設(shè)計(jì)在“煉油廠生產(chǎn)受控管理系統(tǒng)”項(xiàng)目管理實(shí)踐中的應(yīng)用報(bào)告 北京鑫海睿杰科技有限公司 王明昌 摘要：本文以“煉油廠生產(chǎn)受控管理系統(tǒng)”的項(xiàng)目管理實(shí)踐為背景，對(duì)原型設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)單說(shuō)明，對(duì)原型設(shè)計(jì)在具體項(xiàng)目中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并總結(jié)了原型制作的一些基本方法，最后討論了一下原型設(shè)計(jì)方法在軟件項(xiàng)目管理中的一些利弊。 關(guān)鍵詞：原型設(shè)計(jì) 項(xiàng)目管理實(shí)踐 生產(chǎn)受控 1. 引言 公司長(zhǎng)期從事石油石化行業(yè)軟件開發(fā)，在多個(gè)項(xiàng)目管理中應(yīng)用到了原型設(shè)計(jì)的理念與方法。在此基礎(chǔ)上，本文以“煉油廠生產(chǎn)受控管理系統(tǒng)”的項(xiàng)目管理實(shí)踐為背景，對(duì)原型設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用進(jìn)行總結(jié)。 2. 原型的定義 原型(prototype)即把系統(tǒng)主要功能和接口通過(guò)快速開發(fā)制作為“軟件樣本”，以可視化的形式展現(xiàn)給用戶，及時(shí)征求用戶意見，從而明確無(wú)誤地確定用戶需求。同時(shí)，原型也可用于征求內(nèi)部意見，作為分析和設(shè)計(jì)的接口之一，可方便于溝通。 3. 原型設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用 3.1 背景 煉油廠沒有建立各個(gè)車間基礎(chǔ)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)倉(cāng)庫(kù)，導(dǎo)致無(wú)法給生產(chǎn)決策者提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析、查詢統(tǒng)計(jì)、匯總上報(bào)等功能。 為奠定煉油廠安全生產(chǎn)科學(xué)管理的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為建立生產(chǎn)信息管理平臺(tái)、降低生產(chǎn)能耗、提高生產(chǎn)效率和科學(xué)管理生產(chǎn)提供準(zhǔn)確的依據(jù)，此生產(chǎn)受控系統(tǒng)的建立尤為重要。 以下為各個(gè)子模塊的背景做逐一介紹。 1. 氣防巡檢：氣防巡檢問題都以文件形式保留，無(wú)法在任何時(shí)間段上都能檢索到被檢查和考核的問題，無(wú)法供管理人員及時(shí)核對(duì)歷史數(shù)據(jù)，無(wú)法對(duì)各個(gè)問題按檢查紀(jì)實(shí)、硫化氫檢查和問題很好的分類和統(tǒng)計(jì)，無(wú)法動(dòng)態(tài)顯示各單位的共性和個(gè)性問題，以達(dá)到以點(diǎn)帶面的作用、防微杜漸的目的。并且對(duì)氣防站來(lái)說(shuō)錄入數(shù)據(jù)工作量相當(dāng)大。 2. 氣防設(shè)備：氣防設(shè)備分布較廣，不易進(jìn)行管理，現(xiàn)今都是文件管理的簡(jiǎn)單記錄方式。無(wú)法對(duì)各個(gè)車間的氣防設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，特別是氣防設(shè)備的狀態(tài)（設(shè)備的正常、過(guò)期、過(guò)期送檢、待修）無(wú)法有效統(tǒng)計(jì)，這就為安全生產(chǎn)埋下隱患。 3. 票證管理：煉油廠現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)票（火票、有限空間作業(yè)票、射線票、動(dòng)土證、占道證）均在總值班室審簽，同時(shí)總值班室還肩負(fù)安全巡回檢查的落實(shí)。從票證簽發(fā)的數(shù)據(jù)量上說(shuō)明現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)作業(yè)范圍廣，作業(yè)量大。由于票證簽發(fā)數(shù)量原因?qū)е赂骷?jí)管理人員不能及時(shí)掌握、了解各類現(xiàn)場(chǎng)信息，容易造成安全生產(chǎn)和臨時(shí)作業(yè)發(fā)生沖突的現(xiàn)象，同時(shí)給生產(chǎn)安全的運(yùn)行和人員健康（射線作業(yè)）埋下隱患，時(shí)常發(fā)生現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)作業(yè)的進(jìn)度影響生產(chǎn)運(yùn)行的狀況發(fā)生。即使安全巡檢查出問題，也只能通過(guò)每月的匯總，在講評(píng)會(huì)上或通過(guò)其他手段告知全廠，無(wú)法將當(dāng)天發(fā)生再各類現(xiàn)場(chǎng)的問題及時(shí)傳達(dá)給各級(jí)人員，起不到防微杜漸的作用。 4. 油品計(jì)劃：油品車間每天必須編制生產(chǎn)計(jì)劃，當(dāng)前采用復(fù)寫紙人工書寫一式三份，每日18：00點(diǎn)前分別傳至油品車間建南原油泵房、油品車間建北汽油泵房及總值班室。在此期間容易出現(xiàn)以下問題：字體模糊、字跡不清，造成重復(fù)工作頻繁，給生產(chǎn)帶來(lái)不良的影響;在生產(chǎn)計(jì)劃的傳遞過(guò)程中，存在耗用人員多、時(shí)間長(zhǎng)、容易遺漏；生產(chǎn)計(jì)劃的執(zhí)行過(guò)程中只有油品車間和總值班室能看到計(jì)劃，其它車間和相關(guān)科室都無(wú)法明確了解情況，存在信息溝通局限性大，相互之間配合容易出現(xiàn)盲區(qū)。 3.2 需求座談 首先，筆者邀請(qǐng)各模塊相關(guān)人員，包括操作員、工作負(fù)責(zé)人、主管領(lǐng)導(dǎo)，進(jìn)行座談，以確定軟件系統(tǒng)的基本要求。根據(jù)原型所要體現(xiàn)的特性（或界面形式、或處理功能、或總體結(jié)構(gòu)、或模擬性能等），描述基本規(guī)格說(shuō)明，以滿足開發(fā)原型的需要。快速分析的關(guān)鍵是要注意選取分析和描述的內(nèi)容，圍繞使用原型的目標(biāo)，集中力量，確定局部的需求說(shuō)明，從而盡快開始構(gòu)造原型。 　　如果是在需求分析階段要使用原型法，必須從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、邏輯結(jié)構(gòu)、用戶特性、應(yīng)用約束、項(xiàng)目管理和項(xiàng)目環(huán)境等多方面來(lái)考慮，以決定是否采用原型法。 　　當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模很大、要求復(fù)雜、系統(tǒng)服務(wù)不清晰時(shí)，在需求分析階段先開發(fā)一個(gè)系統(tǒng)原型是很值得的。特別當(dāng)性能要求比較高時(shí)，在系統(tǒng)原型上先做一些試驗(yàn)也是很必要的。 　　這個(gè)步驟的目標(biāo)是：討論構(gòu)造原型的過(guò)程；寫出一簡(jiǎn)明的骨架式說(shuō)明性報(bào)告，反映用戶的信息需求方面的基本看法和要求；列出數(shù)據(jù)元素和它們之間的關(guān)系；確定所需數(shù)據(jù)的可用性；概括出業(yè)務(wù)原型的任務(wù)并估計(jì)其成本；考慮業(yè)務(wù)原型的可能使用。 　　用戶的基本責(zé)任是根據(jù)系統(tǒng)的輸出來(lái)清晰地描述自己的基本需要。設(shè)計(jì)者和用戶共同負(fù)責(zé)來(lái)規(guī)定系統(tǒng)的范圍，確定數(shù)據(jù)的可用性。設(shè)計(jì)者的基本責(zé)任是確定現(xiàn)實(shí)的用戶期望，估價(jià)開發(fā)一原型的成本。 　　這個(gè)步驟的中心是用戶和設(shè)計(jì)者定義基本的信息需求。討論的焦點(diǎn)是數(shù)據(jù)的提取、過(guò)程模擬。 3.3 原型制作 　　在快速分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)基本規(guī)格說(shuō)明，盡快實(shí)現(xiàn)一個(gè)可運(yùn)行的系統(tǒng)。為此需要強(qiáng)有力的軟件工具的支持，例如采用非常高級(jí)的語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)原型，引入以數(shù)據(jù)庫(kù)為核心的開發(fā)工具等。并忽略最終系統(tǒng)在某些細(xì)節(jié)上的要求，例如安全性、健壯性、異常處理等。主要考慮原型系統(tǒng)應(yīng)充分反映的待評(píng)價(jià)的特性，暫時(shí)忽略一切次要的內(nèi)容。例如，如果構(gòu)造原型的目的是確定系統(tǒng)輸入界面的形式，可以利用輸入界面自動(dòng)生成工具，由界面形式的描述和數(shù)據(jù)域的定義立即生成簡(jiǎn)單的輸入模塊，而暫時(shí)不考慮參數(shù)檢查、值域檢查和后處理工作，從而盡快地把原型提供給用戶使用。如果要利用原型確定系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，而忽略轉(zhuǎn)儲(chǔ)、恢復(fù)等維護(hù)功能，使用戶能夠通過(guò)運(yùn)行菜單來(lái)了解系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)。 　　初始原型的質(zhì)量對(duì)于原型生存期的后續(xù)步驟的成敗是至關(guān)重要的。如果它有明顯的缺陷，會(huì)帶給用戶一種不好的思路；如果為追求完整而做得太大，就不容易修改。這時(shí)，會(huì)增加修改的工作量。因此，要有一個(gè)好的初始原型。 　　提交一個(gè)初始原型所需要的時(shí)間根據(jù)問題的規(guī)模、復(fù)雜性、完整程度的不同而不同。3——6周提交一個(gè)系統(tǒng)的初始原型應(yīng)是可能的，最大限度不能超過(guò)兩個(gè)月。兩個(gè)月后提交的應(yīng)是一個(gè)系統(tǒng)而不是一個(gè)原型。 　　綜上所述，本步驟的目標(biāo)是：建立一個(gè)能運(yùn)行的交互式應(yīng)用系統(tǒng)來(lái)滿足用戶的基本信息需求。 　　在這一步驟中用戶沒有責(zé)任，由設(shè)計(jì)者去負(fù)責(zé)建立一個(gè)初始原型，其中包括與設(shè)計(jì)者的需求及能力相適應(yīng)的對(duì)話，還包括收集用戶對(duì)初始原型的反映的設(shè)施。 設(shè)計(jì)者的主要工作有：編輯設(shè)計(jì)所需的數(shù)據(jù)庫(kù)；構(gòu)造數(shù)據(jù)變換或生成模塊；開發(fā)和安裝原型數(shù)據(jù)庫(kù)；建立合適的菜單或語(yǔ)言對(duì)話來(lái)提高友好的用戶輸入/輸出接口；裝配或編寫所需的應(yīng)用程序模塊；把初始原型交付給用戶，并且演示如何工作、確定是否滿足設(shè)計(jì)者的基本需求、解釋接口和特點(diǎn)、確定用戶是否能很舒適地使用系統(tǒng)。 本步驟的原則是： ① 建立模型的速度是關(guān)鍵因素，而不是運(yùn)行的效率。 ② 初始原型必須滿足用戶的基本需求。 ③ 初始原型不求完善，它只響應(yīng)用戶的基本已知需求。 ④ 用戶使用原型必須要很舒適。 ⑤ 用戶－系統(tǒng)接口必須盡可能簡(jiǎn)單，使用戶在用初始原型工作時(shí)不致于受到阻礙。 3.4 原型討論與修改 這階段是頻繁通信，發(fā)現(xiàn)問題，消除誤解的重要階段。其目的是驗(yàn)證原型的正確程度，進(jìn)而開發(fā)新的并修改原有的需求。它必須通過(guò)所有相關(guān)人員的檢查、評(píng)價(jià)和測(cè)試。 由于原型忽略了許多內(nèi)容，它集中反映了要評(píng)價(jià)的特性，外觀看起來(lái)可能會(huì)有些殘缺不全。用戶要在開發(fā)者的指導(dǎo)下試用原型，在試用的過(guò)程中考核評(píng)價(jià)原型的特性，分析其運(yùn)行結(jié)果是否滿足規(guī)格說(shuō)明的要求，以及規(guī)格說(shuō)明的描述是否滿足用戶的愿望。糾正過(guò)去交互中的誤解和分析中的錯(cuò)誤，增補(bǔ)新的要求，并為滿足環(huán)境變化或用戶的新設(shè)想而引起系統(tǒng)需求的變動(dòng)而提出全面的修改意見。 為了鼓勵(lì)用戶來(lái)評(píng)價(jià)原型，應(yīng)當(dāng)充分地解釋原型的合理性，但不要為它辯護(hù)，以求能廣泛征求用戶的意見，在交互中達(dá)到完善。 在演示/評(píng)價(jià)/修改的迭代初期，主要達(dá)到的目的是： ① 原型通過(guò)用戶驗(yàn)收，讓用戶能獲得有關(guān)系統(tǒng)的親身經(jīng)驗(yàn)，必須使之更好地理解實(shí)際的信息需求和最能滿足這些需要的系統(tǒng)種類。； ② 總體檢查，找出隱含的錯(cuò)誤； ③ 在操作原型時(shí)，使用戶感到熟悉和舒適。 而在迭代的后期，要達(dá)到的主要目的是： ① 應(yīng)發(fā)現(xiàn)丟失和不正確的功能； ② 測(cè)試思路和提出建議； ③ 改善/系統(tǒng)界面。 開發(fā)者不應(yīng)認(rèn)為提供了完整的模型就等于系統(tǒng)的成功。因?yàn)榧词归_發(fā)過(guò)程完全正確，用戶還是可以提出一些有意義的修改意見，這不能看作是對(duì)開發(fā)者的批評(píng)，而是在開發(fā)過(guò)程中的一種自然的現(xiàn)象。原型化的目標(biāo)是鼓勵(lì)改進(jìn)和創(chuàng)造，而不是僅僅保持某種設(shè)想。 在本步驟中的原則是：對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的親身經(jīng)驗(yàn)?zāi)墚a(chǎn)生對(duì)系統(tǒng)的真實(shí)理解；用戶總會(huì)找到系統(tǒng)第一個(gè)版本的問題；讓用戶確定什么時(shí)候更改是必需的，并控制總開發(fā)時(shí)間；如果用戶在一定時(shí)間里（比如說(shuō)一個(gè)月）沒有和開發(fā)者聯(lián)系，那么用戶可能是對(duì)系統(tǒng)表示滿意，也可能是遇到某些麻煩，設(shè)計(jì)者應(yīng)該與用戶聯(lián)系。 4. 原型的制作 4.1 基本要求 對(duì)原型的基本要求包括： * 體現(xiàn)主要的功能； * 提供基本的界面風(fēng)格； * 展示比較模糊的部分，以便于確認(rèn)或進(jìn)一步明確，防患于未然。 * 原型最好是可運(yùn)行的，至少在各主要功能模塊之間能夠建立相互連接。 4.2 處理方法 原型的處理方法基本上有2種不同類型，即拋棄型和演化型（不同的軟件工程書籍稱發(fā)不同，實(shí)質(zhì)意義則類似）?？梢話仐壴?，在取得的明確需求基礎(chǔ)上重新開始設(shè)計(jì)與開發(fā)；也可在原型的基礎(chǔ)上繼續(xù)開發(fā)。一般小項(xiàng)目不采用拋棄型原型，否則成本和代價(jià)似乎會(huì)偏高。 4.3 表達(dá)工具 原型的表達(dá)工具可以有很多，如果是演化型的原型，當(dāng)然優(yōu)先選用軟件本身的開發(fā)工具。否則還可以應(yīng)用各種快速顯示的工具，例如，HTML，Powerpoint等等，只要能夠充分而形象地表達(dá)就可以了。 根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)，在原型系統(tǒng)中，可以采用一些與常規(guī)不同的做法，例如，可以在界面上比較顯著的地方寫明當(dāng)前模塊或界面的主要目的，由哪些角色操作，能解決其什么問題。這么做可以使得用戶或開發(fā)團(tuán)隊(duì)成員一開始就有非常清楚的概念；又如，對(duì)于決策分析，你可以直接把一些分析結(jié)果畫成圖，并且配上一些文字說(shuō)明，這樣可以避免輸入大量初始數(shù)據(jù)，等等。 5. 原型設(shè)計(jì)的利弊 原型設(shè)計(jì)的弊端可能有：需要付出前期進(jìn)度和人力成本；由于程序員對(duì)問題的不了解而效率低下，受客戶牽制而在原型上反復(fù)修改；因?yàn)閭}(cāng)促設(shè)計(jì)而做不利于進(jìn)一步在其基礎(chǔ)上繼續(xù)開發(fā)；由于過(guò)早展示原型給客戶，使得客戶可能提高其期望值，并提出更多離譜的要求，等等。 值得一提的是原型方法的主要價(jià)值之一就是盡早揭示軟件中可能存在的風(fēng)險(xiǎn)及不確定因素，尤其是關(guān)于用戶需求一致性方面的風(fēng)險(xiǎn)。 6. 結(jié)束語(yǔ) 經(jīng)過(guò)原型設(shè)計(jì)方法的實(shí)踐，煉油廠生產(chǎn)受控管理系統(tǒng)已如期投入使用，并在使用過(guò)程中進(jìn)行了幾次需求變更，使用情況良好。 原型設(shè)計(jì)已作為本公司在進(jìn)行行業(yè)軟件開發(fā)中的一個(gè)重要方法，希望本文的研究工作能給相關(guān)的工作人員一些幫助。 參考文獻(xiàn)： [1] 張海藩，《軟件工程導(dǎo)論（第5版）》，清華大學(xué)出版社，2005 [2] （美）麥克康奈爾 《快速軟件開發(fā)（珍藏版）》 ，清華大學(xué)出版社，2008