تقدير جهد تطوير البرمجيات

في مجال تطوير البرمجيات ، تُعرف عملية تقدير الجهد بأنها عملية التنبؤ بالجهد الأكثر واقعية (معبراً عنه بساعات العمل أو المال) اللازم لتطوير أو صيانة البرمجيات بناءً على مدخلات غير مكتملة وغير مؤكدة وغير دقيقة. ويمكن استخدام تقديرات الجهد كمدخلات لخطط المشاريع، وخطط التكرار، والميزانيات، وتحليلات الاستثمار، وعمليات التسعير، وجولات المناقصات. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

تشير الدراسات الاستقصائية المنشورة حول ممارسات التقدير إلى أن تقدير الخبراء هو الاستراتيجية السائدة عند تقدير جهد تطوير البرمجيات. ^{[ 3 ]}

عادةً ما تكون تقديرات الجهد مفرطة التفاؤل، مع وجود ثقة مفرطة في دقتها. ويبدو أن متوسط ​​تجاوز الجهد يبلغ حوالي 30%، ولا يتناقص بمرور الوقت. للاطلاع على مراجعة لدراسات أخطاء تقدير الجهد، انظر ^{[ 4 ]} . ومع ذلك، فإن قياس خطأ التقدير يمثل إشكالية، انظر تقييم دقة التقديرات . وتتجلى الثقة المفرطة في دقة تقديرات الجهد في النتيجة التي مفادها أنه في المتوسط، إذا كان متخصص البرمجيات واثقًا بنسبة 90% أو "متأكدًا تقريبًا" من تضمين الجهد الفعلي في نطاق الحد الأدنى والحد الأقصى، فإن التكرار الملحوظ لتضمين الجهد الفعلي لا يتجاوز 60-70%. ^{[ 5 ]}

يُستخدم مصطلح "تقدير الجهد" حاليًا للدلالة على مفاهيم مختلفة، مثل الاستخدام الأكثر ترجيحًا للجهد (القيمة الأكثر شيوعًا)، والجهد الذي يتوافق مع احتمال بنسبة 50% لعدم تجاوزه (القيمة المتوسطة)، والجهد المخطط له، والجهد المُدرج في الميزانية، أو الجهد المُستخدم لتقديم عرض سعر أو سعر للعميل. ويُعتقد أن هذا غير مناسب، نظرًا لاحتمالية حدوث مشاكل في التواصل، ولأن هذه المفاهيم تخدم أهدافًا مختلفة. ^{[ 6 ] [ 7 ]}

لقد تناول باحثو البرمجيات والممارسون مشاكل تقدير الجهد لمشاريع تطوير البرمجيات منذ الستينيات على الأقل؛ انظر، على سبيل المثال، أعمال فار ^{[ 8 ] [ 9 ]} ونيلسون. ^{[ 10 ]}

ركزت معظم الأبحاث على بناء نماذج رسمية لتقدير جهد تطوير البرمجيات. استندت النماذج المبكرة عادةً إلى تحليل الانحدار أو استُنتجت رياضيًا من نظريات مجالات أخرى. ومنذ ذلك الحين، جرى تقييم عدد كبير من مناهج بناء النماذج، مثل المناهج القائمة على الاستدلال القائم على الحالات ، وأشجار التصنيف والانحدار ، والمحاكاة ، والشبكات العصبية ، والإحصاءات البايزية ، والتحليل المعجمي لمواصفات المتطلبات، والبرمجة الجينية ، والبرمجة الخطية ، ونماذج الإنتاج الاقتصادي، والحوسبة المرنة ، ونمذجة المنطق الضبابي ، والتمهيد الإحصائي ، ومجموعات من اثنين أو أكثر من هذه النماذج. ولعلّ أكثر طرق التقدير شيوعًا اليوم هي نماذج التقدير البارامترية COCOMO و SEER-SEM وSLIM. تستند هذه الأساليب إلى أبحاث التقدير التي أجريت في السبعينيات والثمانينيات من القرن الماضي، ويتم تحديثها منذ ذلك الحين ببيانات معايرة جديدة، وكان آخر إصدار رئيسي هو COCOMO II في عام 2000. كما تستند أساليب التقدير القائمة على مقاييس الحجم الوظيفية، مثل نقاط الوظائف ، إلى أبحاث أجريت في السبعينيات والثمانينيات من القرن الماضي، ولكن تمت إعادة معايرتها باستخدام مقاييس حجم معدلة وأساليب عد مختلفة، مثل نقاط حالة الاستخدام ^{[ 11 ]} أو نقاط الكائن ونقاط وظائف COSMIC في التسعينيات.

توجد طرق عديدة لتصنيف أساليب التقدير، انظر على سبيل المثال ^{[ 12 ] [ 13 ]} . أما الفئات الرئيسية فهي كالتالي:

• التقدير الخبير: خطوة التحديد الكمي، أي الخطوة التي يتم فيها إنتاج التقدير بناءً على عمليات الحكم. ^{[ 14 ]}
• نموذج التقدير الرسمي: تعتمد خطوة التحديد الكمي على العمليات الميكانيكية، على سبيل المثال، استخدام صيغة مستمدة من البيانات التاريخية.
• التقدير القائم على التجميع: تعتمد خطوة التحديد الكمي على مزيج تقديري وآليّ من التقديرات من مصادر مختلفة.

فيما يلي أمثلة على أساليب التقدير ضمن كل فئة.

تشير الأدلة المتعلقة باختلافات دقة التقدير بين مختلف مناهج ونماذج التقدير إلى عدم وجود "منهج أمثل"، وأن الدقة النسبية لمنهج أو نموذج ما مقارنةً بآخر تعتمد بشكل كبير على السياق. ^{[ 18 ]} وهذا يعني أن المنظمات المختلفة تستفيد من مناهج تقدير مختلفة. ومن النتائج ^{[ 19 ]} التي قد تدعم اختيار منهج التقدير بناءً على الدقة المتوقعة لهذا المنهج ما يلي:

• يُعدّ تقدير الخبراء دقيقًا، في المتوسط، على الأقل بنفس دقة تقدير الجهد القائم على النماذج. وعلى وجه الخصوص، قد تستدعي الحالات التي تتسم بعلاقات غير مستقرة ومعلومات بالغة الأهمية غير مُدرجة في النموذج، استخدام تقدير الخبراء. ويفترض هذا، بطبيعة الحال، توافر خبراء ذوي خبرة في هذا المجال.
• قد تكون نماذج التقدير الرسمية غير المصممة خصيصًا لسياق مؤسسة معينة غير دقيقة للغاية. لذا، يُعدّ استخدام البيانات التاريخية الخاصة بالمؤسسة أمرًا بالغ الأهمية إذا لم يكن بالإمكان التأكد من أن العلاقات الأساسية لنموذج التقدير (مثل معلمات الصيغة) تستند إلى سياقات مشاريع مماثلة.
• قد تكون نماذج التقدير الرسمية مفيدة بشكل خاص في الحالات التي يتم فيها تصميم النموذج بما يتناسب مع سياق المنظمة (سواء من خلال استخدام البيانات التاريخية الخاصة أو من خلال اشتقاق النموذج من مشاريع وسياقات مماثلة)، ومن المرجح أن تخضع تقديرات الخبراء لدرجة كبيرة من التفكير التمني.

إنّ أكثر النتائج ثباتاً، في العديد من مجالات التنبؤ، هي أن الجمع بين التقديرات من مصادر مستقلة، ويفضل تطبيق مناهج مختلفة، من شأنه أن يحسن دقة التقدير في المتوسط. ^{[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]}

من المهم إدراك حدود كل نهج تقليدي لقياس إنتاجية تطوير البرمجيات. ^{[ 22 ]}

بالإضافة إلى ذلك، ينبغي مراعاة عوامل أخرى مثل سهولة فهم نتائج النهج وتوصيلها، وسهولة استخدام النهج، وتكلفة ^{[ 23 ]} إدخال النهج في عملية الاختيار.

إن المقياس الأكثر شيوعًا لدقة التقدير المتوسطة هو MMRE (متوسط ​​حجم الخطأ النسبي)، حيث يتم تعريف MRE لكل تقدير على النحو التالي:

MRE = | ( الجهد الفعلي) - (الجهد المقدر) | / (الجهد الفعلي )

تعرض هذا المقياس لانتقادات ^{[ 24 ] [ 25 ] [ 26 ]} ، وهناك عدة مقاييس بديلة، مثل المقاييس الأكثر تماثلاً ^{[ 27 ]} ، والمتوسط ​​المرجح لربيعيات الأخطاء النسبية (WMQ) ^{[ 28 ]} ، ومتوسط ​​التباين عن التقدير (MVFE) ^{[ 29 ] .}

لا يُعدّ مقياس MRE موثوقًا به إذا كانت العناصر الفردية منحرفة. يُفضّل استخدام PRED(25) كمقياس لدقة التقدير، حيث يقيس نسبة القيم المتوقعة التي تقع ضمن نطاق 25% من القيمة الفعلية.

لا يُمكن تفسير ارتفاع نسبة الخطأ في التقدير تلقائيًا على أنه مؤشر على ضعف القدرة على التقدير. تشمل الأسباب البديلة، أو المنافسة، أو المُكمِّلة، انخفاض تكلفة التحكم في المشروع، وارتفاع تعقيد أعمال التطوير، وتوفير وظائف أكثر مما تم تقديره في الأصل. يتضمن المرجع ^{[ 30 ] إطارًا لتحسين استخدام وتفسير قياس خطأ التقدير.}

توجد العديد من العوامل النفسية التي قد تفسر الميل القوي نحو تقديرات الجهد المفرطة في التفاؤل. من الضروري مراعاة هذه العوامل حتى عند استخدام نماذج التقدير الرسمية، لأن جزءًا كبيرًا من مدخلات هذه النماذج يعتمد على الأحكام الشخصية. ومن العوامل التي ثبتت أهميتها: التفكير التمني ، والتثبيت ، ومغالطة التخطيط ، والتنافر المعرفي . ^{[ 31 ]}

• من السهل تقدير ما هو معروف.
• من الصعب تقدير ما هو معروف أنه مجهول. (المجهولات المعروفة)
• من الصعب جداً تقدير ما هو غير معروف أنه غير معروف. (المجهولات غير المعروفة)

أدى الاستهانة المزمنة بجهود التطوير إلى صياغة وانتشار العديد من الأمثال الفكاهية، مثل الإشارة بسخرية إلى مهمة ما على أنها " مسألة برمجة بسيطة " (في حين أن الأمر يتطلب على الأرجح جهداً كبيراً)، والاستشهاد بقوانين الاستهانة بالقدرات:

• قاعدة التسعين والتسعين :

يستحوذ الجزء الأول من الكود، بنسبة 90%، على الجزء الأول من وقت التطوير. أما الجزء المتبقي، بنسبة 10%، فيستحوذ على الجزء المتبقي، بنسبة 90%، من وقت التطوير. ^{[ 32 ]}

• قانون هوفستاتر :

قانون هوفستاتر: يستغرق الأمر دائمًا وقتًا أطول مما تتوقع، حتى عندما تأخذ قانون هوفستاتر في الاعتبار.

• قانون فريد بروكس :

ما يستطيع مبرمج واحد إنجازه في شهر واحد، يستطيع مبرمجان إنجازه في شهرين.