ESTIMACIÓN DE SOFTWARE POR DESAGREGACIÓN

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1 X CONGRESO INTERNACIONAL DE INGENIERIA DE PROYECTOS VALENCIA, Septiembre, 2006 ESTIMACIÓN DE SOFTWARE POR DESAGREGACIÓN J. Font Fermín (p) Abstract This paper proposes a systematic method for the estimation of software engineering projects. The method is based on the Work Breakdown Structure: The project is decomposed in its components, each component is estimated and the estimation of the project is calculated from component estimations. Variables to estimate are: Duration, Cost, Effort and Risk. The project breakdown may follow, among others, the Functional or Organizational perspective. A software tool has been design for as a support for the project manager in the analysis and estimation processes. At the end of the project, real values of the variables are collected in the software tool. Variations between estimation and real data are documented in order to support better decision making at the time of estimating new projects. It is highly recommended to use a common methodology and norms of nomenclature to match items between projects. For component estimation, a set of tools will be available: Mathematical models, expertisebased techniques, probabilistic models, etc. A multidimensional array will be generated as a data warehouse, where you may develop advanced analysis of the data and unfold relations that would not be accessible by conventional means. Keywords: Software estimation, Work Breakdown Structure Resumen En el presente trabajo se propone un método sistemático para la estimación de un proyecto de ingeniería de software. El método utiliza la estructura de descomposición del trabajo para desglosar el proyecto en sus partes componentes, estimar los componentes para luego realizar la estimación del proyecto. Las variables a estimar son: Duración, Costo, Esfuerzo y Riesgo. La descomposición del proyecto se puede hacer desde varias perspectivas: Funcional, organizacional, etc. Se ha diseñado una herramienta de software para el apoyo del gerente de proyectos en el proceso de análisis y estimación del proyecto. Después de la ejecución del proyecto, se tomarán los datos reales para alimentar el sistema y realizar la comparación entre los estimados y las cifras reales. Las variaciones se documentarán y servirán de información para tomar mejores decisiones al estimar un nuevo proyecto. Se requerirá, en lo posible, de una metodología común a los proyectos y normas de nomenclatura para identificar coincidencias con trabajos anteriores. 2430

2 Para la estimación de cada componente individual se cuenta con un conjunto de herramientas: Modelos matemáticos, métodos de consulta a expertos, modelo probabilístico PERT, etc. A partir de la información manejada se genera un arreglo multidimensional para conformar el data warehouse donde se puedan realizar análisis avanzados de datos y descubrir relaciones que no son accesibles por los medios convencionales. Palabras clave: Estimación de software, Estructura de descomposición del trabajo 1. Introducción La estimación es el acto de predecir la duración y el costo de un proyecto, Kavoussanakis [1], Kerzner [2]. Como mencionan McConnell [3], y Boehm [4], la industria y la literatura del software están llenas de historias de fallas en la estimación de la duración y el costo de los proyectos. La causa de estas fallan se encuentran en la dificultad para elaborar estimados confiables. El presente trabajo propone un método de estimación que utiliza la Estructura de Descomposición del Trabajo para el análisis del proyecto y al mismo tiempo utilizar esta estructura como una guía para desarrollar los estimados del proyecto. En la Estructura de Descomposición del Trabajo se analiza el trabajo a ser realizado para cumplir con los objetivos del proyecto, Kerzner [2], PMI [5]. Se estima cada parte del proyecto y estos estimados se consolidan para obtener los estimados del proyecto en cuanto a duración, costo, esfuerzo y riesgo, PMI [5], ver figura 1. Los resultados de la ejecución del proyecto se comparan con los estimados y se documentan y justifican las variaciones. Estas variaciones serán útiles para la estimación de nuevos proyectos. Es necesario que la organización adquiera una metodología de desarrollo de proyectos e igualmente métodos, normas y procedimientos para el desarrollo de los productos. Al establecer patrones y estándares se posibilita el medir y comparar elementos de proyectos distintos y proveer herramientas para estimar los futuros componentes, Grimstad [6]. Figura 1. Variables a estimar 2431

3 2. Objetivos El objetivo del presente trabajo es proponer un método sistemático que permita estimar las variables costo, duración, esfuerzo y tiempo de un proyecto para el desarrollo de software. Adicionalmente, se desarrolló una herramienta para soportar el proceso de estimación y mantener la información sobre los resultados de proyectos anteriores. 3. Estructura de Descomposición del trabajo El propósito de la descomposición del proyecto es hacer más manejable el problema. Se basa en el Divide y Vencerás. Se descompone el problema, se solucionan las partes y la integración de estas soluciones parciales nos dará la solución del problema como un todo. Esta es una perspectiva de descomposición, entre otras posibles. El gerente de proyecto o el estimador puede utilizar la descomposición siguiendo uno o más de los criterios como se presenta a continuación y se muestra en la Figura 2: La descomposición del problema a resolver: Este tipo de descomposición se utiliza en las etapas más tempranas de la planificación del proyecto. Descomposición funcional: Por ejemplo descomponer el proyecto en las fases del ciclo de vida del proyecto. Esta descomposición está en línea con la elaboración del plan del proyecto. Permite estimar la duración de las partes, establecer responsabilidades y adicionalmente estimar su costo. Otro enfoque de este tipo de descomposición sigue el proceso a desarrollar para la obtención del producto, según una metodología de desarrollo. Descomposición del alcance: Analizando el producto a desarrollar en sus partes componentes. Esto incluye, producto, subproductos, entregables. Sigue la especificación requerida por el cliente u organización usuario del sistema. lo cual nos lleva a incluir los casos de uso como parte de esta descomposición jerárquica. Esta descomposición definirá, o bien, se definirá a través, de casos de uso principales, casos de uso secundarios, etc. Descomposición organizacional: Desagregando el proyecto según las organizaciones responsables de ejecutarlo. Aquí se incluye la subcontratación del desarrollo de elementos del sistema. Estructura de datos: Descomponiendo el proyecto en sus entidades de datos o clases de objetos componentes, creando clases o entidades compuestas a distintos niveles por subclases o sub-entidades. Combinación de las anteriores: Pueden coexistir en una misma estructura problema, función, especificación, organización y datos. 2432

4 Figura 2 Descomposición de un proyecto El estimador del proyecto considerará oportuno utilizar una u otra forma de descomposición, asegurando que su integración permitirá calcular la duración y el costo del proyecto. De forma típica se iniciará por la descomposición del problema hasta formalizarla en una especificación. Se decidirá en qué punto la especificación se comenzará a descomponer en los procesos a realizar, este punto coincide o puede coincidir con los de paquetes de trabajo, Kerzner [2] PMI [5]. El objetivo final o la Estructura de Descomposición del Trabajo definitiva, sin embargo, estará desagregada en términos de procesos con miras a la elaboración del plan del proyecto, La estimación de la Estructura de Descomposición del Trabajo se puede realizar de arriba hacia abajo (Top-down) o de abajo hacia arriba (Bottom-up). Se pueden realizar ambas simultáneamente o de forma combinada. En este caso el estimador tendrá que investigar y explicar cuando ocurran variaciones. 4. Estimación Para la estimación de un componente del proyecto se seleccionará entre los métodos o técnicas siguientes: En base a la intuición o sentido común, principal herramienta del estimador, se puede dar un estimado directamente al componente estudiado. Este estimado estará guiado también por las experiencias pasadas del estimador. Consultando la opinión de expertos. Utilizando técnicas tales como el método Delphi. En una versión futura de la herramienta de estimación se implementará, a través de la red, está característica de estimación basándose en la estimación de varias personas. Basándose en la documentación de duración y costo de componentes similares en proyectos anteriores. Se mantendrá una base de datos con los registros de proyectos ya realizados donde se conocen los resultados reales de duración, costo, etc. Utilizando modelos de estimación basados en líneas de código del software, puntos de función o alguna otra característica que defina el tamaño del proyecto 2433

5 Basándose en modelos matemáticos determinísticos y probabilísticas 4.1 Estimación de la Duración La variable Duración del proyecto P se puede calcular por medio de la expresión (1), que indica la suma de las duraciones de sus partes componentes. Cada parte, Pi, tendrá un estimado de duración Ei. Duración del proyecto = (1-S) * Ei, i = 1..n (1) Donde S es el factor de solapamiento entre los componentes de P. Para la estimación de una parte componente se pueden hacer de arriba hacia abajo, de abajo hacia arriba o consultado la opinión de expertos para uno o más componentes. Se aprovecha la utilización de procesos estandarizados de una metodología definida para consultar las duraciones de proyectos anteriormente ejecutados. La estimación de la duración requiere que el esfuerzo o la cantidad de trabajo sea estimado.previamente. 4.2 Estimación del Costo El costo del proyecto será la suma de los costos, Ci, de sus elementos componentes, según la expresión (2): Costo del proyecto = Ci, i = 1..n (2) Adicionalmente si se tiene el esfuerzo requerido por cada recurso para se puede utilizar la fórmula (3): Costo del componente = Ei Ti, i = 1..n (3) Donde Ei es el esfuerzo del recurso i aplicado al componente y Ti es la tarifa de costo de Ei bajo las condiciones establecidas. Se puede partir del costo real de proyectos ya realizados y utilizar factores de ajuste según, entre otros, el tamaño del proyecto o cambios en los precios de insumos, etc. 4.3 Estimación del Esfuerzo Se determinan los recursos necesarios y se estima el esfuerzo requerido por cada recurso en el proyecto. Los recursos los podemos clasificar de la siguiente manera (Ver también la Figura 1): Equipos Materiales Labor, mano de obra o recurso humano Supervisión Subcontratación Para la estimación del esfuerzo necesitamos conocer el tamaño del proyecto para lo cual se puede utilizar métodos basados en las líneas de código o en puntos de función [5]. En base a este estimado se calcula los requerimientos de recursos, especificando cada tipo de recurso y el esfuerzo requerido por cada uno. 2434

6 4.4 Estimación del Riesgo Se realiza un análisis de riesgo en cada fase o etapa del proyecto. Estos estimados se utilizan para tener idea del riesgo del proyecto. Dado el riesgo de los componentes, se calcula el riesgo del proyecto utilizando la fórmula: (4) Impacto del Riesgo j en el proyecto = Iij Pij, i = 1..n, j = 1..m (4) Donde, para un tipo de riesgo establecido j, se tiene el impacto Iij y la probabilidad Pij de ese riesgo en el componente i. El impacto de cada riesgo puede venir expresado en diferentes términos como, por ejemplo, pérdidas económicas y retrasos en la finalización del proyecto. Los tipos de riesgo a considerar serán los financieros, económicos, técnicos, etc. 5. Herramienta Se ha desarrollado una herramienta de software para guiar en el proceso de análisis y estimación del proyecto. Se desarrolló en Visual.net y utilizando Visio para la interfaz gráfica del usuario. La herramienta soporta la descomposición del proyecto, el almacenamiento de datos reales una vez ejecutado el proyecto y la posibilidad de usar esta información al momento de estimar nuevos proyectos Permite la utilización de varios tipos de modelos y estrategias para realizar la estimación y comparar los distintos resultados de su aplicación. Para la estimación de la duración y el costo de una parte del proyecto se pueden utilizar modelos paramétricos como el conocido COCOMO, Boehm [4] [7] [8]. Para la estimación del tamaño se pueden utilizar modelos como por ejemplo los basados en líneas de código o en puntos de función, Albrecht [9]. La herramienta permite clasificar los componentes de los proyectos de una organización y dar estimados de tiempo y costo para cada tipo Al construirse esta clasificación se va registrando información sobre la complejidad, duración, recursos requeridos, costo y riesgo asociado. Por ejemplo, una primera clasificación de las actividades de un proyecto podría ser de tipo operacional, gerencial o de procura, ver Figura 1. Otra clasificación posible sería por recurso y asociar a cada tipo la productividad de ese recurso en una actividad particular La descomposición funcional de la herramienta, usando la misma herramienta, se muestra en la Figura 3 Figura 3 Descomposición Funcional de la herramienta La función de Descomposición apoya al gerente de proyectos en la tarea de análisis del proyecto. Cada componente puede ser una función, una especificación (Alcance), un departamento de la organización o una clase o entidad de datos. La función para el Manejo de Proyectos mantiene la información de proyectos anteriores ya ejecutados, esto es, la información real de los proyectos y mantiene información sobre los proyectos actuales. 2435

7 La función de Interfaz Modelos permite al usuario interactuar e intercambiar información con modelos de muy diversos tipos y utilizar los resultados para dar los estimados del proyecto La Administración del DataWarehouse mantiene y actualiza la información del arreglo multidimensional y permite realizar análisis avanzados de datos, Moreno [10]. Entre las variables manejadas por el DataWarehouse están las siguientes: Proyecto, Duración total estimada/real Descomposición funcional: Actividades, clasificación Descomposición del alcance: Producto, Subproducto, entregable, pieza, Clasificación Descomposición organizacional: Departamento, responsabilidades Descomposición de datos: Objeto, entidad Por cada ítem de la descomposición: - Duración estimada/real - Costos fijo atribuible: estimado, real - Materiales requeridos, cantidad, estimado de costo - Material, consumo de material, costo real - Equipos requeridos, tipo, Estimado de costo - Equipo, utilización de equipo, costo real - Labor requerida, cantidad, estimado de costo - Labor, horas trabajadas, costo real - Riesgo, probabilidad, impacto - Proveedor, Subcontrato, Orden de Servicio - Variación 6. Conclusiones Aunque cada proyecto es único, la estructura de descomposición del trabajo de un proyecto anterior puede utilizarse como un modelo o patrón para un nuevo proyecto, Boehm [4]. El método sigue la apreciación del gerente del proyecto para la estimación de las partes del proyecto. La herramienta da total libertad al gerente para seguir una estrategia de descomposición o bien, combinarlas según su criterio. Es indispensable definir estándares normas y procedimientos para poder sacar provecho a los datos almacenados de proyectos anteriores. De igual manera, una metodología común permite estimar mejor cuando los datos de proyectos anteriores siguen el mismo patrón metodológico La versión número dos de la herramienta de estimación comprenderá la interfaz web para el intercambio de información entre los integrantes de los equipos de proyecto, estará orientada al trabajo cooperativo y requerirá tecnología cliente/servidor para su implementación. El mantener los datos del proyecto, tanto estimados como reales, nos permite formar un arreglo multidimensional con las variables relacionadas con la duración y el costo del proyecto. Esto permite realizar estudios avanzados de datos para descubrir relaciones y tendencias para realizar mejores estimados en proyectos futuros. 2436

8 Referencias [1] K. Kavoussanakis, Terry Sloan. Report on Software Estimation, The University of Edinburgh, Public Document. [2] Kerzner, Harold, Project Management: A Systems Approach to Planning, Scheduling, and Controlling Sixth Edition. Van Nostrand Reinhold, [3] McConnell, Steve. Rapid development: taming wild software schedules. Microsoft Press, [4] Boehm, B.W: et al. Software Cost Estimation with COCOMO II. Prentice Hall PTR, [5] A Guide to the Project Management Body of Knowledge (PMBOK Guide) Third Edition. Project Management Institute, [6] Grimstad, Stein el all, Software effort estimation terminology: The tower of Babel, Information and Software Technology, Jun [7] Boehm B.W: et, Finding the right data for software cost modeling, IEEE software, Nov/Dec [8] Boehm B.W: et, COCOMO Suite Methodology and Evolution, The Journal of Defense Software Engineering, Apr [9] Albrecht, Sllan. Measuring Application Development Productivity. Proceedings of Joint Share, Guide, and IBM Application Development Symposium, Oct [10] Moreno García, María N. et al, Building knowledge discovery-driven models for decision support in project management, Decision Support Systems, Aug Correspondencia: José Font, Facultad de Ingeniería, Departamento de Procesos y Sistemas. Universidad Metropolitana. Distribuidor Universidad, Autopista Petare-Guarenas. La Urbina. Caracas 1070 Venezuela. Teléfonos: jfont@unimet.edu.ve 2437