 內置的質量內置的質量實踐確保每個解決方案元素在每個增量中都符合整個開發(fā)過程中的適當質量標準。 企業(yè)能否以最短的可持續(xù)交付時間交付新功能，并適應快速變化的業(yè)務環(huán)境，取決于解決方案的質量。因此，內置的質量是安全的核心價值之一，也是敏捷宣言“持續(xù)關注技術卓越性和良好的設計增強敏捷性”的原則之一，這一點也不奇怪。內置的質量也是精益敏捷思維的核心原則，有助于避免與召回、返工和修復缺陷相關的延遲成本(CoDs)。外管局的內在品質理念，運用系統(tǒng)思維，優(yōu)化整個系統(tǒng)，確保整個價值流的快速流動，讓品質成為每個人的工作。 軟件和硬件共享內置質量的目標和原則。然而，硬件的工作物理和經濟學有些不同。本文將討論這兩個問題。 細節(jié)企業(yè)必須不斷地對市場變化作出反應。建立在穩(wěn)定技術基礎上的軟件和系統(tǒng)更容易更改和適應。對于大型解決方案，這甚至更為關鍵，因為即使是小缺陷和錯誤假設的累積效應也可能產生不可接受的結果。 構建高質量的系統(tǒng)是一項嚴肅的工作，需要持續(xù)的培訓和承諾，但業(yè)務利益需要投資:
圖1說明了內置質量的五個維度。首先，流說明了一個事實，即內置質量是實現(xiàn)連續(xù)值流狀態(tài)的必要條件。另外四個描述了應用于系統(tǒng)本身的質量。下面將討論每個維度。  圖1所示。內置質量的五個維度 通過連續(xù)的輸送管道和測試優(yōu)先來實現(xiàn)流程 內置的質量使安全的連續(xù)輸送管道和能力釋放的需求。圖2演示了SAFe的DevOps雷達的持續(xù)集成部分，并展示了如何在進入生產之前跨多個環(huán)境測試內建組件的更改。通過用更快的代理(如內存中的數(shù)據(jù)庫代理)替換慢速或昂貴的組件(如企業(yè)數(shù)據(jù)庫)，“測試加倍”速度測試。  圖2。連續(xù)的輸送管道確保了產品出廠前的質量 為了支持管道的測試需求，組織必須在開發(fā)周期的早期將測試左移。作為規(guī)范的一部分，每個系統(tǒng)行為—故事、特性、功能、非功能需求(NFR)—都包括自動化測試。這種測試優(yōu)先的方法允許團隊盡早并持續(xù)地應用質量實踐，以及為管道創(chuàng)建一組豐富的測試。 本文的其余部分將討論內置質量體系結構和設計、代碼、系統(tǒng)和發(fā)布的其他四個維度。 實現(xiàn)架構和設計質量內置質量從體系結構和設計開始，這最終決定了系統(tǒng)能夠多好地支持當前和未來的業(yè)務需求。體系結構和設計中的質量使未來的需求更容易實現(xiàn)，系統(tǒng)更容易測試，并有助于滿足NFRs。 支持未來的業(yè)務需求 隨著需求基于市場變化、開發(fā)發(fā)現(xiàn)和其他原因的發(fā)展，架構和設計也必須發(fā)展。傳統(tǒng)過程迫使早期的決策常常導致兩個糟糕的選擇，要么重新工作以更改決策，要么忍受次優(yōu)決策的低效。確定最佳決策需要通過實驗、建模、仿真、原型化和其他學習活動獲得知識。它還需要一種基于集的設計方法來評估多個備選方案，以獲得最佳決策。一旦確定了，開發(fā)人員就使用架構跑道來實現(xiàn)最終的決策。敏捷架構為團隊間的設計和實現(xiàn)同步提供了有意的指導。 幾個設計特性是良好質量的預測器，確保工件是可理解和可維護的，包括高內聚和低耦合、良好的抽象和封裝、可讀性和關注點分離。堅實的[2]原則創(chuàng)造了這些特點的設計。 架構和設計以簡化測試 體系結構和設計也決定了系統(tǒng)的可測試性。通過定義良好的接口進行通信的模塊組件包含seam[3]，它允許測試人員和開發(fā)人員用測試替身替換昂貴或緩慢的組件。例如，圖3顯示了一個速度控制器組件，需要從GPS位置組件獲得當前車輛位置來調整其速度。測試帶有GPS定位的速度控制器需要相關的GPS硬件和信號發(fā)生器來復制GPS衛(wèi)星。將這種復雜性替換為測試加倍，可以減少開發(fā)和測試速度控制器或任何與GPS定位接口的其他組件的時間和精力。  圖3。模塊組件創(chuàng)建接縫以簡化測試 將設計質量應用于網絡物理系統(tǒng) 這些設計原則也適用于網絡物理系統(tǒng)。許多學科的工程師使用建模和仿真來獲得設計知識。例如，集成電路(IC)設計技術(VHDL, Verilog)是類似軟件的，并且從這些設計特性和堅實的原理[4]中共享相同的好處。硬件設計還應用了通過模擬和模型進行測試的概念，或者在切割金屬之前提供木材原型。 這通常需要改變心態(tài)。和軟件一樣，硬件也會發(fā)生變化。通過構建質量來規(guī)劃未來的變化，而不是根據(jù)當前的需求進行優(yōu)化來完成設計，從而提供更好的長期結果。 實現(xiàn)代碼質量 所有系統(tǒng)功能最終都由系統(tǒng)的代碼(或組件)執(zhí)行。添加新功能的速度和容易程度取決于開發(fā)人員修改新功能的速度和可靠程度。受極限編程(XP)[5]的啟發(fā)，這里列出了一些實踐。 單元測試和測試驅動開發(fā) 單元測試實踐將代碼分解為多個部分，并確保每個部分都有自動化測試來執(zhí)行它。這些測試在每次更改后自動運行，允許開發(fā)人員快速地進行更改，并確信修改不會破壞系統(tǒng)的其他部分。測試還充當文檔，并且是與組件接口交互的可執(zhí)行示例，以顯示應該如何使用該組件。 測試驅動開發(fā)(TDD)通過在創(chuàng)建變更之前指定變更的測試來指導單元測試的創(chuàng)建。這迫使開發(fā)人員更廣泛地考慮問題，包括實現(xiàn)之前的邊界用例和邊界條件。更好的理解導致更快的開發(fā)，更少的錯誤和更少的返工。 結伴工作 結對讓兩個開發(fā)人員在同一工作站上進行相同的更改。一個充當編寫代碼的驅動程序，另一個充當提供實時評審和反饋的導航器。開發(fā)人員頻繁地轉換角色。結對創(chuàng)建并維護質量，因為代碼將包含來自每個成員的共享知識、觀點和最佳實踐。當隊友們互相學習時，它也能提高和擴大整個團隊的技能。 集體所有權和編碼標準 集體所有權減少了團隊之間的依賴關系，并確保任何一個開發(fā)人員或團隊都不會阻礙快速的價值交付流。作為更改的一部分，“任何開發(fā)人員都可以更改任何代碼行來添加功能、修復bug、改進設計或重構。因為代碼不是由一個團隊或個人擁有的，所以支持編碼標準可以促進一致性，這樣每個人都可以理解并維護每個組件的質量。 在網絡物理系統(tǒng)中應用代碼質量 雖然并非所有硬件設計都有“代碼”，但物理構件的創(chuàng)建是一個協(xié)作過程，可以從這些實踐中獲益。用于硬件開發(fā)的計算機輔助設計(CAD)工具以斷言的形式為電子設計提供“單元測試”，然后在機械設計中進行模擬和分析。切分、集體所有權和編碼標準可以產生類似的好處，從而創(chuàng)建更容易維護和修改的設計。 一些硬件設計技術非常類似于代碼(例如VHDL)，具有明確定義的輸入和輸出，非常適合TDD[4]之類的實踐。 實現(xiàn)系統(tǒng)質量 雖然代碼和設計質量確?？梢暂p松理解和更改系統(tǒng)構件，但是系統(tǒng)質量確認系統(tǒng)按預期工作，并且每個人都對要做的更改保持一致。下面重點介紹實現(xiàn)系統(tǒng)質量的技巧。 創(chuàng)建對齊以實現(xiàn)快速流 對齊和共享理解減少了開發(fā)人員的延遲和返工，從而支持快速流。行為驅動開發(fā)(BDD)定義了一種協(xié)作實踐，在這種實踐中，產品所有者和開發(fā)團隊就故事或特性的精確行為達成一致。應用BDD可以幫助開發(fā)人員在第一時間構建正確的行為，并減少返工和錯誤。基于模型的系統(tǒng)工程(MBSE)將這種對齊擴展到整個系統(tǒng)。通過一個分析和綜合過程，MBSE提供了一個高層次的、完整的視圖，展示了系統(tǒng)的所有建議功能，以及系統(tǒng)設計如何實現(xiàn)這些功能。 持續(xù)集成端到端解決方案 如圖2所示，持續(xù)集成(CI)和持續(xù)部署(CD)為開發(fā)人員提供了對更改的快速反饋。每個變更都是快速構建的，然后在多個級別進行集成和測試，包括在部署環(huán)境中。CI/CD自動將更改移動到各個階段，并在測試失敗時做出響應。NFRs的質量測試也是自動化的。當CI/CD努力使所有測試自動化時，一些功能性(探索性)和NFR(可用性)測試只能手工執(zhí)行。 將系統(tǒng)質量應用于網絡物理系統(tǒng) 網絡物理系統(tǒng)還可以支持快速流、CI/CD方法——即使物理部件的交付時間很長。如前所述，仿真、模型、以前的硬件版本和其他代理可以替代最終的系統(tǒng)組件。圖4展示了一個系統(tǒng)團隊，該團隊提供了一個可演示的平臺，通過連接這些組件代理來測試增量行為。隨著每個組件的成熟(通過增加紅色來顯示)，端到端集成平臺也會成熟。使用這種方法，組件團隊將負責支持其最終解決方案的一部分，以及成熟的增量端到端測試平臺。  圖4。網絡物理系統(tǒng)的持續(xù)集成(CI) 實現(xiàn)發(fā)布質量 發(fā)布允許業(yè)務度量特性的效益假設的有效性。一個組織發(fā)布得越快，它學習得就越快，提供的價值也就越多。定義組件間標準接口的模塊化體系結構允許獨立地發(fā)布較小的組件級更改。較小的更改允許更快、更頻繁、風險更小的版本，但是需要一個自動化的管道(如圖2所示)來確保質量。 與傳統(tǒng)的服務器基礎設施不同，“不可變的基礎設施”不允許手動或直接對生產服務器進行更改。相反，更改應用于服務器映像，經過驗證，然后啟動，以替換當前運行的服務器。這種方法創(chuàng)建了更一致、更可預測的版本。它還允許自動恢復。如果操作環(huán)境檢測到一個生產錯誤，它可以通過簡單地啟動前一個映像來替換錯誤的映像來回滾發(fā)布。 支持合規(guī) 對于必須為遵從性或審計證明客觀證據(jù)的系統(tǒng)，發(fā)布還有其他條件。這些組織必須證明該系統(tǒng)符合其預期目的，并且沒有意外的、有害的后果。如法規(guī)遵循文章所述，精益質量管理系統(tǒng)(QMS)定義了經過批準的實踐、策略和過程，這些實踐、策略和過程支持精益敏捷的、基于流程的、持續(xù)的集成部署發(fā)布過程。 完成的可伸縮定義 “已完成”的定義是保證增值能夠被認為是完整的重要方法。增量系統(tǒng)功能的持續(xù)開發(fā)需要對已完成的工作進行縮放定義，以確保在正確的時間完成正確的工作，有些是早期的，有些只是為了發(fā)布。表1顯示了一個示例，但是每個團隊、培訓和企業(yè)都應該構建自己的定義。雖然對于每個藝術或團隊來說這些可能是不同的，但它們通常共享一組核心項目。  表1。示例安全可伸縮的完成定義 在網絡物理系統(tǒng)中實現(xiàn)發(fā)布質量 對于發(fā)布質量的看法是不要讓變更閑置，等待集成。相反，要快速且頻繁地通過系統(tǒng)的較大部分集成更改，直到更改到達驗證環(huán)境為止。一些網絡物理系統(tǒng)可以在客戶環(huán)境中驗證(例如，車輛的空中更新)。其他人使用一個或多個模型代理該環(huán)境，這些模型努力獲得早期反饋，如圖4所示。端到端平臺會隨著時間的推移而成熟，提供更高的保真度，從而支持更早的驗證和驗證(V&V)以及遵從性工作。對于許多系統(tǒng)，早期的V&V和遵從性反饋對于理解發(fā)布能力是至關重要的。
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