新一代软件系统开发和运维中的团队协作和优化问题研究

As the new generation of software systems become increasingly important to modern firms, the complexity of their development, deployment, and management, also rises. In this study, we plan to investigate a series of optimization and coordination problems that arise in the development and maintenance of software systems by firms. The study contains three main subjects: 1). Incremental development strategy and distributed software development (DSD) are adopted by most complex software development projects, where multiple sub-teams coordinate to construct the system via a repeated pattern of development-integration cycles. We try to develop an analytical framework to analyze how various factors affect the coordination efficiency and realization of system functions, and accordingly derive the optimal schedule of system integrations to reduce the construction effort and boost the value generated by the system. 2). Considering both the network of the system modules and the social network of the developers, we apply graph theory to investigate how to optimally assign developers to system modules. 3). Role based access control (RBAC) is the dominant access control mechanism in modern software systems. The roles in the system tend to proliferate over daily operation, causing administrative overhead. Efficient algorithms are to be developed to realize role refinement scheme that reconstructs the system of roles to reduce the related management cost. By applying the analysis and algorithms above, firms could benefit from improvement of efficiency and effect on their development and maintenance of various software systems and gain competitive advantage accordingly.

对当代企业而言，新一代软件系统的重要性日趋提升，其开发、部署和管理的复杂度也随之快速增加。本研究将探讨企业在新一代软件系统的开发和运维中面临的一系列优化问题和团队协作问题。课题研究将围绕三个主要方向展开：1). 大型软件系统通常采用增量开发策略和分布式开发，即多个子团队协同合作，通过多个开发--整合循环来逐步构建整个系统。通过建模分析团队协作效率和系统功能实现的影响因素和机制，推导最优系统整合排期以节省开发成本，最大化系统收益。2). 通过基于图论的理论分析，综合考虑软件系统各模块间逻辑关系网络以及项目团队成员间协作关系网络，探讨最优任务分配方案。3). 当代软件系统多使用基于角色的权限控制机制，在日常运维过程中，其角色系统往往日益膨胀而难以管理，设计高效的角色精炼策略可以有效降低管理成本。以上理论分析和算法的应用可以帮助企业提升其各类软件系统开发和运维的效率和效果，增强其竞争优势。

对信息时代的企业而言，其关键业务流程和部门核心职能往往被深度植入各类新一代的软件系统中，其重要性日趋提升，开发、部署和管理的复杂度也随之快速增加。本项目主要以数学建模方法，对企业在新一代软件系统的开发和运维中面临的一系列协作和优化相关问题进行了系统研究：1）为分布式增量系统开发的项目管理设计最优协作和功能发布策略，建立了考虑团队本地和远程开发周期安排和持续开发带来的功能实现速度与及时整合带来的系统稳定性和提前收益价值间的取舍等因素的优化模型，给出了最优团队规模以及本地和全局的协同整合规划。2）设计了基于系统架构和开发者关系的双重网络进行最优任务分配以提升系统模块之间进行联调整合整体效率的整数规划模型，并通过图论分析研究了在每模块分配多名开发者组成小队进行开发时，允许为不同模块打算小队重组相比不允许重组会带来额外收益倍数的上界。3）对经典的产品推荐系统进行优化改进，将用户对未知产品效用作为一维随机向量并通过多维数据挖掘分析其联合概率分布，根据具体商业情景和推荐目的设计相应的目标函数并优化求解，数值模拟结果表明该方案以最大化销量为目标得到的推荐列表能很好地兼顾推荐精确性和多样性。本研究对软件系统开发运维中的协作和优化问题从数学建模角度出发探索了具有普适意义的管理科学规律，研究结果可为企业及其它组织的软件系统设计、优化和项目管理提升效率和效益提供有用的建议和指导。

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