Modelos de Evaluación y Mejora de Procesos: Análisis Comparativo

Modelos de Evaluación y Mejora de Procesos: Análisis Comparativo * Manuel de la Villa1, Mercedes Ruiz2 e Isabel Ramos3 1Depto. de Ing. Electr., Sistemas Informáticos y Automática. Universidad de Huelva [email protected] 2Departamento de Lenguajes y Sistemas Informáticos. Universidad de Cádiz mercedes.ru[email protected] 3Departamento de Lenguajes y Sistemas Informáticos. Universidad de Sevilla [email protected] Resumen. Desde los albores de la disciplina de la ingeniería del software, queda patente la dificultad para que los artefactos generados alcancen un nivel de calidad óptimo dentro de unos límites de tiempo y coste. Dada la naturaleza lógica del producto, se asume que la calidad de un sistema software depende sobremanera de la calidad del proceso usado para desarrollarlo. Los modelos de evaluación y mejora de procesos y su estandarización, han tomado un papel determinante en la identificación, integración, medición y optimización de las buenas prácticas existentes en la organización y desarrollo software. El presente trabajo pretende repasar aquellos modelos de mayor difusión (ISO 9001, CMMI y SPICE), centrándose en su evolución y estructura, aspectos clave, aplicando comparativas y comentando el estado actual de cada estándar. Por último intentaremos destacar las aportaciones del modelado y simulación del proceso software con sistemas dinámicos como herramienta de mejora de los procesos de una organización dentro de los anteriores estándares. 1. Introducción y motivación En 1968, se celebraba en Garmish (Alemania) la primera conferencia sobre Ingeniería del Software, la NATO SEC, donde ya se ponía de manifiesto el ‘rudimentario estado de desarrollo’ en comparación con otras disciplinas y su difícil crecimiento en un entorno de demanda creciente de sistemas mayores y más sofisticados. Se acuñaba el famoso término ‘crisis del software’ o ‘crisis gap’ para referirse a la gran cantidad de recursos malgastados en la producción de software [43]. Un objetivo claro es la mejora de la calidad, el movimiento TQM fundamenta la afirmación de que ‘La calidad de un sistema software se rige por la calidad del proceso usado para desarrollarlo’ [28]. Han sido varias las instituciones y consorcios desarrollados teniendo como motivación la mejora de esta situación a través de la mejora del proceso. Entre los resultados de estas entidades se encuentran recapitulaciones y catálogos de buenas prácticas y * La investigación asociada a este articulo ha sido posible gracias a la financiación por parte del Ministerio de Ciencia y Tecnología del proyecto CICYT TIN2004-06689-C03-03. modelos de proceso basados en esas buenas prácticas, dando lugar a una rama de investigación como es la evaluación y mejora del proceso software. La evaluación de un proceso [31] se define como el examen disciplinado de los procesos usados en una organización junto a un conjunto de criterios para determinar la capacidad de esos procesos para ser realizados dentro de los objetivos de calidad, coste y planificación. El propósito es caracterizar la práctica actual, identificando debilidades y fortalezas y la habilidad del proceso para controlar o evitar las causas de baja calidad, desviaciones en coste o planificación. Así, en 1984, el Depto. de Defensa (DoD) de los Estados Unidos establece al SEI (Software Engineering Institute) de la Univ. Carnegie Mellon como Centro de Investigación y Desarrollo financiado con la misión de liderar los avances para la mejora de la calidad de los sistemas dependientes del software [35]. ISO plasma los estándares de calidad y desarrollo en 1987 con la norma ISO 9000, un conjunto. de estándares internacionales para sistemas de calidad; en particular ISO 9001 e ISO 9000-3 son aplicables al proceso software y a organizaciones de desarrollo software [42]. La necesidad del DoD de determinar la capacidad de sus contratistas antes del contrato lleva al SEI, bajo la dirección de W. Humphrey al desarrollo de técnicas de evaluación y valoración de la capacidad que dan lugar al desarrollo y publicación, en agosto de 1991, del Capability Maturity Model para software (CMM 1.0). Antes había publicado [27] y [28]. Durante el mismo intervalo de tiempo, la Comisión Europea esponsorizó un proyecto llamado BOOTSTRAP, con el objetivo de acelerar la aplicación de técnicas de ingeniería del software a la industria del software europea. Por su parte, ISO e IEC crean un Joint Technical Commitee (JTC1) en Tecnologías de la Información, en junio de 1989. El proyecto SPICE (Software Process Improvement and Capability dEtermination) es una actividad del WG 10 del Subcomité 7 del ISO/IEC JTC1, un estándar internacional para procesos de desarrollo software que provea de un marco de trabajo uniforme para gestión e ingeniería del software. El número de modelos y estándares ha seguido creciendo, dando lugar a un panorama ‘fangoso’ [55] para una empresa que tuviera que escoger un modelo para la evaluación y mejora de su proceso de desarrollo (Fig. 1). ¡Y faltan algunos como Trillium o BOOTSTRAP! Fig. 1. “www.software.org/quagmire”. El lodazal de los Modelos de Proceso. Modelos de Evaluación y Mejora de Procesos: Análisis Comparativo 3 De acuerdo con inspecciones y encuestas recientes en todo el mundo [60], el estándar ISO 9001 es el más popular en el mundo de la ingeniería del software, seguido de CMM e ISO/IEC 15504 (SPICE), y en esos (y por este motivo) vamos a centrar nuestro estudio. El presente trabajo pretende plasmar, dentro de sus posibilidades, el estado actual y la reciente evolución (y la futura, cuando sea posible) de los estándares más significativos, un estado del arte que será la base de futuros trabajos. 2. ISO 9001 ISO 9000 es un conjunto de estándares internacionales para sistemas de calidad. Diseñado para la gestión y aseguramiento de la calidad, especifica los requisitos básicos para el desarrollo, producción, instalación y servicio a nivel de sistema y a nivel de producto. 2.1 Evolución del estándar Fue primeramente publicado en 1987, revisado en 1994 y actualizado nuevamente en el año 2000 (con un compromiso de ser revisado cada 5 años). La versión del 94 establecía un conjunto básico mínimo de requisitos para el establecimiento y mantenimiento de la gestión del sistema de gestión y aseguramiento de la calidad para la ingeniería del software. Identificaba 20 áreas principales (MTA’s) y 177 resultados de gestión. Se concibe como una metodología de procesos basada en una lista de comprobaciones o requisitos a cumplir, umbral de calidad, valorado apto o no apto. Y esta simplicidad es la que la ha hecho mundialmente extendida. La retroalimentación de los usuarios, el desarrollo de los modelos de evaluación y mejora continua y las críticas especializadas hacen que se requiera un estándar que: • Emplee una aproximación de gestión basada en el proceso. • Sea compatible con otros sistemas de gestión (p.ej. ISO 14000). • Incluya requisitos para la mejora continua del sistema de calidad. • Coincida con las necesidades de los participantes externos (p.ej. clientes, proveedores,…) • Sea amigable al usuario y al cliente. Estas mejoras son recogidas en la ISO 9001:2000, donde se produce un movimiento desde una aproximación prescriptiva, basada en el procedimiento a unas prácticas de gestión de la calidad modernas basadas en una aproximación orientada el proceso, en la búsqueda de la satisfacción del cliente y la mejora continua. 2.2 Estructura del estándar La nueva familia de estándares es la siguiente: • ISO 9000, Fundamentos y vocabulario. • ISO 9001, Requisitos para aseguramiento de la calidad. • ISO 9004, Directrices para la mejora del rendimiento. • ISO 9011, Directrices para la auditoría de los sistemas de gestión de la calidad y/o ambiental. ISO 9001 e ISO 9004 se han desarrollado como un par coherente de normas, complementándose. Mientras ISO 9001 se centra en la eficacia del sistema de gestión de la calidad para dar cumplimiento a los requisitos del cliente, ISO 9004 se recomienda para organizaciones que persiguen la mejora continua, sin afán certificador. El estándar se basa en un conjunto de Principios de Gestión de la Calidad: Enfoque al cliente, Liderazgo, Implicación de todo el personal, Enfoque a procesos, Enfoque del sistema hacia la gestión, Mejora continua, Enfoque objetivo hacia la toma de decisiones y Relaciones mutuamente beneficiosas con los proveedores. Las cinco secciones en que se divide ISO 9001:2000 son: 4. QMS Sistema de Gestión de la Calidad (Requisitos generales y Requisitos de la documentación). 5. Responsabilidad de la Gestión (Compromiso de la dirección, Enfoque al cliente, Política de la calidad, Planificación,…). 6. Gestión de los Recursos (Provisión de recursos, Recursos humanos, Infraestructura, Ambiente de trabajo). 7. Realización del Producto (Planificación de la realización del producto, Procesos relacionados con los clientes, Diseño y desarrollo, Compras, Prestación del servicio, …). 8. Medición, Análisis y Mejora (Generalidades, Supervisión y Medición, Control de servicio no-conforme, Análisis de datos, Mejora). 2.3 Puntos fuertes y débiles En la literatura científica, podemos encontrar considerable información sobre las motivaciones y beneficios cualitativos de la adopción de ISO, como se enumera en [59] o [7]. Se podría concluir que la motivación se basa en las siguientes 4 razones: mejora de la imagen y de la reputación de la compañía, satisfacer requisitos externos y presión del mercado, facilitar y simplificar la relación con cliente y mejora de la productividad, organización y operativa del sistema de gestión de la calidad. De ISO 9001:2000 podríamos destacar positivamente, según [42]: • Amplia aplicabilidad, en cualquier industria y entorno. • Afecta la mayoría de las áreas funcionales de una organización, esto es, gestión, recursos humanos, producción, ingeniería y calidad. Modelos de Evaluación y Mejora de Procesos: Análisis Comparativo 5 • Reconocimiento y apariencia internacional, marca de reconocido prestigio. • Libertad de implementación y de interpretación de los requisitos. • Incrementa las oportunidades de negocio en ciertos mercados y mejora la satisfacción del cliente. Dos estudios clásicos sobre los beneficios para la organización de implantar ISO 9001 son [29] y [30] que reconocen entre otros, los siguientes: • Incremento de la productividad. • Menos repeticiones de trabajo o trabajos en balde. • Incremento de la satisfacción del empleado. • Mejora continua. • Incremento en los márgenes. A ISO 9001:2000 se le critica: • Es muy general, no proporciona información de cómo aplicarlo a empresas de me- nor tamaño, tampoco proporciona directrices para su implementación en varias industrias. • A causa de la amplia aplicabilidad del estándar ISO, hay pocas directrices para su implementación en algunas industrias o campos específicos. Tampoco existen directrices para su aplicación en una división o en una sucursal de una gran empresa. Para ISO 9001:1994, otro estándar, ISO 9000-3, se publicó como una guía para interpretar ISO 9001 para el software. • A pesar de estar ISO 9004:2000 dedicado a la mejora del proceso, sigue la estructura de ISO 9001 y apunta alguna explicación de lo que se espera, pero se queda corto en entregar un mapa para implementar el proceso de mejora. Cuando se lee ISO 9004, uno no sabe que áreas dirigir primero y cuáles después. En cuanto a pruebas empíricas, sólo hemos podido encontrar encuestas de satisfacción entre usuarios [4], que revelan, p.ej., que los más importantes beneficios como resultado de la aplicación de ISO 9000:2000 como herramienta de mejora: • Uso de los datos medidos como herramienta de gestión de negocio (45.6%). • Más efectivas revisiones al modo de gestionar (41.9%). • Incremento del compromiso de gestión (39.2%). • Mejora de la satisfacción del cliente (30.4%). El propio ISO Technical Comittee TC176 está realizando en su web una encuesta para recoger la experiencia de los usuarios con las ediciones del año 2000 de los distintos estándares, para publicarlos en su encuentro anual, en diciembre de 2004. Destacamos un estudio empírico interesante [10], que concluye que el trabajo de certificarse lleva a una mejora sustancial del rendimiento, (medible en ROA, ‘return on assets’) pero difícil de justificar la mejora interna financiera, usando herramientas financieras clásicas como análisis coste-beneficio, o sea, ganancia en aspectos cualitativos más que ahorro monetario directo. También destacar que empresas que fallan en la certificación, obtienen un empeoramiento paulatino de sus resultados. En el apartado más crítico, [63] critica los resultados de anteriores trabajos cuantitativos y afirma que la evaluación de la significancia estadística entre costes y beneficios del registro ISO 9000 muestra que la influencia en resultados financieros es baja a corto plazo, no inmediato pues se compensa con los altos costes de implantación y sólo planteable a largo plazo (más largo, cuanto más pequeña sea la empresa). 3. CMMI El modelo CMMI constituye un marco de referencia de la capacidad de las organizaciones de desarrollo de software en el desempeño de sus diferentes procesos, proporcionando una base para la evaluación de la madurez de las mismas y una guía para implementar una estrategia para la mejora continua de los mismos. 3.1 Evolución del estándar La primera aproximación a la mejora de procesos aparece en el trabajo de Walter Shewhart [56], con sus principios de control estadístico de la calidad. Estos principios fueron refinados por W. E. Deming [11] y J. Juran [34]. W. Humphrey, R. Radice y otros, desarrollaron aún más estos principios y empezaron a aplicarlos al software en su trabajo en IBM y el SEI. Humphrey proporciona una descripción de los principios y conceptos básicos en que se basan la mayoría de los modelos de madurez en [28]. Mark Paulk y otros en el SEI crearon el primer modelo de madurez de capacidad, diseñado para organizaciones de desarrollo software y lo publican en [57]. CMM dirige su enfoque a la mejora de procesos en una organización, estudia los procesos de desarrollo y produce una evaluación de la madurez (indicador para medir la capacidad para construir un software de calidad) de la organización según una escala de cinco niveles (inicial, repetible, definido, dirigido y optimizado). Los modelos contienen los elementos esenciales de procesos efectivos para una o más disciplinas y describen el camino para evolucionar y mejorar desde procesos inmaduros a procesos disciplinados, maduros con calidad y eficiencia mejorada y probada. Propiciado por su rápido éxito y por demanda de modelos en otros ámbitos, se publica una pléyade de modelos para otras disciplinas y funciones: People CMM (1995), Systems Engineering CMM (1995), Integrated Product Development (1996), Software Acquisition CMM, FAA-CMM, Trillium,… Mientras algunas organizaciones encontraban estos modelos útiles, también encontraban que se solapaban sobremanera, que a veces eran contradictorios, escasamente limpios con interfaces ininteligibles, escasa estandarización y mezclando diferentes niveles de detalle. El proyecto de integración de CMM o CMMI fue puesto en marcha para desarrollar un marco de trabajo simple para la mejora de procesos, para organizaciones que persiguen la mejora en todos los ámbitos y niveles de la empresa. Modelos de Evaluación y Mejora de Procesos: Análisis Comparativo 7 3.2 Estructura del estándar Basándose en SE-CMM y EIA 731 (que recogían la representación continua de los borradores del modelo SPICE [2]), CMMI presenta dos representaciones del modelo: continua (capacidad de cada área de proceso) y/o por etapas (madurez organizacional). En la representación por etapas, se da un mapa predefinido, dividido en etapas (los niveles de madurez), para la mejora organizacional basado en procesos probados, agrupados y ordenados y sus relaciones asociadas. Cada nivel de madurez tiene un conjunto de áreas de proceso que indican donde una organización debería enfocar la mejora de su proceso. Cada área de proceso se describe en términos de prácticas que contribuyen a satisfacer sus objetivos. Las prácticas describen las actividades que más contribuyen a la implementación eficiente de un área de proceso; se aumenta el ‘nivel de madurez’ cuando se satisfacen los objetivos de todas las áreas de proceso de un determinado nivel de madurez. Tabla 1. Áreas en representación por etapas y en representación continua N. de madurez de la organiz. Centrado en Areas de Proceso Categoría 5. Optimizado Mejora continua del proceso -Análisis y resolución de causas de desviaciones. -Innovación y despliegue a toda la organización Soporte G. Proceso 4. Gestionado cuantitativamente Control cuantitativo del proceso -Gestión cuantitativa de los proyectos. -Entendimiento cuantitativo del rendimiento de los procesos de la organización. G. Proyecto G. Proceso 3. Definido Proceso caracterizado por la organización y proactivo -Desarrollo de los requisitos -Soluciones técnicas -Integración de productos -Verificación -Validación -Enfoque de procesos en organización -Definición de procesos en organización. -Entrenamiento y formación -Gestión integrada de proyectos -Gestión del riesgo -Análisis y resolución de las decisiones -Entorno organizativo para la integración -Equipo para desarrollo integrado Ingeniería Ingeniería Ingeniería Ingeniería Ingeniería G. Proceso G. Proceso G. Proceso G. Proyecto G. Proyecto Soporte Soporte G. Proyecto 2. Gestionado Gestión básica del proyecto -Gestión de requisitos -Planificación de proyectos -Monitorización y control de proyectos -Gestión de acuerdos con proveedores. -Medición y análisis -Aseguramiento de la calidad del producto y del proceso -Gestión de la configuración Ingeniería G. Proyecto G. Proyecto G. Proyecto Soporte Soporte Soporte 1. Inicial Proc. impredecible, control reactivo En la representación continua, enfocamos la capacidad de cada área de proceso para establecer una línea a partir de la que medir la mejora individual, en cada área. Al igual que el modelo por etapas, el modelo continuo tiene áreas de proceso que contienen prácticas, pero éstas se organizan de manera que soportan el crecimiento y la mejora de un área de proceso individual. Ambas representaciones incluyen Metas (Genéricas y Específicas, definiciones de resultados a obtener por la implementación efectiva de los grupos de prácticas) y Prácticas (Genéricas y Específicas, acciones a realizar para cumplir objetivos de área de proceso). El modelo de programa de mejora continua de procesos que propone SEI se llama IDEAL (Initiating, Diagnosing, Establishing, Action, Learning). 3.3 Puntos fuertes y débiles No cabe duda de que CMM, tanto por su difusión y resultados reportados, ha sido un modelo exitoso. Por ello, a priori, dadas las similitudes, debemos esperar que CMMI ofrezca también brillantes resultados en incremento de la productividad, más rápida respuesta al mercado, reducción de defectos, disminución de costes, planificaciones fiables,… Son numerosos los casos de estudio, p.ej. [6][17][24][40][41], y los estudios sistemáticos basados en ellos, [32][9][15][16][18][19][22][25][36][37][48] probando la mejora sustancial que supone la participación en una iniciativa de mejora de procesos basado en modelos de madurez y realizando interesantes comparativas entre metodologías. Sin embargo, por lo reciente de los nuevos estándares que estamos revisando, han quedado anticuados y aún hay pocos resultados cuantitativos publicados sobre CMMI. SEI publicó un informe especial [17] y su actualización [20] que, si bien no es estadísticamente significativo, presenta ‘evidencia cuantitativa creíble’ de las mejoras en rendimiento y calidad obtenidas en 12 casos de estudio, tanto en coste (ahorros y disminución en coste de encontrar y reparar errores), planificación (disminución del tiempo necesario para terminar tareas y aumento de la fiabilidad de las predicciones sobe estimaciones), calidad (reducción de tasa de defectos), satisfacción del cliente como retorno de la inversión. Entre sus fortalezas podríamos destacar [42]: • Inclusión de las prácticas de institucionalización, que permiten asegurar que los procesos asociados con cada área de proceso serán efectivos, repetibles y duraderos. • Guía paso a paso para la mejora, a través de niveles de madurez y capacidad (frente a ISO). • Transición del ‘aprendizaje individual’ al ‘aprendizaje de la organización’ por mejora continua, lecciones aprendidas y uso de bibliotecas y bases de datos de proyectos mejorados. Modelos de Evaluación y Mejora de Procesos: Análisis Comparativo 9 En [35] podemos ver influencias positivas de CMMI en el proceso de mejora, como qué prácticas genéricas y áreas de proceso de ingeniería aportan un camino de mejora de la capacidad de cada área de proceso en la representación continua, respuesta rápida y guiada a nuevas demandas de las necesidades del negocio, o la inicial priorización de los esfuerzos, o la puesta en marcha de funciones de gestión de proyectos, que darán soporte al resto del proceso. Algunas de sus debilidades son: • El CMMI puede llegar a ser excesivamente detallado para algunas organizaciones. • Puede ser considerado prescriptivo. • Requiere mayor inversión para ser completamente implementado. • Puede ser difícil de entender. En [35] también se recogen influencias negativas de CMMI en el proceso de mejora, en sus dos representaciones, como, p.ej., dar la idea de que sólo se pueden mejorar áreas de proceso del actual nivel de madurez, centrarse más en alcanzar el siguiente nivel de madurez, más que la mejora medible de los objetivos de negocia de la organización, o que se preste excesiva atención a aspectos de gestión, dejando a un lado aspectos técnicos, o que podamos mejorar áreas de proceso según nuestro interés obviando las relaciones y dependencias entre ellas. En [39] los autores discuten pros y contras de la aplicación en pequeñas empresas: • No existencia de una guía a medida de pequeñas organizaciones. Reconocen que inicialmente se dirigía a grandes corporaciones, pero la representación continua permite seleccionar sólo aquellas áreas de proceso de interés (asumible por pequeñas empresas). • Simplemente demasiado grande para pequeñas organizaciones. Crecimiento cuasiexponencial del número de áreas y prácticas, tiempo, recursos y costes, pero si se alinean los procesos a las necesidades de la organización, se beneficiarán de un proceso estructurado. • ROI (Retorno de la inversión) no ha sido validado aún en CMMI. • CMMI resalta la ingeniería de sistemas frente a la ingeniería del software. SWCMM exitoso, mercado es empresas de software, pero los interfaces con otros sistemas, con hardware o con responsables de otra parte del sistema mejoran el esfuerzo en ingeniería del software. • CMMI es demasiado normativo, en especial con pequeñas organizaciones que, además, funcionan y evolucionan de distinta manera que las grandes. • CMMI parece escrito para organizaciones ya maduras y vagamente escrito para ser usado en valoraciones. En [23][39][35][62], se recopilan y se desmontan mitos y tópicos sobre CMMI que circulan por la comunidad de la ingeniería del software, generados por marketing, percepciones erróneas, frases controvertidas o contradictorias en foros públicos, etc. En [8] se recogen el estudio práctico de un caso así como las lecciones aprendidas en su aplicación. Referencias 1. Adler P.S.: Practice and Process: The Socialization of Software Development. MOR Working Paper Series 03-12. Univ. Southern California http://www.si.umich.edu/ICOS/adlerpaper.pdf (2003) 2. Ahern D., Clouse A., Turner R.: CMMI(R) Distilled: A Practical Introduction to Integrated Process Improvement, Second Edition. Addison-Wesley (Sep.2003) 3. Ares J. et al.: A more Rigorous and Comprehensive Approach to Software Process Assessment. Software Process: Improvement and Practice. 5:3-30 (2000) 4. ASQ Standards Group: ISO 9000:2000 Product Support Initiative. 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