OPTIMIZING RESOURCE ALLOCATION AND TASK SCHEDULING IN SOFTWARE ...

226 Pages·2016·2.5 MB·English

u
o
n
a
i
l
y
t
S
OPTIMIZINGRESOURCEALLOCATIONANDTASKSCHEDULING
INSOFTWAREDE VELOPMENT
s
o
n
ConstantinosStylianou
i
t
n
a ADissertation
SubmittedtotheUniversityofCyprus
t
s inPartialFulfilmentofthe
RequirementsfortheDegreeof
n
DoctorofPhilosophy
o
C
RecommendedforAcceptance
bytheDepartmentofComputerScience
May,2016
u
o
n
©Copyrightby
a
i
ConstantinosStylianou
l
y
t
S

s
o
n
AllRightsReserved
i
t
n
a
t
s
n
2016
o
C
APPROVAL PAGE
u
OPTIMIZINGRESOURCEALLOCATIONANDTASKSCHEDULING
o
INSOFTWAREDEVELOPMENT
n
ConstantinosStylianou
a
The present doctoral dissertation was submitted in partial fulfilmentiof the requirements for
l
the degree of Doctor of Philosophy at the Department of Computer Science of the University of
y
Cyprusandwasapprovedon27thMay2016bythemembersoftheExaminationCommittee.
t
S

s
o
n
i
t
n
a
t
s
n
o
C
UniversityofCyprus
May,2016
DECLARATION OF DOCTORAL CANDIDATE
u
The present doctoral dissertation was submitted in partial fulfilment of the requirements for
o
the degree of Doctor of Philosophy at the Department of Computer Science of the University of
n
Cyprus. It is a product of original work of my own, unless otherwise mentioned through refer-
ences,notes,oranyotherstatements. a
i
ConstantinosStylianou l
y
t
S

s
o
n
i
t
n
a
t
s
n
o
C
ΠΕΡΙΛΗΨΗ
u
Ηδιαχείρισηέργωνλογισμικούαποτελείταιαπόδιάφορεςδραστηριότητεςπρογραμματισμού,
o
οργάνωσης,στελέχωσης,καθοδήγησηςκαιελέγχου. Οιαποφάσειςπουπαίρνουνοιδιαχειριστές
n
έργωνλογισμικούσ’αυτέςτιςδραστηριότητες,καθώςκαιοιδιάφορεςπρακτικέςπουακολουθού-
νται,πιθανόνναεπηρεάσουντηνεπιτυχίαενόςέργουλογισμικού. Ηέρευναπουaπαρουσιάζεταισ’
αυτή τη διδακτορική διατριβή επικεντρώνεται ειδικά στην περιοχή του προγραμματισμού έργων
i
και,συγκεκριμένα,στιςδραστηριότητεςανάθεσηςπόρωνκαιχρονοπρlογραμματισμούεργασιών,
y
μέσαστιςοποίεςέναςδιαχειριστήςέργωνπρέπεινααποφασίσειποιοςθακάνειτικαιπότεμέσα
σ’έναέργολογισμικού. t
S
Σ’ αυτές τις δραστηριότητες, οι διαχειριστές έργων χρειάζονται, συνήθως ταυτόχρονα, να α-
ναθέσουνμηχανικούςλογισμικούσεεργασίεςκαιναπρογραμματίσουντονχρόνοεκτέλεσηςτων

εργασιώνμεσκοπότηνικανοποίησηδιαφόρωνsστόχωνκαιπροϋποθέσεων. Ωστόσο,ηανάληψη
αυτώντωνδραστηριοτήτωνείναισυνήθωςπρόκλησηγιατουςδιαχειριστέςέργωνλογισμικούε-
o
πειδήσυνοδεύονταιαπόαντικρουόμενουςπεριορισμούςχρόνου,κόστουςκαιποιότητας,οιοποίοι
n
δύσκολαεξισορροπούνταιαποτελεσματικά. Επιπλέον,επειδήοιανθρώπινοιπόροιθεωρούνταιοι
μοναδικοίδιαθέσιμοιπόροιγiιαμιαεταιρείαπαραγωγήςλογισμικού,είναισημαντικόοιπληροφο-
t
ρίεςπουχρησιμοποιούνταισ’αυτέςτιςδραστηριότητεςναπεριλαμβάνουνκαιταχαρακτηριστικά
n
των εργασιών που θα εκτελεστούν, αλλά και τα χαρακτηριστικά των πόρων που θα εκτελέσουν
a
αυτέςτιςεργασίες.
Μιανtέατάσηστηνπεριοχήαφοράστηνσυμπερίληψητηςπροσωπικότηταςτωνμηχανικώνλο-
s
γισμικού. Διάφορεςμελέτεςέχουνπαρατηρήσειτηνεπίδρασητωντύπωνπροσωπικότηταςπάνω
σnεπτυχέςόπωςτηναπόδοσηκαιτηνεπαγγελματικήικανοποίηση,οιοποίεςπιθανόνναμπορούν
νασυνεισφέρουνστηνεπιτυχίαενόςέργουλογισμικού. Επίσης,έχουνγίνειπροσπάθειεςκαθορι-
o
σμούτωνεπιθυμητώντύπωνπροσωπικότηταςπουαπαιτούνταδιάφοραεπαγγέλματαπαραγωγής
C
λογισμικού,προκειμένουναανατίθενταιεργασίεςσεμηχανικούςλογισμικούπουταιριάζουνκα-
λύτεραστηνπροσωπικότητάτους.
Ηδιατριβήπαρέχειμιαλεπτομερήπεριγραφήδιαφόρωνερευνητικώνπροσπαθειώνπουπραγ-
ματοποιήθηκανυιοθετώνταςμεθόδουςπολυστοχικήςβελτιστοποίησηςμεσκοπότηνεπίλυσητου
προβλήματοςτηςανάθεσηςπόρωνκαιχρονοπρογραμματισμούεργασιώνσταέργαπαραγωγήςλο-
γισμικού. Οι προτεινόμενες προσεγγίσεις που περιγράφονται σ’ αυτές τις προσπάθειες χρησιμο-
ποιούνπρακτικάκριτήριαπουσχετίζονταιμετηνπαραγωγήλογισμικού,καθώςκαιαυστηρές,ρε-
αλιστικέςπροϋποθέσεις. Επικεντρώνονταικυρίωςστονχειρισμότηςμη-εναλλάξιμηςφύσηςτων
u
ανθρώπινων πόρων, συμπεριλαμβάνοντας παράγοντες όπως την προσπάθεια και τις δεξιότητες
o
πουαπαιτούνοιεργασίες, ταεπίπεδαεμπειρίαςκαιτονρυθμόπαραγωγικότηταςτωνμηχανικών
λογισμικού,καιεπιπρόσθετατοντρόπομετονοποίοοιμηχανικοίλογισμικούεργάζοnνταιμαζία-
νάλογαμετοντύποτηςεργασίαςπουεκτελούν. Επιπλέον,μιααπότιςπροτεινόμενεςπροσεγγίσεις
a
επιχειρεί να αναθέσει πόρους σε εργασίες βάσει την καταλληλότητα του τύπου προσωπικότητας
τωνμηχανικώνλογισμικού. i
l
Τααποτελέσματατωνδιαφόρωνπειραμάτωνπουπραγματοποιήyθηκανγιατηναξιολόγησητων
προσεγγίσεων δείχνουν ότι οι μέθοδοι βελτιστοποίησης μπορούν πράγματι να χειριστούν επαρ-
t
κώςτουςσυγκεκριμένουςστόχουςκαιπεριορισμούςπουυSιοθετήθηκαν,καιότιοιπροτεινόμενες
προσεγγίσειςέχουντηδυνατότητανααποτελέσουνμιαπιοαποτελεσματικήκαιπρακτικήμέθοδο

γιατηνανάθεσηπόρωνκαιχρονοπρογραμματισμόεργασιώνσεέργαπαραγωγήςλογισμικού.
s
o
n
i
t
n
a
t
s
n
o
C
ABSTRACT
u
Softwareprojectmanagementconsistsofanumberofplanning,organizing,staffing,directing
o
andcontrollingactivities. Decisionstakenbysoftwareprojectmanagersintheseactivities,aswell
as the different practices followed, are likely to influence the success of a software pnroject. The
researchpresentedinthisdoctoraldissertationfocusesspecificallyontheareaofprojectplanning
a
and, in particular, on the activities of resource allocation and task scheduling, in which project
managersmustdecidewhowilldowhatandwheninasoftwareproject.i
l
In these activities, project managers are required to assign devyelopers to tasks and plan the
execution of tasks, often simultaneously, with the aim of satisfying several goals and assump-
t
tions. However,theseactivitiesareoftenchallengingtounSdertakebecausetheyareaccompanied
by conflicting time, budget and quality constraints, which project managers find difficult to bal-

anceeffectively. Furthermore,becausehumanresourcesareconsideredtheonlytypeofresource
s
availableforsoftwaredevelopmentcompanies,itisimportantthattheinformationusedforthese
o
activitiesconsistsofboththecharacteristicsofthetaskstobecarriedout,aswellastheattributes
oftheresourcesthatwillcarryoutnthesetasks.
Aleadingtrendintheareainvolvestakingintoaccountthepersonalityofdevelopers. Anum-
i
ber of studies have observted the effects of personality types on aspects such as performance and
n
job satisfaction, which can potentially contribute towards the success of a project. Also, there
havebeenattemaptstodeterminethepersonalitytyperequiredfordifferentsoftwaredevelopment
professionsinordertoallocatedeveloperstotasksthatbettersuittheirpersonality.
t
Thsedissertationprovidesadetailedaccountofseveralresearchattemptscarriedoutthatadopt
multiobjectiveoptimizationmethodsinordertosolvetheproblemofresourceallocationandtask
n
scheduling in software development. The proposed approaches described in these attempts use
o
practical software-related criteria, as well as strict, realistic assumptions. They mainly focus on
dealing with the noninterchangeable nature of human resources by including factors such as the
C
effortandskillsrequiredbytasks,theexperiencelevelsandproductivityratesofsoftwaredevel-
opers,inadditiontothewaydevelopersworktogetherdependingonthetypeoftaskcarriedout.
Furthermore,oneoftheproposedapproachesattemptstoallocateresourcesbasedonthesuitability
ofthepersonalitytypeofdevelopers.
Theresultsofvariousexperimentscarriedouttoevaluatetheapproachesshowthatthespecific
objectivesandconstraintsadoptedcanindeedbehandledadequatelybytheoptimizationmethods,
and that the proposed approaches have the potential to constitute a more effective and practical
methodforresourceallocationandtaskschedulinginsoftwaredevelopment.
u
o
n
a
i
l
y
t
S

s
o
n
i
t
n
a
t
s
n
o
C
ACKNOWLEDGEMENTS
u
With the completion of my Ph.D. dissertation and, in general, the conclusion of my doctoral
o
studiesattheDepartmentofComputerScienceoftheUniversityofCyprus,Iwouldliketoexpress
my sincere gratitude to all those who helped me achieve my goals by accompanyingnme on this
long,difficult,butdefinitelyrewarding,journey.
a
To begin with, I would like to deeply thank my research supervisor, Associate Professor Dr
Andreas Andreou, for providing me with his invaluable help, guidanceiand backing throughout
l
ouryearsofworkingtogether. Hewasafountainheadofimmenseyknowledgeandmotivationby
alwaysforcingmetochallengemyselfandmyideas,whileallthetimeprovidingcriticalfeedback
t
and direction. I genuinely could not have imagined haviSng a better adviser and mentor for my
Ph.D.studies. IwouldalsoliketothankProfessorDrConstantinosPattichis, whoundertookthe

co-supervisionofmystudiesfollowingthedepartureofDrAndreasAndreoufromtheUniversity
s
of Cyprus. He was always ready and willing to give assistance whenever I needed his expert
o
opinionandadvice. Itrulyrespecttheconfidencehehasshowninmeovertheyears.
Besides my advisers, I would nlike to thank the rest of my examining committee: Associate
ProfessorDrLefterisAngelis,AssociateProfessorDrAndreasNearchou,AssistantProfessorDr
i
George Pallis and Assistatnt Professor Dr Georgia Kapitsaki, for their insightful comments and
n
encouragement, but also for the hard question that incentivized me to widen my research from
variousperspectaives.
Furthermore, I would like to express my sincere appreciation to the members, both past and
t
presenst,oftheSoftwareEngineeringandIntelligentInformationSystemsResearchLaboratory. I
amtremendouslygratefultothemforsharingtheirconstructivecriticismandfriendlyadvice,both
n
onaprofessionalandpersonallevel.
o
Also, I would like to thank all my close friends, who offered their unlimited support and en-
couragementthroughoutmystudies. Theywereaconstantboostformyresilienceandpersistence.
C
Forthat,Iwillforeverbegrateful.
Last, but never least, I would like to thank my family: my mother and father, my sister, my
brother-in-law,mynephewsandmyniece. Theywereaninexhaustiblesourceofinspiration,pa-
tienceandperseverancethroughoutmyeffortstocompletemystudies. Iameternallygratefulfor
i
theirtremendousbeliefinmeandtheunconditionalsupporttheyprovidedthatallowedmetopur-
suemygoalofobtainingadoctoraldegree. Theyweretheonesthatkeptmefocusedandbelieving
thateverythingworksoutintheend.
u
o
n
a
i
l
y
t
S

s
o
n
i
t
n
a
t
s
n
o
C
ii