Программная инженерия. Теория и практика

• ускоряют процесс проектирования и разработки ПО;

• автоматизируют формирование проектной документации для всех этапов жизненного цикла в соответствии с современными стандартами;

• частично генерируют коды программ для различных платформ разработки;

• поддерживают технологии повторного использования компонентов системы;

• обеспечивают возможность восстановления проектной документации по имеющимся исходным кодам.

Появление CASE-технологий изменило все этапы жизненного цикла программного обеспечения, при этом наибольшие изменения касаются анализа и проектирования, которые предполагают строгое и наглядное описание разрабатываемого программного обеспечения.

В табл. 1 показано, как изменяется процесс разработки ПО при переходе к использованию CASE-средств.

Применение CASE-средств позволяет существенно снизить тру-дозатраты на разработку сложного программного обеспечения (табл. 2) в основном за счет автоматизации процессов документирования и контроля. Однако необходимо иметь в виду, что современные CASE-средства дороги, а их использование требует более высокой квалификации разработчиков. Следовательно, их целесообразно использовать в сложных проектах, причем чем сложнее разрабатываемое программное обеспечение, тем больше выигрыш от использования CASE-технологий. В настоящее время практически все промышленно производимое сложное программное обеспечение разрабатывается с использованием CASE-средств.

Таблица 1

Особенности процесса разработки ПО

Таблица 2

Трудозатраты на разработку сложного ПО, %

Ускорение разработки программного обеспечения. Разработка спиральной модели жизненного цикла программного обеспечения и CASE-технологий позволили сформулировать условия, выполнение которых сокращает сроки создания программного обеспечения.

Современная технология проектирования, разработки и сопровождения программного обеспечения должна отвечать следующим требованиям:

• поддержка полного жизненного цикла программного обеспечения;

• гарантированное достижение целей разработки с заданным качеством и в установленное время;

• возможность выполнения крупных проектов в виде подсистем, разрабатываемых группами исполнителей ограниченной численности (3–7 человек) с последующей интеграцией составных частей, и координации ведения общего проекта;

• минимальное время получения работоспособной системы;

• возможность управления конфигурацией проекта, ведения версий проекта и автоматического выпуска проектной документации по каждой версии;

• независимость выполняемых проектных решений от средств реализации (систем управления базами данных – СУБД, операционных систем – ОС, языков и систем программирования);

• поддержка комплекса согласованных CASE-средств, обеспечивающих автоматизацию процессов, выполняемых на всех стадиях жизненного цикла.

Этим требованиям отвечает технология RAD (Rapid Application Development – быстрая разработка приложений). Эта технология ориентирована, как следует из названия, на максимально быстрое получение первых версий разрабатываемого программного обеспечения. Она предусматривает выполнение следующих условий:

• ведение разработки небольшими группами разработчиков (3–7 человек), каждая из которых проектирует и реализует отдельные подсистемы проекта, позволяет улучшить управляемость проекта;

• использование итерационного подхода способствует уменьшению времени получения работоспособного прототипа;

• наличие четко проработанного графика цикла, рассчитанного не более чем на три месяца, существенно увеличивает эффективность работы.

Процесс разработки при этом делится на следующие этапы: анализ и планирование требований пользователей, проектирование, реализация, внедрение.

На этапе анализа и планирования требований формулируют наиболее приоритетные требования, что ограничивает масштаб проекта.

На этапе проектирования, используя имеющиеся CASE-средства, детально описывают процессы системы, устанавливают требования разграничения доступа к данным и определяют состав необходимой документации. При этом для наиболее сложных процессов создают частичный прототип: разрабатывают экранную форму и диалог. По результатам анализа процессов определяют количество так называемых функциональных точек и принимают решение о количестве подсистем и, соответственно, команд, участвующих в разработке.

Под функциональной точкой в технологии RAD понимают любой из следующих функциональных элементов разрабатываемой системы:

• входной элемент приложения (входной документ или экранная форма);

• выходной элемент приложения (отчет, документ или экранная форма);

• запрос (пара «вопрос/ответ»);

• логический файл (совокупность записей данных, используемых внутри приложения);

• интерфейс приложения (совокупность записей данных, передаваемых другому приложению или получаемых от него).

Нормы, рассчитанные исходя из экспертных оценок, для систем со значительной повторяемостью кодов определяются следующим образом: менее 1 тыс. функциональных точек – 1 человек; от 1 до 4 тыс. функциональных точек – одна команда разработчиков; более 4 тыс. функциональных точек – одна команда на каждые 4 тыс. точек.

В соответствии с этими нормами разрабатываемую систему делят на подсистемы, слабо связанные по данным и функциям, и точно определяют интерфейсы между различными частями. Использование CASE-средств при этом позволяет избежать неконтролируемого искажения данных при передаче информации о проекте со стадии на стадию.

Далее разработка ведется группами разработчиков, которые продолжают прорабатывать свои части системы. Действия различных групп разработчиков при этом должны быть хорошо скоординированы.

На этапе реализации выполняют итеративное построение реальной системы, при этом для контроля над выполнением требований к создаваемой системе привлекаются будущие пользователи.

Части постепенно интегрируют в систему, причем при подключении каждой части выполняют тестирование. На завершающих этапах разработки определяют необходимость создания соответствующих баз данных, которые разрабатываются и подключаются к системе. Далее формулируют требования к аппаратным средствам, устанавливают способы увеличения производительности и завершают подготовку документации по проекту.

На этапе внедрения проводят обучение пользователей и осуществляют постепенный переход на новую систему, причем эксплуатация старой версии продолжается до полного внедрения новой системы.

Технология RAD хорошо зарекомендовала себя для относительно небольших проектов, разрабатываемых для конкретного заказчика. Такие системы не требуют высокого уровня планирования и жесткой дисциплины проектирования. Однако эта технология не применима для построения сложных расчетных программ, операционных систем или программ управления сложными объектами в реальном масштабе времени, т.е. программ с большим процентом уникального кода. Не годится она и в случае создания приложений, от которых зависит безопасность людей, например, систем управления самолетами или атомными электростанциями, так как технология RAD предполагает, что первые несколько версий не будут полностью работоспособны, что в данном случае полностью исключается.

1.4. Оценка качества процессов создания программного обеспечения

Как уже упоминалось выше, текущий период на рынке программного обеспечения характеризуется переходом от штучного ремесленного производства программных продуктов к их промышленному созданию. Соответственно, возросли требования к качеству разрабатываемого программного обеспечения, что обуславливает необходимость совершенствования процессов их разработки. На настоящий момент существует несколько стандартов, связанных с оценкой качества этих процессов, которое обеспечивает организация-разработчик. К наиболее известным относятся:

• международные стандарты серии ISO 9000 (ISO 9000–ISO 9004);

• СММ (Capability Maturity Model) – модель зрелости (совершенствования) процессов создания программного обеспечения, предложенная SEI (Software Engineering Institute – Институт программирования при Университете Карнеги-Меллон);

• рабочая версия международного стандарта ISO/IEC 15504: Information Technology – Software Process Assessment; эта версия более известна под названием SPICE (Software Process Improvement and Capability dEtermination – определение возможностей и улучшение процесса создания программного обеспечения).

Серия стандартов ISO 9000. В серии ISO 9000 сформулированы необходимые условия для достижения некоторого минимального уровня организации процесса, но не дается никаких рекомендаций по дальнейшему совершенствованию процессов.

СММ. Данный стандарт представляет собой совокупность критериев оценки зрелости организации-разработчика и рецептов улучшения существующих процессов.

Примечание. Изначально СММ разрабатывалась и развивалась как методика, позволяющая крупным правительственным организациям США выбирать наилучших поставщиков программного обеспечения. Для этого предполагалось создать исчерпывающее описание способов оценки процессов разработки программного обеспечения и методики их дальнейшего усовершенствования. В итоге авторы смогли добиться такой степени подробности и детализации, что стандарт оказался пригодным и для обычных компаний-разработчиков, желающих качественно улучшить существующие процессы разработки, привести их к определенным стандартам.

СММ определяет пять уровней зрелости организаций-разработчиков, причем каждый следующий уровень включает в себя все ключевые характеристики предыдущих.