 |
ГЛАВА 3. Модели жизненного цикла программного продукта
|
|
|
|
3.1 Определение модели ЖЦ АИС
Под моделью жизненного цикла разработки программного продукта понимается структура, определяющая последовательность выполнения и взаимосвязи процессов, действий и задач, выполняемых на протяжении жизненного цикла разработки программного продукта. Наибольшее распространение получили следующие модели жизненного цикла разработки программного продукта (таблица1. Краткие характеристики моделей жизненного цикла АИС): каскадная модель, или водопад (waterfall model); v-образная модель (v-shaped model); модель прототипирования (prototype model); модель быстрой разработки приложений, или RAD-модель (RAD-rapid application development model);многопроходная модель (incremental model); спиральная модель (spiral model).
Таблица 1.Краткие характеристики каждой из перечисленных моделей
| Название | характеристики |
| Каскадная модель | Прямолинейная и простая в использовании. Необходим постоянный жесткий контроль за ходом работы. Разрабатываемое программное обеспечение не доступно для изменений |
| v-образная модель | Простая в использовании. Особое значение придается тестированию и сравнению результатов фаз тестирования и проектирования |
| Модель прототипирования | Создается «быстрая» частичная реализация системы до составления окончательных требований. Обеспечивается обратная связь между пользователями и разработчиками в процессе выполнения проекта. Используемые требования не полные |
| Модель быстрой разработки приложений | Проектные группы небольшие (3… 7 человек) и составлены из высококвалифицированных специалистов. Уменьшенное время цикла разработки (до 3 месяцев) и улучшенная производительность. Повторное использование кода и автоматизация процесса разработки |
| Многопроходная модель | Быстро создается работающая система. Уменьшается возможность внесения изменений в процессе разработки. Невозможен переход от текущей реализации к новой версии в течение построения текущей частичной реализации |
| Спиральная модель | Охватывает каскадную модель. Расчленяет фазы на меньшие части. Позволяет гибко выполнять проектирование. Анализирует риски и управляет ими. Пользователи знакомятся с программным продуктом на более раннем этапе благодаря прототипам |
3.2 Каскадная модель
|
|
|
В однородных информационных системах 1970-х и 1980-х годов прикладные программные продукты представляли собой единое целое. Для разработки такого типа программного продукта применялось каскадная модель, или «водопад».
Каскадная модель программного продукта подобна модели автоматизированной системы управления (см. главу 1, рис.1).
Этот процесс носит, как правило, итерационный характер: результаты очередного этапа часто вызывают изменения в проектных решениях, выработанных на более ранних стадиях. Таким образом, постоянно возникает потребность в возврате к предыдущим этапам и уточнении или пересмотре ранее принятых решений. В результате реальный процесс разработки принимает иной вид (см. глава 1, рис.2)
3.3 V-образная модель
Эта модель (рис.5) была разработана как разновидность каскадной модели, в которой особое внимание уделяется верификации и аттестации программного продукта. Модель показывает, что тестирование продукта обсуждается, проектируется и планируется, начиная с ранних этапов жизненного цикла разработки.
От каскадной модели v-образная модель унаследовала последовательную структуру, в соответствии с которой каждая последующая фаза начинается только после успешного завершения предыдущей фазы.
Данная модель основана на систематическом подходе к проблеме, для решения которой определены четыре базовых шага: анализ, проектирование, разработка и обзор. При выполнении анализа осуществляются планирование проекта и составление требований. Проектирование разделяется на высокоуровневое и детальное (низкоуровневое). Разработка включает в себя кодирование, обзор – различные виды тестирования.
|
|
|
На модели хорошо просматриваются взаимосвязи между аналитическими фазами и фазами проектирования, которые предшествуют кодированию и тестированию. Штриховые стрелки показывают, что эти фазы надо рассматривать параллельно.
Модель включает в себя следующие фазы:
Составление требований к проекту и планирование – определяются системные требования и выполняется планирование работ;
Составление требований к продукту и их анализ – составляется полная спецификация требований к программному продукту;
Высокоуровневое проектирование – определяется структура программного обеспечения, взаимосвязи между основными его компонентами и реализуемые ими функции;
Детальное проектирование – определяется алгоритм работы каждого компонента;
Кодирование – выполняется преобразование алгоритмов в готовое программное обеспечение;
Модульное тестирование – выполняется проверка каждого компонента или модуля программного продукта;
Интеграционное тестирование – осуществляются интеграция программного продукта и его тестирование;
Системное тестирование – выполняется проверка функционирования программного продукта после помещения его в аппаратную среду в соответствии со спецификацией требований;
Эксплуатация и сопровождение – запуск программного продукта в производство. На этой фазе в программный продукт могут вноситься поправки и может выполняться его модернизация.
Рис.5 V-образная модель
Преимущества v-образной модели:
1) Большая роль придается верификации и аттестации программного продукта, начиная с ранних стадий его разработки, все действия планируются;
2) Предполагаются аттестация и верификация не только самого программного продукта, но и всех полученных внутренних и внешних данных;
3) Ход выполнения работы может легко отслеживаться, так как завершение каждой фазы является контрольной точкой.
|
|
|
Кроме перечисленных достоинств модель обладает и рядом недостатков:
не учитываются итерации между фазами; нельзя вносить изменения на разных этапах жизненного цикла; тестирование требований происходит слишком поздно, поэтому внесение изменений влияет на выполнение графика работ.
Данную модель целесообразно использовать при разработке программных продуктов, главным требованием для которых является высокая надежность.
3.4 Модель прототипирования
Рис.6 Модель прототипирования
Модель прототипитования позволяет создать прототип программного продукта до или в течение этапа составления требований к программному продукту. Потенциальные пользователи работают с этим прототипом, определяя его сильные и слабые стороны, о результатах сообщают разработчикам программного продукта. Таким образом, обеспечивается обратная связь между пользователями и разработчиками, которая используется для изменения или корректировки спецификации требований к программному продукту. В результате такой работы продукт будет отражать реальные потребности пользователей.
Жизненный цикл разработки программного продукта начинается с разработки плана проекта, затем выполняется быстрый анализ, после чего создаются база данных, пользовательский интерфейс и выполняется разработка необходимых функций. В результате этой работы получается документ, содержащий частичную спецификацию требований к программному продукту. Данный документ в дальнейшем является основой для итерационного цикла быстрого прототипирования.
В результате прототипирования разработчик демонстрирует пользователям готовый прототип, а пользователи оценивают его функционирование. После этого определяются проблемы, над устранением которых совместно работают пользователи и разработчики. Этот процесс продолжается до тех пор, пока пользователи не будут удовлетворены степенью соответствия программного продукта, поставленным перед ним требованиям. Затем прототип демонстрируют пользователям с целью получения предложений по его усовершенствованию, которые включаются в последовательные итерации до тех пор, пока рабочая модель не окажется удовлетворительной. После этого получают от пользователей официальное одобрение (утверждение) функциональных возможностей прототипа и выполняют его окончательное преобразование в готовый программный продукт.
|
|
|
Модель протипирования обладает целым рядом преимуществ:
1) Взаимодействие заказчика с разрабатываемой системой начинается на раннем этапе;
2) Благодаря реакции заказчика на прототип сводится к минимуму число неточностей в требованиях;
3) Снижается вероятность возникновения путаницы, искажения информации или недоразумений при определении требований к программному прдукту, что приводит к созданию более качественного программного продукта;
4) В процессе разработки всегда можно учесть новые, даже неожиданные требования заказчика;
5) Прототип представляет собой формальную спецификацию, воплощенную в программный продукт;
6) Прототип позволяет очень гибко выполнять проектирование и разработку, включая несколько итераций на всех фазах жизненного цикла разработки;
7) Заказчик всегда видит прогресс в процессе разработки программного продукта;
8) Возможность возникновения противоречий между разработчиками и заказчиками сведена к минимуму;
9) Уменьшается число доработок, что снижает стоимость разработки: возникающие проблемы решаются на ранних стадиях, что резко сокращает расходы на их устранение; заказчики принимают участие в процессе разработки на протяжении всего жизненного цикла и в конечном итоге в большей степени довольны результатом работы.
Кроме указанных достоинств модели прототипирования присущ и целый ряд недостатков:
1) Решение сложных задач может отодвигаться на будущее;
2) Заказчик может предпочесть получить прототип, а не законченную полную версию программного продукта;
3) Прототипирование может неоправданно затянуться;
4) Перед началом работы неизвестно, сколько итераций придется выполнить.
Модель прототипирования рекомендуется применять в следующих случаях:
1) Требования к программному продукту заранее неизвестны;
2) Требования не постоянны или неудачно сформулированы;
3) Требования необходимо уточнить;
4) Нужна проверка концепции;
5) Существует потребность в пользовательском интерфейсе;
6) Выполняется новая, не имеющая аналогов разработка;
7) Разработчики не уверены в том, какое решение следует выбрать.
3.5 Модель быстрой разработки приложений (RAD-модель)
В RAD-модели (рис.7) конечный пользователь играет решающую роль. В тесном взаимодействии с разработчиками он участвует в формировании требований и апробации их на работающих прототипах. Таким образом, в начале жизненного цикла на конечного пользователя выпадает большая часть работы, но в результате этого создаваемая система формируется более быстро.
|
|
|
В традиционном жизненном цикле разработки большую часть работы составляют программирование и тестирование. При автоматизации программирования и повторном использовании кода, применяемых в RAD-модели, большую часть работы составляют планирование и проектирование.
На рисунке (рис.7), поясняющем принцип RAD-модели, указаны этапы процесса разработки и отображено участие заказчиков (штриховая линия) на каждом из них.
Модель включает в себя следующие фазы:
Составление требований и планирование - осуществляются с использованием, так называемого метода совместного планирования требований (планирование работ по созданию программного продукта и составление требований к программному продукту выполняются одновременно), который заключается в структурном анализе и обсуждении решаемых задач;
Описание пользователя – проектирование программного продукта, выполняемое при непосредственном участии заказчика;
Создание – детальное проектирование, кодирование и тестирование программного продукта, а также поставка его заказчику;
Сопровождение – приемочные испытания, установка программного продукта и обучение пользователей.
Модель обладает следующими достоинствами:
1) Использование современных инструментальных средств позволяет сократить время цикла разработки;
2) Привлечение к работе заказчика сводит к минимуму риск того, что он останется недоволен готовым программным продуктом;
3) Повторно используются компоненты уже существующих программ.
В то же время ей присущи и недостатки:
1) Если заказчики не могут постоянно участвовать в процессе разработки, то это может негативно сказаться на программном продукте;
2) Для работы нужны высококвалифицированные кадры, умеющие пользоваться современными инструментальными средствами;
3) Существует риск, что работа над программным продуктом никогда не будет завершена, так как может быть зациклена, поэтому всегда надо вовремя остановиться.
Рассмотренную RAD-модель можно применять при разработке программных продуктов, которые хорошо поддаются моделированию, когда требования к программным продуктам хорошо известны, а заказчик может принять непосредственное участие в процессе разработки.
Рис.7 Модель быстрой разработки приложений
3.6 Многопроходная модель
Многопроходная модель (рис.8) – это несколько итераций процесса построения прототипа программного продукта с добавлением на каждой следующей итерации новых функциональных возможностей или повышением эффективности программного продукта.
Предполагается, что на ранних этапах жизненного цикла разработки (планирование, анализ требований и разработка проекта) выполняется конструирование программного продукта в целом. Тогда же определяется и число необходимых инкрементов и относящихся к ним функций. Каждый инкремент затем проходит через оставшиеся фазы жизненного цикла (кодирование и тестирование). Сначала выполняются конструирование, тестирование и реализация базовых функций, составляющих основу программного продукта. Последующие итерации направлены на улучшение функциональных возможностей программного продукта.
Преимущества многопроходной модели: в начале разработки требуются средства только для разработки и реализации основных функций программного продукта; после каждого инкремента получается функциональный продукт; снижается риск неудачи и изменения требований; улучшается понимание как разработчиками, так и пользователями программного продукта требований для более поздних итераций; инкременты функциональных возможностей легко поддаются тестированию.
Недостатки многопроходной модели: не предусмотрены итерации внутри каждого инкремента; определение полной функциональности должно быть осуществлено в самом начале жизненного цикла разработки; может возникнуть тенденция оттягивания решения трудных задач; общие затраты на создание программного продукта не будут снижены по сравнению с другими моделями; обязательным условием является наличие хорошего планирования и проектирования.
Многопроходная модель может быть применена, если большинство требований к программному продукту будут сформулированы заранее, а для выполнения проекта будет выделен большой период времени.
Рис.8 Многопроходная модель
3.7 Спиральная модель
Рис.9 Спиральная модель
Для преодоления проблем, связанных с использованием многопроходной модели, в середине 1980-х годов была предложена спиральная модель жизненного цикла. Ее принципиальная особенность заключается в том, что прикладной программный продукт создается не сразу, как в случае каскадного подхода, а по частям с использованием метода прототипирования. Под прототипом понимается действующий программный компонент, реализующий отдельные функции и внешние интерфейсы разрабатываемого программного продукта. Создание прототипов осуществляется за несколько итераций, или витков спирали. Каждая итерация соответствует созданию фрагмента, или версии программного продукта, на ней уточняются цели и характеристики проекта, оценивается качество полученных результатов и планируется работа следующей итерации. На каждой итерации производится тщательная оценка риска превышения сроков и стоимости проекта с целью определения необходимости выполнения еще одной итерации, степени полноты и точности понимания требований к системе, а также целесообразности прекращения проекта. Спиральная модель (рис.9) избавляет пользователей и разработчиков программного продукта от полного и точного формулирования требований к системе на начальной стадии, поскольку они уточняются на каждой итерации. Таким образом, углубляются и последовательно конкретизируются детали проекта и в результате выбирается обоснованный вариант, который доводится до реализации.
Разработка итерациями отражает объективно существующий спиральный цикл создания системы, позволяя переходить на следующую стадию, не дожидаясь полного завершения работы на текущей стадии, поскольку при итеративном способе разработки недостающую работу можно выполнить на следующей итерации. Главная задача такой разработки – как можно быстрее показать пользователям системы работоспособный продукт, тем самым активизируя процесс уточнения и дополнения требований.
Спиральная модель не исключает использования каскадного подхода на завершающих стадиях проекта в тех случаях, когда требования к системе оказываются полностью определенными.
Основная проблема спирального цикла – определение момента перехода на следующую стадию. Для ее решения необходимо ввести временные ограничения на каждую из стадий жизненного цикла. Переход осуществляется в соответствии с планом, даже если не вся запланированная работа закончена. План составляется на основе статистических данных, полученных в предыдущих проектах, и личного опыта разработчиков.
Спиральная модель обладает следующими достоинствами: заказчик имеет возможность увидеть разрабатываемый программный продукт на ранних стадиях разработки; заказчики принимают активное участие в разработке программного продукта; в модели воплощены преимущества каскадной и многопроходной модели.
Недостатки спиральной модели: спираль может продолжаться до бесконечности, так как каждая ответная реакция заказчика может породить новый цикл.
В качестве модели жизненного цикла разработки программного продукта большое распространение получила улучшенная спиральная модель, показанная на рис. 10.
Рис.10 Улучшенная спиральная модель с указанием вспомогательных процессов
В отличии от ранее рассмотренной спиральной модели эта модель использует каскадный подход на завершающих этапах разработки программного продукта.
Использование спиральной модели целесообразно, если существует хотя бы одна из следующих причин: целесообразно создание прототипа; организация обладает навыками, требуемыми для адаптации модели; требуется выполнять проекты со средней и высокой степенями риска; заказчики не уверены в своих потребностях; требования слишком сложные; проект очень большой.
Заключение
В данной курсовой работе я рассмотрел понятия жизненного цикла автоматизированных информационных систем и программного продукта.
Работа состоит из трех глав.
В первой главе рассказывалось о моделях жизненного цикла автоматизированных информационных системах.
Жизненный цикл автоматизированных информационных систем - это непрерывный процесс, который начинается с момента принятия решения о необходимости создания ИС и заканчивается в момент ее полного изъятия из эксплуатации.
Модель жизненного цикла - структура, определяющая последовательность выполнения и взаимосвязи процессов, действий и задач, выполняемых на протяжении ЖЦ.
Наибольшее распространение получили две основные модели ЖЦ:
· каскадная модель (70-85 гг.);
· спиральная модель (86-90 гг.).
Структура жизненного цикла базируется на трех группах процессов:
· основные процессы жизненного цикла (приобретение, поставка, разработка, эксплуатация, сопровождение);
· вспомогательные процессы (документирование, управление конфигурацией, обеспечение качества, аттестация, аудит, решение проблем);
· организационные процессы (управление проектами, создание инфраструктуры проекта, улучшение самого жизненного цикла, обучение).
Во второй главе речь шла о CASE-технологиях. CASE-технология - технология, базирующаяся на методологиях подготовки информационных систем и соответствующих комплексах интегрированных инструментальных средств, а также ориентированная на поддержку полного жизненного цикла автоматизированной системы или его основных этапов.
Под термином CASE (Computer Aided Software Engineering) понимаются программные средства, поддерживающие процессы создания и сопровождения автоматизированной системы включая анализ и формулировку требований, проектирование прикладного программного обеспечения и баз данных, генерацию кода, тестирование, документирование, обеспечение качества, конфигурационное управление и управление проектом, а также другие процессы. CASE-средства вместе с системным программным обеспечением и техническими средствами образуют полную среду разработки АС.
В третьей главе - модели жизненного цикла программного продукта.
Под моделью жизненного цикла разработки программного продукта понимается структура, определяющая последовательность выполнения и взаимосвязи процессов, действий и задач, выполняемых на протяжении жизненного цикла разработки программного продукта. Наибольшее распространение получили следующие модели жизненного цикла разработки программного продукта: каскадная модель, или водопад (waterfall model); v-образная модель (v-shaped model); модель прототипирования (prototype model); модель быстрой разработки приложений, или RAD-модель (RAD-rapid application development model); многопроходная модель (incremental model); спиральная модель (spiral model).
Список использованной литературы
1. Вендров А.М. Проектирование программного обеспечения экономических информационных систем. – М.: Финансы и статистика, 2000. – 352с.
2. Канер С., Фолк Д., Кен Нгуен Е. Тестирование программного обеспечения: Пер. с англ. – Киев: ДиаСофт, 2000. – 544с.
3. Соммервилл И. Инженерия программного обеспечения. – М.: СПБ.: Киев: Изд. дом «Вильямс», 2002. – 624с.
4. Фридман А.Л. Основы объектно-ориентированной разработки программных систем. – М.: Финансы и статистика, 2000. – 200с.
5. Гагарина Л.Г. Основы технологии и разработки программных продуктов: Учебник – М ФОРУМ – ИНФРА – М. 2006.
6. Семенов М.И. Трубилин И.Т., Лойко В.И. Барановская Т.П. Архитектура компьютерных систем и сетей Учебное пособие – М Финансы и статистика, 2004. – 320с.
7. Советов Б.Я. Цеханковский В.В. Информационные технологии – М Высшая школа, 2003.
8. Информатика: Учебник под редакцией Макаровой Н.В. – М.:Финансы и статистика., 2005. – 480с.
|
|
|
