 |
Тема 2. Разработка программных средств и информационных технологий
|
|
|
|
Лекция 9. Программная инженерия как совокупность инженерных методов и средств создания программного обеспечения. Программная инженерия. Понятие модели архитектуры ПО. Особенности современных крупных проектов ЭИС
Проектирование экономических информационных систем – логически сложная, трудоемкая и длительная работа, требующая высокой квалификации участвующих в ней специалистов. Однако до настоящего времени проектирование ИЭС нередко выполняется на интуитивном уровне неформализованными методами, включающими в себя элементы искусства, практический опыт, экспертные оценки и дорогостоящие экспериментальные проверки качества функционирования ИЭС. Кроме того, в процессе создания и функционирования ИЭС информационные потребности пользователей постоянно изменяются и уточняются, что еще более усложняет разработку и сопровождение таких систем.
Основная доля трудозатрат при создании ИЭС приходится на прикладное программирование и базы данных. Производство ПО – это крупнейшая отрасль мировой экономики, в которой занято около трех млн. специалистов.
Потребность контролировать процесс разработки ПО, прогнозировать и гарантировать стоимость разработки, сроки и качество результатов привела в конце 70-х годов к необходимости перехода от кустарных к индустриальным способам создания ПО и появлению совокупности инженерных методов и средств создания ПО, объединенных общим названием «программная инженерия». Впервые этот термин был использован как тема конференции, проводившейся под эгидой НАТО в 1968 г. Спустя 7 лет, в 1975г. в Вашингтоне была проведена первая международная конференция, посвященная программной инженерии.
|
|
|
В процессе становления и развития программной инженерии можно выделить два этапа: 70-е и 80-е годы - систематизация и стандартизация процессов создания ПО (на основе структурного подхода) и 90-е годы - начало перехода к сборочному, индустриальному способу создания ПО (на основе объектно-ориентированного подхода).
В основе программной инженерии лежит одна фундаментальная идея: проектирование ПО является формальным процессом, который можно изучать и совершенствовать. Освоение и правильное применение методов и средств создания ПО позволяет повысить качество ЭИС, обеспечить управляемость процесса проектирования ЭИС и увеличить срок ее жизни.
Тенденции развития современных информационных технологий определяют постоянное возрастание сложности ПО ЭИС. Современные крупные проекты ЭИС характеризуют, как правило, следующие особенности:
· Сложность описания (достаточно большое количество функций, процессов, элементов данных и сложные взаимосвязи между ними), требующая тщательного моделирования и анализа данных и процессов.
· Наличие совокупности тесно связанных подсистем, имеющих локальные задачи и цели функционирования.
· Отсутствие полных аналогов, ограничивающее возможность использования каких-либо типовых проектных решений и прикладных систем.
· Необходимость интеграции существующих и вновь разрабатываемых приложений.
· Функционирование в неоднородной среде на нескольких аппаратных платформах.
· Разобщенность и разнородность отдельных групп разработчиков по уровню квалификации и сложившимся традициям использования тех или иных инструментальных средств.
· Значительная временная протяженность проекта, обусловленная с одной стороны, ограниченными возможностями коллектива разработчиков и различной степенью готовности отдельных ее подразделений к внедрению ЭИС.
Для успешной реализации проекта объект проектирования (ПО ЭИС) должен быть прежде всего адекватно описан, т.е. должны быть построены полные и непротиворечивые модели архитектуры ПО, включающие совокупность структурных элементов системы и связей между ними, поведение элементов системы в процессе их взаимодействия, а также иерархию подсистем, объединяющих структурные элементы.
|
|
|
Под моделью понимается полное описание системы ПО с определенной точки зрения. Модели представляют собой средства для визуализации, описания, проектирования и документирования архитектуры системы.
Моделирование является центральным звеном всей деятельности по созданию качественного ПО. Модели строятся для того, чтобы понять и осмыслить структуру и поведение будущей системы, облегчить управление процессом ее создания и уменьшить возможный риск, а также документировать принимаемые проектные решения.
Разработка модели архитектуры системы ПО промышленного характера на стадии, предшествующей ее реализации или обновлению, также необходима, как и наличие проекта для строительства большого здания.
Лекция 10. Жизненный цикл программного обеспечения
Понятие ЖЦ ПО. Международный стандарт ISO/IEC 12207: 1995. Основные и вспомогательные процессы ЖЦ ПО. Организация процессов ЖЦ. Связь между процессами.
Понятие ЖЦ
Жизненный цикл (ЖЦ) программного обеспечения (ПО) определяется как период времени, который начинается с момента принятия решения о необходимости создания ПО и заканчивается в момент его полного изъятия из эксплуатации.
Основным нормативным документом, регламентирующим состав процессов ЖЦ ПО, является международный стандарт ISO/IEC 12207: 1995 “Information Technology - Software Life Cycle Processes” (ISO - International Organization for Standardization - Международная организация по стандартизации, IEC - International Electrotechnical Commission - Международная комиссия по электротехнике. Он определяет структуру ЖЦ, содержащую процессы, действия и задачи, которые должны быть выполнены во время создания ПО.
В данном стандарте ПО (или программный продукт) определяется как набор компьютерных программ, процедур и, возможно, связанной с ними документации и данных.
Процесс определяется как совокупность взаимосвязанных действий, преобразующих некоторые входные данные в выходные. Каждый процесс характеризуется определенными задачами и методами их решения, исходными данными, полученными от других процессов, и результатами.
|
|
|
Каждый процесс разделен на набор действий, каждое действие – на набор задач. Каждый процесс, действие или задача инициируется и выполняется другим процессом по мере необходимости, причем не существует заранее определенных последовательностей выполнения (естественно, при сохранении связей по входным данным).
В России существуют стандарты:
ГОСТ 34601 - 90. «Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Стадии создания».
ГОСТ 34601 - 89. «Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Техническое задание на создание автоматизированной системы».
ГОСТ 34601 - 92. «Информационная технология. Виды испытаний автоматизированных систем».
Однако процессы создания программного обеспечения для современных распределенных ЭИС, функционирующих в неоднородной среде, в этих стандартах отражены недостаточно, а отдельные их положения явно устарели. Поэтому в отечественных разработках целесообразно использовать современные международные стандарты.
В соответствии с ISO/IEC 12207: 1995 все процессы ЖЦ ПО разделены на три группы:
Основные процессы:
· приобретение;
· поставка;
· разработка;
· эксплуатация;
· сопровождение.
Вспомогательные процессы:
· документирование;
· управление конфигурацией;
· обеспечение качества;
· верификация;
· аттестация;
· совместная оценка;
· аудит;
· разрешение проблем.
Организационные процессы:
· управление;
· усовершенствование;
· создание инфраструктуры;
· обучение.
Основные процессы
Процесс приобретения состоит из действий и задач заказчика:
Действие - инициирование приобретения - включает задачи:
· определение заказчиком своих потребностей в приобретении;
· анализ требований к системе;
· принятие решения относительно приобретения;
|
|
|
· проверку наличия необходимой документации, гарантий, сертификатов, лицензий и поддержки в случае приобретения ПО;
· подготовку и утверждение плана приобретения, включающего требования к системе, тип договора, ответственность сторон.
Действие – подготовка заявочных предложений. Заявочные предложения должны содержать:
· требования к системе;
· перечень программных продуктов;
· условия и соглашения;
· технические ограничения (например, среда функционирования системы).
Заявочные предложения направляются выбранному поставщику. Поставщик – это организация, которая заключает договор с заказчиком на поставку системы, ПО или программной услуги на условиях, оговоренных в договоре.
Действие - подготовка и корректировка договора - включает задачи:
· определение заказчиком процедуры выбора поставщика, включающей критерии оценки предложений возможных поставщиков;
· выбор конкретного поставщика на основе анализа предложений.;
· подготовку и заключение договора с поставщиком;
· внесение изменений (при необходимости) в договор в процессе его выполнения.
Действие - надзор за деятельностью поставщика - осуществляется в соответствии с действиями, предусмотренными в процессах совместной оценки и аудита.
В процессе приемки подготавливаются и выполняются необходимые тесты. Завершение работ по договору осуществляется в случае удовлетворения всех условий приемки.
Процесс поставки охватывает действия и задачи, выполняемые поставщиком, который снабжает заказчика программным продуктом или услугой. Данный процесс включает действия:
Инициирование поставки заключается в рассмотрении поставщиком заявочных предложений и принятии решения согласиться с выставленными требованиями и условиями или предложить свои.
Планирование включает задачи:
· принятие решения поставщиком относительно выполнения работ своими силами или с привлечением субподрядчика;
· разработку поставщиком плана управления проектом, содержащего организационную структуру проекта, разграничение ответственности, технические требования к среде разработки и ресурсам, управление субподрядчиком.
Процесс разработки предусматривает действия и задачи, выполняемые разработчиком, и включает следующие действия:
Подготовительная работа начинается с выбора модели ЖЦ ПО, соответствующей масштабу, значимости и сложности проекта. Действия и задачи процесса должны соответствовать выбранной модели. Разработчик должен выбрать, адаптировать к условиям проекта и использовать согласованные с заказчиком стандарты, методы и средства разработки, а также составить план выполнения работ.
|
|
|
Анализ требований к системе подразумевает определение ее функциональных возможностей, пользовательских требований, требований к надежности и безопасности, требований к внешним интерфейсам и т.д. Требования с системе оцениваются исходя из критериев реализуемости и возможности проверки при тестировании.
Проектирование архитектуры системы на высоком уровне заключается в определении компонентов ее оборудования, ПО и операций, выполняемых эксплуатирующим систему персоналом. Архитектура системы должна соответствовать требованиям, предъявляемым к системе, а также принятым проектным стандартам и методам.
Анализ требований к ПО предполагает определение следующих характеристик для каждого компонента ПО:
· функциональных возможностей, включая характеристики производительности и среды функционирования компонента;
· внешних интерфейсов;
· спецификаций надежности и безопасности;
· эргономических требований;
· требований к используемым данным;
· требований к установке и приемке;
· требований к пользовательской документации;
· требований к эксплуатации и сопровождению.
Требования к ПО оцениваются исходя из критериев соответствия требованиям к системе, реализуемости и возможности проверки при тестировании.
Проектирование архитектуры ПО включает задачи (для каждого компонента ПО):
· трансформацию требований к ПО в архитектуру, определяющую на высоком уровне структуру ПО и состав ее компонентов;
· разработку и документирование программных интерфейсов ПО и баз данных;
· разработку предварительной версии пользовательской документации;
· разработку и документирование предварительных требований к тестам и планам интеграции ПО.
Архитектура компонентов ПО должна соответствовать требованиям, предъявляемым к ним, а также принятым проектным стандартам и методам.
Детальное проектирование ПО включает следующие задачи:
· описание компонентов и интерфейсов между ними на более низком уровне, достаточном для их последующего самостоятельного кодирования и тестирования;
· разработку и документирование детального проекта базы данных;
· обновление (при необходимости) пользовательской документации;
· разработку и документирование требований к тестам и плана тестирования компонентов ПО;
· обновление плана интеграции ПО.
Кодирование и тестирование ПО охватывает задачи:
· разработку и документирование каждого компонента ПО и базы данных а также совокупности тестовых процедур и данных для их тестирования;
· тестирование каждого компонента ПО и базы данных на соответствие предъявляемых к ним требованиям. Результаты тестирования компонентов должны быть документированы;
· обновление (при необходимости) пользовательской документации;
· обновление плана интеграции ПО.
Интеграция ПО предусматривает сборку разработанных компонентов ПО в соответствии с планом интеграции и тестирование агрегированных компонентов. Для каждого из агрегированных компонентов разрабатываются наборы тестов и тестовые процедуры, предназначенные для проверки каждого из квалификационных требований при последующем квалификационном тестировании. Квалификационное тестирование -это набор критериев и условий, которые необходимо выполнить, чтобы квалифицировать программный продукт как соответствующий своим спецификациям и готовый к использованию в условиях эксплуатации.
Квалификационное тестирование ПО проводится разработчиком в присутствии заказчика (по возможности) для демонстрации того, что ПО удовлетворяет своим спецификациям и готово к использованию в условиях эксплуатации. Квалификационное тестирование выполняется для каждого компонента ПО по всем разделам требований при широком варьировании тестов. При этом также проверяются полнота технической и пользовательской документации и ее адекватность самим компонентам ПО.
Интеграция системы заключается в сборке всех ее компонентов, включая ПО и оборудование. После интеграции система, в свою очередь, подвергается квалификационному тестированию на соответствие совокупности требований к ней. При этом также производится оформление и проверка полного комплекта документации на систему.
Установка ПО осуществляется разработчиком в соответствии с планом в той среде и на том оборудовании, которые предусмотрены договором. В процессе установки проверяется работоспособность ПО и баз данных. Если устанавливаемое программное обеспечение заменяет существующую систему, разработчик должен обеспечить их параллельное функционирование в соответствии с договором.
Приемка ПО предусматривает оценку результатов квалификационного тестирования ПО и системы и документирование результатов оценки, которые проводятся заказчиком с помощью разработчика. Разработчик выполняет окончательную передачу ПО заказчику в соответствии с договором, обеспечивая при этом необходимое обучение и поддержку.
Процесс эксплуатации охватывает действия и задачи оператора – организации, эксплуатирующей систему и включает действия:
Подготовительная работа включает проведение оператором следующих задач:
· планирование действий и работ, выполняемых в процессе эксплуатации, и установку эксплуатационных стандартов;
· определение процедур локализации и разрешения проблем, возникающих в процессе эксплуатации.
Эксплуатационное тестирование осуществляется для каждой очередной редакции программного продукта, после чего она передается в эксплуатацию.
Эксплуатация системы выполняется в предназначенной для этого среде в соответствии с пользовательской документацией.
Поддержка пользователей заключается в оказании помощи и консультаций при обнаружении ошибок в процессе эксплуатации ПО.
Процесс сопровождения предусматривает действия и задачи, выполняемые службой сопровождения. В соответствии со стандартом IEEE-90 под сопровождением понимается внесение изменений в ПО в целях исправления ошибок, повышения производительности или адаптации к изменившимся условиям работы или требованиям.
Изменения, вносимые в существующее программное обеспечение, не должны нарушать его целостность. Процесс сопровождения включает перенос ПО в другую среду (миграцию) и заканчивается снятием ПО с эксплуатации.
Процесс сопровождения охватывает следующие действия:
Подготовительная работа службы сопровождения включает в себя следующие задачи:
· планирование действий и работ, выполняемых в процессе сопровождения;
· определение процедур локализации и разрешения проблем, возникающих в процессе сопровождения.
Анализ проблем и запросов на модификацию ПО, выполняемый службой сопровождения, включает следующие задачи:
· анализ сообщения о возникшей проблеме или запроса на модификацию ПО относительно его влияния на организацию, существующую системы и интерфейсы с другими системами. При этом определяются следующие характеристики возможной модификации: тип (корректирующая, улучшающая, профилактическая или адаптирующая к новой среде); масштаб (размеры модификации, стоимость и время ее реализации); критичность (воздействие на производительность, надежность или безопасность);
· оценка целесообразности проведения модификации и возможных вариантов ее проведения);
· утверждение выбранного варианта модификации.
Модификация ПО предусматривает определение компонентов ПО, их версий и документации, подлежащих модификации, и внесение необходимых изменений в соответствии с правилами процесса разработки. Подготовленные изменения тестируются и проверяются по критериям, определенным в документации. При подтверждении корректности изменений в программах производится корректировка документации.
Проверка и приемка заключается в проверке целостности модифицированной системы и утверждении внесенных изменений.
При переносе ПО в другую среду используются имеющиеся или разрабатываются новые средства переноса, затем выполняется конвертирование программ и данных в новую среду. С целью облегчить переход предусматривается параллельная эксплуатация ПО в старой и новой среде в течение некоторого периода, когда проводится необходимое обучение пользователей в новой среде.
Снятие ПО с эксплуатации осуществляется по решению заказчика при участии эксплуатирующей организации, службы сопровождения и пользователей. При этом программные продукты и соответствующая документация подлежат архивированию в соответствии с договором.
|
|
|
