 |
Основные факторы, определяющие качество сложных программных средств
|
|
|
|
Общее представление о качестве ПС международным стандартом ISO 9126 рекомендуется отражать тремя взаимодействующими и взаимозависимыми метриками характеристик качества, отражающими:
·внутреннее качество, проявляющееся в процессе разработки и других промежуточных этапов жизненного цикла ПС;
·внешнее качество, заданное требованиями заказчика в спецификациях и отражающееся характеристиками конечного продукта;
·качество при использовании в процессе нормальной эксплуатации и результативностью достижения потребностей пользователей с учетом затрат ресурсов.
Эти типы метрик применимы при определении целей проекта и требований к качеству ПС, включая промежуточные компоненты и продукты. Подходящие внутренние атрибуты качества ПС являются предпосылкой достижения в жизненном цикле требуемого внешнего поведения, а приемлемое внешнее поведение - предпосылка достижения качества в использовании.
Внутренние метрики в соответствии со стандартами могут применяться в ходе проектирования и программирования к неисполняемым компонентам ПС таким, как спецификация или исходный программный текст. При разработке ПС промежуточные компоненты следует оценивать с использованием внутренних метрик, которые отражают некоторые функциональные и конструктивные свойства программ. Основная цель применения внутренних метрик – обеспечение требуемого внешнего качества. Рекомендуется использовать внутренние метрики, которые имеют наиболее сильные связи с приоритетными внешними метриками, чтобы они могли помогать при прогнозировании их достижимых значений.
Внутренние метрики дают возможность разработчикам, испытателям и заказчикам, начиная с системного проектирования, прогнозировать качество жизненного цикла программ и заниматься вопросами технологического обеспечения качества до того, как ПС становится готовым к использованию продуктом. Измерения внутренних метрик используют свойства, категории, числа или характеристики элементов из состава ПС, которые, например, имеются в процедурах исходного программного текста, в графе потока управления, в потоке данных и в описаниях изменения состояний памяти. Качество документации также может оцениваться с использованием внутренних метрик.
|
|
|
Внешние метрики используют меры ПС, выведенные из поведения системы, частью которых они являются, путем испытаний, эксплуатации и
наблюдения исполняемых программ или функционирования информационной системы. Перед приобретением или использованием ПС его следует оценить с использованием метрик, основанных на реализации деловых и профессиональных целей, связанных с применением программного продукта в определенной организационной и технической среде. Внешние метрики обеспечивают заказчикам, пользователям и разработчикам возможность прослеживать и анализировать качество ПС в ходе испытаний или опытной эксплуатации. Подходящие внешние метрики специфицируются для получения числовых значений или категорий и свойств внутренних характеристик качества, чтобы их можно было использовать для проверки того, что промежуточные продукты в процессе разработки удовлетворяют внутренним спецификациям качества.
Метрики качества в использовании отражают, в какой степени продукт удовлетворяет потребности конкретных пользователей в достижения заданных целей. Эта метрика не отражена в числе шести базовых характеристик ПС, регламентируемых стандартом ISO 9126-1 вследствие ее общности, однако рекомендуется для интегральной оценки результатов функционирования и применения комплексов программ в стандарте ISO 9126-4. Качество в использовании - это объединенный эффект функциональных и конструктивных характеристик качества ПС для пользователей. Связь качества в использовании с другими характеристиками ПС зависит от задач и функций их потребителей:
|
|
|
· для заказчика требуется полное соответствие характеристик программного продукта условиям контракта, технического задания и спецификаций требований;
· для конечного оперативного пользователя ПС по основному назначению, качество в использовании обусловливают, в основном, характеристики функциональных возможностей, надежности, практичности и эффективности;
· для персонала сопровождения ПС качество в использовании определяется преимущественно сопровождаемостью;
· для персонала, выполняющего перенос ПС на иные платформы, а также инсталляцию и адаптацию к среде применения, качество в использовании определяется, прежде всего, мобильностью.
Практически невозможно измерить все внутренние или внешние субхарактеристики и их атрибуты для всех компонентов крупномасштабных ПС.
Аналогично, обычно не практикуется формализовать требования и оценивать качество в использовании для всех возможных сценариев задач пользователей. Поэтому их необходимо ранжировать и выделять приоритетные процессы и объекты для оценивания характеристик с различной достоверностью.
Для выбора характеристик качества ПС и достоверного сравнения их с требованиями, а также для сопоставления их значений между различными программными продуктами необходимы оценки, измерения и использование определенных мер и шкал. Стандартами рекомендуется, чтобы было предусмотрено измерение каждой характеристики качества ПС (субхарактеристики или ее атрибута) с точностью и определенностью, достаточной для сравнений с требованиями технических заданий и спецификаций, и чтобы измерения были объективны и воспроизводимы. Следует предусматривать нормы допустимых ошибок измерения, вызванных инструментами и/или ошибками человека-эксперта. Чтобы измерения были объективными, должна быть документирована и согласована процедура для присвоения числового значения, свойства или категории каждому атрибуту программного продукта. Процедуры измерений должны давать в результате одинаковые меры с приемлемой устойчивостью, получаемые различными субъектами при выполнении одних и тех же измерений характеристик ПС в различных случаях.
|
|
|
Характеристики, субхарактеристики и атрибуты качества ПС с позиции возможности и точности их измерения можно разделить на три уровня детализации показателей, особенности которых следует уточнять при их выборе:
· категорийные-описательные, отражающие набор свойств и общие характеристики объекта - его функции, категории ответственности, защищенности и важности, которые могут быть представлены номинальной шкалой категорий-свойств;
· количественные, представляемые множеством упорядоченных числовых точек, отражающих непрерывные или дискретные закономерности и описываемые интервальной или относительной шкалой, которые можно объективно измерить и численно сопоставить с требованиями;
· качественные - содержащие несколько упорядоченных или отдельных свойств - категорий, которые характеризуются порядковой или точечной шкалой набора категорий (есть - нет, хорошо - плохо), устанавливаются, выбираются и оцениваются в значительной степени субъективно и экспертно.
К первому уровню относятся показатели качества, которые характеризуются наибольшим разнообразием значений - свойств программ и наборов данных и охватывают весь спектр классов, назначений и функций современных ПС. Эти свойства можно сравнивать только в пределах однотипных ПС и трудно упорядочивать по принципу предпочтительности. Среди стандартизированных показателей качества к этой группе, прежде всего, относится Функциональная пригодность, являющаяся самой важной и доминирующей характеристикой любых ПС. Номенклатура и значения всех остальных показателей качества непосредственно определяются требуемыми функциями программного средства и, в той или иной степени, влияют на выполнение этих функций. Поэтому выбор функциональной пригодности ПС, подробное и корректное описание ее свойств являются основными исходными данными для установления при системном проектировании требуемых значений всех остальных стандартизированных показателей качества.
|
|
|
Ко второму уровню показателей качества относятся достаточно достоверно и объективно измеряемые численные характеристики ПС. Значения этих характеристик обычно в наибольшей степени влияют на функциональную пригодность и метрики в использовании ПС. Поэтому выбор и обоснование их требуемых значений должно проводиться наиболее аккуратно и достоверно уже при проектировании ПС. Их субхарактеристики могут быть описаны упорядоченными шкалами объективно измеряемых значений, требуемые численные величины которых могут быть установлены и выбраны заказчиками или пользователями ПС. Такими характеристиками являются надежность и эффективность комплексов программ. Надежность может отражаться временем наработки на отказ, средним временем восстановления, а также коэффициентом готовности – вероятностью застать ПС в работоспособном состоянии при нормальной эксплуатации. Эти величины могут выбираться и фиксироваться в техническом задании или спецификации требований, и сопровождаться методикой объективных, численных измерений при квалификационных испытаниях для сопоставления с требованиями.
Атрибуты временной эффективности тесно связаны между собой и также значительно влияют на функциональную пригодность ПС. Длительность решения основных задач, пропускная способность по числу их решений за некоторый интервал времени, длительность ожидания результатов (отклика), и некоторые другие характеристики динамики функционирования ПС, могут быть выбраны и установлены количественно в спецификациях требований заказчиком. Эта субхарактеристика не всегда может быть выбрана и достаточно точно зафиксирована в требованиях на начальных этапах разработки, но она может количественно измеряться и последовательно уточняться в жизненном цикле ПС.
Третий уровень стандартизированных показателей качества ПС трудно полностью описать измеряемыми количественными значениями и их некоторые субхарактеристики и атрибуты имеют описательный, качественный вид. В зависимости от функционального назначения ПС по согласованию с заказчиком можно определять экспертно степень необходимости (приоритет) этих свойств и бальные значения уровня реализации их атрибутов в жизненном цикле конкретного ПС. Например, не всегда может требоваться мобильность программ на иные операционные и аппаратные платформы. В других случаях мобильность можно оценивать категориями: отличная, хорошая, удовлетворительная или неудовлетворительная. Такие оценки могут проводиться экспертно на основе анализа возможной трудоемкости и длительности, реализации процессов переноса комплекса программ на новую платформу.
|
|
|
Практичность тесно связана с функциональной пригодностью. Обобщенно этот показатель можно отразить трудоемкостью и длительностью, которые необходимы для изучения и полного освоения функций и технологии применения соответствующего ПС. Каждая из субхарактеристик практичности имеет ряд качественных атрибутов, которые могут выбираться и оцениваться экспертно с учетом функционального назначения ПС, а также надежности и ресурсной эффективности комплекса программ. Некоторые из этих атрибутов можно квалифицировать количественно.
Сопровождаемость может иметь ограниченный характер полной замены программ на вновь разработанные версии и тем самым сливаться с процессами разработки или осуществляться как непрерывная поддержка множества пользователей консультациями, адаптациями и корректировками программ. В зависимости от этого различаются функции и трудоемкость процессов сопровождения, которая может использоваться как обобщенная качественная характеристика при выборе требований к этому показателю качества. Соответственно при проектировании качественно могут быть установлены субхарактеристики сопровождаемости и описаны требуемые их свойства.
При любом виде деятельности людям свойственно непредумышленно ошибаться, результаты чего проявляются в процессе создания или приме-
нения изделий или систем. В общем случае под ошибкой подразумевается дефект, погрешность или неумышленное искажение объекта или процесса. При этом предполагается, что известно его правильное, эталонное состояние, по отношению, к которому может быть определено наличие отклонения - дефекта или ошибки. Для систематической, координированной борьбы с ними необходимы исследования факторов, влияющих на качество ПС со стороны различных, существующих и потенциально возможных дефектов в конкретных программах. Это позволит целенаправленно разрабатывать комплексы методов и средств обеспечения качества сложных ПС различного назначения при реально достижимом снижении уровня дефектов проектирования и разработки.
Различия между ожидаемыми и полученными результатами функционирования программ могут быть следствием ошибок не только в созданных программах и данных, но и системных ошибок в первичных требованиях спецификаций, явившихся исходной базой при создании ПС. Тем самым проявляется объективная реальность, заключающаяся в невозможности абсолютной корректности исходных спецификаций сложных ПС после проектирования. На практике в процессе разработки ПС исходные требования уточняются и детализируются по согласованию между заказчиком и разработчиком. Базой таких уточнений являются неформализованные представления и знания специалистов, а также результаты промежуточных этапов жизненного цикла. Однако установить ошибочность исходных данных и спецификаций еще труднее, чем обнаружить ошибки в созданных программах, так как принципиально отсутствуют формализованные данные, которые можно использовать как эталонные, и их заменяют неформализованные представления заказчиков и разработчиков.
Дефекты функционирования программных средств, не имеющие злоумышленных источников или последствий физических разрушений аппаратных компонентов, проявляются внешне как случайные, имеют разную природу и последствия. В частности, они могут приводить к нарушениям функциональной работоспособности, и к отказам при использовании ПС. В жизненном цикле, на ПС воздействуют различные негативные, дестабилизирующие факторы, которые можно разделить на внутренние, присущие самим объектам уязвимости, и внешние, обусловленные средой, в которой эти объекты функционируют.
Введение строгих количественных метрик в программирование должно было способствовать решению ряда практических задач:
· предсказывать вероятное число ошибок в системе с самого начала проектирования; - на основе анализа фазы проектирования системы предсказывать уровень сложности последующего сопровождения;
· на основе анализа исходного кода программ прогнозировать уровень сложности процессов тестирования и процент остающихся ошибок; - по оценкам сложности фазы проектирования системы определять конечный размер кода;
· определять корреляцию отдельных характеристик программного кода с качеством готовой системы;
· контролировать стадии развития проекта;
· анализировать явные и скрытые дефекты;
· на основе экспериментального сравнения выявлять лучшие методы и технологии.
По мере роста актуальности программных метрик на рынке стали появляться различные "измерительные" программы. Одни из них исследовали характеристики проектов и ПО комплексно, другие ориентировались на вполне конкретные цели: анализ исходного кода, размеров и структуры отдельных модулей.
|
|
|
