31
целом зависит от точности и корректности формулировки требований к
программному продукту.
Правила работы с требованиями к программному обеспечению
рассматриваются в стандарте IEEE 830-1998 «Recommended practice for software
requirements specifications» [2]. Стандарт регламентирует состав документации для
фиксирования требований к ПО, а также дает определение характеристикам,
которыми должен обладать правильно составленный набор требований.
Стандарт IEEE 1233-1998 «Guide for developing system requirements
specifications» дает описание правилам построения требований для программно-
аппаратных систем в целом, а также определяет необходимые свойства и атрибуты
набора требований [4]. Согласно стандарту, процесс разработки требований
включает определение, организацию, представление и модификацию требований.
Один из важных этапов в разработке программного обеспечения – это
процесс проектирования архитектуры ИС. Архитектура системы позволяет
определить большинство характеристик АИС и служит основным средством
общения между разработчиками, а также между разработчиками и всеми
остальными лицами, заинтересованными в данном ПО.
Рассмотрим стандарты, которые регламентируют процесс проектирования
архитектуры АИС. Стандарт IEEE 1016-1998 «Recommended Practice for Software
Design Descriptions» описывает принципы разработки непосредственно
архитектуры АИС, а не ее компонентов [3].
Стандарт ISO/IEC 42010 IEEE Std 1471-2011 «System and software engineering
– Recommended practice for architectural description of software-intensive systems»
представляет архитектуру системы в виде комплекса представлений, которые
отражают структуру ПО с разных точек зрения [5]. В соответствии со стандартом
каждое представление архитектуры должно учитывать отраженные в нем взгляды и
интересы, причины, обуславливающие необходимость такого рассмотрения
системы, несоответствия между элементами одного представления или между
различными представлениями, а также различную служебную информацию.
Стандарт ISO 9001:2015 «Quality management systems – Requirements»
определяет требования к качеству программного продукта, а также правила его
обеспечения [1]. Стандарт ISO/IEC 90003:2004 «Software engineering – Guide lines
32
for the application of ISO 9001:2000 to computer software» описывает положения по
применению стандарта ISO 9001:2000 к программному обеспечению [7]. Также
этот стандарт помогает определить набор техник и процедур, которые будут
применяться для осуществления контроля и обеспечения качества
разрабатываемых программ.
Так же существуют следующие стандарты разработки программного
обеспечения, которые были разработаны вендорами программного обеспечения:
«Custom Development Method» методика компании «Oracle»,
применяемая для разработки прикладных информационных систем [19]. Этот
метод является технологическим материалом, детализированным до уровня
шаблонов проектной документации, рассчитанной на применение в проектах
компании. Согласно этому стандарту при разработке программного обеспечения
применяется классическая модель жизненного цикла программного продукта.
Стандарт «Rational Unified Process» (RUP) представляет разработку
программного обеспечения в виде итеративной модели жизненного цикла, который
включает следующие фазы: начало, исследование, построение и внедрение [18].
Каждая фаза жизненного цикла АИС может разбиваться на этапы, называемые
итерациями. В результате осуществления этих этапов происходит выпуск версий
программного продукта для внутреннего или внешнего использования.
Прохождение процесса разработки через четыре этапа называют циклом
разработки. Каждый цикл разработки завершается генерацией версии системы.
Если после версия системы не удовлетворяет требованиям пользователя, то
разработанный продукт продолжает свое развитие и проходит те же этапы
разработки.
Стандарт «Microsoft Solution Framework» (MSF) похож на стандарт
«RUP» тем, что делит разработку программного обеспечения на четыре фазы:
анализ, проектирование, разработка, стабилизация [18]. Эта модель является
итерационной, что предполагает использование объектно-ориентированного
подхода при моделировании системы. Стандарт «MSF» в сравнении со стандартом
«RUP» больше ориентирован для разработки бизнес- приложений.
Стандарт «Extreme Programming» (XP) был создан в 1996 году и
является самым новым среди рассмотренных стандартов [12]. Основу этого
33
стандарта составляет командная работа, с организацией эффективной
коммуникацией между заказчиком и разработчиков во время всей разработки АИС.
При этом разработка АИС проводится с использованием последовательно
разрабатываемых прототипов АИС.
На основании вышеперечисленного можно заключить, что для разработки
системы учета посещений фитнес-центра был выбран стандарт ГОСТ Р ИСО/МЭК
12207-2010, поскольку в его основе лежит классическая модель разработки ПО и
все процессы являются детализированными до уровня шаблонов проектной
документации.
Рассмотрим модели жизненного цикла программного продукта. Когда
программные продукты только начали разрабатываться, они имели однородную
структуру и каждое приложение являлось единым целым. Поэтому для разработки
программных продуктов такого типа применялась каскадная модель жизненного
цикла программного обеспечения.
Основной характеристикой этой модели является деление всего процесса
разработки программного обеспечения на ряд этапов. При этом переходы между
этапами осуществлялись только после полного завершения работ на текущем
этапе. Каждый этап каскадной модели завершался выпуском полного пакета
проектной документации, которой достаточно для продолжения процесса
разработки другой командой разработчиков.
Каскадная модель была разработана в 1970 году, и она являлась первой
моделью, которая формализовала структуру этапов разработки ПО, что придавало
особое значение исходным требованиям к программному обеспечению и этапу
проектирования системы, а также созданию документации на ранних этапах
процесса разработки. Структура каскадной модели представлена на рисунке 7.
34
Рисунок 7. Каскадная модель жизненного цикла
На схеме этапов каскадной модели жизненного цикла программного
обеспечения видно, что процесс разработки осуществляется при помощи
упорядоченной последовательности шагов. Каскадная модель предусматривает
начало каждой фазы только тогда, когда полностью завершается выполнение
предыдущей фазы. При этом у каждой фазы есть определенные критерии входа и
выхода: входные и выходные данные.
Требования к проектируемой АИС определяются на стадии анализа и затем
документируются в техническом задании, которое является опорным документом
при создании АИС. Каждая стадия каскадной модели должна завершаться
выпуском полного комплекта проектной документации, которая включает в себя:
1. Техническое задание.
2. Эскизный проект.
3. Технический проект.
4. Рабочую программу.
Перечисленный пакет документов является достаточным для продолжения
процесса разработки другой командой разработчиков. Критерий качества при
использовании каскадной модели жизненного цикла программного обеспечения –
точное соответствие спецификациям технического задания на разработку АИС.
При этом особое внимание разработчики уделяют достижению оптимального
значения технических характеристик разрабатываемой АИС: производительности,
объема занимаемой памяти и т.д.
Переход от одного этапа проекта к другому осуществляется с помощью
формального обзора проекта. При этом клиент получает общее представление о
35
процессе разработки, а также происходит проверка качества программного
продукта. Окончание каждого этапа разработки АИС удобно принимать за стадию
в процессе выполнения проекта.
С ростом объема коммерческих проектов разработки программных
продуктов было установлено, что детальная проработка проекта разрабатываемой
системы не всегда удается на этапе анализа, потому что многие аспекты
функционирования АИС в динамических сферах деятельности меняются во время
создания информационной системы. В связи с этим потребовалось внесение
изменений в процесс разработки АИС таким образом, чтобы гарантировалось
внесение необходимых исправлений после завершения какого-либо этапа
разработки. Это послужило созданию итерационной модели жизненного цикла
программного продукта.
Каскадная модель жизненного цикла разработки АИС являлась идеальной,
поскольку только очень простые проекты проходили все этапы создания ПО без
участия в каких-либо итерациях — возвратов на предыдущие этапы разработки
программных средств. Например, на этапе программирования могло быть
обнаружено, что реализация некоторой функции является очень громоздкой,
неэффективной и вступает в противоречие с требуемой от системы
производительностью. В таких случаях может потребоваться перепроектирование
или переделка спецификаций требований к АИС. При разработке больших АИС
необходимость в итерациях может возникать регулярно на любой стадии
жизненного цикла как из-за допущенных на предыдущих шагах ошибок и
неточностей, так и из-за изменений внешних требований к условиям эксплуатации
системы.
Итерационную модель также называют моделью с промежуточным
контролем или моделью с циклическим повторением фаз. Структура итерационной
модели представлена на рисунке 8.
36
Рисунок 8. Итерационная модель жизненного цикла
При использовании итерационной модели жизненного цикла разработки
программного обеспечения существует возможность устранения недостатков
проектирования и программирования на более поздних стадиях при частичном
возврате на предыдущие стадии. При этом чем позже будет выявлена ошибка, тем
дороже ее исправление. Если стоимость усилий, необходимых для обнаружения и
устранения ошибок на стадии написания кода, принять за единицу, то стоимость
выявления и устранения ошибки на стадии выработки требований будет в 5-10 раз
меньше, а стоимость выявления и устранения ошибки на стадии сопровождения – в
20 раз больше.
В такой ситуации важным становится этап формулирования требований в
разрабатываемой АИС, составление спецификаций технического задания и
создание архитектуры системы. Системные аналитики несут личную
ответственность за все последующие изменения в проектных решениях. Важно
учитывать, что объем проектной документации может исчисляться тысячами
страниц, а число согласований документов может быть огромным. В связи с этим
многие проекты так никогда и не покидают этап планирования, впав в «паралич
анализа». Одним из возможных путей исключения подобных ситуаций является
макетирование (прототипирование) программных средств.
Спиральная модель жизненного цикла программного продукта является
классическим примером применения эволюционной стратегии разработки
программных средств. Модель была разработана Б. Боэмом в 1988. Основу модели
составляют лучшие свойства каскадной модели жизненного цикла с учетом
37
процесса макетирования, к которым был добавлен новый элемент – анализ риска,
который отсутствовал в этих моделях. Спиральная модель состоит из четырех
этапов, которые представлены четырьмя квадрантами спирали. Структура
спиральной модели представлена на рисунке 9.
Рисунок 8. Схема спиральной модели жизненного цикла
Интегрирующий аспект применения спиральной модели становится
очевидным, учитывая радиальное измерение спирали. При каждой итерации
спирали разрабатываются все более полные версии АИС. На первом витке спирали
происходит определение начальных целей, вариантов и ограничений, а также
распознаются и анализируются риски. Если анализ риска показывает
неопределенность требований, на помощь разработчику и заказчику приходит
макетирование, используемое в квадранте конструирования.
На дальнейших этапах осуществляется определение проблемных и
уточненных требований, при этом может использоваться метод моделирования.
Заказчик дает оценку инженерной (конструкторской) работы и осуществляет
внесение предложений по модификации текущего релиза АИС (квадрант оценки
заказчиком). На следующей фазе осуществляется планирование и анализ рисков,
который базируется на предложениях заказчика. В каждом цикле по спирали
результаты анализа риска формируются в виде «продолжать, не продолжать». Если
риск слишком велик, проект может быть остановлен.
Если проект не приостанавливается, продолжается движение по спирали и с
каждым шагом разработчики приближаются к более общей модели
разрабатываемой системы. В каждом цикле по спирали требуется конструирование,
38
которое может быть реализовано классическим жизненным циклом или
макетированием. Заметим, что количество действий по разработке (происходящих
в правом нижнем квадранте) возрастает по мере продвижения от центра спирали.
Из рассматриваемых моделей жизненного цикла программных систем
наиболее подходящей моделью для проектируемой системы является спиральная
модель жизненного цикла, поскольку она обладает рядом достоинств по сравнению
с другими моделями:
1. Заказчик может оценить системные требования в процессе их сбора
командой разработчиков, поэтому взаимодействие заказчика с АИС начинается на
ранних этапах разработки.
2. Оценивая реакцию заказчиков при демонстрации разрабатываемого
продукта, разработчики получают сведения об одном или нескольких аспектах
поведения системы, благодаря чему сводится к минимуму количество неточностей
в требованиях.
3. Снижение возможности возникновения ошибок или искажений
информации при разработке системных требований, что приводит к созданию
более качественного конечного продукта.
4. Возможность внесения в процесс разработки новых или неожиданных
требований пользователей, что является необходимым, поскольку реальное
положение дел может отличаться концептуальной модели предметной области.
5. Модель представляет собой формальную спецификацию,
воплощенную в рабочую модель жизненного цикла предметной области.
6. Модель позволяет выполнить гибкое проектирование и разработку,
включая несколько итераций на всех фазах жизненного цикла.
7. Использование модели способствует созданию постоянных видимых
признаков прогресса в выполнении проекта, что способствует укреплению
отношений с заказчиком.
8. Возможность возникновения разногласий при общении заказчиков с
разработчиками минимизирована.
9. Качество программного продукта определяется при активном участии
пользователя в процессе разработки на ранних фазах проекта.
39
10. Возможность наблюдения той или иной функции в действии
пробуждает очевидную необходимость в разработке функциональных
дополнительных возможностей.
11. Низкий объем доработок уменьшает затраты на разработку АИС.
12. Благодаря раннему сроку выявления проблем, происходит сокращение
общих затрат проекта.
13. Легкость управления рисками.
14. Содержание проектной документации концентрируется на конечном
продукте, а не на процессе разработки.
15. Увеличение лояльности конечных пользователей к программному
продукту в связи с тем, что они принимают участие в процессе разработки на
протяжении всего жизненного цикла.
После того как был сделан выбор стандарта разработки программного
продукта и модели жизненного цикла, необходимо осуществить выбор стратегии
внедрения. Выделяют 4 стратегии внедрения программного обеспечения [20]:
«Параллельная стратегия» - когда одновременно работают старая
(ручная) и новая система, и их выходные документы сравниваются. Если они
согласуются длительное время, осуществляется переход на новую систему.
«Скачок». Эта стратегия представляет собой резкий переход от
использования старой информационной системы к новой без каких-либо
дополнительных проверок и с полным отказом от старой системы.
«Пилотный проект». Это наиболее часто используемая стратегия.
«Пилотный проект» - это тактика «скачка», но применяемая к ограниченному
числу процессов. Область применения стратегии - небольшой участок
деятельности. Такой подход снижает риск и наиболее надежен. Практически все
предприятия применяют эту тактику сегодня.
«Узкое место». «Узкое место» - это малая часть производственного
процесса. При использовании похода «узкое место» план внедрения выполняется
только для «узкого места» и для людей, работающих в нем. Точность данных
повышается только для изделий в этом «узком месте»; переподготовка - только для
людей, работающих в нем; анализ эффект-затрат делается только для него и т.д.
40
Для проектируемой системы, автоматизирующей процесс систематизации
документации архива, была выбрана стратегия «пилотный проект» поскольку
система будет внедрена на участке формирования документооборота. Моделью
жизненного цикла проекта будет спиральная модель. Стандартом разработки
программного обеспечения будет ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207-2010.
2.1.2. Ожидаемые риски на этапах жизненного цикла и их описание
На стадии планирования проекта по разработке системы автоматизации
процесс систематизации документации архива необходимо выявить риски проекта
и разработать план реагирования на риски. Наличие плана реагирования на риски
позволит обеспечить выполнение проекта в заданный срок и не выйти за рамки
бюджета проекта.
Выявим риски, которые могут быть выявлены на этапах жизненного цикла
системы. Рисками, которые могут возникнуть на этапе формирования требований к
системе, будут:
недостаточное определение свойств проектируемой системы, которые
требуются для решения задачи;
неверный выбор процессов автоматизации.
Последствиями этих рисков может стать необходимость доработки системы,
выявленная на этапе эксплуатации, что повлечет за собой дополнительные
финансовые затраты.
Предотвратить перечисленные риски возможно с помощью применения
CASE-средств при моделировании бизнес-процессов на этапе выявления
требований пользователей.
Основным риском этапа анализа является неправильное определение
функций системы. Последствием этого риска может стать неправильный выбор
способа приобретения системы. Предотвращение риска возможно с помощью
проведения тщательного анализа всех способов приобретения системы. Если риск
все-таки осуществился, необходимо провести повторный анализ вариантов
приобретения системы.