Лекція 14. Якість програмного забезпечення та методи його контролю
Якість ПЗ
Як перевірити, що вимоги задана достатньо повно і описують все, що хотілося б бачити в майбутній програмній системі? Для цього служить поняття якості ПО. Саме поняття якісного ПО відповідає уявленню про те, що програма достатньо успішно справляється зі всіма покладеними на неї завданнями і не приносить проблем ні кінцевим користувачам, ні їх начальству, ні службі підтримки, ні фахівцям з продажів.
Якщо попросити групу людей висловити свою думку з приводу того, що таке якісне ПО, можна отримати наступні варіанти відповідей.
Його легко використовувати
Воно демонструє хорошу продуктивність
У нім немає помилок
Воно не псує призначені для користувача дані при збоях
Його можна використовувати на різних платформах
Воно може працювати 24 години в добу і 7 днів в тиждень
У нього легко додавати нові можливості
Воно задовольняє потреби користувачів
Воно добре документоване
Все це дійсно має безпосереднє відношення до якості ПО. Але всі ці відповіді виділяють характеристики, важливі для конкретного користувача, розробника або групи таких осіб. Для того, щоб задовольнити потреби всіх зацікавлених сторін (кінцевих користувачів, замовників, розробників, адміністраторів систем, в яких воно працюватиме, регулюючих організацій і пр), для досягнення міцного положення що розробляється ПО на ринку і підвищення потенціалу його розвитку важливий облік всієї сукупності характеристик ПО, важливих для всіх зацікавлених осіб.
Приведені вище відповіді показують, що якість ПО може бути описано великим набором різнорідних характеристик. Такий підхід до опису складних понять називається холистическим (від грецького плпу, ціле). Він не дає єдиної концептуальної основи для розгляду питань, що піднімаються, яку дає цілісна система уявлень (наприклад, Ньтоновськая механіка у фізиці або класична теорія вычислимости на основі машин Тюрінга), але дозволяє, принаймні, не упустити нічого досить важливого.
Міра якості: цінність і вартість
Введене поняття якості є «якісний» показник продукту. Чи можна якість зміряти? Найбільш загальним є підхід, при якому вводяться поняття:
Цінність виробу - здатність задовольняти потреби.
Якість виробу - відповідність між властивостями виробу і його цінністю.
Міра якості - співвідношення цінності і вартості.
При цьому виявляється, що для виробника і споживача ці показники мають різні значення. Для виробника вся продукція, що не містить дефектів, які перешкоджали б продажу цій продукції, має цінність. Для споживача ж цінність мають тільки ті властивості продукції, які відповідають його очікуванням. Важливими є три основні співвідношення між цінністю і вартістю:
Міра якості для споживача: Qu = Cu / Su
Міра якості для виробника: Qd = Cd / Sd
Конкурентоспроможність продукту: K = Cu / Cd
Еволюція методів забезпечення якості
На різних етапах розвитку товарного виробництва застосовувалися різні методи забезпечення якості. Виділяють три основні фази еволюції методів забезпечення якості:
Фаза відбракування
Фаза управління якістю
Фаза планування якості
Фаза відбракування
Почалася разом із зародженням ремісничого виробництва. Окремі майстри перевіряли свою власну роботу Цехові організації середньовічних міст, які, якщо виражатися сучасною мовою, сертифікували майстрів, - присуджували звання майстра після серйозних випробувань якості виробу. При цьому кожне виробів було індивідуальним.
Наступний крок цієї фази був зв'язаний із застосуванням стандартів (калібрів). У 70х рр. XIX століття в збройовому виробництві (заводи Семюєля Кольта) народилася ідея стандартної якості – вироби збиралися не з підігнаних один до одного деталей, а з випадково вибраних з партії, тобто взаємозамінних деталей. Перед збіркою ці деталі перевірялися за допомогою калібрів, і непридатні отбраковывались. Контроль і відбракування здійснювали спеціально навчені контролери.
В кінці XIX століття Генрі Мартін Леланд ("Кадилак") вперше застосував в автомобільному виробництві роботу по калібрах і придумав пару "прохідний" і "непрохідний" калібр. У березні 1908 р. експерти Британського автомотоклубу відібрали випадковим чином 3 екземпляри з експортної партії автомобілів "Кадилак", прибулою до Англії, і розібрав їх до останнього гвинтика. Всі деталі звалили в купу, а потім кое- які деталі з цієї купи вилучили і замінили запчастинами, запозиченими знову ж таки навмання в місцевому агентстві з продажу і обслуговування автомобілів "Кадилак". Потім група механіків, озброєна тільки викрутками і гайковими ключами, зібрала машини наново і запустила мотори. Дві машини завелися з першої спроби, а одна – з другою, і всі вони відправилися на тривалу обкатку по тільки що зданому в експлуатацію автодрому Бруклендс. І коли знов зібрані машини підтвердили повну ідентичність своїх ходових характеристик параметрам автомобілів заводської збірки, Британський автомотоклуб видав фірмі "Кадилак" диплом і срібний кубок з написом "За стандартизацію". Після цього на табличці з гербом фірми на автомобілях "Кадилак" з'явився напис "Standard of the world" – зразок для наслідування для всього світу.
Вихідний контроль замість вхідного. На початку XX століття форд вперше ввів замість вхідного контролю тих, що комплектують на збірці вихідний контроль на тих виробництвах, де ті, що ці комплектують виготовлялися, тобто на збірку почали поступати тільки придатні, якісні вироби. Він також створив окрему службу технічного контролю, незалежну від виробництва.
Заміна контролю складав один з елементів виробничої системи форда-Тейлора, яка була розроблена Тейлором і упроваджена на заводах форда. Ця система заснована на концепції наукового менеджменту, що включила системний підхід, кадровий менеджмент, ідею розділення відповідальності між працівниками і управлінцями в забезпеченні якісної і ефективної роботи організації, ідею наукового нормування праці. У основних рисах проіснувала до теперішнього часу і є моделлю організації виробництва більшості сучасних підприємств. Тільки у 70-і роки їй на зміну почала приходити інша концепція (виробнича система Тойота).
Концепція фази відбракування полягає в тому, що споживач повинен отримувати тільки придатні вироби, тобто вироби, відповідні стандартам. Основні зусилля повинні бути направлені на те, щоб не придатні вироби (брак) були б відсічені від споживача.
Результат фази полягав в тому, що чисельність контролерів почала складати до 30 - 40% від чисельності виробничих робочих, іноді і більш. Підвищення якості завжди супроводжується зростанням витрат на його забезпечення. Тобто цілі підвищення ефективності виробництва і підвищення якості виробів є суперечливими (не можуть бути досягнуті одночасно).
Фаза управління якістю
Мета фази управління якістю – зосередити зусилля не на тому, як виявити і вилучити непридатні вироби до їх відвантаження покупцеві, а на тому, як збільшити вихід придатних виробів в техпроцессе. У цій фазі виділяють два етапи:
Управління процесами – перехід від контролю до управління окремими процесами
Управління виробництвом – перехід від управління окремими процесами до управління виробництвом в цілому
Старт первого этапа май 1924г. Вестерн Электрик, США. Точкой отсчета считаются работы, выполненные в Отделе технического контроля фирмы Вестерн Электрик, США. В мае 1924 г. сотрудник отдела доктор Шухарт передал своему начальнику короткую записку, которая содержала метод построения диаграмм, известных нынче по всему миру как контрольные карты Шухарта. Контрольные карты основаны на статистических методах оценки стабильности протекания различных технологических процессов. На основе выборок – замеров контрольных показателей процессов (к-ва брака в контрольной партии) – строится среднее значение и допустимые верхнее и нижнее отклонения. Процесс не должен выходить за допустимые значения. Статистические методы, предложенные Шухартом, дали в руки управленцев инструмент, который позволил контролировать качество производства комплектующих.
Для першого етапу було характерне створення аудиторських служб за якістю, які на відміну від відділів технічного контролю займалася не розбраковуваною продукції, а шляхом контролю невеликих вибірок з партій виробів перевіряла працездатність системи забезпечення якості на виробництві.
Впровадження таких служб контролю якості окремих процесів значно підвищило ефективність виробництва, але є межа, визначувана системою. Кожен виробничий процес має певна межа виходу придатних виробів, і це межа визначається не процесом самим по собі, а системою, тобто всією сукупністю діяльності підприємства, організації праці, управління, в якій цей процес протікає.
Другий етап управління якістю (фаза менеджменту якості) пов'язаний з підвищенням якості шляхом управління підприємством. Складовими елементами цього етапу є:
Вдосконалення системи в цілому, а не тільки окремих виробничих процесів.
Безпосереднє участі вищого керівництва компаній в проблемах якості.
Навчання всіх співробітників компаній від до низу верху основним методам забезпечення якості.
Упор на мотивацію співробітників на високоякісну працю .
Концепція «0 дефектів на всіх ділянках".
Початок етапу – 1950 р., Японія. У 1950 доктор Едвардс Демінг отримав запрошення від японського союзу учених і інженерів взяти участь в програмі відновлення японської промисловості. Там він і запропонував програму менеджменту якості з 14 пунктів, розробив принцип постійного поліпшення якості. За 12 лекцій доктор Демінг зустрівся з сотнями провідних менеджерів японських фірм. Основна ідея програми: "Основа якості продукції – якість праці і якісний менеджмент на всіх рівнях, тобто така організація роботи колективів людей, коли кожен працівник отримує задоволення від своєї роботи". Програма була активно сприйнята і провела революцію в японській промисловості.
Основні ідеї цієї програми були розроблені і намагалися застосовуватися в США, але там спочатку не знайшли належного відгуку. Тільки у Японії вони знайшли благодатний грунт. Після прочитання лекцій в Японії, Демінг передрік: «Через декілька років мир здригнеться від великої кількості якісних японських товарів».
У 1957 р. Фейгенбаум опублікував статтю, в якій виклав принципи тотального управління якістю і паралельного (одночасного) інжинірингу – принципи TQM – Total Quality Management. Ці принципи лежать в основі сучасних систем управління якістю.
Другий етап – менеджмент якості відображає сучасне уявлення про систему управління якістю. Суперечність між підвищенням якості і зростанням ефективності виробництва в його колишніх формах була подолана – застосування нових ідей управління дозволило одночасно підвищувати якість і знижувати витрати на виробництво. Споживач практично у всіх країнах почав отримувати товари і послуги високої якості за доступною ціною – ідея “суспільства споживання” утілилася в життя.
Склалася концепція стандартизованного якості – якість визначає виробник, а покупець бере товар або не берет. Внутрішньою суперечністю цієї фази є питання: що робити при помилці визначення запитів, коли придатні товари не знаходять попиту?
Фаза планування якості
Мета – планування запитів. Ця фаза почала зароджуватися в середині 60х рр. як розвиток ідей попередньої фази у напрямі повнішого задоволення запитів споживачів.
Передумовами виникнення фази планування якості є:
Розвиток світового ринку товарів і послуг.
Різке загострення конкуренції на цьому ринку.
Політика державного захисту інтересів споживачів .
Розвиток теорії надійності виробів.
Впровадження обчислювальної техніки і САПР.
Основи концепції нової фази:
Велика частина дефектів виробів закладається на стадії розробки із-за недостатньої якості проектних робіт.
Математичне моделювання властивостей і процесів. Перенесення центру тяжіння робіт із створення виробу з натурних випробувань дослідних зразків або партій на математичне моделювання властивостей виробів, а також моделювання процесів виробництва виробів, що дозволяє виявити і усунути конструкторські і технологічне дефекти ще до початку стадії виробництва.
Зниження ціни – високу якість необхідно надати споживачеві за прийнятну ціну, яка постійно знижується, оскільки конкуренція на ринках дуже висока.
В даний час ця фаза тільки зароджується, і її концепція ще остаточно не сформувалася.
Якість програмного забезпечення визначається в стандарті ISO 9126 як вся сукупність його характеристик, що відносяться до можливості задовольняти висловлені або такі, що маються на увазі потреби всіх зацікавлених осіб.
Стандарт ISO 9126 дає наступне представлення якості.
При розгляді якості ПО розрізняються поняття внутрішньої якості, пов'язаної з характеристиками ПО самого по собі, без урахування його поведінки, зовнішньої якості, що характеризує ПО з погляду його поведінки, і якість ПО при використанні в різних контекстах — та якість, яка відчувається користувачами при конкретних сценаріях роботи ПО. Для всіх цих поглядів на якість введені метрики, що дозволяють оцінити його. Крім того, при створенні якісного ПО істотна якість технологічних процесів його розробки. Взаємовідношення між цими аспектами якості по схемі, прийнятій в ISO 9126, показано на рис. 14.1.
Рис. 14.13
Загальні принципи забезпечення якості процесів виробництва у всіх галузях економіки регулюються набором стандартів ISO 9000. Найбільш важливі для розробки ПО стандарти в його складі наступні.
• ISO 9000:2000 Quality management systems — Fundamentals and vocabulary [5]. Системи управління якістю — Основи і словник. (Аналог ГОСТ Р-2001).
• ISO 9001:2000 Quality management systems — Requirements. Models for quality assurance in design, development, production, installation, and servicing [6]. Системи управління якістю — Вимоги. Моделі для забезпечення якості при проектуванні, розробці, комерціалізації, установці і обслуговуванні. Визначає загальні правила забезпечення якості результатів у всіх процесах життєвого циклу. (Аналог ГОСТ Р-2001).
Цей стандарт виділяє наступні процеси