4.4.2. Нові дисципліни індустрії наукового совтвера
Ядро знаний SWEBOK і відповідна програма навчання Curricula-2004 з програмної інженерії не містить дисциплін, пов’язаних з виробництвом програмної продукції на фабриках програм, принципами комплектації фабрики технічними і людськими ресурсами, методами створення необхідних продуктових ліній та служб підтримки засобів та інструментів та керування відповідними фахівцями. Тобто в індустрії ПП не вирішені проблеми оцінювання складності об’єктів і процесів виготовлення ПП на лініях, замало робіт, в яких пропонуються шляхи подолання складності, особливо при зборки великих систем з різних готових КПВ. Тому було потрібно методика розроблення і виконання ліній, яка подана нами як набор нових дисциплін підтримки індустрії, які забезпечують нормативне і регламентоване виконання різних робіт з розробки, зборки і керування експертизами, вимірами і оцінками артефактів.
В результаті проведених багаторічних досліджень, теоретичних і прикладних розробок в області програмування нами дано нове визначення науково-технічної дисципліни – програмна інженерія (ПІ), як спадкоємиця програмування у більш широкому змісту [24].
.
Програмна інженерія (Software Engineering) – розділ комп’ютерної науки (Computing Science), вивчає методи і засоби побудови комп’ютерних програм, відображає закономірності розвитку програмування, узагальнює накопичений досвід програмування, містить прості об’єкти (модулі, компоненти, аспекти тощо), операції над ними, а також правили упорядкування діяльності у вигляді базового технологічного процесу побудови з простих об’єктів нових, більш складних (ПЗ, ПС, сімейство систем, програмних проектів тощо).
Інженерія програмування в більш широкому розумінні – це інженерна діяльність, яка потребувала залучення до побудови складних об’єктів регламентованого життєвого циклу (ЖЦ), інженерних методів планування, управління роботами фахівців, оцінювання їхніх трудовитрат, вартості і якості виготовлення кінцевого програмного продукту. З інженерної точки зору – це вирішення задач формування вимог, розроблення і супроводу побудованого продукту, а також перевірки операцій базового процесу на адекватність реалізації проекту, вкладання його у заданий строк і функціональність.
Головними цільовими програмними об’єктами ПІ є: програмні системи, ПЗ, сімейство систем, програмний проект, складні комп’ютерні системи.
Для їхнього ефективного виробництва нами запропоновано нову класифікацію програмної інженерії, яка уточнює раніше подану систему знань (2001р.) у SWEBOK (Software Engineering Body of Knowledge) в напрямі забезпечення різних аспектів індустріального виробництва цільових програмних об’єктів новими дисциплінами, а саме такими: наукова, інженерна, економічна, управлінська та виробнича. [12–13]. Обґрунтування їхнього змісту та призначення дається нижче (рис.4.4).
Наукова дисципліна ПІ. Її основу становлять класичні науки (теорія алгоритмів, множин, доказу, математична логіка тощо), а також теорія програмування та відповідні загальні мовні засоби проектування на певному рівні абстракції моделей і архітектури цільових програмних об’єктів. Як наука, вона містить основні поняття і об'єкти, теоретичні підходи, методи програмування та процеси виготовлення ПП. При розробленні простих об’єктів виконується засоби специфікації у МП, а цільових об’єктів – із застосуванням спектру інженерних методів виготовлення програмних продуктів на процесах ЖЦ.
Теорія програмування – сукупність методів, мов і засобів формального проектування архітектури та специфікації складових цільових об’єктів, методів їхнього доказу (верифікації і тестування), систематичних і формальних методів програмування і трансформації об’єктів до внутрішнього подання, керування різними ресурсами, а також вимірювання та оцінювання кінцевого продукту на досягнення необхідних показників ПП (надійність, якість, продуктивність тощо).
Таким чином, наукова дисципліна є теоретичним фундаментом ПІ, який буде вдосконалюватися відповідно потребам індустріального виробництва ПП, а саме, інтеграції складових елементів за їхніми інтерфейсами, спираючись на розвиток теорії синтезу, композиції або збирання.
Інженерна дисципліна ПІ. Це сукупність інженерних прийомів, засобів і стандартів, орієнтованих на виготовлення цільових об’єктів із застосуванням наукової дисципліни ПІ. Виходячи з нашого досвіду, базовими компонентами цієї дисципліни визначені такі:
– ядро знань SWEBOK, як загально прийнятий набір методів і засобів керованого розроблення ПП;
– базовий процес ПІ, як стрижень процесній діяльності в організації-розробнику ПП;
– стандарти, як набір регламентованих правил конструювання артефактів на процесах ЖЦ;
інфраструктура – умови середовища з методичним забезпеченням базового процесу ПІ для підтримки дій виконавців, що займаються виробленням ПП.
Рис.4.4 Структура ПІ
Ядро знань програмної інженерії SWEBOK – головна змістовна сутність концептуальних основ програмної інженерії. Структурно воно містить 10 розділів. П’ять цих розділів – методи і засоби розробки (інженерія вимог, проектування, конструювання, тестування, супровід). Їм відповідають процеси ЖЦ, задачі і види діяльності яких базуються на методах і засобах побудови продукту. Інші п’ять розділів ядра – це базовий процес ПІ і методи інженерії керування проектом, конфігурацією, якістю і ризиком. Об’єднання ядра знань SWEBOK, зокрема через його базовий процес, із процесами стандартів ПІ повністю визначають розробку і супровід програмного продукту як інженерну дисципліну.
Базовий процес – це метарівень, що визначає основні поняття, оцінки, вимір, керування змінами і удосконалювання самого процесу, а також множина логічно пов’язаних з цим процесом видів інженерної діяльності. організації-розробника за виготовленням програмного продукту.
Стандарти ПІ – це технологічно відпрацьована дисципліна проектування зі строго визначеним і регламентованим порядком проведення робіт з програмної інженерії, зв’язаних з розробленням деякого типу програмного продукту і його оцінювання на якість, ризик тощо. Стандартів у галузі ПІ напрацьовано багато, вони регламентують різні напрями діяльності щодо програмування програмних продуктів, а саме стандартизують терміни і поняття, життєвий цикл (ЖЦ), якість, вимір, оцінку продуктів, процесів тощо. Найбільш важливими серед них є стандарт ISO/IEC 12207 стосовно процесів ЖЦ, а також стандарти ISO/IEC 9000 –1, 2, 3, ДСТУ 2844–94 і ДСТУ 2850–94. Визначено роль цих стандартів у ПІ, сформульовано методики формування нових ЖЦ під конкретний продукт, а також принципи інженерії виробництва (проектування і розроблення) програмного продукту. Між методами ядра знань SWEBOK і процесами стандарту встановлено прямий зв’язок, що відображено у фундаментальних моделях ЖЦ (водоспадної, спіральної, еволюційної тощо) і знову розроблено під проект.
Інфраструктура – це набір технічних, технологічних (методичних), людських та програмних ресурсів організації–розробника, необхідних для виконання базового процесу ПІ з метою забезпечення договору з замовником програмного проекту. До технічних ресурсів відносяться: комп’ютери, пристрої (принтери, сканери тощо), сервери і т.п. Технологічні та методичні ресурси – це методики, процедури, правила, рекомендації стандартів тощо. Програмні ресурси – це інструментальні засоби та загальні компоненти середовища розроблення ПП. Разом – це набір засобів та документів з регламентації, виконання і регулювання процесів ЖЦ у заданому середовищі. Людські ресурси – це групи розробників та служб керування проектом, планами, якістю, ризиками та конфігурацією проекту.
Іншими словами, інженерія ПС – побудова у середовищі за наведеними інженерними компонентами нових складових ПС, а саме, компонентів, застосувань, систем сімейства, а також використання готових компонентів, накопичених в сучасних репозитаріях, GreenStone, Grid, Matlab тощо. Базис цієї інженерії – стандарти SWEBOK ISO/IEC–12207 РМВОК, які слугують підвищенню технологічності та продуктивності виготовлення ПП різного призначення.
Дисципліна керування в ПІ. Базисом цієї дисципліни є класична теорія управління складними системами, сучасний менеджмент проекту з відповідним стандартом IEEE Std.1490, що містить ядро знань PMBOK (Project Management Body of Knowledge). Теорію управління, а саме теорію організаційного управління, розроблено академіком В.М.Глушковим. Вона перевірена практикою побудови технологічних процесів у металургійній, судно будівельній і хімічній промисловості, а також знайшла впровадження у масове виробництво (зокрема, в АСУ “Львів”).
Ця теорія мала розвиток і закордоном, особливо в частині теорії планування виробництвом. Так, на фірмі «Dupon» з метою планування й складання планів-графіків великих комплексів робіт з модернізації її заводів був розроблений метод CRM (Critical Path Method) з графічним представленням робіт із зазначенням часу їхнього виконання за критичним шляхом. Інший метод сітьового планування PERT (Program Evaluation and Review Technique) був апробований при реалізації проекту розроблення ракетної системи «Polaris», що поєднував близько 3800 підрядників. Кожний з цих методів виник у надрах промислового виробництва, адаптований до середовища програмування і став базовим в індустрії програмних продуктів.
Теорія управління і планування відображена в стандарті PMBOK, як базису менеджменту програмного проекту. У ньому визначені процеси ЖЦ проекту і головні області знань, згруповані по задачах: ініціація, планування, використання, моніторинг і керування. Головна область знань – інтеграція визначає концепцію керування організаційною діяльністю колективу виконавців проекту за методами прийняття рішень відносно ресурсів, служб контролю дій на проекті та вкладання в задану вартість.
Ці напрацьовані положення теорії управління, планування та стандарту PMBOK, серії стандартів ISO–9001 з керування якістю та відповідне методичне забезпечення – основи дисципліни керування в ПІ та підготовки висококваліфікованих менеджерів і спеціалістів з організаційного управління випуском ПП.
Економічна дисципліна в ПІ є самостійною дисципліною ПІ зі своєю теорією і накопиченої практикою вимірювання та оцінювання вартісних, строкових і експертних показників продукту стосовно складання контрактів зі створення ПП, прийняття проектних рішень, подання вимог, розроблення архітектури, визначення ризиків проектування за заданими ресурсами та проведення різних розрахунків. Ця дисципліна є найбільш розвинутою у ПІ. В ній розроблено методи економічних розрахунків у ПІ, а саме, методологія прогнозування розміру ПП (FРA– Function Points Analyses, Feature Points, Mark-ІІ Function Points, 3D Function Points тощо), оцінювання витрат з виготовлення ПП за сімейством моделей COCOMO та математичних моделей (Angel, Slim, Seer тощо).
Іншими словами, сформульовані методи потребують їхнього вдосконалення для окремих частин систем сімейства залежно від розміру, вартості та працевтрат виробників, а також збагачення діючих методів вимірювання і оцінювання ПП стосовно цілей проекту.
Виробнича дисципліна. Головним питанням індустрії, як такої, є не тільки випуск відповідної продукції, але й отримання прибутку від цього. У галузі ПІ великих прибутків від випуску програмної продукції вже отримують такі світові фірми, як Microsoft, IBM, CORBA, Intel й інші, а також індійські фірми, які здійснюють оновлення застарілих систем програм. Основу виробництво ПП створюють технологічні процеси виготовлення продукту із застосуванням відповідних теорій програмування, сучасних інструментальних середовищ та засобів оцінки продуктів і процесів масового використання.
Першими спробами на шляху індустріального виробництва є ТПР, лінії продуктів (Product line) [12] в цілях задоволення ринкових потреб користувачів на деякі види програмної продукції, що створюються засобами інженерії застосувань, доменів і сімейств. Ці шляхи мають майбутній розвиток у напряму теоретичного обґрунтування технологій виготовлення ПП із застосуванням низки підібраних КПВ, засобів й інструментів відстеження ходу виготовлення за встановленими планами та вартістю.