Тема 2 жизненный цикл программных средств

2.1. Понятие жизненного цикла

Понятие жизненного цикла (ЖЦ) программных средств (ПС) появилось, когда программистское сообщество осознало необходимость перехода от кустарных ремесленнических методов разработки программ к технологичному промышленному их производству. Его появление было связано с кризисом программирования, который наметился в конце 60-х – начале 70-х годов прошлого века. Суть кризиса состояла в том, что программные проекты все чаще стали выходить из-под контроля: нарушались сроки, превышались запланированные объемы финансирования, результаты не соответствовали требуемым. Многие проекты вообще не доводились до завершения. Кроме того, оказалось, что недостаточно разработать программу, а надо ее еще сопровождать. Этап сопровождения часто требует больше средств, чем разработка.

Ситуация была вызвана ростом сложности проектов. Масштабы ее нарастали. Необходимо было принимать меры для радикального усовершенствования принципов и методов разработки программного обеспечения (ПО) с учетом его развития и сопровождения. Заговорили о том, что надо обратиться к опыту промышленного проектирования и производства, где был накоплен опыт успешной разработки не менее сложных проектов.

Методологическую основу промышленной инженерии составляет понятие жизненного цикла изделия (продукта) как совокупности всех действий, которые надо выполнить на протяжении всей «жизни» изделия. Смысл ЖЦ состоит во взаимосвязанности всех этих действий. Итак, жизненный цикл промышленного изделия:

• последовательность этапов (фаз, стадий): проектирования, изготовления образца, организация производства, серийное производство, эксплуатация, ремонт, вывод из эксплуатации;

• этапы проектирования состоят из технологических процессов, действий и операций.

Организация промышленного производства с позиции ЖЦ позволяет рассматривать все его этапы во взаимосвязи, что ведет к сокращению сроков, стоимости и трудозатрат.

Аналогия ЖЦ ПО с техническими системами имеет более глубокие корни, чем это может показаться на первый взгляд. Программы не подвержены физическому износу, но в ходе их эксплуатации обнаруживаются ошибки (неисправности), требующие исправления. Ошибки возникают также от изменения условий использования программы. Последнее же является принципиальным свойством программного обеспечения, иначе оно теряет свой смысл. Поэтому правомерно говорить о старении программ, хотя не о физическом старении, а о моральном.

Необходимость внесения изменений в действующие программы как из–за обнаруживаемых ошибок, так и по причине развития требований приводит по сути дела к тому, что разработка ПО продолжается после передачи его пользователю и в течение всего времени жизни программ. Деятельность, связанная с решением довольно многочисленных задач такой продолжающейся разработки, получила название сопровождения программного обеспечения.

2.2. Базовый профиль жизненного цикла программных средств

За последние несколько лет создано множество международных стандартов, регламентирующих процессы и продукты ЖЦ ПС и баз данных (БД). Международные стандарты (ISO) содержат результаты обобщения мирового опыта в различных сферах. Применение этих стандартов должно служить основой для методов и систем обеспечения ЖЦ и качества ПС, однако для конкретных проектов требуется корректировка, адаптация или исключение некоторых положений стандартов, применительно к особенностям отечественных технологий и характеристик этого вида продукции.

В Беларуси создание и испытания систем, которые включают ПС и БД, регламентированы небольшой группой ГОСТов. В области обеспечения ЖЦ и качества сложных комплексов программ существует и применяется группа стандартов ГОСТ ЕСПД, которые отстают от мирового уровня на 5–8 лет. В них создание, сопровождение и совершенствование программных средств отражены недостаточно. Многие их положения устарели с точки зрения построения современных распределенных комплексов прикладных программ высокого качества в системах управления и обработки данных. Поэтому в отечественных разработках целесообразно использовать апробированные международные стандарты в этой области.

В экспортных заказах зарубежные клиенты требуют соответствия методов и технологии проектирования, производства и качества продукции современным международным стандартам, которые необходимо осваивать и применять для обеспечения конкурентоспособности отечественных программных продуктов на мировом рынке. Поэтому ряд современных международных стандартов в области программных средств полностью и аутентично переведен на русский язык и утвержден в ранге стандартов для непосредственного использования предприятиями республики.

Особенности организационных структур, различия в размерах и сложности проектов, в требованиях к системам, в применяемых методах их разработки, необходимость преемственности с унаследованными системами, находящимися в эксплуатации, влияют на организацию разработки, приобретения, применения и сопровождения аппаратных и программных средств. При создании и развитии сложных распределенных тиражируемых ПС целесообразно гибкое формирование и применение гармонизированных совокупностей базовых стандартов и нормативных документов разного уровня, выделение в них требований и рекомендаций, необходимых для реализации заданных функций ПС и обеспечения их высокого качества. Для унификации и регламентирования процессов ЖЦ ПС такие совокупности стандартов должны адаптироваться и конкретизироваться применительно к определенным классам проектов, процессов и компонентов ПС. В связи с этим выделилось и сформировалось понятие профилей стандартов.

ЖЦ современных систем поддерживается рядом профилей стандартов, которые регламентируют крупные объекты и процессы их создания: вычислительных средств, телекоммуникации, визуализации, ПС и БД. В данном пособии аппаратные средства не рассматриваются, внимание сосредоточено на профилях, в той или иной степени поддерживающих этапы ЖЦ и качество сложных ПС.

Профили ПС унифицируют и регламентируют часть требований, характеристик, показателей качества объектов и процессов, формализованных на базе стандартов и нормативных документов. Другая часть функциональных и специфических характеристик ПС определяется заказчиками и разработчиками творчески, без учета положений нормативных документов. В ЖЦ ПС можно выделить две группы профилей ПС:

• профили, регламентирующие процессы ЖЦ и системы обеспечения качества проектирования, разработки, применения, сопровождения и совершенствования ПС и их компонентов;

• профили, регламентирующие объекты: архитектуру и структуру ПС и их компонентов – функции, интерфейсы и протоколы взаимодействия, форматы данных.

Базовый профиль ЖЦ ПС ориентирован на использование участниками проекта ПС – разработчиками и заказчиками. Адаптированные требования его стандартов должны быть обязательными для всех специалистов проекта. Поэтому в его состав входят наиболее общие стандарты и нормативные документы, определяющие весь ЖЦ ПС и его качество.

При планировании и подготовке технологической поддержки создания комплекса программ на этапе проектирования ПС уточняется его ЖЦ и основные характеристики проекта. Это позволяет выделить и адаптировать базовые стандарты системы качества и основные стандарты для ЖЦ программных средств. После этого следует отобрать стандарты и нормативные документы системы качества, выделяя рекомендации, целесообразные для использования в профилях ЖЦ данного ПС, провести их адаптацию для применения с учетом характеристик проекта, методологии и технологии создания комплекса программ, а также предполагаемых инструментальных средств автоматизации его проектирования и разработки. На этом этапе должны быть выбраны, разработаны или приобретены НД, руководства и инструкции, дополняющие базовые стандарты ЖЦ ПС, с целью полного определения и регламентирования набора профилей для применения специалистами, участвующими в проекте.

В уточненном плане реализации и обеспечения ЖЦ проекта ПС должны быть представлены ссылки на состав и содержание документов каждого профиля, выделены компоненты, параметры и ограничения, сформированные в процессе адаптации базового профиля ЖЦ данного ПС. Для разработчиков и заказчиков ПС должны быть созданы руководства по применению профилей на этапах ЖЦ. На этапе предварительного проектирования, в частности, целесообразно формировать проект адаптированного профиля ЖЦ и системы качества ПС.

Широкое многообразие классов и видов программ определяет формальные трудности, связанные с методами и процедурами доказательства соответствия ПС условиям контрактов и требованиям потребителей. По мере расширения применения и увеличения сложности систем выделились области, в которых ошибки или недостаточное качество программ или данных могут нанести ущерб, значительно превышающий положительный эффект от их использования. В этих критических случаях недопустимы аномалии и дефекты функционирования программного продукта при любых искажениях исходных данных, сбоях и частичных отказах аппаратуры и других нештатных ситуациях. Проблема удостоверения достигнутого качества функционирования сложных ПС и методов обеспечения их жизненного цикла базируется на сертификации аттестованными проблемно– ориентированными испытательными лабораториями.

Применение сертифицированных систем качества на предприятия разработчиках и профилей стандартов не только гарантирует высокое, устойчивое качество процессов обеспечения ЖЦ ПС, но позволяет во многих случаях не проводить или сокращать сертификацию конечного программного продукта. Основой сертификации должны быть детальные и эффективные методики испытаний конкретных ПС, специально разработанные тестовые задачи и генераторы для их формирования, а также квалификация и авторитет испытателей. Для этого заказчики должны выбирать подрядчиков–исполнителей своих проектов, имеющих системы обеспечения качества ПС и сертификаты, удостоверяющие реализацию и применение системы качества предприятием-разработчиком.