Стандартизация и обеспечение качества сложных программных средств при системном проектировании Тема 5. Основы стандартизации при проектировании программных средств

5.1. Цели и задачи стандартизации при проектировании программных средств.

Непрерывный рост масштабов проектов ИС и их необозримости для отдельного специалиста привели к необходимости принципиального изменения отношения к регламентированию, документированию и дисциплине труда коллективов специалистов при обеспечении длительного жизненного цикла программных средств. Накопленный мировой опыт сосредоточен и обобщен в международных, национальных и военных (зарубежных) стандартах, которые почти неизвестны отечественным специалистам. За рубежом требования стандартов к объектам, документам и процессам ЖЦ ИС и ПС во многих случаях являются обязательными и определяют конкурентоспособность продукции. В связи с этим существенно изменились объекты и методология в области создания и всего ЖЦ сложных ИС. Пренебрежение стандартами отечественными специалистами резко снижает конкурентоспособность на Западе, созданных ими даже на отличной идейной базе, программных средств.

Состояние и развитие стандартизации в области информационных систем характеризуется следующими особенностями, которые необходимо учитывать при системном проектировании ИС и ПС:

• - несколько сотен разработанных за рубежом международных и национальных стандартов не полностью и неравномерно покрывают потребности в стандартизации объектов и процессов создания и "Применения сложных ИС и их компонент;

• - большая длительность разработки, согласования и утверждения международных и национальных стандартов (3-5 лет) приводит к ц\ консерватизму, а также к хроническому отставанию требований и рекомендаций этих документов от современного состояния техники и от текущих потребностей практики и технологии создания сложных ИС;

• - стандарты современных ИС должны учитывать необходимость построения ПС как открытых систем и обеспечивать:

• их расширяемость при наращивании или изменении выполняемых функций;

• переносимость прикладного программного обеспечения между разными аппаратно-программными платформами;

• возможность взаимодействия с другими информационными системами той же проблемно-ориентированной сферы;

• - в области ИС стандартами поддержаны и регламентированы функционально наиболее простые объекты и рутинные, массовые процессы, такие, как телекоммуникация, программирование, документирование программ и данных и т.п.;

• - наиболее сложные и творческие процессы создания и развития крупных распределенных ИС - системные анализ и проектирование, интеграция компонент и систем, испытания и сертификация ИС и т.п. почти не поддержаны требованиями и рекомендациями стандартов, вследствие трудности их формализации, унификации и разнообразия содержания;

• - чем сложнее объекты или процессы, подлежащие стандартизации, тем больше необходимо использовать и формулировать предварительных условий, учитываемых в требованиях и рекомендациях стандарта, которые следует адаптировать и конкретизировать для корректного их применения в определенном проекте;

• - пробелы и задержки в подготовке и издании стандартов высокого ранга и текущая потребность унификации и регламентирования современных объектов и процессов в области ИС приводят к созданию и практическому применению многочисленных нормативных и методических документов отраслевого, ведомственного или фирменного уровня;

• - последующие селекция, совершенствование и согласование нормативных и методических документов в ряде случаев позволяют создать на их основе национальные и международные стандарты.

Основными целями применения стандартов и нормативных документов при создании ИС являются:

• снижение трудоемкости, длительности, стоимости и улучшение других технико-экономических показателей проектов ИС;

• повышение качества разрабатываемых или применяемых покупных компонент и ИС в целом при их разработке, приобретении, эксплуатации и сопровождении;

• обеспечение расширяемости ИС по набору прикладных функций и масштабируемости в зависимости от размерности решаемых задач;

• поддержка функциональной интеграции в ИС задач, ранее решавшихся раздельно;

• обеспечение переносимости прикладных программ и' данных между разными аппаратно-программными платформами.

Применение стандартов при системном проектировании ИС позволяет ориентироваться на построение систем из крупных функциональных узлов, отвечающих требованиям стандартов, применять достаточно отработанные и проверенные проектные решения. Они определяют стандартизированные интерфейсы и протоколы взаимодействия компонент таким образом, что разработчику системы, как правило, не требуется вдаваться в детали внутреннего устройства этих компонент. Стандарты, относящиеся к прикладным программным комплексам (функциональным частям) ИС, облегчают повторное использование в проектируемой системе уже разработанных и проверенных прикладных программ. Таким образом, проектирование ИС в значительной степени может сводиться к ее компоновке из стандартизированных узлов. Можно выделить следующие основные группы специалистов, пользователей регламентирующих документов:

• руководители проекта ПС и его основных крупных компонент;

• системные аналитики, создатели пилотных проектов компонент и алгоритмов решения функциональных задач;

• программисты - разработчики программ и структур данных;

• интеграторы функциональных программных компонент, тестирующие и отлаживающие крупные функциональные компоненты и ПС в целом;

• испытатели и сертификаторы комплексов программ;

• разработчики технологии, инструментальных средств, методических, руководящих и инструктивных документов, обеспечивающих ЖЦПС.

Для перечисленных групп специалистов на базе стандартов должен быть создан комплект документов, каждый из которых имеет конкретных пользователей в проекте ПС. В составе документов должны подготавливаться методики, инструкции и описания по использованию

конкретных инструментальных средств и выполнению частных работ и операций в ЖЦ ПС. Таким образом стандарты и базовые нормативные документы ЖЦ ПС должны служить верхним уровнем большой иерархической системы технологических документов, регламентирующей и конкретизирующей все этапы, работы и документы проекта.

В России создание и испытания автоматизированных систем (АС), которые включают, в частности, ПС и БД, регламентированы:

1. ГОСТ Р ИСО/МЭК 8631 –95. Информационная технология. Программные конструктивы и условные обозначения для их представления.

2. ГОСТ Р ИСО/МЭК 9126-93. Информационная технология. Оценка программной продукции. Характеристики качества и руководство по их применению.

3. ГОСТ Р ИСO 9127-95. Системы обработки информации. Документация пользователя. Информация на упаковке для потребительских программных пакетов.

4. ГОСТ Р ИСО/МЭК ТО 9294-93. Информационная технология. Руководство по управлению документированием программного обеспечения.

5. ГОСТ 19.501-78. ЕСПД. Формуляр. Требования к содержанию и оформлению.

6. ГОСТ 19.505-79. ЕСПД. Руководство оператора.

7. ГОСТ 35.603-92. Информационная технология. Виды испытаний автоматизированных систем.

8. ГОСТ 28195-89. Оценка качества программных средств. Общие положения.

9. ГОСТ 28806-90. Качество программных средств. Термины и определения.

Полный список ГОСТов приведен в Приложении 1.

Однако создание, сопровождение и развитие программных средств для современных информационных систем в этих стандартах отражены недостаточно, а многие их положения устарели с точки зрения построения современных распределенных комплексов прикладных программ высокого качества в системах управления и обработки данных с различной архитектурой. Поэтому в отечественных разработках целесообразно выбирать и использовать отработанные зарубежные стандарты в этой области. Основные современные зарубежные стандарты ЖЦ ориентированы на сложные ПС обработки информации и управления в реальном времени. К таким ПС предъявляются наиболее высокие требования к качеству функционирования, они создаются большими коллективами специалистов в течение длительного времени.

Наибольшие достижения в регламентировании требований к объектам и процессам ЖЦ ПС и их реализации сосредоточены в стандартах Министерства обороны США, которые должны обеспечивать высокое качество и безопасность функционирования критических военных систем. Стандарт МО США – MIL-STD-498 представляет собой комплект из трех документов, общим объемом около 600 страниц, куда входят:

- собственно стандарт - Разработка и документирование программного обеспечения - MIL-STD-498 - Software Development and Documentation;

- руководство - Обзор и адаптация (подготовка к применению) -Overview and Tailoring;

- руководство - Применение и рекомендации - Application and Reference.

Создание ПС рассматривается как часть полного процесса разработки специальных информационных систем военного назначения. Отмечается, что этот стандарт базируется на процессах и документах, представленных в международном стандарте ISO/IEC 12207:1995 -Процессы жизненного цикла программных средств, а также в стандарте по обеспечению качества продукции - ISO 9001 и предшествовавших военных стандартах. Начальные этапы проектирования и заключительные этапы испытаний и сдачи заказчику объединены в совместный анализ программных и аппаратных средств целостной информационной системы, полностью решающей требуемые потребителем функциональные задачи. Стандарт унифицирует требования к проектированию, разработке, модификации и документированию ПС. Проведено разделение требований к объектам и процессам жизненного цикла ПС.

Стандарт ориентирован, прежде всего, на создание крупных, сложных комплексов программ, но при необходимости может быть адаптирован на любые типы ПС. В стандарте представлены технологические задачи, которые следует решать, и процессы для их реализации, но не конкретные методы и рецепты их осуществления. Положения стандарта ориентированы на применение любых методов, языков программирования и CASE-средств, а также поддерживают возможность повторного использования программных компонент и измерения характеристик объектов и процессов. Предполагается, что требования стандарта должны выделяться, адаптироваться и конкретизироваться с учетом характеристик проекта, выбранного инструментария и внешней среды разработки, для чего приводятся рекомендации и примеры.

Существенной частью стандарта для проектирования является пятый раздел первого Руководства, в котором изложены рекомендации по подготовке и адаптации к применению основных требований стандарта при проектировании, разработке и/или приобретении программных средств. Рассмотрены пути и варианты выделения, формирования и применения требований стандарта для разных типов ПС. Методика подготовки к использованию стандарта и формирования требований к конкретному ПС представлена в виде 18 организационных шагов, в которых рекомендуется:

• - определить концепцию и стратегию разработки всей системы и ее ПС, а также стратегию приобретения или создания компонент и идентифицировать тип ПС;

• - выделить положения стандарта, необходимые для использования при формировании структуры конкретного ПС, описаний данных и планировании разработки;

• - детализировать и задокументировать основные требования стандарта к ПС для их формализации в контракте с заказчиком;

• - определить форматы и расписания выходных данных приобретаемого или создаваемого ПС;

• - провести структурный анализ вариантов ПС и базы данных на соответствие требованиям контракта;

• - разработать и представить потребителям (заказчику) план разработки и развития проекта ПС;

• - определить мониторинг контракта на проект ПС.

Освоение и применение этого стандарта должно помочь отечественным специалистам при создании крупных проектов, непосредственно как основа при формировании конкретных технологий и выборе эффективных инструментальных средств, а также как документ, дисциплинирующий разработчиков и заказчиков при создании требований к ИС и ПС высокого качества.