4. Техническое задание.

Техническое задание - это документ, определяющий цели, требования и основные исходные данные, необходимые для разработки автоматизированной системы управления.

При разработке технического задания необходимо решить следующие задачи:

установить общую цель создания ИС, определить состав подсистем и функциональных задач;

разработать и обосновать требования, предъявляемые к подсистемам;

разработать и обосновать требования, предъявляемые к информационной базе, математическому и программному обеспечению, комплексу технических средств (включая средства связи и передачи данных);

установить общие требования к проектируемой системе;

определить перечень задач создания системы и исполнителей;

определить этапы создания системы и сроки их выполнения;

провести предварительный расчет затрат на создание системы и определить уровень экономической эффективности ее внедрения.

5. Эскизный проект.

Эскизный проект предусматривает разработку предварительных проектных решений по системе и ее частям.

Выполнение стадии эскизного проектирования не является строго обязательной. Если основные проектные решения определены ранее или достаточно очевидны для конкретной ИС и объекта автоматизации, то эта стадия может быть исключена из общей последовательностиработ.

Содержание эскизного проекта задается в ТЗ на систему. Как правило, на этапе эскизного проектирования определяются:

функции ИС;

функции подсистем, их цели и ожидаемый эффект от внедрения;

состав комплексов задач и отдельных задач;

концепция информационной базы и ее укрупненная структура;

функции системы управления базой данных;

состав вычислительной системы и других технических средств;

функции и параметры основных программных средств.

По результатам проделанной работы оформляется, согласовывается и утверждается документация в объеме, необходимом для описания полной совокупности принятых проектных решений и достаточном для дальнейшего выполнения работ по созданию системы.

На основе технического задания (и эскизного проекта) разрабатывается технический проект ИС.

6. Технический проект.

Технический проект системы - это техническая документация, содержащая общесистемные проектные решения, алгоритмы решения задач, а также оценку экономической эффективности автоматизированной системы управления и перечень мероприятий по подготовке объекта к внедрению.

На этом этапе осуществляется комплекс научно-исследовательских и экспериментальных работ для выбора основных проектных решений и расчет экономической эффективности системы. В завершение стадии технического проектирования производится разработка документации на поставку серийно выпускаемых изделий для комплектования ИС, а также определяются технические требования и составляются ТЗ на разработку изделий, не изготовляемых серийно.

7. Отладка.

Отладка — наиболее трудоемкий процесс проектирования. Скрытые ошибки иногда проявляются после многолетней эксплуатации системы. Полностью избежать ошибок невозможно, что обусловлено астрономическим числом вариантов работы системы. Проверить их все на правильность работы в обозримые сроки практически невозможно.

Затраты на выявление и устранение ошибок на более поздних этапах проектирования возрастают примерно экспоненциально (рис. 1.10)

Исследователи насчитывают 169 типов ошибок, сведенных в 19 больших классов:

1) логические;

2) ошибки манипулирования данными;

3) ошибки ввода-вывода;

4) ошибки в вычислениях;

5) ошибки в пользовательских интерфейсах;

6) ошибки в операционной системе и вспомогательных программах;

7) ошибки компоновки;

8) ошибки в межпрограммных интерфейсах;

9) ошибки в интерфейсах «Программа — системное ПО»;

10) ошибки при обращении с внешними устройствами;

11) ошибки сопряжения с базой данных (БД);

12) ошибки инициализации БД;

13) ошибки изменений по запросу извне;

14) ошибки, связанные с глобальными переменными;

15) повторяющиеся ошибки;

16) ошибки в документации;

17) нарушение технических требований;

18) неопознанные ошибки;

19) ошибки оператора.

Не все ошибки исходят от разработчика. По данным разных исследователей, от 6 до 19 % ошибок порождаются ошибками в документации [8, 16, 18].

Соотношение разработки и испытаний на различных этапах проектирования АИС приведено на рис. 1.11.

Данная цепочка лишь условно «вытягивается» в линию. Внутри нее всегда существуют возвратные циклы. Для выявления ошибок разработчики создают специальные тесты и проводят этап отладки. Если ошибок не найдено, это еще не означает, что их нет — может быть, тест оказался слишком слабым.

Методика отладки учитывает симптомы возможных ошибок:

• неверная обработка (неправильный ответ, результат) — до 30 %;

• неверная передача управления — 16 %;

• несовместимость программ с используемыми данными — 15 %;

• несовместимость программ по пересылаемым данным — до 9 %.

При разработке отладочных заданий решаются следующие задачи:

• составление тестов;

• выбор точек, зон и маршрутов контроля;

• определение перечня контролируемых величин и порядка фиксации их значений;

• задание порядка тестирования;

• оценка достоверности и трудоемкости отладки.

Отлаживаемая программа должна хотя бы один раз проработать по каждой ветви алгоритма и при этом присвоить переменным ряд значений, захватывая границы диапазона, несколько значений внутри него, нулевые значения и особые точки (если есть). Для специализированных систем разрабатывают специальные языки отладки. Они могут содержать относительно небольшое число команд (20—30) с дополнительными настроечными параметрами для решения следующих задач:

• управления выводом;

• моделирования процесса исполнения отлаживаемой программы;

• выдачи состояния компонент памяти в процессе исполнения программ;

• проверки условий достижения определенных состояний в процессе исполнения программы;

• установления тестовых значений исходных данных;

• осуществления условных переходов в тестировании в зависимости от результатов исполнения других макрокоманд или различных тестов;

• выполнения служебных операций по подготовке программы к тестированию.

Процесс отладки нельзя отнести к полностью формализованному, поэтому существуют эмпирические рекомендации по его проведению, которые приведены ниже.

1. Используйте семантический, заранее продуманный подход к отладке, планируйте процесс отладки и тщательно проектируйте тестовые наборы данных с наиболее простых вариантов, исключая наиболее вероятные источники ошибок.

2. Для упорядочения процесса тестирования собирайте и анализируйте информацию:

• об особенностях и статистике ошибок;

• о специфике исходных данных и последовательности изменения переменных в программе и их взаимном влиянии;

• о структуре алгоритма и особенностях его программной реализации.

3. В каждый момент времени определяйте местоположение только одной ошибки.

Используйте средства регистрации и отображения информации об ошибках, включая в программу специальный отладоч ный код для распечатки выборочных значений переменных, сообщений об окончании отдельных участков программы, трассировки, логических условий и т. п.

5. Внимательно изучайте полученные выходные данные и сравнивайте их с ожидаемыми, заранее рассчитанными результатами.

6. Обращайте внимание на данные, тщательно анализируйте работу программы при использовании граничных значений и при неправильном вводе; контролируйте типы данных, диапазоны, размеры полей и точность.

7. Используйте анализ потоков данных и потоков управления для проверки корректности и установления областей определения данных для разных маршрутов выполнения программы.

8. Используйте одновременно различные средства отладки, не останавливаясь на одной возможности. Привлекайте автоматизированные средства и одновременно ручную отладку, и тестирование, проверяя текст программы с точки зрения функционирования с учетом наиболее вероятных ошибок.

9. Документируйте все обнаруженные и исправленные ошибки, их отличия, местоположение и тип. Эта информация будет полезна для предупреждения будущих ошибок.

10.Измеряйте сложность программ. В программах с высокой сложностью высока вероятность ошибок спецификаций и проектирования, а с низкой сложностью — кодирования и канцелярских ошибок.

11.Для повышения опыта и тренировки в отладке искусственно помещайте в программы ошибки. После определенного периода отладки программисту следует указать на оставшиеся и не обнаруженные им ошибки. Подобное «засевание» широко используют для оценки числа необнаруженных ошибок (если равномерно обнаруживаются и исправляются и искусственные, и реальные ошибки, то по процентному соотношению обнаруженных внесенных и реальных ошибок можно предположить, сколько еще их осталось).

Предварительные испытания проводят для определения работоспособности системы и решения вопроса о возможности ее приемки в опытную эксплуатацию. Предварительные испытания следует выполнять после проведения разработчиком отладки и тестирования поставляемых программных и технических средств системы и представления соответствующих документов об их готовности к испытаниям, а также после ознакомления персонала АИС с эксплуатационной документацией.

Опытную эксплуатацию системы проводят с целью определения фактических значений количественных и качественных характеристик системы и готовности персонала к работе в условиях се функционирования, а также определения фактической эффективности и корректировки, при необходимости, документации.

Приемочные испытания проводят для определения соответствия системы техническому заданию, оценки качества опытной эксплуатации и решения вопроса о возможности приемки системы в постоянную эксплуатацию.