Липаев В.В. Программная инженерия

Лекция 2. Профили стандартов жизненного цикла систем в программной инженерии

Применение стандартизированных профилей позволяет заказчику си­ стемы освободиться от зависимости от одного поставщика программных или аппаратных средств за счет выбора этих средств из числа доступных на рынке и соответствующих стандартам, нормативным требованиям и рекомендациям профиля. Применение профилей, относящихся к программ­ ным комплексам (функциональным частям систем), облегчает повторное использование в проектируемой системе уже разработанных и проверен­ ных программных компонентов. Профили ПС унифицируют и регламен­ тируют только часть требований и характеристик объектов и процессов, выделенных и формализованных на базе стандартов и нормативных доку­ ментов. Другая часть функциональных и технических характеристик сис­ тем определяется заказчиками и разработчиками творчески, без учета по­ ложений нормативных документов.

Профиль стандартов ЖЦ ПС (функциональных частей системы) должен определять архитектуру программного комплекса (модели функ­ ций, логические модели данных, внешние интерфейсы) и их структуру (разбиение системы на подсистемы и систем на модули, определение уни­ фицированных интерфейсов взаимодействия между комплексами программ и их компонентами). Жизненный цикл программных средств отражается в профиле стандартов набором процессов, этапов, частных работ и опера­ ций в последовательности их выполнения и взаимосвязи, регламентирую­ щим ведение разработки, сопровождение и эксплуатацию, от анализа и подготовки требований до завершения испытаний ряда версий программ­ ного продукта и прекращения их использования. Жизненный цикл вклю­ чает описания исходной информации, способов и методов выполнения операций и работ, устанавливает требования к результатам и правилам их контроля, а также определяет содержание технологических и эксплуата­ ционных документов. Он определяет организационную структуру коллек­ тива специалистов, регламентирует распределение и планирование работ, а также контроль за ходом разработки. Повышение эффективности разра­ ботки, качества программного продукта и производительности труда спе­ циалистов достигается за счет:

—регламентации организации и порядка проведения работ;

—автоматизации этапов и операций;

—рационального разделения труда между специалистами разной ква­ лификации и проблемной ориентации.

40

2.1. Назначение профилей стандартов жизненного цикла в программной инженерии

Профиль ЖЦ ПС конкретной системы должен учитывать ее функцио­ нальную ориентацию. Он должен содержать ссылки на стандартизирован­ ные интерфейсы между комплексом программ и внешней средой, которые описываются в профилях среды системы. Каждый профиль и его парамет­ ры для применения в конкретном проекте системы необходимо поэтапно адаптировать и детализировать в соответствии с этапом проекта. Особен­ ности организационных структур, различия в размерах и сложности про­ ектов, в требованиях к системам и применяемым методам их разработки, необходимость преемственности с системами, находящимися в эксплуата­ ции, влияют на организацию разработки, приобретения, применения и сопровождения программных средств. Каждый из выделенных профилей должен для последующего длительного использования пройти стадию фор­ мирования, адаптации и параметризации применительно к характеристи­ кам стандартизируемых объектов или процессов.

Для корректного применения описания профилей стандартов дол­

жны содержать:

—определение целей, которые предполагается достичь применением данного профиля стандартов;

—перечисление функций продукта или процесса стандартизации, определяемого данным профилем;

—формализованные сценарии применения базовых стандартов и спе­ цификаций, включенных в данный профиль;

—сводку требований к системе или к ее компонентам, определяющих их соответствие профилю и требований к методам тестирования соответ­ ствия;

—ссылки на конкретный набор стандартов и других нормативных документов, составляющих профиль, с точным указанием используемых положений, редакций и ограничений, способных оказать влияние на дос­ тижение корректного взаимодействия объектов стандартизации при ис­ пользовании данного профиля;

—информационные ссылки на спецификации тестов проверки соот­ ветствия профилю.

В зависимости от области распространенрхя профилей они могут иметь разные статусы утверэкдения:

—профили конкретной системы, определяющие стандартизирован­ ные проектные решения в пределах данного проекта и являющиеся частью проектной документации;

41

Лекция 2. Профили стандартов жизненного цикла систем в программной инженерии

—профили, предназначенные для решения некоторого класса при­ кладных задач, которые распространяются на все системы и ПС данного класса в пределах предприятия или отрасли и утверждаются как стандар­ ты предприятий, ведомственные или государственные стандарты.

Особенности организационных структур, различия в размерах и слож­ ности проектов, требованиях к системам и применяемым методам их раз­ работки, необходимость преемственности с системами, находящимися в эксплуатации, влияют на организацию разработки, приобретения, приме­ нения и сопровождения аппаратных и программных средств. Для эффек­

тивного применения конкретного профиля необходимо:

—выделить объединенные единой логической связью проблемноориентированные области функционирования систем, где могут использо­ ваться стандарты, общие для одной организации или группы предприятий;

—идентифицировать стандарты и нормативные документы, вариан­ ты их применения и параметры, которые необходимо включить в профиль стандартов;

—документально зафиксировать участки конкретного профиля, где требуется создание новых стандартов или нормативных документов, и идентифицировать характеристики, которые могут оказаться важными для разработки недостающих стандартов и нормативных документов этого профиля;

—формализовать профиль в соответствии с его категорией, включая стандарты, различные варианты нормативных документов и дополнитель­ ные параметры, которые непосредственно связаны с профилем;

—опубликовать профиль и/или продвигать его по формальным ин­ станциям для дальнейшего распространения на предприятии или в отрасли.

2.2.Жизненный цикл профилей стандартов систем

ипрограммных средств

Профиль стандартов конкретной системы не является статич­ ным, он развивается и конкретизируется (возможно, во взаимодействии с заказчиком) в процессе жизненного цикла и оформляется в составе доку­ ментации системы. Разработка и применение профилей стандартов явля­ ются органической частью процессов жизненного цикла, разработки и

42

2.2. Жизненный цикл профилей стандартов систем и программных средств

развития систем. Проектированию системы предшествует обследование объекта автоматизации, результатом которой являются его функциональ­ ная и информационная модели, определение целей создания системы и состава ее функций. Стандарты, важные с точки зрения заказчика, должны задаваться в спецификации требований на проектирование системы и со­ ставлять ее первичный профиль. То, что не задано в требованиях заказчи­ ка, остается первоначально на усмотрение разработчика системы, кото­ рый, руководствуясь требованиями спецификаций, может дополнять и раз­ вивать профили, которые согласуются с заказчиком. В профиль конкретной системы включаются спецификации стандартизации компонентов, разра­ ботанных в составе данного проекта, и спецификации использованных готовых программных и аппаратных средств, если эти средства не специфи­ цированы соответствующими стандартами. После завершения проектиро­ вания и испытаний системы, в ходе которых проверяется ее соответствие профилю, профиль применяется как основной инструмент сопроволсдения системы при эксплуатации, модернизации и управлении конфигура­ цией.

Целесообразно рассматривать две группы профилей систем (рис. 2.1):

43

Лекция 2. Профили стандартов жизненного цикла систем в программной инженерии

—функциональные профили, регламентирующие архитектуру и структуру объектов системы и ее компонентов; функции, интерфейсы и протоколы взаимодействия, форматы данных;

—технологические профили, регламентирующие процессы проек­ тирования, разработки, применения, сопровождения и развития систем и их компонентов.

На этапах жизненного цикла системы выбираются и затем применя­ ются общесистемные функциональные профили:

—профиль жизненного цикла информационной системы;

—профиль аппаратной и операционной среды системы;

—профиль внешней и пользовательской среды функционирования ПС;

—профиль обеспечения безопасности функционирования и защиты информации в системе;

—профиль инструментальных средств, поддерживающих весь жиз­ ненный цикл системы.

При применении функциональных профилей системы следует иметь

ввиду согласование (гармонизацию) этих профилей между собой. Необ­ ходимость такого согласования возникает, в частности, при применении стандартизированных интерфейсов, в том числе интерфейсов ПС и БД со средой их функционирования, интерфейсов со средствами защиты инфор­ мации. При согласовании функциональных профилей возможны также уточнения профиля внешней среды системы и профиля инструменталь­ ных средств создания, сопровождения и развития программных средств.

Детализация общесистемных профилей стандартов производится по мере декомпозиции структуры системы на составляющие ее компонен­ ты. Выбор и применение этих профилей является органической частью процессов проектирования, разработки, сопровождения и развития слож­ ных систем. Их применение включает процессы:

—выбор аппаратной и операционной среды системы определенного

класса;

—определение внешней и пользовательской среды функционирова­ ния и применения системы;

—подготовку административного управления системой качества;

—выбор готовых программных и аппаратных средств, соответству­ ющих функциям и профилям системы;

44

2.2.Жизненный цикл профилей стандартов систем и программных средств

—проектирование и разработка программных средств и баз данных (функциональных частей системы) в соответствии с выбранными профи­ лями, в частности в соответствии со стандартами на интерфейсы;

—разработка требований к методам тестирования компонентов сис­ темы на соответствие функциональным профилям, выбор или разработка тестов соответствия;

—тестирование компонентов системы на соответствие профилям или проверка сертификатов соответствия для применяемых готовых программ­ ных и аппаратных средств;

—комплексирование компонентов в создаваемой системе на основе последовательного применения профилей и их квалификационного тести­ рования.

Применение функциональных профилей должны поддерживать ос­ новные, технологические профили (см. рис. 2.1):

—жизненного цикла программных средств и баз данных;

—обеспечения качества программных средств и информации баз

данных;

—верификации, тестирования и сертификации ПС и БД;

—сопровождения и управления конфигурацией ПС и информаци­

ей БД;

—документирования программных средств и информации баз данных. Быстро оснащающиеся различными методами и средствами автома­

тизации этапы системного анализа, моделирования и предварительного проектирования не позволяют стабилизировать основу этих процессов, достаточную для их полной формализации для любых систем на уровне международных стандартов. Поэтому для этих этапов могут создаваться и применяться профили ЖЦ ПС как проблемно-ориентированные совокуп­ ности нормативных документов и методических руководств, отражающие как наиболее современные методы, так и фрагменты действующих стан­ дартов, в том числе стандартов «де-факто».

Отдельные внутренние этапы жизненного цикла компонентов и ком­ плексов программ обеспечиваются группами стандартов на локальные процессы, определяющие:

—языки и процессы программирования программных компонентов;

—визуализацию информации для пользователей и обеспечения уп­ равления жизненным циклом ПС;

45

Лекция 2. Профили стандартов жизненного цикла систем в программной инженерии

—защиту информационных ресурсов от несанкционированных вме­ шательств и криптографии;

—телекоммуникацию и взаимодействие с внешней средой.

Эта группа стандартов непосредственно определяет инструменталь­ ные средства решения соответствующих задач, и в процессах жизненного цикла ПС обычно стабильны, не изменяются и не раскрываются ниже в

профилях ЖЦ.

Учитывая динамику формирования и применения профилей жизнен­ ного цикла ПС, по мере детализации структуры системы и ее возможного развития образуется жизненный цикл профилей стандартов. Жизнен­ ный цикл профилей ПС целесообразно рассматривать в составе техноло­ гических работ проекта отдельно от этапов и работ непосредственной разработки и эксплуатации самих программных средств и баз данных. Создание и применение профилей жизненного цикла ПС можно разде­ лить на два крупных процесса (рис. 2.2):

—разработка, формирование и адаптация профилей стандартов ЖЦ ПС для использования в конкретном проекте системы;

—непосредственное применение требований и рекомендаций каждо­ го адаптированного профиля стандартов для регламентирования этапов, работ и документов проекта ПС.

При создании ПС профили стандартов развиваются и детализируют­ ся параллельно с конкретизацией проекта. Они должны обеспечивать со­ ответствующую часть технологической поддержки разработки комплек­ са программ нормативными документами. Таким образом, жизненный цикл профилей в некоторой степени подобен :н€изненному циклу самих про­ граммных средств и баз данных. Завершение разработки профилей стан­ дартов системы и оформление результатов должно опережать, обеспечи­ вать и подготавливать выполнение соответствующих этапов и работ ос­ новного жизненного цикла комплекса программ.

Процессы жизненного цикла, развития системы и ее программных компонентов должны быть поддержаны этапами развития и примене­ ния комплекта профилей, которые включают:

— системный анализ объекта информатизации и создания концепции системы, когда производится первичный выбор исходного комплекта стан­ дартов, которым должна соответствовать система; выявляется необходи-

46

2.2. Жизненный цикл профилей стандартов систем и программных средств

мость разработки и состав дополнительных нормативных документов; оформляются содержание и параметры комплектов документов предпола­ гаемых профилей;

Pi^с. 2.2

47

Лекция 2. Профили стандартов жизненного цикла систем в программной инженерии

—проектирование системы, когда определяются требования к ее ар­ хитектуре и структуре и соответственно уточняются положения, парамет­ ры и адаптируются стандарты комплекта профилей; оформляются проек­ ты документов и методических руководств по применению рабочей вер­ сии каждого профиля стандартов;

—разработку или приобретение готовых компонентов системы, при этом утверждаются и применяются все положения профиля; производятся контроль, тестирование и испытания компонентов на соответствие требо­ ваниям и документам конкретного профиля стандартов;

—сопровождение, актуализацию и развитие системы, когда анализи­ руются положения, параметры и результаты адаптации применяемой вер­ сии каждого профиля; выявляются и устраняются дефекты профилей;

—модернизацию профиля, с учетом появления более совершенных технических и программных средств, а также новых стандартов; при необ­ ходимости осуществляется формирование, документирование и внедре­ ние новой модифицированной и уточненной версии соответствующего профиля.

Вобщем случае созданию профилей жизненного цикла системы дол­ жно предшествовать обследование объекта информатизации, для кото­ рого предполагается создавать систему. Результатами работ на этом этапе являются функциональная и информационная модели, а также специфика­ ции требований, которые служат в качестве исходных данных для проек­ тирования системы и ПС. Целесообразно, чтобы эти модели и специфика­ ции требований были выполнены с помощью формализованных методов их описания, например, с использованием средств описания моделей в известных методологиях структурного проектирования и языков специфи­ каций. В спецификации должны быть определены требования к жизненно­ му циклу системы, даны ссылки на действующие нормативные документы

иопределена предварительная структура профиля стандартов жиз­ ненного цикла. Следует задать требования к качеству системы и, соответ­ ственно, первичный профиль обеспечения качества комплекса программ и данных, функциональные требования к системе — состав решаемых задач

иссылки на нормативные документы, которые регламентируют правила и процедуры выполнения функций и операций.

На этапе системного анализа при планировании профиля техноло­ гической поддержки разработки ПС следует проанализировать набор ба-

48

2.2. Жизненный цикл профилей стандартов систем и программных средств

зовых международных стандартов, связанных с регламентированием осо­ бенностей систем и программных средств. Для поддержки жизненного цикла разрабатываемых ПС необходимо из них выбрать предварительный набор стандартов, в наибольшей степени относящихся к ПС данного клас­ са. Этот набор стандартов может быть дополнен возможными и целесооб­ разными для применения стандартами де-факто и перечнем подлежащих разработке нормативных документов данного проекта. В результате фор­ мируется предварительный перечень стандартов и нормативных доку­ ментов, который должен стать основой для профилей ЖЦ ПС. Этот пере­ чень должен быть указан в спецификации требований или войти в состав системного проекта комплекса программ.

Одним из преимуществ от разработки и внедрения профиля стандар­ тов для большой Организации-пользователя является то, что он обеспечи­ вает совершенствование взаимосвязей, особенно между разными подраз­ делениями, которым необходимы гарантии того, что их системы будут корректно взаимодействовать, а ключевые программные средства и дан­ ные будут переносимы между платформами, полученными от разных по­ ставщиков. На этапе определения области применения профиля долж­ ны быть выявлены:

—направления деятельности предприятия, подлежащие учету при построении профиля;

—срок реализации профиля и контрольная дата, когда работа над профилем должна быть завершена;

—технические стратегии, предположения и ограничения проекта си­ стемы и ПС;

—опытный и энергичный лидер, который пользуется в предприятии уважением и авторитетом, достаточным для того, чтобы возглавить и до­ вести до конца работу по созданию и утверждению профиля стандартов проекта системы и ПС;

—уровень компетентности коллектива, разрабатывающего профиль, его знания и пригодность к экспертизе проекта и деятельности предприятия.

На этапе проектирования профиля /7С уточняются жизненный цикл

иосновные характеристики проекта. Это позволяет селектировать пере­ чень стандартов и нормативных документов, целесообразных для исполь­ зования в профилях ЖЦ данного ПС, провести их адаптацию для приме-

49