Принципы программной инженерии

К принципам программной инженерии отнесены:

принцип производственной организации, принцип обеспечения технологичности и, принцип планирования трудозатрат [4, 13−15].

Принцип производственной организации. В отличие от творческого характера работ в процессе ТПР при определении ТЛ (анализ ПрО, выбор подходящих средств описания ПрО, коррекгировка и выбор Офаничений на проект и т. д.) инженерные методы, используемые в процессе прикладного программирования, отличаются строгой последовательностью ТГ1 и ТО, оформленных в производственные процессы. В них имеется специализация операций, применяемых методов и инструментов, а также исполнителей, деятельность которых учитывается в соответствии с экономическими методами оценки труда. Необходимым условием успешного использования данного принципа является планирование программных работ, управление которыми осуществляет технологическая служба предприятия, выполняющая контроль соблюдения технологии и оценку объекта разработки, планирование работ с элементами нормирования, совершенствование технологических процессов и др.

Принцип планирования. Для соблюдения сроков разработки программного объекта во многих проектах проводится планирование. Известно около 20 различных моделей планирования, включающих в себя расчет трудозатрат, сроков и требуемого числа специалистов. Каждая модель разрабатывалась индивидуальным способом на основе использования накопленных данных о проведенных разработках. В качестве исходных данных и критериев в моделях применялись разные характеристики продукта и среды разработки. Большинство методов основано на прогнозировании объема продукта, выражаемого в числе строк (операторов, команд).

Предполагаемый объем делится на среднестатистическое значение производительности (число строк) одного программиста в год. В результате получалась планируемая трудоемкость. Производительность разработчиков ПС колеблется в больших диапазонах в зависимости от применения ЯП высокого уровня (производительность повышается в 4−5 раз по сравнению с языком типа Ассемблер), форма организации работ в коллективе, режим работы программистов на ЭВМ, производительность которых повышается на 20% при диалоговом режиме и возможности доступа к ЭВМ в любое время.

Все модели проверялись с одинаковыми данными для производительности, сложности и др. в разных коллективах. Для определения числа разработчиков планируемая трудоемкость делилась на время разработки, которое определялось в зависимости от заданных сроков разработки объекта. Естественно, что такая модель расчета является поверхностной и, кроме того, зависит от организации управления разработкой и требованиями создания высокого качества программного продукта. Данное обстоятельство приводит к увеличению сроков разработки и к снижению производительности труда, что в конечном итоге увеличивает общие трудозатраты [12, 14].

В производственных условиях проводится текущее планирование работ, при котором решается задача составления выполнимого (достижимого) плана работ Y по ТЛ, основными данными для составления которого являются:

• 1) общий плановый срок разработки [/₀, 7], где /₀ и Т — начальный и конечный сроки разработки;
• 2) объем работ W = {Щ с учетом переделок;
• 3) требуемые ресурсы R = {R_lt R_m}, где R, — человеческие; R", — материальные (технические и программные);
• 4) нормы потребления человеческих ресурсов по всем ТП, (i = 1, N >, NR_f и др.

Формально план работ записывается в следующем общем виде:

где /- случайные факторы (ошибки при выполнении плановых работ на ТП, сбои технических средств и др.), а также факторы, связанные с появлением средств новой техники и программного обеспечения.

В качестве механизма управления разработкой может использоваться сетевой план-график работ и контроль его выполнения. В условиях производственной организации ведения разработки на основе ТЛ отсутствие его зачастую приводит к неуправляемости процесса.

Принцип обеспечения технологичности. Понятие технологичности целиком и полностью связано с наличием технологии и с полным соблюдением всех требований и правил. Технологичность — это понятие, включающее в себя технологичность ПП и технологичность процесса разработки [10−14].

Технологичность Till - это соответствие ПП потребительским возможностям и определенным функциям ПрО. Ее обеспечение основывается на заложенных в ТЛ элементах типизации, унификации и стандартизации конструктивных элементов ПП, применяемых моделях и заготовках, а также готовых повторно используемых программных объектах из фондов коллективного пользования. Технологичность определяет подготовку ПП к эксплуатации.

Технологичность разработки — это регламентированный (упорядоченный набор процессов, операций и процедур их выполнения), конструктивный (методом сборки из готового) и инструктивный (методическое и инструктивное обеспечение процессов ТЛ) порядок работы, а также организация управления разработкой ПП. Ее обеспечение основывается на применении эффективных методов ведения разработки ПП, воплощенных в ТЛ (или ТП), направленных на повышение качества и производительности труда, минимизацию затрат и времени на разработку ПП.

Принцип планирования трудозатрат. Исходя из результатов исследований [4] можно заключить, что основное распределение трудозатрат в процессах разработки приходится на сопровождение и поддержку проекта.

Поэтому работы по планированию и нормированию в условиях производственной организации являются актуальными.

Взятый за основу подход разработки программ по ТЛ позволяет определить трудозатраты (в человеко-днях) на разработку программ исходя из следующих исходных данных: N — количество процессов на ТЛ; J_r количество операций на  — директивная продолжительность разработки программной системы, где Pi — минимально требуемая продолжительность (в днях) для /'-го процесса; Р — резерв времени, который остается до планового срока и используется для варьирования исходными продолжительностями процессов; Ху (i=l, N), j=l, J<) — объем ПС (в операторах), задаваемый экспертной оценкой. ПС должно разрабатываться на /-м процессе и j-й операции; Ти — производительность труда (в операторах в день) при выполнении j-й операции в процессе /.

За искомые величины примем: у, — - оптимальная продолжительность /-го процесса, т, — количество программистов, необходимых дли выполнения у'-й операции на |-м процессе. Тогда задает количество исполнителей, необходимых для разработки ПС на <-м процессе,  — максимальное количество специалистов, необходимых для реализации прикладной системы на основе ТЛ.

Исходя из введенных обозначений, математическую модель задачи планирования разработки ПС определим следующим образом:

Величины Xjj, Тц, Pi, P известны, а уv и — целевые переменные. Ограничения на т" выражаются в виде ту > 1.

Формула (1.1) означает, что x_tj — количество операторов в ПП должно быть создано т" специалистами за у, дней, а неравенство (1.2) означает, что разработка ПП должна быть выполнена в плановый срок.

Задача имеет много вариантов с большим перебором, требующих некомбинаторных методов решения, поэтому перейдем от этой математической модели к задаче линейного программирования путем изменения критериев и линеаризации ограничения (1.1). Для этого в F' потребуем приведения всех сумм к минимально возможной величине. В этом случае.

где d, dr- управляющие параметры.

Введем дополнительные переменные > 0 и z, — > 0 такие, что.

Тогда после линеаризации (1.1) получим.

Здесь у⁰, _т® соответствуют начальным приближениям, у*- управляющим параметрам, которые выражены следующим соотношением:

Исходя из этих предположений, получаем задачу линейного программирования:

Решение этой задачи состоит в получении y_if m_it (нецелочисленных), с помощью которых определяются целочисленные значения базовой модели, как пробного варианта решения задачи планирования трудозатрат.

Варьируя значениями управляющих параметров d, d₂ и y_if можно получить окончательное решение задачи планирования, т. е. искомое число специалистов, необходимых для разработки ПС по заданной технологической линии и в срок.