Жизненный цикл программного обеспечения

Жизненный цикл программного обеспечения — это период времени, который начинается в момент принятия решения о создании программного продукта и заканчивается прекращением его эксплуатации и утилизацией. В ряде случаев ЖЦПО рассматривается отдельно, хотя ввиду высокой значимости ПО как основного компонента ИС жизненный цикл ПО может совпадать с ЖЦИС.

Тем не менее в ряде случаев требуется отдельно рассматривать ЖЦПО, поскольку только так удастся добиться эффективного создания, внедрения и использования нового программного продукта или модернизации имеющегося.

SWEBOK (ISO/IEC TR 19 759:2015)

Документ SWEBOK, полностью называющийся IEEE Guide to the Software Engineering Body of Knowledge, — свод знаний по программной инженерии. Документ имеет достаточно близкое отношение к концепции ЖЦИС. Области знаний, выделяемые в SWEBOK, используются на различных этапах ЖЦИС. Кроме того, области знаний в данном документе тесно пересекаются с основными фазами, которые выделяются в различных моделях ЖЦИС.

История SWEBOK. Термин «программная инженерия» впервые был использован в научном обиходе в 1968 г. на конференции НАТО в области компьютерных наук. Уже спустя четыре года организация IEEE Computer Society опубликована сборник Transaction on Software Engineering.

В 1976 г. та же организация сформировала комитет по разработке стандартов в данной области. Первым стандартом программной инженерии стал стандарт IEEE Std 730, в котором прописывались критерии качества ПО. В дальнейшем IEEE стала инициатором выпуска различных стандартов, которые охватывали многие области программной инженерии, включая управление конфигурациями, тестирование, управление требованиями и т. п. Первой попыткой обобщить предмет программной инженерии стало в 1986 г. создание стандарта IEEE Std 1002 «Taxonomy of Software Engineering Standarts».

В 1993 г. был создан комитет SWECC, ставший результатом совместной работы IEEE Computer Society и Association for Computing Machinery. Рабочие группы, сформированные внутри SWECC, работали по трем направлениям. Первая и наиболее крупная группа, занимающаяся созданием свода необходимых знаний и рекомендуемых практических навыков, создала основную базу для создания SWEBOK.

SWEBOK как таковой был инициирован только в 1998 г. На первом этапе был создан прототип организации SWEBOK. На втором этапе в 2001 г. была опубликована пробная версия SWEBOK, для создания которой пришлось учесть порядка 9 тыс. замечаний, предложенных 500 специалистами из 42 стран. В 2004 г. завершилась очередная часть создания SWEBOK.

SWEBOK V3 вышел в 2014 г. Обновленная версия включает гораздо больше областей знаний.

По мнению авторов документа, при создании SWEBOK им удалось добиться консенсуса за счет того, что в разработке, анализе и доработке документа приняли участие сотни специалистов из разных стран и организаций — как коммерческих, так и некоммерческих. Сейчас этот стандарт известен также как международный стандарт ISO/IEC TR 19 759:2015 и был обновлен в 2015 г.

Содержание SWEBOK. В рамках SWEBOK дается определение программной инженерии, которая трактуется как применение систематизированного, дисциплинированного и оцениваемого по количественным параметрам подхода к разработке, функционированию и сопровождению ПО. Иными словами, о программной инженерии можно говорить, если для создания ПО применяются инженерные методы.

Выделяются следующие цели создания SWEBOK:

• 1) продвижение в мире единого представления о программной инженерии за счет достижения консенсуса во время создания документа;
• 2) определение границ программной инженерии и ее места относительно других областей знаний;
• 3) характеристика содержания программной инженерии как научной дисциплины;
• 4) предоставление доступа к знаниям по программной инженерии;
• 5) создание базы для разработки учебных планов и программ сертификации.

Для определения границ программной инженерии в SWEBOK подробно рассматриваются 10 областей знаний. В качестве смежных дисциплин SWEBOK выделяет математику, компьютерные науки, менеджмент, управление проектами, системную инженерию и др.

SWEBOK содержит в себе только общепринятые знания по программной инженерии. К таковым знаниям относят все знания и навыки, владение которыми является обязательным условием профессиональной деятельности квалифицированного работника. В противовес общепринятым знаниям в SWEBOK используется категория исследовательских знаний, которые используются учеными, исследовательскими центрами или отдельными организациями.

Области знаний SWEBOK V3 (2014). В документе выделяются 15 областей знаний, относящихся к программной инженерии:

• 1) требования к ПО (Software Requirements);
• 2) проектирование ПО (Software Design);
• 3) конструирование ПО (Software Construction);
• 4) тестирование ПО (Software Testing);
• 5) сопровождение ПО (Software Maintenance);
• 6) управление конфигурацией ПО (Software Configuration Management);
• 7) управление в программной инженерии (Software Engineering Management);
• 8) процесс программной инженерии (Software Engineering Process);
• 9) инструменты и методы программной инженерии (Software Engineering Tools and Methods);
• 10) качество ПО (Software Quality);
• И) профессиональные практики программного инжиниринга (Software Engineering Professional Practice);
• 12) экономика программного инжиниринга (Software Engineering Economics);
• 13) основы вычислений (Computing Foundation);
• 14) математические основы (Mathematical Foundation);
• 15) основы инжиниринга (Engineering Foundation).

Первые пять областей отражают традиционный жизненный цикл ИС, который отражается в водопадной модели разработки. Следующие пять областей перечислены в алфавитном порядке, причем каждая область описывается на основе подобластей, которые разбиваются на темы и подтемы.

Раздел «Требования к программному обеспечению» дает определение требованиям. Требование — это свойство, которое обязательно должно быть реализовано в создаваемом программном продукте для решения какойлибо реальной проблемы. Эта область знаний SWEBOK рассматривает все типы требований, а также проводит границу между системными требованиями и требованиями к ПО. Подобласть, описывающая процесс определения требований, также рассматривает связи между этапами процесса. Демонстрируется связь определения требований с другими областями программной инженерии.

Строго говоря, выявление требований — это первый этап, с которого начинается работа над любым программным продуктом. SWEBOK в данном разделе рассматривает, какие существуют источники требований и как разработчик должен собирать их.

После сбора требований начинается этап анализа требований, который должен обнаружить конфликты и противоречия между требованиями, а также выделить границы создаваемого ПО или И С.

Вслед за этим наступает время спецификации требований. Для этого создается документ с требованиями, которые необходимо рассмотреть, пересмотреть, оценить и утвердить. Каждое требование из такого документа должно проверяться и утверждаться перед тем, как на его реализацию будут выделены какие-либо ресурсы. Требования приобретают силу закона только после утверждения их со стороны заказчика и исполнителя.

И, наконец, в завершение рассматриваются темы, которые приходится учитывать на практике во время работы с требованиями. К таким темам относятся: итеративность самого процесса, потребность в управлении вносимыми изменениями, отслеживание требований и способы, которые применяются для измерения требований.

Раздел «Проектирование программного обеспечения» дает основное определение. Проектирование — это «процесс определения архитектуры, компонентов, интерфейсов и других характеристик системы или ее компонента», завершающийся получением конкретных «результатов этого процесса». В процессе проектирования все требования превращаются в формализованные описания, на основе которых команда разработчиков выявляет путь решения проблемы. В процессе проектирования производится декомпозиция системы с целью обеспечения необходимой детализации для каждого из компонентов.

Подобласти проектирования ПО в SWEBOK рассматривают, какие существуют концепции в области проектирования программных проектов, а также иллюстрируют основные проблемы, возникающие в процессе проектирования. Для структуры и архитектуры ПО существует отдельная подобласть, которая также посвящена архитектурным стилям, шаблонам проектирования, программным семействам и т. п.

Кроме того, второй раздел SWEBOK фокусирует внимание на анализе качества создаваемого программного продукта. В рамках раздела обсуждаются существующие и наиболее популярные нотации, применяющиеся для документирования проектов на различных уровнях абстракции. Также в разделе описываются общие стратегии и особые методы проектирования.

Раздел «Конструирование программного обеспечения» рассматривает все этапы процесса создания функционирующего ПО. В данном разделе рассматриваются основные принципы, соответствие которым определяет полезность созданного ПО и эффективность его разработки.

Раздел «Тестирование программного обеспечения» рассматривает динамичную проверку работающей программы на соответствие ожидаемому поведению. Раздел описывает виды тестов и области тестирования. Вводятся различные подобласти тестирования и метрики, на основе которых выполняется тестирование.

Раздел «Сопровождение программного обеспечения» решает проблемы, связанные с возникновением незапланированных ситуаций, изменениями во внешней среде, появлением новых пользователей или ролей, появлением новых требований и т. п. Область знаний описывает концепцию сопровождения ПО на базовом уровне. Подобласти раздела рассматривают технические проблемы данной области и специфические вопросы управления.

Раздел «Управление конфигурацией программного обеспечения» идентифицирует конфигурации ПО в различные моменты времени для систематического контроля за изменениями конфигурации. Это необходимо для обеспечения целостности конфигурации на протяжении ЖЦИС и ЖЦПО. Раздел рассматривает все действия, которые связаны с управлением конфигурациями ПО.

Раздел «Управление в программной инженерии» рассматривает планирование, координацию, измерение, мониторинг, контроль и отчетность программного обеспечения. Выделяются три уровня управления ПО: организационный, проектный и уровень планирования и контроля программы измерений.

Раздел «Процесс программной инженерии» рассматривает жизненный цикл программного обеспечения как таковой. Раздел содержит модели и процессы жизненных циклов, нотации для определения процессов, вопросы адаптации и автоматизации. Также подробно рассматриваются различные модели и измерения, связанные с жизненными циклами и процессами ПО.

Отдельного внимания заслуживает раздел «Инструменты и методы программной инженерии», который состоит из двух подобластей: описание программных инструментов для поддержки других областей SWEBOK и различные методы разработки. В документе рассмотрено несколько категорий методов, включая эвристические, математические, методы прототипирования и др.

Десятая область знаний SWEBOK посвящена «Качеству программного обеспечения». Область знаний описывает факторы, влияющие на качество ПО на всех этапах жизненного цикла.

Раздел «Профессиональные практики программного инжиниринга» посвящен различным профессиональным вопросам, будь то вопросы законодательства, этический код, возможности профессиональной сертификации, психология работы в группе и т. п. Отдельное внимание уделяется коммуникационным навыкам специалиста по программному инжинирингу, поскольку работа в команде — реальность, с которой сталкивается каждый профессионал.

Двенадцатый раздел носит название «Экономика программного инжиниринга». В нем освещаются фундаментальные экономические основы программного инжиниринга как сферы деятельности. Раздел включает рассмотрение ключевых финансово-экономических понятий, экономических жизненных циклов, рисков, методов экономического анализа, а также включает ряд практических рекомендаций.

Тринадцатый раздел — это «Основы вычислений». Здесь рассматриваются техники решения соответствующих проблем, изучение уровней абстракции, основы программирования, базовые знания языков программирования, инструменты и техники устранения ошибок, структурирование и представление данных, организация компьютеров, основы ОС, основы БД и управления данными, основы сетей, параллельные вычисления, безопасность и ключевые человеческие факторы.

Раздел «Математические основы» содержит информацию о методах и техниках доказательства, базовой логике, основе вычислений, теории графов и деревьев принятия решений, дискретной вероятности, теории цифр, алгебраической структуре и общей математической грамматике.

И, наконец, в последнем разделе, «Осповгя инжиниринга», содержатся эмпирические методы и экспериментальные техники, основы статистического анализа в инжиниринге, вопросы разработки, моделирования, симуляции, прототипирования и измерения.