Тема лекции: Технология разработки ПО

Основное содержание Конкретная технология (технологический подход) содержит в себе определённый набор процессов, а также используемых в них знаний, методов и средств.

В узком смысле технология представляет собой определённый технологический подход. Технологии опираются на понятие жизненного цикла. Жизненный цикл программного обеспечения (ЖЦ ПО) — весь период его разработки и эксплуатации, начиная с момента возникновения замысла (идеи) и заканчивая прекращением всех видов его использования. В общем случае ЖЦ определяется моделью и описывается в форме технологии разработки — технологического подхода. Модель ЖЦ — структура, определяющая последовательность выполнения процессов и их взаимосвязь на протяжении ЖЦ. Упоминание ЖЦ обычно подразумевает указание конкретной модели ЖЦ.

Технология разработки ПО (технологический подход) — это определённая совокупность процессов, включающих их детальное содержание и распределение по стадиям, а также ролевую ответственность участников проекта на всех стадиях выбранной модели ЖЦ ПО. Технология часто определяет и саму модель. Обычно она основывается на методиках выбранной методологии, а также рекомендует практики, что позволяет максимально эффективно воспользоваться этой технологией и её моделью ЖЦ. Технологию удобно характеризовать в двух измерениях — вертикальном (процессы) и горизонтальном (стадии).

Связующим понятием между процессами и стадиями является «действие». Действие (тж. работа, вид деятельности) — часть деятельности по проекту, выполняемая отдельным исполнителем или группой исполнителей. Фактически процессы и стадии представляют собой определённые наборы действий: по признаку преобразования данных действия объединяются в процессы, а повременному признаку и/или получаемому результату — в стадии.

Процесс — совокупность взаимосвязанных действий проекта, преобразующих некоторые входные данные в выходные. Взаимосвязь действий заключается в их последовательности, завершённой с точки зрения содержания, временной и логической очерёдности. Процессы состоят из набора действий, а каждое действие — из набора задач. Дальнейшая детализация приводит к рассмотрению отдельных операций. Задача (тж. задание) — планируемый элемент действия: задача определяется/ в плане проекта и её могут быть назначены ресурсы для выполнения. Таким образом, иерархия понятий, связанных с процессом, выглядит следующим образом: Процессы Действия Задачи Операции.

В некоторых подходах вместо понятия «процесс» используют понятие «дисциплина». Дисциплина — процесс, рассматриваемый вместе с соответствующими ему артефактами и ролями. С точки зрения управления дисциплина представляет собой поток работ (букв. рабочий поток), связанный с рабочим продуктом — артефактом, производимым участником в некоторой заданной роли. Кроме того, в ряде работ вводится также понятие «процедура». Процедура — пошаговое описание направления задач для выполнения и завершения конкретного действия. В этом случае описание процесса представляет собой документированное определение действий, формализованных в виде процедур.

Стадия — группа действий проекта, ограниченная некоторыми временными рамками и часто заканчивающаяся выпуском произведённого результата, определяемого заданными требованиями. Стадии выделяются исходя из соображений разумного и рационального управления проектом. Стадии часто состоят из этапов (тж. шаг), которые обычно имеют итерационный характер и поэтому представляются в виде итераций. В ряде подходов стадии объединяют в более крупные временные рамки — фазы, в этом случае сами стадии имеют итерационный характер. Таким образом, иерархия понятий, связанных со стадией, выглядит следующим образом: Фазы Стадии Этапы.

Тогда получаем следующее описание измерений технологии. Вертикальное измерение отражает статические аспекты процессов и оперирует такими понятиями, как процессы, действия, задачи и операции. Горизонтальное измерение представляет время, отражает динамические аспекты процессов и оперирует такими понятиями, как фазы, стадии и этапы.

Методика (букв. техника) — совокупность конкретизированных методов разработки в рамках заданной методологии, применяемая в одном или нескольких соответствующих этой совокупности процессах ЖЦ. Практика — это определённая рекомендация по выполнению действий, для которых результаты проверяемы, но не передаваемы как материал для работы других процессов. Последовательность практик и последовательность действий внутри практики не задана. Практики не привязаны к проекту (при этом говорят, что у них нет «экземпляра»). Таким образом, технология определяется спецификой комбинации процессов и стадий, ориентированной на разные классы ПО и особенности участников проекта и дополненной методиками и практиками.

Управление разработкой заключается в организации проекта с учётом заданных ограничений. Система ограничений определяется совокупностью приоритетов и должна учитывать требования заинтересованных лиц. К основным ограничениям относят: содержание (проекта), время (выполнения), стоимость (проекта). Следует отметить и следующие ограничения: ресурсы (людские и финансовые), качество (приемлемое для проекта), эффективность (проекта). В результате при учёте ограничений получается некоторый многоугольник или многогранник ограничений. На практике обычно 3 ограничения оказываются фиксированными. При этом говорят о треугольнике ограничений.

Выбор технологического подхода, связанного с совокупностью процессов и стадий, сочетанием методик и практик, а также с уровнем формализации разработки, позволяет урегулировать треугольник ограничений. Поэтому проблема управления заключается в поиске баланса в рамках системы ограничений проекта.

Эффективное управление разработкой ПО требует определённых формализаций выполняемых работ и их результатов. Произведённый результат — определённый реальный результат, произведённый проектом. Различают следующие произведённые результаты: внутренний — для использования проектной командой, и внешний — для использования другими заинтересованными лицами.

Формализацией произведённого результата является некоторый артефакт. Примеры: модели и документы (планы, спецификации, диаграммы, код и т. п.). Артефакт — формальный произведённый результат, создаваемый, изменяемый или используемый в нём при выполнении проекта. Артефакт определяет область ответственности: за его создание отвечают определённые исполнители или их группы. В рамках отдельной задачи (и таймбокса) таким результатом является рабочий продукт, но в ряде подходов это синоним артефакта.

Для формализации внесения изменений в произведённый результат используется понятие «базовая линия». Базовая линия — официально принятый вариант произведённого результата, обозначенный и зафиксированный в конкретный момент времени ЖЦ. Изменения, вносимые в базовую линию, должны быть предварительно утверждены, т. е. должны пройти через специальное формализованное действие. Для проекта в целом базовая линия обычно переводится как базовый план — исходный план проекта с утверждёнными изменениями.

Для анализа проекта используются контрольные точки и вехи. Контрольная точка — событие в ЖЦ для проверки выполненной и оценки оставшейся работы по проекту. Моментами времени для контрольных точек часто выступают границы стадий. Веха — событие ЖЦ для обозначения завершения произведённого результата или их набора. Вехи часто используются в качестве контрольных точек.

Вследствие итерационного выполнения работ получаемые результаты постепенно улучшаются до целевых результатов, диктуемых заданными требованиями, которые также могут изменяться. Итерация — ограниченная во времени повторяемая часть проекта. Итерацией может выступать весь цикл разработки или его часть, что определяется их длительностью и моделью ЖЦ. В этом случае итерация цикла разработки называется макро-итерацией или просто циклом, итерация стадии — просто итерацией, а итерация этапа — микро-итерацией.

Для управляемого выполнения отдельных задач используются таймбоксы. Таймбокс (букв. временной ящик) — небольшой промежуток времени для выполнения конкретной задачи и произведения её результатов. Таймбокс характеризуется жёстко заданными временными рамками. Рамки нужно соблюсти, даже если придётся выдать не вполне завершённые результаты. Иначе задача считается проваленной и приходится или отказаться от неё, или запланировать её повторно.

Таким образом, описание измерений технологии корректируется следующим образом. Вертикальное измерение оперирует также такими понятиями, как произведённые результаты (артефакты, рабочие продукты) и исполнители (роли и ответственности). Горизонтальное измерение оперирует также такими понятиями, как контрольные точки и вехи, итерации и таймбоксы. Однако эти понятия можно рассматривать и как характеристику нового, третьего измерения. Это измерение оказывается связанным с формализацией, необходимой для управления проектом.

Существует два основных набора технологических процессов. Классический набор — совокупность основных процессов, сложившихся исторически в результате практического опыта разработки ПО. Стандартный набор — совокупность процессов из ISO/IEC 12 207:1999 «Информационная технология — Процессы жизненного цикла ПО». Процессы классического набора фактически являются подмножеством стандартного, выступая там как процессы или действия процессов. Классический набор включает 9 процессов: 1. Исследование; 2. Управление; 3. Анализ; 4. Проектирование; 5. Кодирование; 6. Тестирование; 7. Ввод в действие; 8. Сопровождение; 9. Снятие с эксплуатации. Стандартный набор включает 3 группы процессов: основные, вспомогательные и организационные процессы.

Существует два основных вида формирования технологических стадий. Попроцессное формирование стадий — выделение стадий, отражающих названия процессов (или отдельных действий), большая часть времени которых проходит в данной стадии. Пофазное формирование стадий — объединение стадий в фазы, отражающие крупные временные промежутки.

Попроцессное формирование стадий обычно используют для классических процессов (или их подили надмножества). В подходах с этой классификацией обычно выделяют 9 стадий: 1. Исследование идеи; 2. Планирование; 3. Анализ требований; 4. Проектирование; 5. Кодирование; 6. Тестирование и отладка; 7. Ввод в действие; 8. Эксплуатация и сопровождение; 9. Снятие с эксплуатации.

Пофазное формирование стадий обычно используют для стандартных процессов (или их подили надмножества). В большинстве подходов с этой классификацией выделяют 4 основные фазы: 1. Начало; 2. Середина; 3. Кульминация; 4. Переход. В ряде подходов выделяют 2 дополнительные фазы: 5. Работа; 6. Окончание.

Классификация подходов тесно связана с характеристиками выполняемых проектов. По каждому признаку классификации проектов можно выделить множество проектов, для которых будут указаны только граничные значения. По масштабу, определяющему количество исполнителей и протяжённость (время выполнения) проекта, выделяют 5 категорий проектов (табл.5.1).

Табл. 5.1. Категории проектов.

В настоящее время выделяют два класса подходов. Строгие (тж. тяжёлые, жёсткие) подходы ориентированы в основном на применение в средних, крупных и гигантских проектах с фиксированным объёмом работ. Поэтому основное требование к таким проектам — предсказуемость. Гибкие (тж. лёгкие, живые) подходы ориентированы в основном на применение в мелких, малых или средних проектах в случае неясных или изменяющихся требований к системе. Поэтому основное требование к таким проектам — непосредственное участие заказчика в проекте. Для большинства гибких подходов важным является требование адаптируемости.

Внутри классов подходов принято условно выделять группы подходов с рядом принципов, общих для этих подходов. К классу строгих подходов относят каскадные, каркасные, генетические и формальные подходы, к классу гибких — эволюционные и адаптивные подходы.

Контрольные вопросы.

• 1. Дайте определение понятиям «жизненный цикл ПО» и «модель ЖЦ».
• 2. Дайте определение понятию «технология» («технологический подход»).
• 3. Дайте определение понятию «действие». Какие наборы действий выделяют?
• 4. Дайте определение понятиям, связанным с процессом.
• 5. Дайте определение понятиям «дисциплина», «поток работ» и «процедура».
• 6. Дайте определение понятиям, связанным со стадией.
• 7. Дайте определение понятиям «методика» и «практика».
• 8. Перечислите ограничения проекта. Как они связаны с подходом разработки?
• 9. Дайте определение понятиям, связанным с формализацией разработки.
• 10. Перечислите и поясните основные наборы технологических процессов.
• 11. Приведите классические технологические процессы.
• 12. Приведите группы стандартных технологических процессов.
• 13. Перечислите и поясните виды формирования технологических стадий.
• 14. Приведите классические стадии и фазы.
• 15. Перечислите категории проектов по масштабу.
• 16. Перечислите классы и группы технологических подходов.

Лекция 6