Этапы проектирования КИС

1. Анализ Обследование и создание моделей деятельности организации, анализ (моделей) существующих КИС, анализ моделей и формирование требований к КИС, разработка плана создания КИС.

2. Проектирование Концептуальное проектирование, разработка архитектуры КИС, проектирование общей модели данных, формирование требований к приложениям.

3. Разработка Разработка, прототипирование и тестирование приложений, разработка интеграционных тестов, разработка пользовательской документации.

4. Интеграция и тестирование Интеграция и тестирование приложений в составе системы, оптимизация приложений и баз данных, подготовка эксплуатационной документации, тестирование системы.

5. Внедрение Обучение пользователей, развертывание системы на месте эксплуатации, инсталляция баз данных, эксплуатация.

Сопровождение Регистрация, диагностика и локализация ошибок, внесение изменений и тестирование, управление режимами работы ИС.

Классический жизненный цикл Одной из старейших последовательностей шагов разработки программного обеспечения (ПО) является классический жизненный цикл (Автор Уинстон Ройс, 1970).

Чаще классический жизненный цикл называют КАСКАДНОЙ или ВОДОПАДНОЙ моделью, подчеркивая, что разработка рассматривается как последовательность этапов, причем переход на следующий иерархически нижний этап происходит только после полного завершения работ на текущем этапе и возврата к пройденным этапам не предусматривается. (см. рис. ниже) Приведем краткое описание основных этапов. Разработка начинается на системном уровне и проходит через.

• — анализ,
• — проектирование,
• — кодирование (реализация),
• — тестирование,
• — сопровождение

При этом моделируются действия стандартного инженерного цикла.

Системный анализ определяет роль каждого элемента в компьютерной системе, взаимодействие элементов друг с другом.

Анализ начинается с определения требований и назначения подмножества этих требований программному элементу.

На этом этапе начинается решение задачи планирования проекта ПО.

В ходе планирования проекта определяются:

• — объем проектных работ,
• — риск проектных работ,
• — необходимые трудозатраты,
• — формируются рабочие задачи,
• — формируется план-график работ.

Анализ требований, относящийся к программному элементу, т. е. к ПО, уточняет и детализирует:

• — функции ПО,
• — характеристики ПО,
• — интерфейс ПО.

Все определения документируются в спецификации анализа.

Проектирование создает представления:

• — архитектуры ПО,
• — модульной структуры ПО,
• — алгоритмической структуры ПО,
• — структуры данных,
• — входного и выходного интерфейса (входных и выходных форм данных).

Кодирование (реализация) состоит в переводе результатов проектирования в текст на языке программирования.

Тестирование — это выполнение программы для выявления дефектов в функциях, логике и форме реализации программного продукта.

Сопровождение — это внесение изменений в эксплуатируемое ПО. Цели изменений:

• — исправление ошибок,
• — адаптация к изменениям внешней для ПО среды,
• — усовершенствование ПО по требованию заказчика.

Сопровождение ПО состоит в повторном применении каждого из предшествующих шагов (этапов) жизненного цикла, т. е. системного анализа, анализа требований, проектирования и т. д., к существующей программе, но не разработке новой программы.

Каждая стадия (этап) завершается выпуском полного комплекта документации, достаточной для того, чтобы разработка могла быть продолжена другой командой разработчиков.

Достоинствами классического жизненного цикла являются:

• — получение плана и временного графика по всем этапам проекта,
• — упорядочение хода разработки.

К недостаткам классического жизненного цикла относятся:

• — частое отклонение реальных проектов от стандартной последовательности шагов,
• — основанность цикла на точной формулировке исходных требований к ПО, тогда как реально в начале проекта требования заказчика определены лишь частично,
• — доступность результатов проекта заказчику лишь в конце работы.

Макетирование (прототипирование) На начальной стадии проекта полностью и точно сформулировать все требования к будущей модели невозможно, поскольку пользователи, как правило, не в состоянии изложить все свои требования и не могут предвидеть, как они изменятся в ходе разработки, и, кроме того, за время разработки могут произойти изменения во внешней среде, которые могут повлиять на требования к системе. Поэтому процесс создания ПО носит скорее итерационный характер, когда результаты очередной стадии разработки могут вызвать необходимость возврата к предыдущим разработкам.

Поэтому ПО создается не сразу, как в случае каскадного подхода, а постепенно с использованием макетирования (прототипирования), когда создается модель требуемого программного продукта. Под прототипом понимается действующий программный компонент, реализующий отдельные функции.

Модель может принимать одну из трех форм:

• — бумажный макет или макет на основе ПК (изображает или рисует человеко — машинный диалог),
• — работающий макет (выполняет некоторую часть требуемых функций),
• — существует программа, характеристики которой затем должны быть улучшены.

Макетирование основывается на многократном повторении итераций, в которых участвуют заказчик и разработчик.

Поскольку часто заказчик не может определиться в своих требованиях по разрабатываемому продукту, а проектировщик сомневается в полноте и целесообразности требований заказчика, то прототипирование (макетирование) начинается со сбора и уточнения требований к создаваемому ПО.

Совместными усилиями разработчик и заказчик определяют все цели ПО, устанавливают, какие требования известны, а какие предстоит доопределить. Следующим шагом является быстрое проектирование, внимание в котором сосредотачивается на тех характеристиках ПО, которые должны быть видимы пользователю. Макет (прототип), построенный на этапе быстрого проектирования, оценивается заказчиком и используется для уточнения требований к ПО. Итерации повторяются до тех пор, пока макет не выявит все требования заказчика и не даст возможности разработчику понять, что должно быть сделано.

Достоинством макетирования является обеспечение определения полных требований к ПО.

К недостаткам макетирования относятся:

• — возможность принятия заказчиком макета за продукт,
• — возможность принятия разработчиком макета за продукт

Заказчик, получивший предварительную версию (макет) и удостоверившийся в ее работоспособности, может перестать видеть недостатки и нерешенные вопросы ПО и перестать соглашаться на дальнейшее усовершенствование, требуя скорейшего преобразования макета в рабочий продукт. В тоже время для экономии времени разработки макета, а также возможности показать работающий вариант, разработчик может использовать неэффективные средства. Забывая о причинах, побудивших использовать эти средства, разработчик может интегрировать неэффективный вариант в систему.

Стратегии разработки ПО Стратегии разработки ПО можно подразделить на три группы:

• 1. Линейная последовательность этапов разработки — однократный проход (водопадная стратегия)
• 2. Инкрементная стратегия, когда сначала определяются все требования (пользовательские и системные), а затем оставшаяся часть разработки выполняется в виде последовательности версий, первая из которых реализует часть запланированных возможностей, а все последующие версии реализуют дополнительные возможности до тех пор, пока не будет получена полная система.
• 3. Эволюционная стратегия.

При этой стратегии начальный этап не содержит полного объема требования, они уточняются в ходе разработки новых последовательных версий.

Инкрементная стратегия Инкрементная модель является классическим примером инкрементной стратегии разработки ПО, объединяя элементы последовательной водопадной модели с итерационной философией макетирования. Она представляет собой несколько поставок (инкрементов) представляющих собой последовательность анализа, проектирования, кодирования и тестирования.

Разработка первого инкремента позволяет получить базовый продукт, реализующий базовые требования, при этом многие вспомогательные требования остаются нереализованными. План следующих инкрементов предусматривает последовательную модификацию базового продукта, обеспечивающих дополнительные характеристики и функциональность.

По своей природе инкрементный процесс итеративен, но в отличие от макетирования инкрементная модель обеспечивает в конце инкрементной итерации работающий продукт.

Эволюционная стратегия разработки ПО Эволюционную стратегию рассмотрим на примерах спиральной модели, компонентно-ориентированной модели и тяжеловесных и облегченных процессах проектирования.

Спиральная модель Спиральная модель (автор Боэм Б, 1988 г.) опирается на лучшие свойства классического жизненного цикла и макетирования, к которым добавляется новый элемент — анализ риска, отсутствующий в этих шагах разработки.

Спиральная модель определяет планирование (определение целей, вариантов, ограничений), анализ риска (анализ вариантов и распознавание/выбор риска), конструирование (разработка продукта следующего уровня), оценивание (оценка заказчиком текущих результатов разработки).

С каждой итерацией по спирали (продвижением от центра к периферии) строятся все более полные версии ПО. В первом витке спирали определяются:

• 1) начальные цели, варианты и ограничения;
• 2) распознавание и анализ риска;
• 3) необходимость использования макетирования;
• 4) оценка заказчиком конструктивной работы и внесение предложения по модификации;
• 5) следующая фаза планирования и анализа риска, базируемая на предложениях заказчика.

В каждом цикле по спирали результаты анализа риска формируются в виде «продолжать, не продолжать». Если риск слишком велик, проект может быть остановлен. В большинстве случаев движение по спирали продолжается, с каждым шагом продвигая разработчиков к более общей модели системы. В каждом цикле по спирали требуется конструирование, которое может быть реализовано классическим жизненным циклом или макетированием.

К достоинствам спиральной модели относится:

• 1) наиболее реальное (в виде эволюции) отображение разработки программного обеспечения,
• 2) возможность явно учитывать риск на каждом витке эволюционной разработки,
• 3) включение шага системного подхода в итерационную структуру разработки,
• 4) использование моделирования для уменьшения риска и совершенствования программного изделия.

Недостатками спиральной модели являются:

• 1) повышенные требования к заказчику,
• 2) трудности контроля и управления временем разработки.

Компонентно-ориентированная модель Компонентно-ориентированная модель является развитием спиральной модели и основывается на эволюционной стратегии разработки ПО. В этой модели конкретизируется содержание конструирования — оно отображает тот факт, что в современных условиях новая разработка должна основываться на повторном использовании существующих программных компонентов.

К достоинствам компонентно-ориентированной модели относится:

• 1) уменьшение времени разработки ПО;
• 2) снижение стоимости программной разработки;
• 3) повышение производительности разработки.

Тяжеловесные и облегченные процессы Традиционно для упорядочения и ускорения программных разработок использовались строго упорядочивающие так называемые тяжеловесные процессы. В этих процессах прогнозируется весь объем предстоящих работ, поэтому они называются прогнозирующимися процессами. Порядок, который должен выполнять при этом человек-разработчик, чрезвычайно строг.

В последние годы появилась группа новых облегченных процессов разработки ПО. Их также называют подвижными процессами. Эти процессы привлекательны отсутствием бюрократизма, характерного для тяжеловесных (прогнозирующих) процессов.

Облегченные процессы разработки ПО воплощают разумный компромисс между строгой дисциплиной и отсутствием ее.

Подвижные процессы требуют меньшего объема документации и ориентированы на человека. Подвижные процессы учитывают особенности современного заказчика, а именно, частые изменения его требований к ПО. Подвижные процессы адаптируют изменения требований (адаптивная природа).