Жизненный цикл программного обеспечения. Жизненный цикл ПО. Стадии и этапы Стадии жизненного цикла программного обеспечения

Развитие ВТ постоянно расширяет классы решаемых задач связанных с обработкой информации различного характера.

Это в основном три вида информации и соответственно три класса задач, для решения которых используются компьютеры:

1) Вычислительные задачи, связанные с обработкой числовой информации. К ним относится, к примеру, задача решения системы линейных уравнений большой размерности. Раньше была основной, доминирующей областью использования ЭВМ.

2) Задачи по обработке символьной информации, связанные с созданием, редактированием и преобразованием текстовых данных. С решением таких задач связан труд, к примеру, секретаря-машинистки.

3) Задачи по обработке графической информации ᴛ.ᴇ. схем, чертежей, графиков, эскизов и т.д. К таким задачам относится, к примеру, задача разработки конструктором чертежей новых изделий.

4) Задачи по обработке алфавитно-цивровой информации – ИС. Сегодня стало одной из базовых областей применеия ЭВМ и задачи все усложняются.

Решение на ЭВМ задач каждого класса имеет свою специфику, но его можно разбить на несколько этапов, характерных для большинства задач.

Технология программирования изучает технологические процессы и порядок их прохождения (стадии) с использованием знаний, методов и средств.

Технологии удобно характеризовать в двух измерениях – вертикальном (представляющем процессы) и горизонтальном (представляющем стадии).

Рисунок

Процесс- совокупность взаимосвязанных действий (технологических операций), преобразующих некоторые входные данные в выходные. Процессы состоят из набора действий (технологических операций), а каждое действие из набора задач и методов их решения. Вертикальное измерение отражает статические аспекты процессов и оперирует такими понятиями, как рабочие процессы, действия, задачи, результаты деятельности, исполнители.

Стадия – часть действий по созданию ПО, ограниченная некоторыми временными рамками и заканчивающаяся выпуском конкретного продукта͵ определяемого заданными для данной стадии требованиями. Иногда стадии объединяют в более крупные временные рамки, называемые фазами или этапами. Итак, горизонтальное измерение представляет время, отражает динамические аспекты процессов и оперирует такими понятиями, как фазы, стадии, этапы, итерации и контрольные точки.

Разработка ПО подчиняется определенному жизненному циклу.

Жизненный цикл ПО - ϶ᴛᴏ непрерывный и упорядоченный набор видов деятельности, осуществляемый и управляемый в рамках каждого проекта по разработке и эксплуатации ПО, начинающийся с момента появления идеи(замысла) создания некоторого программного обеспечения и принятия решения о крайне важно сти его создания и заканчивающийся в момент его полного изъятия из эксплуатации по причинам:

а) морального старения;

б) потери крайне важно сти решения соответствующих задач.

Технологические подходы - ϶ᴛᴏ механизмы реализации жизненного цикла.

Технологический подход определяется спецификой комбинации стадий и процессов, ориентированной на разные классы ПО и на особенности коллектива разработчиков.

ЖЦ определяет стадии(фазы, этапы), так что программный продукт переходит с одного этапа на другой, начиная с зарождения концепции продукта и заканчивая этапом его сворачивания.

ЖЦ разработки ПО должна быть представлен с различной степенью детализации этапов. Простейшее представление жизненного цикла, включает стадии:

Проектирование

Реализация

Тестирование и отладка

Внедрение, эксплуатация и сопровождение.

Простейшее представление ЖЦ программы (каскадный технологический подход к ведению жизненного цикла):

Процессы

Проектирование

Программирование

Тестирование

Сопровождение

Анализ Проектирование Реализация ТестированиеВнедрениеэксплуатация

и отладка и сопровождение

Фактически здесь на каждой стадии выполняется единственный процесс. Очевидно, что при разработке и создании больших программ такая схема недостаточно корректна (неприменима), но ее можно взять за основу.

Этап аализа концентрируется на системных требованиях. Требования определяются и специфицируются (описываются). Осуществляется выработка и интеграция функциональных моделей и моделей данных для системы. Вместе с тем, фиксируются нефункциональные и другие системные требования.

Этап проектирования разделяется на два базовых подэтапа: архитектурное и детализированное проектирование. В частности, проводится уточнение конструкции программы, пользовательского интерфейса и структур данных. Поднимаются и фиксируются вопросы проектирования, которые влияют на понятность, приспособленность к сопровождению и масштабируемость системы.

Этап реализации включает написание программы.

Отличия в вппаратном обеспечении и программном обеспечении особенно видны на этапе эксплуатации . В случае если товары широкого потребления проходят этапы выведения на рынок, роста͵ зрелости и упадка, то жизнь ПО больше походит на историю недостроенного, но постоянно достраиваемого и подновляемого здания(самолета) (Абонент).

ЖЦ ПО регламентируется многими стандартами в т.ч. и международными.

Цель стандартизации ЖЦ сложных ПС:

Обобщение опыта и результатов исследований множества специалистов;

Отработка технологических процессов и приемов разработки, а также методической базы для их автоматизации.

Стандарты включают:

Правила описания исходной информации, способов и методов выполнения операций;

Устанавливают правила контроля технологических процессов;

Устанавливают требования к оформлению результатов;

Регламентируют содержание технологических и эксплуатационных документов;

Определяют организационную структуру коллектива разработчиков;

Обеспечивают распределение и планирование заданий;

Обеспечивают контроль за ходом создания ПС.

В России действуют стандарты, регламентирующие ЖЦ:

Стадии разработки ПО– ГОСТ 19.102-77

Стадии создания АС - ГОСТ 34.601 –90;

ТЗ на создание АС - ГОСТ 34.602-89;

Виды испытания АС - ГОСТ 34.603-92;

При этом создание, сопровождение и развитие прикладных ПС для ИС в этих стандартах отражены недостаточно, а отдельные их положения устарели с точки зрения построения современных распределенных комплексов прикладных программ высокого качества в системах управления и обработки данных с различной архитектурой.

В связи с этим следует отметить международный стандарт ISO/IEC 12207-1999 – ʼʼИнформационные технологии – Процессы жизненного цикла программного обеспеченияʼʼ.

ISO - International Organization of Standardization - Международная организация по стандартизации, IEC - International Electrotechnical Commission - Международная комиссия по электротехнике.

Он определяет структуру ЖЦ ПО и его процессы.

Т.е. создание ПО это не такая простая задача, в связи с этим и существуют стандарты, в которых все расписано: что нужно делать, когда и как.

Структура ЖЦ ПО по международному стандарту ISO/IEC 12207-95 базируется на трех группах процессов:

1) основные процессы ЖЦ ПО (приобретение, поставка, выработка, эксплуатация, сопровождение ). Мы основное внимание уделим последним.

2) вспомогательные процессы, обеспечивающие выполнение базовых процессов (документирование , управление конфигурацией, обеспечение качества, верификация, аттестация, совместный анализ (оценка), аудит, решение проблем).

1. Управление конфигурацией это процесс, поддерживающий основные процессы жизненного цикла ПО, прежде всего процессы разработки и сопровождения. При разработке проектов сложных ПО, состоящих из многих компонентов, каждый из которых может иметь разновидности или версии, возникает проблема учета их связей и функций, создания унифицированной (ᴛ.ᴇ. единой) структуры и обеспечения развития всей системы. Управление конфигурацией позволяет организовать, систематически учитывать и контролировать внесение изменений в различные компоненты ПО на всех стадиях его ЖЦ.

2. Верификация -это процесс определения того, отвечает ли текущее состояние ПО, достигнутое на данном этапе, требованиям этого этапа.

3. Аттестация – подтверждение экспертизой и представлением объективных доказательств того, что конкретные требования к конкретным объектам полностью реализованы.

4. Совместный анализ(оценка) – систематическое определение степени соответствия объекта установленным критериям.

5. Аудит – проверка, выполняемая компетентным органом (лицом) с целью обеспечения независимой оценки степени соответствия программных продуктов или процессов установленным требованиям. Проверка позволяет оценить соответствие параметров разработки с исходными требованиями. Проверка частично совпадает с тестированием, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ проводится для определения различий между действительными и ожидавшимися результатами и оценки соответствия характеристик ПО исходным требованиям. В процессе реализации проекта важное место занимают вопросы идентификации, описания и контроля конфигурации отдельных компонентов и всей системы в целом.

3) организационные процессы (управление проектами, создание инфраструктуры проекта͵ определение, оценка и улучшение самого ЖЦ, обучение).

Управление проектом связано с вопросами планирования и организации работ, создания коллективов разработчиков и контроля за сроками и качеством выполняемых работ. Техническое и организационное обеспечение проекта включает выбор методов и инструментальных средств для реализации проекта͵ определение методов описания промежуточных состояний разработки, разработку методов и средств испытаний созданного ПО, обучение персонала и т.п. Обеспечение качества проекта связано с проблемами верификации, проверки и тестирования компонентов ПО.

Мы будем рассматривать ЖЦ ПО с точки зрения разработчика.

Процесс разработки в соответсвии со стандартом предусматривает действия и задачи, выполняемые разработчиком, и охватывает работы по созданию ПО и его компонентов в соответствии с заданными требованиями, включая оформление проектной и эксплуатационной документации, а также подготовку материалов, необходимых для проверки работоспособности и соответствия качества пограммных продуктов, материалов, необходимых для обучения персонала и т.д.

По стандарту жизненный цикл ПО ИС включает в себя следующие действия:

1) возникновение и исследование идеи(замысла);

2) подготовительный этап - выбор модели жизненного цикла, стандартов, методов и средств разработки, а также составление плана работ.

3) анализ требований к информационной системе - определение ее

функциональных возможностей, пользовательских требований, требований к надежности и безопасности, требований к внешним интерфейсам и т.д.

4) проектирование архитектуры информациронной системы - определение состава крайне важно го оборудования, программного обеспечения и операций, выполняемых обслуживающим персоналом .

5) анализ требований к программному обеспечению - определение функциональных возможностей, включая характеристики производительности, среды функционирования компонентов, внешних интерфейсов, спецификаций надежности и безопасности, эргономических требований, требований к используемым данным, установке, приемке, пользовательской документации, эксплуатации и сопровождению.

6) проектирование архитектуры программного обеспечения - определение структуры ПО, документирование интерфейсов его компонентов, разработку предварительной версии пользовательской документации, а также требований к тестам и плана интеграции.

7) детальное проектирование программного обеспечения - подробное

описание компонентов ПО и интерфейсов между ними, обновление пользовательской документации, выработка и документирование требований к тестам и плана тестирования, компонентов ПО, обновление плана интеграции компонентов.

8) кодирование ПО - – выработка и документирование

каждого программного компонента;

9)тестирование ПО – выработка совокупности тестовых процедур и данных для их тестирования, тестирование компонентов, обновление пользовательской документации, обновление плана интеграции ПО;

10) интеграция ПО – сборка программных компонентов в соответсвие с

планом интеграции и тестрование ПО на соответсвие квалификационным требованиям, представляющих собой набор критериев или условий, которые крайне важно выполнить, чтобы квалифицировать программный продукт, как соответсвующий своим спецификациям и готовый к использованию в заданых условиях эксплуатации;

11) квалификационное тестирование ПО – тестирование ПО в

присутствии заказчика для демонстрации его соответствия

требованиям и готовности к эксплуатации; при этом проверяется также готовность и полнота технической и пользовательской документации ;

12) интеграция системы – сборка всех компонетов информационной системы, включая ПО и оборудование;

13) квалификационное тестирование ИС – тестирование системы на

соответсвие требованиям к ней и проверка оформления и полноты документации;

14) установка ПО – установка ПО на обородование заказчика и проверка его работоспособюности; ;

15) приемка ПО – оценка результатов квалифицированного

тестирования ПО и информционной системы в целом и

документирование результатов оценки совместно с заказчиком, аттестация и окончательная передача ПО заказчику.

16)Управление и выработка документации;

17)эксплуатация

18)сопровождение – процесс создания и внедрения новых версий

программного продукта. ;

19)завершение эксплуатации.

Указанные действия можно сгруппировать, условно выделив следующие основные этапы разработки ПО:

· постановка задачи(ТЗ) (по ГОСТ 19.102-77 стадия ʼʼТехническое заданиеʼʼ)

· анализ требований и выработка спецификаций (по ГОСТ 19.102-77 стадия ʼʼЭскизный проектʼʼ)

· проектирование (по ГОСТ 19.102-77 стадия ʼʼТехнический проектʼʼ)

· реализация (кодирование, тестирование и отладка) (по ГОСТ 19.102-77 стадия ʼʼРабочий проектʼʼ).

· эксплуатация и сопровождение.

Жизненный цикл и этапы разработки ПО - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Жизненный цикл и этапы разработки ПО" 2017, 2018.

Понятие жизненного цикла программного обеспечения (ЖЦ ПО) является одним из базовых в программной инженерии. Жизненный цикл определяют как период времени, который начинается с момента принятия решения о необходимости создания ПО и заканчивается в момент его полного изъятия из эксплуатации.

В соответствии со стандартом ISO/IEC 12207 все процессы ЖЦ разделены на три группы (рис. 2.1).

Под моделью жизненного цикла ПО понимается структура, определяющая последовательность выполнения и взаимосвязи процессов, действий и задач на протяжении ЖЦ. Она зависит от специфики, масштаба и сложности проекта и специфики условий, в которых система создается и функционирует. В состав жизненного цикло ПО обычно включаются следующие стадии:

1. Формирование требований к ПО.

2. Проектирование.

3. Реализация.

4.Тестирование.

5. Ввод в действие.

6. Эксплуатация и сопровождение.

7. Снятие с эксплуатации.

В настоящее время наибольшее распространение получили следующие основные модели ЖЦ ПО:

a) каскадная и

b) спиральная (эволюционная).

Первая применялась для программ небольшого объема, представляющих собой единое целое. Принципиальной особенностью каскадного подхода является то, что переход на следующую стадию осуществляется только после того, как будет полностью завершена работа на текущей, и возвратов на пройденные стадии не предусматривается. Ее схема приведена на рис. 2.2.

Преимущества применения каскадной модели заключаются в следующем:

На каждой стадии формируется законченный набор проектной документации;

Выполняемые стадии работ позволяют планировать срок их завершения и соответствующие затраты.

Такая модель применяется для систем, к которым уже в начале разработки можно точно сформулировать все требования. К ним относятся, например, системы, в которых решаются, в основном, задачи вычислительного типа. Реальные процессы обычно имеют итерационный характер: результаты очередной стадии часто вызывают изменения в проектных решениях, выработанных на более ранних стадиях. Таким образом, более распространенной является модель с промежуточным контролем, которая приведена на рис. 2.3.

Основным недостатком каскадного подхода является существенное запаздывание с получением результатов и, как следствие, достаточно высокий риск создания системы, не удовлетворяющей изменившимся потребностям пользователей.

Эти проблемы устраняются в спиральной модели жизненного цикла (рис. 2.4). Ее принципиальной особенность является то, что прикладное ПО создается не сразу, как в случае каскадного подхода, а по частям с использованием метода прототипирования . Под прототипом понимается действующий программный компонент, реализующий отдельные функции и внешний интерфейс разрабатываемого ПО. Создание прототипов осуществляется в несколько итераций - витков спирали.

Каскадную (эволюционную) модель можно представить в виде диаграммы, которая приведена на рисунке 2.5.

Одним из результатов применения спиральной модели ЖЦ является получивший широкое распространение способ так называемой быстрой разработки приложений , или RAD (Rapid Application Development). Жизненный цикл ПО в соответствии с этим способом включает в себя четыре стадии:

1) анализ и планирование требований;

2) проектирование;

3) реализация;

4) внедрение.

Анализ жизненного цикла программ позволяет уточнить содержание и выделить следующие процессы проектирования сложных систем.

1) Стратегия;

2) Анализ;

3) Проектирование;

4) Реализация;

5) Тестирование;

6) Внедрение;

7) Эксплуатация и техническая поддержка.

Стратегия

Определение стратегии предполагает обследование системы. Основная задача обследования - оценка реального объема проекта, его целей и задач, а также получение определений сущностей и функций на высоком уровне. На этом этапе привлекаются высококвалифицированные бизнес-аналитики, которые имеют постоянный доступ к руководству фирмы. Кроме того, предполагается тесное взаимодействие с основными пользователями системы и бизнес-экспертами. Основная задача такого взаимодействия - получить как можно более полную информацию о системе, однозначно понять требования заказчика и передать полученную информацию в формализованном виде системным аналитикам. Как правило, информация о системе может быть получена на основании ряда бесед (или семинаров) с руководством, экспертами и пользователями.

Итогом этапа определения стратегии становится документ, в котором четко сформулировано следующее:

Что именно причитается заказчику, если он согласится финансировать проект;

Когда он сможет получить готовый продукт (график выполнения работ);

Во сколько это ему обойдется (график финансирования этапов работ для крупных проектов).

В документе должны быть отражены не только затраты, но и выгода, например срок окупаемости проекта, ожидаемый экономический эффект (если его удается оценить).

Рассматриваемый этап жизненного цикла ПО может быть представлен в модели только один раз, особенно если модель имеет циклическую структуру. Это не означает, что в циклических моделях стратегическое планирование производится раз и навсегда. В таких моделях этапы определения стратегии и анализа как бы объединяются, а их разделение существует лишь на самом первом витке, когда руководство предприятия принимает принципиальное решение о старте проекта. В целом стратегический этап посвящен разработке документа уровня руководства предприятия.

Этап анализа предполагает подробное исследование бизнес-процессов (функций, определенных на предыдущем этапе) и информации, необходимой для их выполнения (сущностей, их атрибутов и связей (отношений)). Этот этап дает информационную модель, а следующий за ним этап проектирования - модель данных.

Вся информация о системе, собранная на этапе определения стратегии, формализуется и уточняется на этапе анализа. Особое внимание уделяется полноте полученной информации, ее анализу на непротиворечивость, а также поиску неиспользуемой или дублирующейся информации. Как правило, заказчик вначале формирует требования не к системе в целом, а к отдельным ее компонентам. И в этом конкретном случае циклические модели жизненного цикла ПО имеют преимущество, поскольку с течением времени с большой вероятностью потребуется повторный анализ, так как у заказчика зачастую аппетит приходит во время еды. На этом же этапе определяются необходимые компоненты плана тестирования.

Аналитики собирают и фиксируют информацию в двух взаимосвязанных формах:

a) функции - информация о событиях и процессах, которые происходят в бизнесе;

b) сущности - информация о предметах, которые имеют значение для организации и о которых что-либо известно.

При этом строятся диаграммы компонентов, потоков данных и жизненных циклов, которые описывают динамику системы. Они будут рассмотрены позднее.

Проектирование

На этапе проектирования формируется модель данных. Проектировщики обрабатывают данные анализа. Конечным продуктом этапа проектирования являются схема базы данных (если таковая существует в проекте) или схема хранилища данных (ER-модель) и набор спецификаций модулей системы (модель функций).

В небольшом проекте (например, в курсовом) одни и те же люди могут выступать в роли и аналитиков, и проектировщиков, и разработчиков. Перечисленные выше схемы и модели помогают найти, например, не описанные вообще, нечетко описанные, противоречиво описанные компоненты системы и прочие недостатки, что способствует предотвращению потенциальных ошибок.

Все спецификации должны быть очень точными. План тестирования системы также дорабатывается на этом этапе разработки. Во многих проектах результаты этапа проектирования оформляются в виде единого документа - так называемой технической спецификации. При этом широкое применение получил язык UML, который позволяет получить одновременно как документы анализа, отличающиеся меньшей детализацией (их потребители - менеджеры производства), так и документы проектирования (их потребители - менеджеры групп разработки и тестирования). Этот язык будет рассмотрен позднее. Программное обеспечение, построенное с применением UML, позволяет проще осуществить генерацию кода - как минимум иерархию классов, а также некоторые части кода самих методов (процедур и функций).

Задачами проектирования являются:

Рассмотрение результатов анализа и проверка их полноты;

Семинары с заказчиком;

Определение критических участков проекта и оценка его ограничений;

Определение архитектуры системы;

Принятие решения об использовании продуктов сторонних разработчиков, а также о способах интеграции и механизмах обмена информацией с этими продуктами;

Проектирование хранилища данных: модель базы данных;

Проектирование процессов и кода: окончательный выбор средств разработки, определение интерфейсов программ, отображение функций системы на ее модули и определение спецификаций модулей;

Определение требований к процессу тестирования;

Определение требований к безопасности системы.

Реализация

При реализации проекта особенно важно координировать группу (группы) разработчиков. Все разработчики должны подчиняться жестким правилам контроля исходных текстов. Они, получив технический проект, начинают писать код модулей. Основная задача разработчиков состоит в том, чтобы уяснить спецификацию: проектировщик написал, что надо сделать, а разработчик определяет, как это сделать.

На этапе разработки осуществляется тесное взаимодействие проектировщиков, разработчиков и групп тестировщиков. В случае интенсивной разработки тестировщик буквально неразлучен с разработчиком, фактически становясь членом группы разработки.

Чаще всего на этапе разработки меняются интерфейсы пользователя. Это обусловлено периодической демонстрацией модулей заказчику. Он также может существенно изменять запросы к данным.

Этап разработки сопряжен с этапом тестирования, и оба процесса идут параллельно. Синхронизирует действия тестеров и разработчиков система bug tracking.

Ошибки должны быть классифицированы согласно приоритетам. Для каждого класса ошибок должна быть определена четкая структура действий: «что делать», «как срочно», «кто ответственен за результат». Каждая проблема должна отслеживаться проектировщиком/разработчиком/тестировщиком, отвечающим за ее устранение. То же самое касается ситуаций, когда нарушаются запланированные сроки разработки и передачи модулей на тестирование.

Кроме того, должны быть организованы хранилища готовых модулей проекта и библиотек, которые используются при сборке модулей. Это хранилище постоянно обновляется. Контролировать процесс обновления должен один человек. Одно хранилище создается для модулей, прошедших функциональное тестирование, второе - для модулей, прошедших тестирование связей. Первое - это черновики, второе - то, из чего уже можно собирать дистрибутив системы и демонстрировать его заказчику для проведения контрольных испытаний или для сдачи каких-либо этапов работ.

Тестирование

Группы тестирования могут привлекаться к сотрудничеству уже на ранних стадиях разработки проекта. Обычно комплексное тестирование выделяют в отдельный этап разработки. В зависимости от сложности проекта тестирование и исправление ошибок может занимать треть, половину общего времени работы над проектом и даже больше.

Чем сложнее проект, тем больше будет потребность в автоматизации системы хранения ошибок - bug tracking, которая обеспечивает следующие функции:

Хранение сообщения об ошибке (к какому компоненту системы относится ошибка, кто ее нашел, как ее воспроизвести, кто отвечает за ее исправление, когда она должна быть исправлена);

Система уведомления о появлении новых ошибок, об изменении статуса известных в системе ошибок (уведомления по электронной почте);

Отчеты об актуальных ошибках по компонентам системы;

Информация об ошибке и ее история;

Правила доступа к ошибкам тех или иных категорий;

Интерфейс ограниченного доступа к системе bug tracking для конечного пользователя.

Подобные системы берут на себя множество организационных проблем, в частности вопросы автоматического уведомления об ошибках.

Собственно тесты систем принято подразделять на несколько категорий:

a) автономные тесты модулей; они используются уже на этапе разработки компонентов системы и позволяют отслеживать ошибки отдельных компонентов;

b) тесты связей компонентов системы; эти тесты также используются и на этапе разработки, они позволяют отслеживать правильность взаимодействия и обмена информацией компонентов системы;

c) системный тест ; он является основным критерием приемки системы; как правило, это группа тестов, включающая и автономные тесты, и тесты связей и модели; такой тест должен воспроизводить работу всех компонентов и функций системы; его основная цель - внутренняя приемка системы и оценка ее качества;

d) приемосдаточный тест ; основное его назначение - сдать систему заказчику;

e) тесты производительности и нагрузки ; эта группа тестов входит в системный, именно она является основной для оценки надежности системы.

В каждую группу обязательно входят тесты моделирования отказов. Они проверяют реакцию компонента, группы компонентов, а также системы в целом на следующие отказы:

Отдельного компонента информационной системы;

Группы компонентов системы;

Основных модулей системы;

Операционной системы;

Жесткий сбой (отказ питания, жестких дисков).

Эти тесты позволяют оценить качество подсистемы восстановления корректного состояния информационной системы и служат основным источником информации для разработки стратегий предотвращения негативных последствий сбоев при промышленной эксплуатации.

Еще одним важным аспектом программы тестирования информационных систем является наличие генераторов тестовых данных. Они используются для проведения тестов функциональности, надежности и производительности системы. Задачу оценки характеристик зависимости производительности информационной системы от роста объемов обрабатываемой информации без генераторов данных решить невозможно.

Внедрение

Опытная эксплуатация перекрывает процесс тестирования. Система редко вводится полностью. Как правило, это процесс постепенный или итерационный (в случае циклического жизненного цикла).

Ввод в эксплуатацию проходит как минимум три стадии:

2) накопление информации;

3) выход на проектную мощность (то есть собственно переход к этапу эксплуатации).

информации может вызвать довольно узкий спектр ошибок: в основном, рассогласование данных при загрузке и собственные ошибки загрузчиков. Для их выявления и устранения применяют методы контроля качества данных. Такие ошибки должны быть исправлены как можно быстрее.

В период накопления информации в информационной системе выявляется наибольшее количество ошибок, связанных с многопользовательским доступом. Вторая категория исправлений связана с тем, что пользователя не устраивает интерфейс. При этом циклические модели и модели с обратной связью этапов позволяют снизить затраты. Рассматриваемый этап является также наиболее серьезным тестом - тестом одобрения пользователем (customer acceptance tests).

Выход системы на проектную мощность в хорошем варианте - это доводка мелких ошибок и редкие серьезные ошибки.

Эксплуатация и техническая поддержка

На этом этапе последним документом для разработчиков является акт технической приемки. Документ определяет необходимый персонал и требуемое оборудование для поддержки работоспособности системы, а также условия нарушения эксплуатации продукта и ответственность сторон. Помимо этого обычно в виде отдельного документа оформляются условия технической поддержки.

Жизненный цикл программного обеспечения

Одним из базовых понятий методологии проектирования ПО является понятие жизненного цикла ее программного обеспечения (ЖЦ ПО). ЖЦ ПО - это непрерывный процесс, который начинается с момента принятия решения о необходимости его создания и заканчивается в момент его полного изъятия из эксплуатации.

Основным нормативным документом, регламентирующим ЖЦ ПО, является международный стандарт ISO/IEC 12207 (ISO - International Organization of Standardization - Международная организация по стандартизации, IEC - International Electrotechnical Commission - Международная комиссия по электротехнике). Он определяет структуру ЖЦ, содержащую процессы, действия и задачи, которые должны быть выполнены во время создания ПО. В данном стандарте ПО (программный продукт) определяется как набор компьютерных программ, процедур и, возможно, связанной с ним документации и данных. Процесс определяется как совокупность взаимосвязанных действий, преобразующих некоторые входные данные в выходные. Каждый процесс характеризуется определенными задачами и методами их решения, исходными данными, полученными от других процессов, и результатами.

Структура ЖЦ ПО по стандарту ISO/IEC 12207 базируется на трех группах процессов:

· основные процессы ЖЦ ПО (приобретение, поставка, разработка, эксплуатация, сопровождение);

· вспомогательные процессы, обеспечивающие выполнение основных процессов (документирование, управление конфигурацией, обеспечение качества, верификация, аттестация, оценка, аудит, решение проблем);

· организационные процессы (управление проектами, создание инфраструктуры проекта, определение, оценка и улучшение самого ЖЦ, обучение).

Модели жизненного цикла ПО

Модель жизненного цикла - структура, определяющая последовательность выполнения и взаимосвязи стадий и этапов, выполняемых на протяжении ЖЦ. Модель ЖЦ зависит от специфики ПО и специфики условий, в которых последняя создается и функционирует. Основные модели ЖЦ следующие.

1. Каскадная модель (до 70-х годов XX в) определяет последовательный переход на следующий этап после завершения предыдущего.

Для этой модели характерна автоматизация отдельных несвязанных задач, не требующая информационной интеграции и совместимости, программного, технического и организационного сопряжения.

Достоинство : хорошие показатели по срокам разработки и надежности при решении отдельных задач.

Недостаток : неприменимость к большим и сложным проектам из-за изменчивости требований к системе в течение длительного проектирования.

2. Итерационная модель (70-80-е годы XX в.) соответствует технологии проектирования «снизу - вверх». Допускает итерационные возвраты на предыдущие этапы после выполнения очередного этапа;

Модель предусматривает обобщение полученных проектных решений отдельных задач в общесистемные решения. При этом возникает потребность в пересмотре ранее сформулированных требований.

Достоинство: возможность оперативно вносить коррективы в проект.

Недостаток: при большом числе итераций растет время проектирования, возникают расхождения в проектных решениях и документации, запутывается функциональная и системная архитектура созданной ПО. Необходимость в перепроектировании старой или создании новой системы может возникнуть сразу после этапа внедрения или эксплуатации.

3. Спиральная модель (80-90-е годы XX в.) соответствует технологии проектирования «сверху - вниз». Предполагает использование программного прототипа, допускающего программное расширение. Проект системы циклически повторяет путь от детализации требований к детализации программного кода.

При проектировании архитектуры системы сначала определяется состав функциональных подсистем и решаются общесистемные вопросы (организация интегрированной базы данных, технология сбора, передачи и накопления информации). Затем формулируются отдельные задачи и разрабатывается технология их решения.

При программировании сначала разрабатываются головные программные модули, а затем - модули, исполняющие отдельные функции. Сначала обеспечивается взаимодействие модулей между собой и с базой данных, а затем - реализация алгоритмов.

Достоинства:

1. сокращение число итераций и, следовательно, число ошибок и несоответствий, которые необходимо исправлять;

2. сокращение сроков проектирования;

3. упрощение создания проектной документации.

Недостаток: высокие требования к качеству общесистемного репозитория (общей базы проектных данных).

Спиральная модель лежит в основе технологии быстрой разработки приложений или RAD-технологии (rapid application development), которая предполагает активное участие конечных пользователей будущей системы в процессе ее создания. Основные стадии информационного инжиниринга следующие:

· Анализ и планирование информационной стратегии. Пользователи вместе со специалистами-разработчиками участвуют в идентификации проблемной области.

· Проектирование. Пользователи под руководством разработчиков принимают участие в техническом проектировании.

· Конструирование. Разработчики проектируют рабочую версию ПО с использованием языков 4-го поколения;

· Внедрение. Разработчики обучают пользователей работе в среде новой ПО.

1) Вычислительные задачи, связанные с обработкой числовой информации. К ним относится, например, задача решения системы линейных уравнений большой размерности. Раньше была основной, доминирующей областью использования ЭВМ.

2) Задачи по обработке символьной информации, связанные с созданием, редактированием и преобразованием текстовых данных. С решением таких задач связан труд, например, секретаря-машинистки.

3) Задачи по обработке графической информации т.е. схем, чертежей, графиков, эскизов и т.д. К таким задачам относится, например, задача разработки конструктором чертежей новых изделий.

4) Задачи по обработке алфавитно-цивровой информации – ИС. В настоящее время стало одной из основных областей применеия ЭВМ и задачи все усложняются.

Рисунок

Стадия – часть действий по созданию ПО, ограниченная некоторыми временными рамками и заканчивающаяся выпуском конкретного продукта, определяемого заданными для данной стадии требованиями. Иногда стадии объединяют в более крупные временные рамки, называемые фазами или этапами. Итак, горизонтальное измерение представляет время, отражает динамические аспекты процессов и оперирует такими понятиями, как фазы, стадии, этапы, итерации и контрольные точки.

Разработка ПО подчиняется определенному жизненному циклу.

Жизненный цикл ПО – это непрерывный и упорядоченный набор видов деятельности, осуществляемый и управляемый в рамках каждого проекта по разработке и эксплуатации ПО, начинающийся с момента появления идеи(замысла) создания некоторого программного обеспечения и принятия решения о необходимости его создания и заканчивающийся в момент его полного изъятия из эксплуатации по причинам:

а) морального старения;

б) потери необходимости решения соответствующих задач.

Технологические подходы – это механизмы реализации жизненного цикла.

ЖЦ разработки ПО может быть представлен с различной степенью детализации этапов. Простейшее представление жизненного цикла, включает стадии:

Проектирование

Реализация

Тестирование и отладка

Внедрение, эксплуатация и сопровождение.

Простейшее представление ЖЦ программы (каскадный технологический подход к ведению жизненного цикла):

Процессы

Проектирование

Программирование

Тестирование

Сопровождение

Анализ Проектирование Реализация ТестированиеВнедрениеэксплуатация

и отладка и сопровождение

Этап аализа концентрируется на системных требованиях. Требования определяются и специфицируются (описываются). Осуществляется разработка и интеграция функциональных моделей и моделей данных для системы. Кроме того, фиксируются нефункциональные и другие системные требования.

Этап проектирования разделяется на два основных подэтапа: архитектурное и детализированное проектирование. В частности, проводится уточнение конструкции программы, пользовательского интерфейса и структур данных. Поднимаются и фиксируются вопросы проектирования, которые влияют на понятность, приспособленность к сопровождению и масштабируемость системы.

Этап реализации включает написание программы.

Отличия в вппаратном обеспечении и программном обеспечении особенно видны на этапе эксплуатации . Если товары широкого потребления проходят этапы выведения на рынок, роста, зрелости и упадка, то жизнь ПО больше походит на историю недостроенного, но постоянно достраиваемого и подновляемого здания(самолета) (Абонент).

ЖЦ ПО регламентируется многими стандартами в том числе и международными.

Цель стандартизации ЖЦ сложных ПС:

Обобщение опыта и результатов исследований множества специалистов;

Отработка технологических процессов и приемов разработки, а также методической базы для их автоматизации.

Стандарты включают:

Правила описания исходной информации, способов и методов выполнения операций;

Устанавливают правила контроля технологических процессов;

Устанавливают требования к оформлению результатов;

Регламентируют содержание технологических и эксплуатационных документов;

Определяют организационную структуру коллектива разработчиков;

Обеспечивают распределение и планирование заданий;

Обеспечивают контроль за ходом создания ПС.

В России действуют стандарты, регламентирующие ЖЦ:

Стадии разработки ПО– ГОСТ 19.102-77

Стадии создания АС - ГОСТ 34.601 –90;

ТЗ на создание АС - ГОСТ 34.602-89;

Виды испытания АС - ГОСТ 34.603-92;

Однако создание, сопровождение и развитие прикладных ПС для ИС в этих стандартах отражены недостаточно, а отдельные их положения устарели с точки зрения построения современных распределенных комплексов прикладных программ высокого качества в системах управления и обработки данных с различной архитектурой.

В связи с этим следует отметить международный стандарт ISO/IEC 12207-1999 – «Информационные технологии – Процессы жизненного цикла программного обеспечения».

Он определяет структуру ЖЦ ПО и его процессы.

Т.е. создание ПО это не такая простая задача, поэтому и существуют стандарты, в которых все расписано: что нужно делать, когда и как.

Структура ЖЦ ПО по международному стандарту ISO/IEC 12207-95 базируется на трех группах процессов:

1) основные процессы ЖЦ ПО (приобретение, поставка, разработка, эксплуатация, сопровождение ). Мы основное внимание уделим последним.

2) вспомогательные процессы, обеспечивающие выполнение основных процессов (документирование , управление конфигурацией, обеспечение качества, верификация, аттестация, совместный анализ (оценка), аудит, решение проблем).

1. Управление конфигурацией это процесс, поддерживающий основные процессы жизненного цикла ПО, прежде всего процессы разработки и сопровождения. При разработке проектов сложных ПО, состоящих из многих компонентов, каждый из которых может иметь разновидности или версии, возникает проблема учета их связей и функций, создания унифицированной (т.е. единой) структуры и обеспечения развития всей системы. Управление конфигурацией позволяет организовать, систематически учитывать и контролировать внесение изменений в различные компоненты ПО на всех стадиях его ЖЦ.

5. Аудит – проверка, выполняемая компетентным органом (лицом) с целью обеспечения независимой оценки степени соответствия программных продуктов или процессов установленным требованиям. Проверка позволяет оценить соответствие параметров разработки с исходными требованиями. Проверка частично совпадает с тестированием, которое проводится для определения различий между действительными и ожидавшимися результатами и оценки соответствия характеристик ПО исходным требованиям. В процессе реализации проекта важное место занимают вопросы идентификации, описания и контроля конфигурации отдельных компонентов и всей системы в целом.

3) организационные процессы (управление проектами, создание инфраструктуры проекта, определение, оценка и улучшение самого ЖЦ, обучение).

Управление проектом связано с вопросами планирования и организации работ, создания коллективов разработчиков и контроля за сроками и качеством выполняемых работ. Техническое и организационное обеспечение проекта включает выбор методов и инструментальных средств для реализации проекта, определение методов описания промежуточных состояний разработки, разработку методов и средств испытаний созданного ПО, обучение персонала и т.п. Обеспечение качества проекта связано с проблемами верификации, проверки и тестирования компонентов ПО.

Мы будем рассматривать ЖЦ ПО с точки зрения разработчика.

По стандарту жизненный цикл ПО ИС включает в себя следующие действия:

1) возникновение и исследование идеи(замысла);

3) анализ требований к информационной системе - определение ее

4) проектирование архитектуры информациронной системы - определение состава необходимого оборудования, программного обеспечения и операций, выполняемых обслуживающим персоналом .

7) детальное проектирование программного обеспечения - подробное

описание компонентов ПО и интерфейсов между ними, обновление пользовательской документации, разработка и документирование требований к тестам и плана тестирования, компонентов ПО, обновление плана интеграции компонентов.

8) кодирование ПО - – разработка и документирование

каждого программного компонента;

9)тестирование ПО – разработка совокупности тестовых процедур и данных для их тестирования, тестирование компонентов, обновление пользовательской документации, обновление плана интеграции ПО;

10) интеграция ПО – сборка программных компонентов в соответсвие с

планом интеграции и тестрование ПО на соответсвие квалификационным требованиям, представляющих собой набор критериев или условий, которые необходимо выполнить, чтобы квалифицировать программный продукт, как соответсвующий своим спецификациям и готовый к использованию в заданых условиях эксплуатации;

11) квалификационное тестирование ПО – тестирование ПО в

присутствии заказчика для демонстрации его соответствия

12) интеграция системы – сборка всех компонетов информационной системы, включая ПО и оборудование;

13) квалификационное тестирование ИС – тестирование системы на

соответсвие требованиям к ней и проверка оформления и полноты документации;

14) установка ПО – установка ПО на обородование заказчика и проверка его работоспособюности; ;

15) приемка ПО – оценка результатов квалифицированного

тестирования ПО и информционной системы в целом и

16)Управление и разработка документации;

17)эксплуатация

18)сопровождение – процесс создания и внедрения новых версий

программного продукта. ;

19)завершение эксплуатации.

Указанные действия можно сгруппировать, условно выделив следующие основные этапы разработки ПО:

· постановка задачи(ТЗ) (по ГОСТ 19.102-77 стадия «Техническое задание»)

по электротехнике). Этот стандарт определяет структуру ЖЦ, содержащую процессы, действия и задачи, которые должны быть выполнены во время создания ПС.

В данном стандарте ПС (или программный продукт ) определяется как набор компьютерных программ, процедур и, возможно, связанной с ними документацией и данных. Процесс определяется как совокупность взаимосвязанных действий, преобразующих некоторые входные данные в выходные (Г. Майерс называет это трансляцией данных ). Каждый процесс характеризуется определенными задачами и методами их решения. В свою очередь , каждый процесс разделен на набор действий, а каждое действие – на набор задач. Каждый процесс, действие или задача инициируется и выполняется другим процессом по мере необходимости, причем не существует заранее определенных последовательностей выполнения (естественно, при сохранении связей по входным данным).

Следует отметить, что в Советском Союзе, а затем в России создание программного обеспечения ( ПО ) первоначально, в 70-е годы прошлого столетия, регламентировалось стандартами ГОСТ ЕСПД (Единой системы программной документации – серии ГОСТ 19.ХХХ), которые были ориентированы на класс относительно простых программ небольшого объема, создаваемых отдельными программистами. В настоящее время эти стандарты устарели концептуально и по форме, их сроки действия закончились и использование нецелесообразно.

Процессы создания автоматизированных систем ( АС ), в состав которых входит и ПО , регламентированы стандартами ГОСТ 34.601-90 "Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Стадии создания", ГОСТ 34.602-89 "Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Техническое задание на создание автоматизированной системы" и ГОСТ 34.603-92 "Информационная технология. Виды испытаний автоматизированных систем". Однако многие положения этих стандартов устарели, а другие отражены недостаточно, чтобы их можно было применять для серьезных проектов создания ПС. Поэтому в отечественных разработках целесообразно использовать современные международные стандарты.

В соответствии со стандартом ISO / IEC 12207 все процессы ЖЦ ПО разделены на три группы (рис.5.1).

Рис. 5.1.

В группах определено пять основных процессов: приобретение, поставка, разработка, эксплуатация и сопровождение. Восемь вспомогательных процессов обеспечивают выполнение основных процессов, а именно документирование , управление конфигурацией , обеспечение качества, верификация , аттестация , совместная оценка, аудит , разрешение проблем. Четыре организационных процесса обеспечивают управление, создание инфраструктуры, усовершенствование и обучение.

5.2. Основные процессы ЖЦ ПС

Процесс приобретения состоит из действий и задач заказчика, приобретающего ПС. Данный процесс охватывает следующие действия :

инициирование приобретения;
подготовку заявочных предложений;
подготовку и корректировку договора;
надзор за деятельностью поставщика;
приемку и завершение работ.

Инициирование приобретения включает следующие задачи:

определение заказчиком своих потребностей в приобретении, разработке или усовершенствовании системы, программных продуктов или услуг;
принятие решения относительно приобретения, разработки или усовершенствования существующего ПО;
проверку наличия необходимой документации, гарантий, сертификатов, лицензий и поддержки в случае приобретения программного продукта;
подготовку и утверждение плана приобретения, включающего требования к системе, тип договора, ответственность сторон и т.д.

Заявочные предложения должны содержать:

требования, предъявляемые к системе;
перечень программных продуктов;
условия приобретения и соглашения;
технические ограничения (например, по среде функционирования системы).

Заявочные предложения направляются к выбранному поставщику или нескольким поставщикам в случае тендера. Поставщик – это организация, которая заключает договор с заказчиком на поставку системы, ПО или программной услуги на условиях, оговоренных в договоре.

Подготовка и корректировка договора включает следующие задачи:

определение заказчиком процедуры выбора поставщика, включающей критерии оценки предложений возможных поставщиков;
выбор конкретного поставщика на основе анализа предложений;
подготовку и заключение договора с поставщиком ;
внесение изменений (при необходимости) в договор в процессе его выполнения.

Надзор за деятельностью поставщика осуществляется в соответствии с действиями, предусмотренными в процессах совместной оценки и аудита. В процессе приемки подготавливаются и выполняются необходимые тесты. Завершение работ по договору осуществляется в случае удовлетворения всех условий приемки.

Процесс поставки охватывает действия и задачи, выполняемые поставщиком, который снабжает заказчика программным продуктом или услугой. Данный процесс включает следующие действия:

инициирование поставки;
подготовку ответа на заявочные предложения;
подготовку договора;
планирование работ по договору;
выполнение и контроль договорных работ и их оценку;
поставку и завершение работ.

Инициирование поставки заключается в рассмотрении поставщиком заявочных предложений и принятии решения, соглашаться ли с выставленными требованиями и условиями или предложить свои (согласовать). Планирование включает следующие задачи:

принятие решения поставщиком относительно выполнения работ своими силами или с привлечением субподрядчика;
разработку поставщиком плана управления проектом, содержащего организационную структуру проекта, разграничение ответственности, технические требования к среде разработки и ресурсам, управление субподрядчиками и др.

Процесс разработки предусматривает действия и задачи, выполняемые разработчиком, и охватывает работы по созданию ПО и его компонентов в соответствии с заданными требованиями. Сюда включается оформление проектной и эксплуатационной документации, подготовка материалов, необходимых для проверки работоспособности, и качества программных продуктов , материалов, необходимых для организации обучения персонала и др.

Процесс разработки включает следующие действия:

подготовительную работу;
анализ требований, предъявляемых к системе;
проектирование архитектуры системы;
анализ требований, предъявляемых к программному обеспечению;
проектирование архитектуры программного обеспечения;
детальное проектирование программного обеспечения;
кодирование и тестирование программного обеспечения;
интеграцию программного обеспечения;
квалификационное тестирование программного обеспечения;
интеграцию системы;
квалификационное тестирование системы;
установку программного обеспечения;
приемку программного обеспечения.

Подготовительная работа начинается с выбора модели ЖЦ ПО , соответствующей масштабу, значимости и сложности проекта. Действия и задачи процесса разработки должны соответствовать выбранной модели. Разработчик должен выбирать, адаптировать к условиям проекта и использовать согласованные с заказчиком стандарты, методы и средства разработки , а также составить план выполнения работ .

Анализ требований, предъявляемых к системе, подразумевает определение ее функциональных возможностей, пользовательских требований , требований к надежности, безопасности, требований к внешним интерфейсам, производительности и т.д. Требования к системе оцениваются, исходя из критериев реализуемости и возможности проверки при тестировании.

Проектирование архитектуры системы заключается в определении компонентов ее оборудования (аппаратуры), программного обеспечения и операций, выполняемых эксплуатирующим систему персоналом. Архитектура системы должна соответствовать требованиям, предъявляемым к системе, а также принятым проектным стандартам и методам.

Анализ требований к программному обеспечению предполагает определение следующих характеристик для каждого компонента ПО :

функциональных возможностей, включая характеристики производительности и среды функционирования компонента;
внешних интерфейсов;
спецификаций надежности и безопасности;
эргономических требований;
требований к используемым данным;
требований к установке и приемке;
требований к пользовательской документации;
требований к эксплуатации и сопровождению.

Требования к программному обеспечению оцениваются, исходя из критериев соответствия требованиям, предъявляемым к системе в целом, реализуемости и возможности проверки при тестировании.

Проектирование архитектуры ПО включает следующие задачи для каждого компонента ПО :

трансформацию требований к ПО в архитектуру, определяющую на высоком уровне структуру ПО и состав его компонентов;
разработку и документирование программных интерфейсов ПО и баз данных (БД);
разработку предварительной версии пользовательской документации;
разработку и документирование предварительных требований к тестам и плана интеграции ПО.

Детальное проектирование ПО включает следующие задачи:

описание компонентов ПО и интерфейсов между ними на более низком уровне, достаточном для последующего кодирования и тестирования;
разработку и документирование детального проекта базы данных;
обновление (при необходимости) пользовательской документации;
разработку и документирование требований к тестам и плана тестирования компонентов ПО;

Кодирование и тестирование ПО включает следующие задачи:

кодирование и документирование каждого компонента ПО и базы данных, а также подготовку совокупности тестовых процедур и данных для их тестирования;
тестирование каждого компонента ПО и БД на соответствие предъявляемым к ним требованиям с последующим документированием результатов тестирования;
обновление документации (при необходимости);
обновление плана интеграции ПО.

Интеграция ПО предусматривает сборку разработанных компонентов ПО в соответствии с планом интеграции и тестирования агрегированных компонентов. Для каждого из агрегированных компонентов разрабатываются наборы тестов и тестовые процедуры, предназначенные для проверки каждого из квалификационных требований при последующем квалификационном тестировании. Квалификационное требование – это набор критериев или условий, которые необходимо выполнить, чтобы квалифицировать программный продукт как соответствующий своим спецификациям и готовый к использованию в условиях эксплуатации.

Квалификационное тестирование ПО проводится разработчиком в присутствии заказчика (

Процесс эксплуатации охватывает действия и задачи организации оператора, эксплуатирующего систему. Процесс эксплуатации включает следующие действия.

Подготовительная работа, которая включает проведение оператором следующих задач:
1. планирование действий и работ, выполняемых в процессе эксплуатации, и установка эксплуатационных стандартов;
2. определение процедур локализации и разрешения проблем, возникающих в процессе эксплуатации.
Эксплуатационное тестирование, осуществляемое для каждой очередной редакции программного продукта, после чего эта редакция передается в эксплуатацию.
Собственно эксплуатация системы, которая выполняется в предназначенной для этого среде в соответствии с пользовательской документацией.
анализ проблем и запросов на модификацию ПО (анализ сообщений о возникшей проблеме или запроса на модификацию, оценка масштаба, стоимости модификации, получаемого эффекта, оценка целесообразности модификации);
модификацию ПО (внесение изменений в компоненты программного продукта и документацию в соответствии с правилами процесса разработки);
проверку и приемку (в части целостности модифицируемой системы);
перенос ПО в другую среду (конвертирование программ и данных, параллельная эксплуатация ПО в старой и новой среде в течение некоторого периода времени);
снятие ПО с эксплуатации по решению заказчика при участии эксплуатирующей организации, службы сопровождения и пользователей. При этом программные продукты и документации подлежат архивированию в соответствии с договором.