Глава 5. Жизненный цикл программных систем

Понятие жизненного цикла программных систем

Понятие жизненного цикла программных систем (ЖЦ ПС) является одним из базовых в программной инженерии. ЖЦ ПС определяется как период времени, который начинается с момента принятия решения о необходимости создания ПС и закачивается в момент ее полного изъятия из эксплуатации. Основным нормативным документом, регламентирующим состав процессов ЖЦ ПС, является международный стандарт ISO/IEC 12207: 1995 “Information Technology – Software Life Cycle Process” (ISO – International Organization for Standardization – Международная организация по стандартизации, IEC – International Electrotechnical Commission – Международная комиссия 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 бывшем 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 использовать 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.

Основные процессы ЖЦ ПС

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

1) инициирование приобретения;

2) подготовку заявочных предложений;

3) подготовку и корректировку договора;

4) надзор за деятельностью поставщика;

5) приемку и завершение работ.

Инициирование приобретения включает следующие задачи:

1) определение заказчиком своих потребностей в приобретении, разработке или усовершенствовании системы, программных продуктов или услуг;

2) анализ требований, предъявляемых к системе;

3) принятие решения относительно приобретения, разработки или усовершенствования существующего ПО;

4) проверку наличия необходимой документации, гарантий, сертификатов, лицензий и поддержки в случае приобретения программного продукта;

5) подготовку и утверждение плана приобретения, включающего требования к системе, тип договора, ответственность сторон и т.д.

Заявочные предложения должны содержать:

1) требования, предъявляемые к системе;

2) перечень программных продуктов;

3) условия приобретения и соглашения;

4) 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:

1) определение заказчиком процедуры выбора поставщика, включающей критерии оценки предложений возможных поставщиков;

2) выбор конкретного поставщика на основе анализа предложений;

3) подготовку и заключение договора с поставщиком;

4) внесение изменение (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.

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

1) инициирование поставки;

2) подготовку ответа на заявочные предложения;

3) подготовку договора;

4) планирование работ по договору;

5) выполнение и контроль договорных работ и их оценку;

6) поставку и завершение работ.

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

Планирование включает следующие задачи:

1) принятие решения поставщиком относительно выполнения работ своими силами или с привлечением субподрядчика;

2) разработку поставщиком плана управления проектом, содержащего организационную структуру проекта, разграничение ответственности, технические требования к среде разработки и ресурсам, управление субподрядчиками и др.

5.2.3. 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:

1) подготовительную работу;

2) анализ требований, предъявляемых к системе;

3) проектирование архитектуры системы;

4) анализ требований, предъявляемых к программному обеспечению;

5) проектирование архитектуры программного обеспечения;

6) детальное проектирование программного обеспечения;

7) кодирование и тестирование программного обеспечения;

8) интеграцию программного обеспечения;

9) квалификационное тестирование программного обеспечения;

10) интеграцию системы;

11) квалификационное тестирование системы;

12) установку программного обеспечения;

13) 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 определении следующих характеристик для каждого компонента ПО:

1) функциональных возможностей, включая характеристики производительности и среды функционирования компонента;

2) внешних интерфейсов;

3) спецификаций надежности и безопасности;

4) эргономических требований;

5) требований к используемым данным;

6) требований к установке и приемке;

7) требований к пользовательской документации;

8) 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:

1) трансформацию требований к ПО в архитектуру, определяющую на высоком уровне структуру ПО и состав его компонентов;

2) разработку и документирование программных интерфейсов ПО и баз данных (БД);

3) разработку предварительной версии пользовательской документации;

4) разработку и документирование предварительных требований к тестам и плана интеграции ПО.

Детальное проектирование ПО включает следующие задачи:

1) описание компонентов ПО и интерфейсов между ними на более низком уровне, достаточном для последующего кодирования и тестирования;

2) разработку документирование детального проекта базы данных;

3) обновление (при необходимости) пользовательской документации;

4) разработку и документирование требований к тестам и плана тестирования компонентов ПО;

5) обновление плана интеграции ПО.

Кодирование и тестирование ПО включает следующие задачи:

1) кодирование и документирование каждого компонента ПО и базы данных, а также подготовку совокупности тестовых процедур и данных для их тестирования;

2) тестирование каждого компонента ПО и БД на соответствие предъявляемым к ним требованиям с последующим документированием результатов тестирования;

3) обновление документации (при необходимости);

4) 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(по возможности) для демонстрации того, что ПО удовлетворяет своим спецификациям и готово к использованию в заданных условиях эксплуатации. Такое тестирование выполняется для каждого компонента программного продукта по всем разделам требований при широком варьировании тестов. При этом также проверяется полнота технической и пользовательской документации и ее адекватность самим компонентам ПО.

Интеграция системы заключается в сборке всех ее компонентов, включая ПО и оборудование. После интеграции система, в свою очередь, квалификационному тестированию на соответствие предъявляемым к ней требованиям. При этом также производится оформление и проверка полного комплекта документации на систему.

Установка ПО осуществляется разработчиком в соответствии с планом в той среде и на том оборудовании, которые предусмотрены договором. В процессе установки проверяется работоспособность ПО и БД. Если устанавливаемое ПО заменяет существующую систему, разработчик должен обеспечить их параллельное функционирование в соответствии с договором.

Приемка ПО предусматривает оценку результатов квалификационного тестирования ПО и системы и документирование результатов оценки, которые производятся заказчиком с помощью разработчика. Разработчик выполняет окончательную передачу ПО заказчику в соответствии с договором, обеспечивая при этом необходимое обучение и поддержку.

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

1) подготовительную работу, которая включает проведение оператором следующих задач:

· планирование действий и работ, выполняемых в процессе эксплуатации, и установку эксплуатационных стандартов;

· определение процедур локализации и разрешения проблем, возникающих в процессе эксплуатации.

2) эксплуатационное тестирование, осуществляемое для каждой очередной редакции программного продукта, после чего эта редакция передается в эксплуатацию;

3) собственно эксплуатацию системы, которая выполняется в предназначенной для этого среде в соответствии с пользовательской документацией;

4) поддержку пользователей – оказание помощи и консультаций при обнаружении ошибок в процессе эксплуатации ПО.

5.2.5. Процесс сопровождения представляет собой действия и задачи, выполняемые сопровождающей организацией, при изменениях (модификациях) программного продукта и соответствующей документации, вызванных возникшими проблемами или потребностями в модернизации или адаптации ПО.

Изменения, вносимые в соответствующее ПО, не должны нарушать его целостность. Процесс сопровождения включает его перенос в другую среду (миграцию) и заканчивается снятием ПО с экплуатации.

Процесс сопровождения охватывает следующие действия:

1) подготовительную работу(планирование действий и работ, определение процедур локализации и разрешения проблем, возникающих в процессе сопровождения);

2) 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);

3) модификацию ПО (внесение изменений в компоненты программного продукта и документацию в соответствии с правилами процесса разработки);

4) проверку и приемку (в части целостности модифицируемой системы);

5) перенос ПО в другую среду (конвертирование программ и данных, параллельная эксплуатация ПО в старой и новой среде в течение некоторого периода времени);

6) 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.