Жизненный цикл программного обеспечения

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Жизненный цикл программного обеспечения (ПО) — период времени, который начинается с момента принятия решения о необходимости создания программного продукта и заканчивается в момент его полного изъятия из эксплуатации[1]. Этот цикл — процесс построения и развития ПО.

Стандарты жизненного цикла ПО[править | править исходный текст]

  • ГОСТ 34.601-90
  • ISO/IEC 12207:2008 «System and software engineering — Software life cycle processes» (российский аналог — ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207-2010 Информационная технология. Системная и программная инженерия. Процессы жизненного цикла программных средств)

Стандарт ГОСТ 34.601-90[править | править исходный текст]

Стандарт ГОСТ 34.601-90 предусматривает следующие стадии и этапы создания автоматизированной системы:

  1. Формирование требований к АС
    1. Обследование объекта и обоснование необходимости создания АС
    2. Формирование требований пользователя к АС
    3. Оформление отчета о выполнении работ и заявки на разработку АС
  2. Разработка концепции АС
    1. Изучение объекта
    2. Проведение необходимых научно-исследовательских работ
    3. Разработка вариантов концепции АС и выбор варианта концепции АС, удовлетворяющего требованиям пользователей
    4. Оформление отчета о проделанной работе
  3. Техническое задание
    1. Разработка и утверждение технического задания на создание АС
  4. Эскизный проект
    1. Разработка предварительных проектных решений по системе и ее частям
    2. Разработка документации на АС и ее части
  5. Технический проект
    1. Разработка проектных решений по системе и ее частям
    2. Разработка документации на АС и ее части
    3. Разработка и оформление документации на поставку комплектующих изделий
    4. Разработка заданий на проектирование в смежных частях проекта
  6. Рабочая документация
    1. Разработка рабочей документации на АС и ее части
    2. Разработка и адаптация программ
  7. Ввод в действие
    1. Подготовка объекта автоматизации
    2. Подготовка персонала
    3. Комплектация АС поставляемыми изделиями (программными и техническими средствами, программно-техническими комплексами, информационными изделиями)
    4. Строительно-монтажные работы
    5. Пусконаладочные работы
    6. Проведение предварительных испытаний
    7. Проведение опытной эксплуатации
    8. Проведение приемочных испытаний
  8. Сопровождение АС.
    1. Выполнение работ в соответствии с гарантийными обязательствами
    2. Послегарантийное обслуживание

Эскизный, технический проекты и рабочая документация — это последовательное построение все более точных проектных решений. Допускается исключать стадию «Эскизный проект» и отдельные этапы работ на всех стадиях, объединять стадии «Технический проект» и «Рабочая документация» в «Технорабочий проект», параллельно выполнять различные этапы и работы, включать дополнительные.

Данный стандарт не вполне подходит для проведения разработок в настоящее время: многие процессы отражены недостаточно, а некоторые положения устарели.

Стандарт ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207 (ISO/IEC 12207)[править | править исходный текст]

Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии РФ 01.03.2012 г. взамен ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207-99 принят стандарт ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207-2010 «Информационная технология. Системная и программная инженерия. Процессы жизненного цикла программных средств», идентичный международному стандарту ISO/IEC 12207:2008 «System and software engineering — Software life cycle processes».

Данный стандарт, используя устоявшуюся терминологию, устанавливает общую структуру процессов жизненного цикла программных средств, на которую можно ориентироваться в программной индустрии. Стандарт определяет процессы, виды деятельности и задачи, которые используются при приобретении программного продукта или услуги, а также при поставке, разработке, применении по назначению, сопровождении и прекращении применения программных продуктов.

Процессы жизненного цикла ПО[править | править исходный текст]

Стандарт группирует различные виды деятельности, которые могут выполняться в течение жизненного цикла программных систем, в семь групп процессов. Каждый из процессов жизненного цикла в пределах этих групп описывается в терминах цели и желаемых выходов, списков действий и задач, которые необходимо выполнять для достижения этих результатов.

  • процессы соглашения — два процесса;
  • процессы организационного обеспечения проекта — пять процессов;
  • процессы проекта — семь процессов;
  • технические процессы — одиннадцать процессов;
  • процессы реализации программных средств — семь процессов;
  • процессы поддержки программных средств — восемь процессов;
  • процессы повторного применения программных средств — три процесса.


Каждый процесс включает ряд действий. Например, процесс приобретения охватывает следующие действия:

  1. Инициирование приобретения
  2. Подготовка заявочных предложений
  3. Подготовка и корректировка договора
  4. Надзор за деятельностью поставщика
  5. Приемка и завершение работ

Каждое действие включает ряд задач. Например, подготовка заявочных предложений должна предусматривать:

  1. Формирование требований к системе
  2. Формирование списка программных продуктов
  3. Установление условий и соглашений
  4. Описание технических ограничений (среда функционирования системы и т. д.)

Стадии жизненного цикла ПО, взаимосвязь между процессами и стадиями[править | править исходный текст]

Модель жизненного цикла ПО — структура, определяющая последовательность выполнения и взаимосвязи процессов, действий и задач на протяжении жизненного цикла. Модель жизненного цикла зависит от специфики, масштаба и сложности проекта и специфики условий, в которых система создается и функционирует.

Стандарт ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207-2010 не предлагает конкретную модель жизненного цикла. Его положения являются общими для любых моделей жизненного цикла, методов и технологий создания ИС. Он описывает структуру процессов жизненного цикла, не конкретизируя, как реализовать или выполнить действия и задачи, включенные в эти процессы.

Модель ЖЦ ПО включает в себя:

  1. Стадии;
  2. Результаты выполнения работ на каждой стадии;
  3. Ключевые события — точки завершения работ и принятия решений.

Стадия — часть процесса создания ПО, ограниченная определенными временными рамками и заканчивающаяся выпуском конкретного продукта (моделей, программных компонентов, документации), определяемого заданными для данной стадии требованиями.

На каждой стадии могут выполняться несколько процессов, определенных в стандарте ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207-2010, и наоборот, один и тот же процесс может выполняться на различных стадиях. Соотношение между процессами и стадиями также определяется используемой моделью жизненного цикла ПО.

Модели жизненного цикла ПО[править | править исходный текст]

Водопадная (каскадная, последовательная) модель[править | править исходный текст]

Водопадная модель жизненного цикла (англ. waterfall model) была предложена в 1970 г. Уинстоном Ройсом. Она предусматривает последовательное выполнение всех этапов проекта в строго фиксированном порядке. Переход на следующий этап означает полное завершение работ на предыдущем этапе. Требования, определенные на стадии формирования требований, строго документируются в виде технического задания и фиксируются на все время разработки проекта. Каждая стадия завершается выпуском полного комплекта документации, достаточной для того, чтобы разработка могла быть продолжена другой командой разработчиков.

Этапы проекта в соответствии с каскадной моделью:

  1. Формирование требований;
  2. Проектирование;
  3. Реализация;
  4. Тестирование;
  5. Внедрение;
  6. Эксплуатация и сопровождение.

Преимущества:

  • Полная и согласованная документация на каждом этапе;
  • Легко определить сроки и затраты на проект.

Недостатки:

В водопадной модели переход от одной фазы проекта к другой предполагает полную корректность результата (выхода) предыдущей фазы. Однако неточность какого-либо требования или некорректная его интерпретация в результате приводит к тому, что приходится «откатываться» к ранней фазе проекта и требуемая переработка не просто выбивает проектную команду из графика, но приводит часто к качественному росту затрат и, не исключено, к прекращению проекта в той форме, в которой он изначально задумывался. По мнению современных специалистов, основное заблуждение авторов водопадной модели состоит в предположениях, что проект проходит через весь процесс один раз, спроектированная архитектура хороша и проста в использовании, проект осуществления разумен, а ошибки в реализации легко устраняются по мере тестирования. Эта модель исходит из того, что все ошибки будут сосредоточены в реализации, а потому их устранение происходит равномерно во время тестирования компонентов и системы[2]. Таким образом, водопадная модель для крупных проектов мало реалистична и может быть эффективно использована только для создания небольших систем[3].

Итерационная модель[править | править исходный текст]

Альтернативой последовательной модели является так называемая модель итеративной и инкрементальной разработки (англ. iterative and incremental development, IID), получившей также от Т. Гилба в 70-е гг. название эволюционной модели. Также эту модель называют итеративной моделью и инкрементальной моделью[4].

Модель IID предполагает разбиение жизненного цикла проекта на последовательность итераций, каждая из которых напоминает «мини-проект», включая все процессы разработки в применении к созданию меньших фрагментов функциональности, по сравнению с проектом в целом. Цель каждой итерации — получение работающей версии программной системы, включающей функциональность, определённую интегрированным содержанием всех предыдущих и текущей итерации. Результат финальной итерации содержит всю требуемую функциональность продукта. Таким образом, с завершением каждой итерации продукт получает приращение — инкремент — к его возможностям, которые, следовательно, развиваются эволюционно. Итеративность, инкрементальность и эволюционность в данном случае есть выражение одного и того же смысла разными словами со слегка разных точек зрения[3].

По выражению Т. Гилба, «эволюция — прием, предназначенный для создания видимости стабильности. Шансы успешного создания сложной системы будут максимальными, если она реализуется в серии небольших шагов и если каждый шаг заключает в себе четко определённый успех, а также возможность «отката» к предыдущему успешному этапу в случае неудачи. Перед тем, как пустить в дело все ресурсы, предназначенные для создания системы, разработчик имеет возможность получать из реального мира сигналы обратной связи и исправлять возможные ошибки в проекте»[4].

Подход IID имеет и свои отрицательные стороны, которые, по сути, — обратная сторона достоинств. Во-первых, целостное понимание возможностей и ограничений проекта очень долгое время отсутствует. Во-вторых, при итерациях приходится отбрасывать часть сделанной ранее работы. В-третьих, добросовестность специалистов при выполнении работ всё же снижается, что психологически объяснимо, ведь над ними постоянно довлеет ощущение, что «всё равно всё можно будет переделать и улучшить позже»[3].

Различные варианты итерационного подхода реализованы в большинстве современных методологий разработки (RUP, MSF, XP).

Спиральная модель[править | править исходный текст]

Спиральная модель (англ. spiral model) была разработана в середине 1980-х годов Барри Боэмом. Она основана на классическом цикле Деминга PDCA (plan-do-check-act). При использовании этой модели ПО создается в несколько итераций (витков спирали) методом прототипирования.

Каждая итерация соответствует созданию фрагмента или версии ПО, на ней уточняются цели и характеристики проекта, оценивается качество полученных результатов и планируются работы следующей итерации.

На каждой итерации оцениваются:

  • риск превышения сроков и стоимости проекта;
  • необходимость выполнения ещё одной итерации;
  • степень полноты и точности понимания требований к системе;
  • целесообразность прекращения проекта.

Важно понимать, что спиральная модель является не альтернативой эволюционной модели (модели IID), а специально проработанным вариантом. К сожалению, нередко спиральную модель либо ошибочно используют как синоним эволюционной модели вообще, либо (не менее ошибочно) упоминают как совершенно самостоятельную модель наряду с IID[3].

Отличительной особенностью спиральной модели является специальное внимание, уделяемое рискам, влияющим на организацию жизненного цикла, и контрольным точкам. Боэм формулирует 10 наиболее распространённых (по приоритетам) рисков:

  1. Дефицит специалистов.
  2. Нереалистичные сроки и бюджет.
  3. Реализация несоответствующей функциональности.
  4. Разработка неправильного пользовательского интерфейса.
  5. Перфекционизм, ненужная оптимизация и оттачивание деталей.
  6. Непрекращающийся поток изменений.
  7. Нехватка информации о внешних компонентах, определяющих окружение системы или вовлеченных в интеграцию.
  8. Недостатки в работах, выполняемых внешними (по отношению к проекту) ресурсами.
  9. Недостаточная производительность получаемой системы.
  10. Разрыв в квалификации специалистов разных областей.

В сегодняшней спиральной модели определён следующий общий набор контрольных точек[5]:

  1. Concept of Operations (COO) — концепция (использования) системы;
  2. Life Cycle Objectives (LCO) — цели и содержание жизненного цикла;
  3. Life Cycle Architecture (LCA) — архитектура жизненного цикла; здесь же возможно говорить о готовности концептуальной архитектуры целевой программной системы;
  4. Initial Operational Capability (IOC) — первая версия создаваемого продукта, пригодная для опытной эксплуатации;
  5. Final Operational Capability (FOC) –— готовый продукт, развернутый (установленный и настроенный) для реальной эксплуатации.

Методологии разработки ПО[править | править исходный текст]

  • Rational Unified Process (RUP).
  • Microsoft Solutions Framework (MSF). Включает 4 фазы: анализ, проектирование, разработка, стабилизация, предполагает использование объектно-ориентированного моделирования.
  • Экстремальное программирование (англ. Extreme Programming, XP). В основе методологии командная работа, эффективная коммуникация между заказчиком и исполнителем в течение всего проекта по разработке ИС. Разработка ведется с использованием последовательно дорабатываемых прототипов.
  • ЕСПД — комплекс государственных стандартов Российской Федерации, устанавливающих взаимосвязанные правила разработки, оформления и обращения программ и программной документации.

Литература[править | править исходный текст]

  • Братищенко В.В. Проектирование информационных систем. — Иркутск: Изд-во БГУЭП, 2004. — 84 с.
  • Вендров А.М. Проектирование программного обеспечения экономических информационных систем. — М.: Финансы и статистика, 2000.
  • Грекул В.И., Денищенко Г.Н., Коровкина Н.Л. Проектирование информационных систем. — М.: Интернет-университет информационных технологий - ИНТУИТ.ру, 2005.
  • Мишенин А.И. Теория экономических информационных систем. — М.: Финансы и статистика, 2000. — 240 с.
  • Орлик С., «Модели жизненного цикла»

Примечания[править | править исходный текст]

  1. Стандарт IEEE Std 610.12, Глоссарий
  2. Брукс Ф. Мифический человеко-месяц или как создаются программные системы : пер. с англ. / Ф. Брукс. — Санкт-Петербург : Символ-Плюс, 1999. — 304 с.: ил.
  3. 1 2 3 4 Мирошниченко Е. А. Технологии программирования: учебное пособие / Е. А. Мирошниченко. — 2-е изд., испр. и доп. — Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2008. — 128 с.
  4. 1 2 Ларман К. Итеративная и инкрементальная разработка: краткая история / К. Ларман, В. Базили // Открытые системы. — 2003.— N 9.
  5. Орлик С. Введение в программную инженерию и управление жизненным циклом ПО. [1]