Календарь развития ребенка до года 

Классические модели процесса разработки программного обеспечения. Обзор процесса разработки программного обеспечения


Процесс разработки программного обеспечения (англ. software development process, software process) — структура, согласно которой построена разработка программного обеспечения (ПО).
Существует несколько моделей такого процесса (методологий разработки ПО), каждая из которых описывает свой подход, в виде задач и/или деятельности, которые имеют место в ходе процесса.

Выделяют следующие основные модели процесса или методологии разработки ПО:

  • Каскадная разработка или модель водопада (англ. waterfall model) — модель процесса разработки программного обеспечения, в которой процесс разработки выглядит как поток, последовательно проходящий фазы анализа требований, проектирования, реализации, тестирования, интеграции и поддержки. В качестве источника названия «водопад» часто указывают статью, опубликованную У. У. Ройсом (W. W. Royce) в 1970 году; забавно, что сам Ройс использовал итеративную модель разработки и даже не использовал термин «водопад».
  • Итеративная разработка (англ. iteration — повторение) — выполнение работ параллельно с непрерывным анализом полученных результатов и корректировкой предыдущих этапов работы. Проект при этом подходе в каждой фазе развития проходит повторяющийся цикл: Планирование — Реализация — Проверка — Оценка (англ. plan-do-check-act cycle).
    В ходе разработки всегда выявляются дополнительные требования или изменяются выявленные ранее. Также появляются новые ограничения, связанные с принятыми техническими решениями. В наиболее полной мере их удается учесть именно в итерационной разработке, поскольку именно при таком подходе руководство проекта в полной мере готово к изменениям. Итеративный подход сейчас является наиболее распространенным из-за своих очевидных преимуществ и различные его вариации используеются в компании ДПГруп.

    Итеративные методы разработки программного обеспечения, которые применяет ДПГруп:

    • Rational Unified Process (RUP) — методология разработки программного обеспечения, созданная компанией Rational Software.

      В основе RUP лежат следующие основные принципы:

      • Ранняя идентификация и непрерывное (до окончания проекта) устранение основных рисков.
      • Концентрация на выполнении требований заказчиков к исполняемой программе (анализ и построение модели прецедентов).
      • Ожидание изменений в требованиях, проектных решениях и реализации в процессе разработки.
      • Компонентная архитектура, реализуемая и тестируемая на ранних стадиях проекта.
      • Постоянное обеспечение качества на всех этапах разработки проекта (продукта).
      • Работа над проектом в сплочённой команде, ключевая роль в которой принадлежит архитекторам.
    • Гибкая методология разработки (англ. Agile software development).

      Большинство гибких методологий нацелены на минимизацию рисков, путём сведения разработки к серии коротких циклов, называемых итерациями , которые обычно длятся одну-две недели. Каждая итерация сама по себе выглядит как программный проект в миниатюре, и включает все задачи, необходимые для выдачи мини-прироста по функциональности: планирование, анализ требований, проектирование, кодирование, тестирование и документирование. Хотя отдельная итерация, как правило, недостаточна для выпуска новой версии продукта, подразумевается что гибкий программный проект готов к выпуску в конце каждой итерации. По окончании каждой итерации, команда выполняет переоценку приоритетов разработки.

      Agile-методы делают упор на непосредственное общение лицом к лицу. Большинство agile-команд расположены в одном офисе иногда называемом bullpen. Как минимум она включает и «заказчиков» (заказчики которые определяют продукт, также это могут быть менеджеры продукта, бизнес-аналитики или клиенты). Офис может также включать тестировщиков, дизайнеров интерфейса, технических писателей и менеджеров. Одной из наиболее известных и передовых гибких методик является методололгия

За 50 лет развития программной инженерии накопилось большое количество моделей разработки ПО . Интересно провести аналогию между историей развития методов, применяемых в системах автоматического управления летательными аппаратами, и эволюцией подходов к управлению программными проектами.

«Как получится». Разомкнутая система управления. Полное доверие техническим лидерам. Представители бизнеса практически не участвуют в проекте. Планирование, если оно и есть, то неформальное и словесное. Время и бюджет, как правило, не контролируются. Аналогия: баллистический полет без обратной связи. Можно, но недалеко и неточно.

«Водопад» или каскадная модель. Жесткое управление с обратной связью. Расчет опорной траектории (план проекта), измерение отклонений, коррекция и возврат на опорную траекторию. Лучше, но не эффективно.

«Гибкое управление». Расчет опорной траектории, измерение отклонений, расчет новой попадающей траектории и коррекция для выхода на нее. «Планы - ничто, планирование - все» (Эйзенхауэр, Дуайт Дэвид)

«Метод частых поставок». Самонаведение. Расчет опорной траектории, измерение отклонений, уточнение цели, расчет новой попадающей траектории и коррекция для выхода на нее.

Классические методы управления перестают работать в случаях, когда структура и свойства управляемого объекта нам не известны и/или изменяются со временем. Эти подходы так же не помогут, если текущие свойства объекта не позволяют ему двигаться с требуемыми характеристиками. Например, летательный аппарат не может развить требуемое ускорение или разрушается при недопустимой перегрузке. Аналогично, если рабочая группа проекта не может обеспечить требуемую эффективность и поэтому постоянно работает в режиме аврала, то это приводит не к росту производительности, а к уходу профессионалов из проекта.

Когда структура и свойства управляемого объекта нам не известны, необходимо использовать адаптивное управление, которое, дополнительно к прямым управляющим воздействиям, направлено на изучение и изменение свойств управляемого объекта. Продолжая аналогию с управлением летательными аппаратами - это расчет опорной траектории, измерение отклонений, уточнение цели, уточнение объекта управления, адаптация (необходимое изменение) объекта управления, расчет новой попадающей траектории и коррекция для выхода на нее.

Для того чтобы понять структуру и свойства объекта и воздействовать на него с целью их приведения к желаемому состоянию, в проекте должен быть дополнительный контур обратной связи - контур адаптации.

Известно, что производительность разных программистов может отличаться в десятки раз. Утверждаю, что производительность одного и того же программиста может так же отличаться в десятки раз. Заставьте лучшего в мире бегуна бегать в мешке, и он покажет в 10 раз худший результат. Заставьте лучшего программиста заниматься «сизифовым трудом»: плодить документацию (которую, как правило, никто не читает) в угоду «Методологии» (именно с большой буквы М), - и его производительность снизится в 10 раз.

Поэтому, помимо чисто управленческих задач руководитель, если он стремится получить наивысшую производительность рабочей группы, должен направлять постоянные усилия на изучение и изменение объекта управления: людей и их взаимодействия.

Модели (или, как еще любят говорить, методологии ) процессов разработки ПО принято классифицировать по «весу» – количеству формализованных процессов (большинство процессов или только основные) и детальности их регламентации. Чем больше процессов документировано, чем более детально они описаны, тем больше «вес» модели.

Наиболее распространенные современные модели процесса разработки ПО представлены на рис. 2.3.

Рис. 2.3. Различные модели процесса разработки ПО

ГОСТы

ГОСТ 19 «Единая система программной документации» и ГОСТ 34 «Стандарты на разработку и сопровождение автоматизированных систем» ориентированы на последовательный подход к разработке ПО. Разработка в соответствии с этими стандартами проводится по этапам, каждый из которых предполагает выполнение строго определенных работ, и завершается выпуском достаточно большого числа весьма формализованных и обширных документов. Таким образом, строгое следование этим гостам не только приводит к водопадному подходу, но и требует очень высокой степени формализованности разработки. На основе этих стандартов разрабатываются программные системы по госзаказам в России.

В середине 80-х годов минувшего столетия Министерство обороны США крепко задумалось о том, как выбирать разработчиков ПО при реализации крупномасштабных программных проектов. По заказу военных Институт программной инженерии, входящий в состав Университета Карнеги-Меллона, разработал SW-CMM, Capability Maturity Model for Software в качестве эталонной модели организации разработки программного обеспечения.

Данная модель определяет пять уровней зрелости процесса разработки ПО.

1) Начальный - процесс разработки носит хаотический характер. Определены лишь немногие из процессов, и успех проектов зависит от конкретных исполнителей.

2) Повторяемый - установлены основные процессы управления проектами: отслеживание затрат, сроков и функциональности. Упорядочены некоторые процессы, необходимые для того, чтобы повторить предыдущие достижения на аналогичных проектах.

3) Определенный - процессы разработки ПО и управления проектами описаны и внедрены в единую систему процессов компании. Во всех проектах используется стандартный для организации процесс разработки и поддержки программного обеспечения, адаптированный под конкретный проект.

4) Управляемый - собираются детальные количественные данные по функционированию процессов разработки и качеству конечного продукта. Анализируется значение и динамика этих данных.

5) Оптимизируемый - постоянное улучшение процессов основывается на количественных данных по процессам и на пробном внедрении новых идей и технологий.

Документация с полным описанием SW-CMM занимает около 500 страниц и определяет набор из 312 требований, которым должна соответствовать организация, если она планирует аттестоваться по этому стандарту на 5-ый уровень зрелости.

Унифицированный процесс (Rational Unified Process, RUP) был разработан Филиппом Крачтеном (Philippe Kruchten), Иваром Якобсоном (Ivar Jacobson) и другими сотрудниками компании "Rational Software" в качестве дополнения к языку моделирования UML. Модель RUP описывает абстрактный общий процесс, на основе которого организация или проектная команда должна создать конкретный специализированный процесс, ориентированный на ее потребности. Именно эта черта RUP вызывает основную критику - поскольку он может быть чем угодно, его нельзя считать ничем определенным. В результате такого общего построения RUP можно использовать и как основу для самого что ни на есть традиционного водопадного стиля разработки, так и в качестве гибкого процесса.

Microsoft Solutions Framework (MSF) - это гибкая и достаточно легковесная модель, построенная на основе итеративной разработки. Привлекательной особенностью MSF является большое внимание к созданию эффективной и небюрократизированной проектной команды. Для достижения этой цели MSF предлагает достаточно нестандартные подходы к организационной структуре, распределению ответственности и принципам взаимодействия внутри команды.

Одна из последних разработок Института программной инженерии Personal Software Process / Team Software Process . Personal Software Process определяет требования к компетенциям разработчика. Согласно этой модели, каждый программист должен уметь:

· учитывать время, затраченное на работу над проектом;

· учитывать найденные дефекты;

· классифицировать типы дефектов;

· оценивать размер задачи;

· осуществлять систематический подход к описанию результатов тестирования;

· планировать программные задачи;

· распределять их по времени и составлять график работы.

· выполнять индивидуальную проверку проекта и архитектуры;

· осуществлять индивидуальную проверку кода;

· выполнять регрессионное тестирование.

Team Software Process делает ставку на самоуправляемые команды численностью 3-20 разработчиков. Команды должны:

· установить собственные цели;

· составить свой процесс и планы;

· отслеживать работу;

· поддерживать мотивацию и максимальную производительность.

Последовательное применение модели PSP/TSP позволяет сделать нормой в организации пятый уровень CMM.

Основная идея всех гибких моделей заключается в том, что применяемый в разработке ПО процесс должен быть адаптивным. Они декларируют своей высшей ценностью ориентированность на людей и их взаимодействие, а не на процессы и средства. По сути, так называемые, гибкие методологии - это не методологии, а набор практик, которые могут позволить (а могут и нет) добиваться эффективной разработки ПО, основываясь на итеративности, инкрементальности, самоуправляемости команды и адаптивности процесса.

Выбор модели процесса

Тяжелые и легкие модели производственного процесса имеют свои достоинства и свои недостатки, которые представлены в табл. 2.1.

Те, кто пытается следовать описанным в книгах моделям, не анализируя их применимость в конкретной ситуации, показания и противопоказания, уподобляются последователям культа «Карго» - религии самолетопоклонников. В Меланезии верят, что западные товары (карго, англ. груз) созданы духами предков и предназначены для меланезийского народа.

Таблица 2.1

Плюсы и минусы тяжелых и легких моделей процессов разработки программного обеспечения

Вес модели Плюсы Минусы
Тяжелые Процессы рассчитаны на среднюю квалификацию исполнителей. Большая специализация исполнителей. Ниже требования к стабильности команды. Отсутствуют ограничения по объему и сложности выполняемых проектов. Требуют существенной управленческой надстройки. Более длительные стадии анализа и проектирования. Более формализованные коммуникации.
Легкие Меньше непроизводительных расходов, связанных с управлением проектом, рисками, изменениями, конфигурациями. Упрощенные стадии анализа и проектирования, основной упор на разработку функциональности, совмещение ролей. Неформальные коммуникации. Эффективность сильно зависит от индивидуальных способностей, требуют более квалифицированной, универсальной и стабильной команды. Объем и сложность выполняемых проектов ограничены.

Считается, что белые люди нечестным путём получили контроль над этими предметами. В наиболее известных культах карго из кокосовых пальм и соломы строятся точные копии взлётно-посадочных полос, аэропортов и радиовышек. Члены культа строят их, веря в то, что эти постройки привлекут транспортные самолёты (которые считаются посланниками духов), заполненные грузом (карго). Верующие регулярно проводят строевые учения («муштру») и некое подобие военных маршей, используя ветки вместо винтовок и рисуя на теле ордена и надписи «USA». Все это для того чтобы снова с неба спустились самолеты и этих предметов стало больше.

Алистер Коуберн, один из авторов «Манифеста гибкой разработки ПО» проанализировал очень разные программные проекты, которые выполнялись по разным моделям от совершенно облегченных и «гибких» до тяжелых (СММ-5) за последние 20 лет . Он не обнаружил корреляции между успехом или провалом проектов и моделями процесса разработки, которые применялись в проектах. Отсюда он сделал вывод о том, что эффективность разработки ПО не зависит от модели процесса, а также о том, что:

· У каждого проекта должна быть своя модель процесса разработки.

· У каждой модели - свое время.

Это означает, что не существует единственного правильного процесса разработки ПО, в каждом новом проекте процесс должен определяться каждый раз заново, в зависимости от проекта, продукта и персонала, в соответствие с «Законом 4-х П» (рис. 2.4). Совершенно разные процессы должны применяться в проектах, в которых участвуют 5 человек, и в проектах, в которых участвуют 500 человек. Если продуктом проекта является критическое ПО, например, система управления атомной электростанцией, то процесс разработки должен сильно отличаться от разработки, например, сайта «отдохни.ру». И, наконец, по-разному следует организовывать процесс разработки в команде вчерашних студентов и в команде состоявшихся профессионалов.

Команда, которая начинала проект, не остается неизменной, она проходит определенные стадии формирования и, как правило, количественно растет по мере развития проекта. Поэтому процесс должен постоянно адаптироваться к этим изменениям. Главный принцип: не люди должны строиться под выбранную модель процесса, а модель процесса должна подстраиваться под конкретную команду, чтобы обеспечить ее наивысшую эффективность.

Рис. 2.4. «Закон 4-х П». Процесс в проекте должен определяться в зависимости от проекта, продукта и персонала

Прежде, чем предложить обзор процесса разработки, сложившегося в результате накопления опыта за последние годы, я хотел бы сделать несколько общих пояснений, которые мне кажутся существенными.

Я работаю в IT последние 15 лет, хотя программированием начал заниматься значительно раньше. Основное направление моей деятельности как системного архитектора была организация разработки программ, разработка концепций и верхнеуровневой архитектуры и контроль выполнения концепции на протяжении проекта. Кроме управления разработкой ПО и создания архитектуры, я время от времени занимаюсь решением сложных технических проблем и написанием некоторых критически важных участков кода, где необходимо не только знание самого языка и среды разработки, но и их внутренней организации, иногда преподносящей неприятные сюрпризы.

Проекты, над которыми я работаю, чаще всего связаны с разработкой заказного или инвестиционного программного обеспечения. Также мне приходилось работать с встроенным ПО и программами, ориентированными на выпуск «хитов» (что, с лёгкой руки Джоэля Спольски, я называю далее игровым ПО, хотя на самом деле некоторые игровые проекты ближе к инвестиционным).

Заказное программное обеспечение может быть предназначено для внутреннего или внешнего заказчика. Эксклюзивные права на разработанную систему получает заказчик, и работа над развитием системы в дальнейшем может быть передана другому исполнителю.

В отличие от заказного ПО, работа над инвестиционным программным обеспечением ведётся самим исполнителем на деньги внутреннего или внешнего инвестора. Как правило, права на код системы остаётся у исполнителя, что стимулирует непрерывную работу по улучшению своего продукта и последовательный выпуск версий с более развитой функциональностью.

Встроенное программное обеспечение поставляется вместе с аппаратной частью и, грубо говоря, не подлежит сопровождению, поскольку отзыв партии устройств производителем – дело очень затратное и потому исключительное.

Разработка игровых хитов также практически не содержит фазы сопровождения. Кроме того, пользователи игровых программ, даже столкнувшись с ошибкой в игре, очень редко загружают обновлённую версию. Поэтому разработка игр, как правило, имеет свою экономику и свой процесс разработки.

Нашими заказчиками являются органы власти, крупные государственные и коммерческие организации и, конечно, мы сами. Поэтому в смысле заказного ПО в нашем процессе часто присутствует некоторая разница между процессами разработки продуктов для внутреннего и для внешнего заказчиков. Некоторые нюансы я укажу в этой статье. Уровень формализации отношений с заказчиком у нас варьируется от проекта к проекту очень широко. В целом, чем больше бюджет проекта, тем выше формальность. Государственный заказчик или крупные коммерческие предприятия (особенно с государственным участием) обычно имеют законодательные ограничения на формирование, размещение заказа и приёмку результатов работ. Ещё одним ограничением крупных организаций является тот факт, что их персонал, являющийся источником требований и основным пользователем наших систем, имеет очень ограниченную доступность для исполнителей, хотя бы вследствие своей занятости. Однако для небольших организаций уровень формализации падает и иногда уходит в противоположную крайность, где возникает недостаточный уровень ответственности заказчика в рамках проекта.

Другая сторона наших заказных проектов – высокие требования к функциональности. Это и высокая нагрузка на все системы, и большая географическая распределённость, и высокие требования к точности вычислений при очень ограниченных временных рамках. Часто в наших проектах появляются элементы исследовательской работы и творческого поиска, направленного на решение нетривиальных проектных задач. Иногда нам приходится комбинировать в рамках одного процесса разработки разные методологии, например, вставляя в общий процесс, близкий к RUP, один или несколько этапов почти чистого scrum, порождая что-то вроде проекта в проекте. Это позволяет нам сохранять невысокий уровень вовлеченности пользователей, связанный с природой проекта, с гибкостью разработки в условиях высокой неопределённости требований. В этом плане для меня важен именно подготовительный этап, во время которого можно выбрать необходимую методологию и выстроить оптимальный процесс разработки. Один из примеров применения гибкой методологии я описал в статье «Применение agile при разработке проекта для государственного заказчика» .

В качестве примера работы над инвестиционным проектом я могу привести разработку комплексной системы безопасности, которую мы создавали как «коробочный» продукт. Под моим руководством было выпущено последовательно четыре версии этой системы, пользователями которой стали самые разные коммерческие и государственные организации, включая мэрию Москвы, АФК «Система», банки, бизнес-центры и, конечно, наш собственный офис. Первая версия была не очень успешной, но у нас была стратегия развития, которая позволила нам успешно захватить рынок и пережить сложные времена кризиса. Опыт работы над этим и ещё несколькими инвестиционными проектами тоже был учтён при формировании используемого мной процесса разработки.

Наш процесс представляет собой последовательность определённых этапов. Приведённая мной классификация ПО сделана только, чтобы показать возможную разницу в организации разработки различных программных средств. Делая обзор процесса разработки, я остановлюсь только на различиях именно самого процесса касаемо разных видов ПО. Однако надо помнить, что различия между процессами разработки разных видов ПО гораздо глубже, поэтому при планировании каждого этапа необходимо учитывать эти нюансы.

Важно понимать, что переход процесса от одного этапа к другому не имеет чёткой границы. Как правило, работы следующего этапа начинаются по мере выполнения 80-90% работ по предыдущему этапу. Особенно это касается разработки требований, когда в ряде случаев снятие неопределённости происходит лишь к концу проекта. Безусловно, наличие такой неопределённости в проекте является существенным риском и должно находиться под постоянным контролем.

Процесс разработки заказного ПО

Обзор процесса разработки начнём с наиболее общего случая – разработки заказного программного обеспечения. Схема процесса приведена на рисунке 1.

Рисунок 1. Процесс разработки заказного программного обеспечения.

Работа над проектом начинается с подготовительного этапа. Цель этапа состоит в том, чтобы на основе предложений заказчика создать некоторую концепцию будущей системы и, отталкиваясь от этой концепции, провести оценку востребованности и реализуемости проекта. Если решение о привлечении исполнителя принимается заказчиком на конкурсной основе, то предварительный этап фактически является стадией подготовки потенциального исполнителя к конкурсу, включая формирование необходимой документации.

Не нужно тратить время и ресурсы на проект, чья концепция признаётся невостребованной или нереализуемой. Такой проект должен быть завершён. В ряде случаев требуется некоторая итеративная работа с заказчиком по коррекции концепции проекта, пока либо не будет достигнут приемлемый баланс требований заказчика и затрат исполнителя, либо не будет принято решение о сворачивании работ.

Проект, концепция которого выглядит приемлемой для реализации, выходит на этап разработки требований. На этом этапе исполнитель должен сформировать перечень всех явных и скрытых потребностей заказчика. Часто оказывается, что заказчик либо не определился со своими потребностями, либо его потребности вступают в противоречие между собой, с возможностями заказчика или с возможностями исполнителя. Целями этапа являются выявление всех скрытых потребностей, решение конфликтов требований, формирование целостного технического решения и анализ реализуемости подготовленного решения.

Иногда уточнение требований приводит к пересмотру концепции проекта. Если после уточнения всех требований не удаётся найти приемлемого технического решения, проект приходится сворачивать либо откладывать на некоторое время в ожидании более приемлемых обстоятельств.

Если техническое решение найдено, исполнитель приступает к разработке архитектуры будущей системы. Цель этапа – определение верхнеуровневой логической и физической архитектуры, полностью покрывающей все требования заказчика. При разработке архитектуры проводится рецензирование и уточнение концепции, требований и предварительного технического решения, что даёт возможность предупредить наиболее опасные риски.

После завершения проектирования архитектуры необходимо снова провести ревизию основных параметров проекта и решить, в состоянии ли исполнитель завершить проект. Полезно на стадии разработки архитектуры отказаться от излишних и слишком громоздких функций. Оптимизация архитектурного решения часто помогает вписаться в приемлемые параметры проекта. В иных случаях требуется более радикальное сокращение функционала разрабатываемой системы. Однако даже остановка проекта на этой стадии, если она происходит по веским причинам, должна восприниматься как победа: продолжение работ в таком случае может привести только к ещё большим потерям.

Если баланс был найден, и удалось создать приемлемую архитектуру системы, исполнитель может переходить к реализации и поставке системы. Реализация может проходить в один или несколько этапов. Для небольших проектов одноэтапная поставка всего функционала системы может быть вполне приемлемой. Однако, чем больше проект, тем выше зависимости подсистем внутри создаваемой системы. В этих условиях следует делить реализацию на несколько этапов так, чтобы в конце каждого этапа команда разработчиков имела готовый к поставке продукт. При этом самый важный, фундаментальный функционал должен разрабатываться на ранних этапах, а надстройки, работающие поверх этих основных компонентов, следует реализовывать позднее. В таком случае наиболее опасные для системы ошибки будут исправлены на первых этапах, и риск того, что прикладная функциональность системы будет основана на нестабильной основе, будет значительно снижен.
После поставки полностью завершённой системы проект заказного ПО обычно переходит к этапу опытной эксплуатации. Цель этого этапа заключается в проверке качества работы разработанной системы в реальных условиях эксплуатации. Как правило, на этом этапе исполнитель совместно с заказчиком проводит измерение количественных метрик, позволяющих определить качество созданной системы. В первую очередь проверяются функциональные характеристики качества, затем – нефункциональные. При наличии несоответствий исполнитель корректирует код системы.

Полностью отлаженная и настроенная система вводится в промышленную эксплуатацию. Как правило, исполнитель должен сопровождать систему, по крайней мере, в течение срока гарантии. Выявляемые несоответствия должны исправляться. Пользователи и обслуживающий персонал заказчика должны получат оперативную консультативную поддержку.

Наконец, приходит момент, когда система перестаёт устраивать заказчика по какой-либо причине. Наступает этап вывода системы из эксплуатации. Впрочем, для заказного ПО этот этап не всегда актуален, поскольку заказчик может воспользоваться своими эксклюзивными правами на систему и отстранить исполнителя от дальнейших работ по сопровождению и развитию системы ещё до того, как она потеряет актуальность.

Любой проект в конечном счёте приходит к своему завершению. Этап прекращения проекта имеет целью анализ результатов, внесение изменений в процесс разработки на основе полученного опыта и пополнение базы знаний разработчиков новыми эффективными решениями и предостережениями, а также новыми готовыми компонентами, которые можно будет использовать в следующих проектах.

Осталось отметить ещё два этапа процесса разработки. Бывает, что обстоятельства не позволяют продолжать реализацию проекта, но результаты проделанной работы показывают, что у проекта может быть будущее. Закрывать такой проект преждевременно. Поэтому вместо полной остановки работ исполнитель может временно приостановить деятельность по проекту, зафиксировав достигнутые результаты. Как только обстоятельства позволят, проект можно буде возобновить, расконсервировав инфраструктуру, вернув в проект разработчиков и восстановив состояние проекта. Важно, однако, возобновлять работу с того этапа, на котором проект был прерван, повторно проведя ревизию достигнутых результатов.

Процесс разработки инвестиционного ПО

Процесс разработки инвестиционного ПО отличается тем, что параллельно может идти работа сразу над несколькими версиями продукта: пока первая версия сопровождается, вторая уже реализуется, а для третьей формулируются требования. Процесс показан на рисунке 2.


Рисунок 2. Процесс разработки инвестиционного программного обеспечения.

Как нетрудно заметить, при разработке инвестиционного ПО имеют место те же этапы, которые были рассмотрены выше для процесса разработки заказного программного обеспечения. Но отличие состоит в том, что этапы относятся не ко всему продукту, а к отдельной версии продукта. Исключение составляет этап прекращения проекта: проект не может завершиться, пока идёт работа хотя бы над одной версией продукта.

Обратите внимание на момент начала работ над следующей версией продукта. Этот момент настаёт, как только пройден этап создания архитектуры текущей разрабатываемой версии. До этого на этапах формирования требований и создания архитектуры, как правило, идёт обсуждение, какие функции следует реализовать в текущей версии, а какие перенести на будущее. И только тогда, когда требования к текущей версии сформулированы, рецензированы и подтверждены архитектурой системы, имеет смысл думать о следующей версии.

Кроме того, после разработки архитектуры, как правило, у аналитиков и архитекторов проекта появляется некоторая свобода действий, поскольку на этапах поставки основная нагрузка ложится на программистов. Эту свободу можно использовать для проработки концепции и требований для следующей версии.

В принципе, можно перенести начало работ над следующей версией на более поздний срок. Например, вполне допустимо сначала ввести текущую версию в опытную или даже промышленную эксплуатацию, и только после этого начать работу над следующей версией. Но нужно помнить, что такое решение неприменимо в случае высокой конкуренции: вас просто опередят и выдавят с рынка. Решение нужно принимать, исходя из всего комплекса обстоятельств, влияющих на ваш бизнес.

Говоря о процессе разработки инвестиционного ПО, нужно понимать, что работа над несколькими версиями имеет ряд явных и скрытых взаимозависимостей между параллельными ветками процесса.

Во-первых, исправления несоответствий, выявленных в ранней версии, должны вноситься и в версию, где они были обнаружены, и во все более поздние версии, включая разрабатываемые. Это касается не только кода программы, но и всех остальных артефактов проекта: технической и пользовательской документации, справочной системы, оценок и планов работ и т.п. Причём исправления должны вноситься немедленно, поскольку уменьшить стоимость исправлений вам не удастся, но, если не внести исправления сразу, их стоимость на более поздних стадиях может увеличиться в десятки и даже сотни раз.

Во-вторых, для параллельной работы над несколькими версиями нужна особая инфраструктура проекта, включая организацию контроля версий кода и документации, контроля заданий и несоответствий, утилит автоматической сборки и тестирования и т.п. Нельзя допустить, чтобы работа над одной версией продукта блокировала выполнение задач по другим версиям только из-за того, что инфраструктура проекта не позволяет запустить два процесса сборки одновременно для разных версий продукта.

Особое внимание нужно уделить стендам, на которых проводится тестирование: на них должны быть развёрнуты все версии продукта, которые были выпущены ранее (по меньшей мере, те версии, которые сопровождаются), и все версии, разработка которых ведётся в настоящий момент.

В-третьих, в работе над несколькими версиями могут быть одновременно задействованы одни и те же участники. Имеется большой риск, что ключевой сотрудник может погрязнуть в работе над одной версией программы и допустить существенное превышение сроков по задачам, связанным с другой версией.

В-четвёртых, имеет место обратная ситуация, когда персонал, работающий над одной версией, ничего не знает о том, какие решения принимаются в рамках работ над другой версией. Частично проблема снимается, если исправления всей документации и кода будут немедленно распространяться на все более поздние версии, о чём я говорил выше. Но одними исправлениями дело не должно ограничиваться. Нужно, чтобы команда, работающая над одной версией, понимала, почему были приняты те или иные решения при работе над другой версией. Для этого нужна база знаний для разработчиков – специальная информационная система, в которой должны описываться все проблемы, с которыми столкнулись разработчики при работе над той или иной версией продукта, и способы решения этих проблем. База знаний должна рассылать всем участникам проекта уведомления о поступлении новых записей. Нельзя пускать на самотёк взаимодействие двух команд, работающих над разными версиями одного продукта.

Процесс разработки встроенного ПО

Как уже отмечалось выше, встроенное ПО отличается от заказного тем, что его крайне сложно сопровождать.

Допустим, вы выпускаете программы для холодильников. После того, как ПО поставлено производителю, десятки тысяч устройств начинают расходиться по всему миру, и вы понятия не имеете, где они окажутся. И если один из холодильников выйдет из строя по вине вашего софта, то проще заплатить неустойку, чем возвращать холодильник на завод и проводить диагностику. Конечно, можно подготовить инженеров для дилерских центров, которые смогут провести диагностику на месте и заменить прошивку вашей системы, но это всё равно очень дорого.

Таким образом, при разработке встроенного ПО возникает сразу несколько важных ограничений.

Во-первых, поставка выполняется в рамках только одного этапа: никто не будет встраивать в устройства наполовину работающую программу.

Во-вторых, при поставке вы должны уделить особое внимание качеству программы, поскольку с момента внедрения её внутрь железного ящика менять её будет очень сложно. Особое внимание нужно уделить этапу опытной эксплуатации, когда программа внедряется в ограниченную партию устройств, и эти устройства проходят комплексные испытания в различных режимах эксплуатации. Вы должны собрать максимум информации о динамике поведения вашей системы, проанализировать эту информацию и доработать ПО.

В-третьих, когда устройство с вашим ПО ушло в серию, вы имеете очень мало возможностей для исправления ошибок. По факту, такие исправления возможны только в случае брака ПО, приводящего к неработоспособности всей партии устройств, из-за чего производитель будет вынужден отозвать эту партию, а вы получите большое чёрное пятно на свою репутацию.

Наконец, в-четвёртых, этапа вывода из эксплуатации у встроенного ПО нет. Программу просто выбрасывают вместе с устройством. Поэтому, как только для партии устройств, в которых работает ваше ПО, истекает гарантийный срок, можно переходить к закрытию проекта.

Процесс разработки встроенного ПО показан на рисунке 3.


Рисунок 3. Процесс разработки встроенного программного обеспечения.

Процесс разработки игр

Игровое программное обеспечение было выделено мной по причине специфики их производства и эксплуатации. Бизнес игрового ПО основан на выпуске хитов. Один успешный хит оплачивает расходы на создание нескольких игр, которые остаются незамеченными пользователями. Поэтому процесс разработки одной игры взаимосвязан с процессами разработки других игр.

Ещё одним фактором, выделяющим производство игр, является тот факт, что игра интересна пользователю либо пока он не прошёл последний уровень, либо пока у него не произошла фатальная ошибка. Это значит, что вторую версию игры он не будет покупать или даже бесплатно загружать только ради исправлений нескольких ошибок.

Указанные факторы сказываются на процессе разработки игрового ПО. Процесс представлен на рисунке 4.


Рисунок 4. Процесс разработки игрового программного обеспечения.

Нужно отметить следующие особенности процесса разработки игрового ПО.

Прежде всего, при производстве игр крайне важно качество концепции. Если концепция игры не позволяет создать хит, то дальнейшая работа бессмысленна. Ситуация, когда большинство проектов заканчиваются на подготовительном этапе, для разработки игрового ПО типична.

При разработке требований и архитектуры для игрового ПО часто повторно используются наработки, полученные при работе над предыдущими проектами. В этом плане также дополнительный вес получает этап прекращения проекта, когда все полезные наработки должны быть зафиксированы в базе знаний разработчиков.

Поставка игрового программного обеспечения происходит в рамках одного единственного этапа. Даже если сначала создаётся некое ядро, «движок» игровой системы, его работу невозможно проверить без реализации всего функционала системы.

Для игрового ПО нет этапов опытной эксплуатации и вывода из эксплуатации. Игры сразу поступают в продажу, а после использования просто удаляются пользователем по мере утраты интереса к ним.

Заключение

В рамках статьи я попытался сделать обзор «верхнего уровня» процесса разработки прикладного программного обеспечения. Каждый этап процесса, безусловно, нуждается в отдельном обсуждении с обязательным учётом особенностей разрабатываемых программных средств.

Отмечу, что рассматриваемая здесь схема процесса является результатом обобщения моего личного опыта разработки различных программных средств. Как любое обобщение, моя схема является абстракцией. И, как любая абстракция, у неё есть свои границы применимости. Нельзя бездумно применять эту схему к конкретному проекту. Важно понимать, что каждый проект имеет свои нюансы, влияющие на организацию процесса разработки. И поэтому для каждого проекта приведённую здесь схему нужно адаптировать, а в ряде случаев потребуется разработать принципиально другой подход.

программное обеспечение управление

Процесс создания программного обеспечения - множество различных видов деятельности, методов, методик и шагов, используемых для разработки и эволюции программного обеспечения и связанных с ним продуктов (проектных планов, документации, программного кода, тестов, пользовательской документации).

Однако на сегодняшний день не существует универсального процесса разработки программного обеспечения - набора методик, правил и предписаний, подходящих для программного обеспечения любого вида, для любых компаний, для команд любой национальности. Каждый текущий процесс разработки, осуществляемый некоторой командой в рамках определенного проекта, имеет большое количество особенностей и индивидуальностей. Однако целесообразно перед началом проекта спланировать процесс работы, определив роли и обязанности в команде, рабочие продукты (промежуточные и финальные), порядок участия в их разработке членов команды и так далее .

Процесс создания программного обеспечения не является однородным. Тот или иной метод разработки программного обеспечения, как правило, определяет некоторую динамику развертывания тех или иных видов деятельности, то есть, определяет модель процесса (process model).

Модель является хорошей абстракцией различных методов разработки программного обеспечения, позволяя лаконично, сжато и информативно их представить. Однако, сама идея модели процесса является одной из самых ранних в программной инженерии, когда считалось, что удачная модель - самое главное, что способствует успеху разработки. Позднее пришло осознание, что существует множество других аспектов (например, принципы управления и разработки, структура команды), которые должны быть определены согласно друг с другом. И стали развиваться интегральные методологии разработки. Тем не менее, существует несколько классических моделей процесса разработки программного обеспечения.

Первой моделью, получившей широкую известность и действительно структурирующей процесс разработки, является каскадная или водопадная. Она была создана после прошедшей в 1968 году конференции НATO по вопросам науки и техники, где рассматривались подобные вопросы, и разделяет процесс создания программного продукта на последовательные этапы (следует отметить, что она уже тогда применялась различными разработчиками, однако ни количество, ни содержание этапов не унифицировалось).

Рисунок 1- Модифицированная каскадная модель разработки программного обеспечения

Модифицированная каскадная модель предусматривала возможность возвращения к предыдущим этапам.

Спустя непродолжительное время после своего появления на свет каскадная модель была доработана Уинстом Ройсом с учетом взаимозависимости этапов и необходимости возврата на предыдущие ступени, что может быть вызвано, например, неполнотой требований или ошибками в формировании задания . В таком «обратимом» виде каскадная модель просуществовала долгое время и явилась основой для многих проектов (рисунок 1).

Однако практическое использование данной модели выявило множество ее недостатков, главный из которых состоял в том, что она больше подходит для традиционных видов инженерной деятельности, чем для разработки программного обеспечения. В частности, одной из самых больших проблем оказалась ее «предрасположенность» к возможным несоответствиям полученного в результате продукта и требований, которые к нему предъявлялись. Основная причина этого заключается в том, что полностью сформированный продукт появляется лишь на поздних этапах разработки, но так как работу на разных этапах обычно выполняли различные специалисты и проект передавался от одной группы к другой, то по принципу испорченного телефона оказывалось так, что на выходе получалось не совсем то, что предполагалось вначале.

Для того, чтобы устранить недостатки каскадной модели была предложена V-образная, или шарнирная модель разработки программного обеспечения (рисунок 2).

Рисунок 2- V-образная модель разработки программного обеспечения

V-образная модель позволяет гораздо лучше контролировать результат на предмет его соответствия ожиданиям, поскольку сфокусирована на тестировании .

V-образная модель дала возможность значительно повысить качество программного обеспечения за счет своей ориентации на тестирование, а также во многом разрешила проблему соответствия созданного продукта выдвигаемым требованиям благодаря процедурам верификации и аттестации на ранних стадиях разработки (пунктирные линии на рисунке указывают на зависимость этапов планирования/постановки задачи и тестирования/приемки).

Однако в целом V-образная модель является всего лишь модификацией каскадной и обладает многими ее недостатками. В частности, и та и другая слабо приспособлены к возможным изменениям требований заказчика. Если процесс разработки занимает продолжительное время (иногда до нескольких лет), то полученный в результате продукт может оказаться фактически ненужным заказчику, поскольку его потребности существенно изменились.

Программное обеспечение в отличие, например, от микросхемы можно вводить в эксплуатацию по частям, а значит, разрабатывать и поставлять его заказчику также можно постепенно. Именно на этом основана инкрементная модель, предусматривающая дробление продукта на относительно независимые составляющие, которые разрабатываются и вводятся в эксплуатацию по отдельности.

Такая модель выгодна как для заказчика, так и для создателя системы, поскольку позволяет продвигаться вперед, соблюдая интересы обеих сторон.

Однако у нее есть свои недостатки. Деление на функциональные блоки в целом замедляет процесс, так как возникает необходимость обеспечения их взаимодействия. Для многих решений этот метод неприменим, поскольку из них нельзя вычленить отдельные составляющие, которые могут быть поставлены и функционировать независимо. Существенно возрастает нагрузка и на руководящий персонал в связи с усложнением задач по координированию работ над отдельными составляющими системы, увеличивается стоимость внесения изменений в готовые компоненты, которые уже установлены и работают у заказчика.

Предложенная Барри Боэмом в 1988 году спиральная модель стала существенным прорывом в понимании природы разработки программного обеспечения, хотя объединяет каскадный подход и итерационный процесс проектирования на основе создания прототипов (рисунок 3).


Рис. 3.

Спиральная модель Боэма сфокусирована на проектировании, разработка программного обеспечения происходит лишь на последнем витке спирали по обычной каскадной модели, однако этому предшествует несколько итераций проектирования на основе создания прототипов - при этом каждая итерация включает стадию выявления и анализа рисков и наиболее сложных задач.

Поскольку спиральная модель в основном охватывает именно проектирование, то в первоначальном виде она не получила широкого распространения в качестве метода управления всем жизненным циклом создания программного обеспечения. Однако главная ее идея, заключающаяся в том, что процесс работы над проектом может состоять из циклов, проходящих одни и те же этапы, послужила исходным пунктом для дальнейших исследований и стала основой большинства современных моделей процесса разработки программного обеспечения.

Впервые предложенная Филиппом Крачтеном в 1995 году, итеративная модель объединяет главные преимущества спиральной, инкрементной, каскадной моделей, а также методов разработки на основе создания прототипов и объектно-ориентированного подхода (рисунок 4). Она завоевала большую популярность и в том или ином виде используется во многих современных проектах .


Рисунок 4- Итеративная модель разработки программного обеспечения

В соответствии с итеративной моделью имеются четыре основные фазы жизненного цикла разработки программного обеспечения (начало, исследование, построение и внедрение). На каждой фазе проект проходит множество итераций, приводящих к созданию работоспособных версий: на начальных создаются прототипы, уточняются требования, прорабатываются наиболее сложные проблемы; конечные приводят к созданию продукта, его совершенствованию и расширению функциональности.

Итеративная модель, помимо основных фаз, выделяет еще две группы процессов: рабочие (управление требованиями, анализ и проектирование, реализация, тестирование, развертывание) и вспомогательные (управление конфигурацией и изменениями, проектом и процессом). Количество и суть процессов варьируются в зависимости от потребностей разработчика, они также могут иметь свои циклы, которые не обязательно даже соответствуют основным фазам. Однако результатом рабочих процессов всегда является создание версий продукта.

Итеративная модель подобно спиральной дает возможность успешно справляться с рисками. Если во время работы над очередной версией будет установлено, что трудозатраты на реализацию необходимой функциональности слишком велики, то превышения бюджета и нарушения сроков можно будет избежать путем соотнесения приоритетов разработки и трудозатрат в начале каждой итерации. Таким образом, данная модель хорошо подходит для большинства типов программных проектов, но особенно ее преимущества заметны при работе над продуктами, предназначенными для выхода на свободный рынок, в силу изначальной ориентации на выпуск последовательных версий.

Самым известным и авторитетным стандартом качества следует считать Capability Maturity Model (CMM) - модель оценки уровня зрелости процессов разработки вместе с его производными. Он был создан SEI (Software Engineering Institute), который финансируется за счет Министерства обороны США и является структурной единицей Университета Карнеги-Меллона. Первая официальная версия стандарта вышла в 1993 году, хотя работы над ним начались гораздо раньше - основные его положения были опубликованы еще в 1986 голу. Успех CMM предопределило несколько факторов. Этот стандарт был одним из первых, изначально учитывающих специфику создания программного обеспечения. Он оказался достаточно прост и прозрачен как для понимания, так и для использования, и регламентировал, «что», а не «как» делать, а потому подходил для различных моделей жизненного цикла, методологий разработки и не накладывал каких-либо ограничений на стандарты документирования, инструментарий, среду и языки, применяемые в проектах. И, пожалуй, основным фактором, предопределившим популярность CMM, явилось сотрудничество SEI с Министерством обороны США, что де-факто означало использование стандарта при реализации проектов по заказу этого ведомства.

Модель CMM (таблица 1) предусматривает пять уровней зрелости, каждому из которых соответствуют определенные ключевые области процессов (Key Process Areas, KPA) .

Таблица 1-Модель СММ

Название уровня

Ключевые области процесса

1 - Начальный

Если организация находится на этом уровне, то ключевых областей процессов для нее не предусмотрено

2 - Повторяющийся

Управление программными конфигурациями. Обеспечение качества программных продуктов. Управление контрактами подрядчиков. Контроль за ходом проектов. Планирование программных проектов. Управление требованиями

3 - Определенный

Экспертные оценки. Координация взаимодействий проектных групп. Инженерия программного продукта. Комплексный менеджмент ПО. Программа обучения персонала. Определение организационного процесса. Область действия организационного процесса

4 - Управляемый

Менеджмент качества ПО. Управление процессом на основе количественных методов

5 - Оптимизируемый

Управление изменением процесса. Управление технологическими изменениями. Предотвращение дефектов

Деление на уровни и определение KPA для каждого из них позволяет последовательно внедрять CMM, используя стандарт в качестве руководства, которое может обеспечить постоянное совершенствование процесса разработки.

Стандарт CMM оказался весьма успешным, и впоследствии на его основе была создана целая серия стандартов, а он получил новое имя - SW-CMM (Capability Maturity Model for Software), точнее отражающее его положение в достаточно многочисленном семействе стандартов.

Однако практическое применение стандартов серии CMM показало, что они не обеспечивают безоговорочного успеха в разработке программного обеспечения. Эти стандарты не были хорошо согласованы между собой - одновременное внедрение различных модификаций CMM могло оказаться достаточно сложной задачей, и приводило в недоумение специалистов организаций, которые с этим сталкивались.

Также существенная проблема CMM состоит в необходимости «выравнивания» всех процессов. Если организация пытается сертифицироваться на определенный уровень, то она должна обеспечить соответствующий уровень для всех своих процессов. Даже если специфика, методология или особенности разработки не располагают к выполнению определенных процессов, сертификация это требует.

Еще одна проблема вызвана тем положением, которое заняли стандарты CMM в современной индустрии программного обеспечения. Поскольку организация, обладающая высоким уровнем в соответствии с CMM, должна обеспечивать более высокие показатели программных продуктов по сравнению с теми, кто сертифицирован на низших уровнях, то стандарт стал применяться в качестве критерия отбора для участия в тендерах на разработку программного обеспечения или в аутсорсинговых проектах.

Подобная ситуация стала возможной благодаря недостаткам процесса сертификации. Сертификации подлежит не вся организация в целом, а только определенный проект. Ничто не мешает организации создать «образцово-показательный» проект, выполняемый с учетом всех требований высоких уровней стандарта CMM, получить соответствующий уровень сертификации и заявить о том, что все продукты отвечают такому-то уровню стандарта.

Разрешить большинство проблем CMM призван новый стандарт SEI - Capability Maturity Model Integrated (CMMI) - интегрированная модель оценки уровня зрелости процессов разработки. Стандарт CMMI изначально создавался таким образом, чтобы объединить существующие варианты CMM и исключить какие-либо противоречия при его практическом применении в различных сферах деятельности высокотехнологичных компаний.

Для того чтобы устранить необходимость «выравнивания» процессов организации и быть более приспособленным к ее бизнес-потребностям, а не наоборот, стандарт CMMI имеет две формы представления - классическую, многоуровневую, соответствующую CMM, и новую, непрерывную. Непрерывная форма представления рассматривает не уровни зрелости (Maturity Levels), а уровни возможностей (Capability Levels), которые оцениваются для отдельных областей процессов (Process Areas, PA).

В таблице 2 дано соответствие уровней зрелости стандарта CMM, а также уровней зрелости многоуровневого представления CMMI и уровней возможностей непрерывного представления CMMI.

Таблица 2- Соответствие уровней зрелости стандартов CMM, CMMI

SEI отказывается от CMM и взамен активно продвигает CMMI, обещая ужесточить контроль за процессом сертификации, сократить затраты на него и сделать его более привлекательным для небольших организаций; обеспечивая совместимость со стандартами ISO.

В современных условиях наличие сертификата определенного уровня CMM/CMMI не является таким значимым фактором, как несколько лет назад, и принимается без дополнительных вопросов разве что в проектах, выполняемых по государственному заказу.

Стандарт ISO/IEC 15504 предназначен для оценки процесса разработки информационных систем, в частности, программного обеспечения. Он изначально был спроектирован таким образом, чтобы в значительной степени соответствовать существующим в отрасли стандартам оценки процесса создания программного обеспечения. Именно это требование определило схожесть стандарта с основными принципами CMM/CMMI .

Модель зрелости процесса разработки программного обеспечения (CMM), разработанная Институтом программной инженерии в университете Carnegie Mellon, предлагает пять уровней зрелости (таблица 3). Она помогает организациям повысить зрелость своих процессов разработки программного обеспечения, и организации могут быть оценены и аккредитованы в соответствии с этими уровнями.

Таблица 3-Уровни зрелости разработки программного обеспечения

Уровень 1 - начальный уровень

Процесс разработки ПО спонтанен, и регламентированы лишь немногие процессы. Успех разработки может зависеть от отдельных сотрудников.

Уровень 2 - уровень повторяемости

Созданы основные процессы управления проектами для отслеживания затрат, календарного плана и функциональных возможностей.

Уровень 3 - уровень регламентируемости

Процесс разработки ПО документирован, стандартизирован и интегрирован со стандартным процессом разработки ПО организации как для операций управления, так и для операций разработки. Во всех проектах используется стандартизированный процесс.

Уровень 4 - уровень управляемости

Проводится сбор подробных показателей процесса разработки ПО и качества продукта, что позволяет понять процесс и продукты и управлять ими.

Уровень 5 - уровень оптимизируемости

Непрерывная оптимизация процесса обеспечивается количественной обратной связью от процесса и от пилотных инновационных идей и технологий.

Таким образом, современные модели и методы, использующиеся в реальных проектах разработки программного обеспечения, весьма разнообразны. Каждый из них имеет свои преимущества, которые проявляются в соответствующих условиях. Даже устаревшая водопадная модель совершенна адекватна для некоторых проектов. Каждый процесс обладает также и рядом характеристик, которые ограничивают область его эффективного использования. Эта ситуация вполне типична для разработки программного обеспечения, где уже накоплено множество технологий и методик, но не существует универсального метода, оптимального для любой задачи.

С. Архипенков

Модели (или, как еще любят говорить, методологии) процессов разработки ПО принято классифицировать по "весу" - количеству формализованных процессов (большинство процессов или только основные) и детальности их регламентации. Чем больше процессов документировано, чем более детально они описаны, тем больше "вес" модели.

Наиболее распространенные современные модели процесса разработки ПО представлены на Рисунке 3.

Рисунок 3 Различные модели процесса разработки ПО и их распределение по "весу"

ГОСТы

ГОСТ 19 "Единая система программной документации" и ГОСТ 34 "Стандарты на разработку и сопровождение автоматизированных систем" ориентированы на последовательный подход к разработке ПО. Разработка в соответствии с этими стандартами проводится по этапам, каждый из которых предполагает выполнение строго определенных работ, и завершается выпуском достаточно большого числа весьма формализованных и обширных документов. Таким образом, строгое следование этим гостам не только приводит к водопадному подходу, но и требует очень высокой степени формализованности разработки. На основе этих стандартов разрабатываются программные системы по госзаказам в России.

SW-CMM

В середине 80-х годов минувшего столетия Министерство обороны США крепко задумалось о том, как выбирать разработчиков ПО при реализации крупномасштабных программных проектов. По заказу военных Институт программной инженерии, входящий в состав Университета Карнеги-Меллона, разработал SW-CMM, Capability Maturity Model for Software в качестве эталонной модели организации разработки программного обеспечения.

Данная модель определяет пять уровней зрелости процесса разработки ПО.

  1. Начальный - процесс разработки носит хаотический характер. Определены лишь немногие из процессов, и успех проектов зависит от конкретных исполнителей.
  2. Повторяемый - установлены основные процессы управления проектами: отслеживание затрат, сроков и функциональности. Упорядочены некоторые процессы, необходимые для того, чтобы повторить предыдущие достижения на аналогичных проектах.
  3. Определенный - процессы разработки ПО и управления проектами описаны и внедрены в единую систему процессов компании. Во всех проектах используется стандартный для организации процесс разработки и поддержки программного обеспечения, адаптированный под конкретный проект.
  4. Управляемый - собираются детальные количественные данные по функционированию процессов разработки и качеству конечного продукта. Анализируется значение и динамика этих данных.
  5. Оптимизируемый - постоянное улучшение процессов основывается на количественных данных по процессам и на пробном внедрении новых идей и технологий.

Документация с полным описанием SW-CMM занимает около 500 страниц и определяет набор из 312 требований, которым должна соответствовать организация, если она планирует аттестоваться по этому стандарту на 5-ый уровень зрелости.

RUP

Унифицированный процесс (Rational Unified Process, RUP) был разработан Филиппом Крачтеном (Philippe Kruchten), Иваром Якобсоном (Ivar Jacobson) и другими сотрудниками компании "Rational Software" в качестве дополнения к языку моделирования UML. Модель RUP описывает абстрактный общий процесс, на основе которого организация или проектная команда должна создать конкретный специализированный процесс, ориентированный на ее потребности. Именно эта черта RUP вызывает основную критику - поскольку он может быть чем угодно, его нельзя считать ничем определенным. В результате такого общего построения RUP можно использовать и как основу для самого что ни на есть традиционного водопадного стиля разработки, так и в качестве гибкого процесса.

MSF

Microsoft Solutions Framework (MSF) - это гибкая и достаточно легковесная модель, построенная на основе итеративной разработки. Привлекательной особенностью MSF является большое внимание к созданию эффективной и небюрократизированной проектной команды. Для достижения этой цели MSF предлагает достаточно нестандартные подходы к организационной структуре, распределению ответственности и принципам взаимодействия внутри команды.

PSP/TSP

Одна из последних разработок Института программной инженерии Personal Software Process / Team Software Process [ , ]. Personal Software Process определяет требования к компетенциям разработчика. Согласно этой модели каждый программист должен уметь:

  • учитывать время, затраченное на работу над проектом;
  • учитывать найденные дефекты;
  • классифицировать типы дефектов;
  • оценивать размер задачи;
  • осуществлять систематический подход к описанию результатов тестирования;
  • планировать программные задачи;
  • распределять их по времени и составлять график работы.
  • выполнять индивидуальную проверку проекта и архитектуры;
  • осуществлять индивидуальную проверку кода;
  • выполнять регрессионное тестирование.

Team Software Process делает ставку на самоуправляемые команды численностью 3-20 разработчиков. Команды должны:

  • установить собственные цели;
  • составить свой процесс и планы;
  • отслеживать работу;
  • поддерживать мотивацию и максимальную производительность.

Последовательное применение модели PSP/TSP позволяет сделать нормой в организации пятый уровень CMM.

Agile

Основная идея всех гибких моделей заключается в том, что применяемый в разработке ПО процесс должен быть адаптивным. Они декларируют своей высшей ценностью ориентированность на людей и их взаимодействие, а не на процессы и средства. По сути, так называемые, гибкие методологии это не методологии, а набор практик, которые могут позволить (а могут и нет) добиваться эффективной разработки ПО, основываясь на итеративности, инкрементальности, самоуправляемости команды и адаптивности процесса.

Выбор модели процесса

Тяжелые и легкие модели производственного процесса имеют свои достоинства и свои недостатки (Таблица 1).

Таблица 1. Плюсы и минусы тяжелых и легких моделей процессов разработки ПО

Вес модели Плюсы Минусы
Тяжелые Процессы рассчитаны на среднюю квалификацию исполнителей. Большая специализация исполнителей. Ниже требования к стабильности команды.

Отсутствуют ограничения по объему и сложности выполняемых проектов.

 Требуют существенной управленческой надстройки.

Более длительные стадии анализа и проектирования.

Более формализованные оммуникации.
Легкие Меньше непроизводительных расходов, связанных с управлением проектом, рисками, изменениями, конфигурациями.

Упрощенные стадии анализа и проектирования, основной упор на разработку функциональности, совмещение ролей. Неформальные коммуникации.

 Эффективность сильно зависит от индивидуальных способностей, требуют более квалифицированной, универсальной и стабильной команды.

Объем и сложность выполняемых проектов ограничены.

Те, кто пытается следовать описанным в книгах моделям, не анализируя их применимость в конкретной ситуации, показания и противопоказания, уподобляются последователям культа "Карго" - религии самолетопоклонников. В Меланезии верят, что западные товары (карго, англ. груз) созданы духами предков и предназначены для меланезийского народа. Считается, что белые люди нечестным путём получили контроль над этими предметами. В наиболее известных культах карго из кокосовых пальм и соломы строятся точные копии взлётно-посадочных полос, аэропортов и радиовышек. Члены культа строят их, веря в то, что эти постройки привлекут транспортные самолёты (которые считаются посланниками духов), заполненные грузом (карго). Верующие регулярно проводят строевые учения ("муштру") и некое подобие военных маршей, используя ветки вместо винтовок и рисуя на теле ордена и надписи "USA". Все это для того чтобы снова с неба спустились самолеты и этих предметов стало больше.

Алистер Коуберн, один из авторов "Манифеста гибкой разработки ПО" проанализировал очень разные программные проекты, которые выполнялись по разным моделям от совершенно облегченных и "гибких" до тяжелых (СММ-5) за последние 20 лет [ , ]. Он не обнаружил корреляции между успехом или провалом проектов и моделями процесса разработки, которые применялись в проектах. Отсюда он сделал вывод о том, что эффективность разработки ПО не зависит от модели процесса, а также о том, что:

  • У каждого проекта должна быть своя модель процесса разработки.
  • У каждой модели - свое время.

Это означает, что не существует единственного правильного процесса разработки ПО, в каждом новом проекте процесс должен определяться каждый раз заново, в зависимости от проекта, продукта и персонала, в соответствие с "Законом 4-х П" (Рисунок 4). Совершенно разные процессы должны применяться в проектах, в которых участвуют 5 человек, и в проектах, в которых участвуют 500 человек. Если продуктом проекта является критическое ПО, например, система управления атомной электростанцией, то процесс разработки должен сильно отличаться от разработки, например, сайта "отдохни.ру". И, наконец, по-разному следует организовывать процесс разработки в команде вчерашних студентов и в команде состоявшихся профессионалов.


Рисунок 4. "Закон 4-х П". Процесс в проекте должен определяться в зависимости от проекта, продукта и персонала

Команда, которая начинала проект, не остается неизменной, она проходит определенные стадии формирования и, как правило, количественно растет по мере развития проекта. Поэтому процесс должен постоянно адаптироваться к этим изменениям. Главный принцип: не люди должны строиться под выбранную модель процесса, а модель процесса должна подстраиваться под конкретную команду, чтобы обеспечить ее наивысшую эффективность.

Что надо делать для успеха программного проекта

Стив Макконнелл в своей книге приводит тест программного проекта на выживание. Этот чек-лист из 33-х пунктов, который я считаю необходимым процитировать с небольшими корректировками. Руководитель программного проекта должен его периодически использовать для внутреннего аудита своих процессов.

Чтобы программный проект стал успешным, необходимо:

  1. Четко ставить цели.
  2. Определять способ достижения целей.
  3. Контролировать и управлять реализацией.
  4. Анализировать угрозы и противодействовать им.
  5. Создавать команду.
  1. Ставим цели

    1.1. Концепция определяет ясные недвусмысленные цели.
    1.2. Все члены команды считают концепцию реалистичной.
    1.3. У проекта имеется обоснование экономической эффективности.
    1.4. Разработан прототип пользовательского интерфейса.
    1.5. Разработана спецификация целевых функций программного продукта.
    1.6. С конечными пользователями продукта налажена двухсторонняя связь

  2. Определяем способ достижения целей

    2.1. Имеется детальный письменный план разработки продукта.
    2.2. В список задач проекта включены "второстепенные" задачи (управление конфигурациями, конвертация данных, интеграция с другими системами).
    2.3. После каждой фазы проекта обновляется расписание и бюджет.
    2.4. Архитектура и проектные решения документированы.
    2.5. Имеется план обеспечения качества, определяющий тестирование и рецензирование.
    2.6. Определен план многоэтапной поставки продукта.
    2.7. В плане учтены обучение, выходные, отпуска, больничные.
    2.8. План проекта и расписание одобрен всеми участниками команды.

  3. Контролируем и управляем реализацией

    3.1. У проекта есть куратор. Это такой топ-менеджер исполняющей компании, который лично заинтересован в успехе данного проекта.
    3.2. У проекта есть менеджер, причем только один!
    3.3. В плане проекта определены "бинарные" контрольные точки.
    3.4. Все заинтересованные стороны могут получить необходимую информацию о ходе проекта.
    3.5. Между руководством и разработчиками установлены доверительные отношения.
    3.6. Установлена процедура управления изменениями в проекте.
    3.7. Определены лица, ответственные за решение о принятии изменений в проекте.
    3.8. План, расписание и статусная информация по проекту доступна каждому участнику.
    3.9. Код системы проходит автоматическое рецензирование.
    3.10. Применяется система управления дефектами.

  4. Анализируем угрозы

    4.1. Имеется список рисков проекта. Осуществляется его регулярный анализ и обновление.
    4.2. Руководитель проекта отслеживает возникновение новых рисков.
    4.3. Для каждого подрядчика определено лицо, ответственное за работу с ним.

  5. Работаем над созданием команды

    5.1. Опыт команды достаточен для выполнения проекта.
    5.2. У команды достаточная компетенция в прикладной области.
    5.3. В проекте имеется технический лидер.
    5.4. Численность персонала достаточна.
    5.5. У команды имеется достаточная сплоченность.
    5.6. Все участники привержены проекту.

Оценка и интерпретация теста

Оценка: сумма баллов, каждый пункт оценивается от 0 до 3:

  • 0 - даже не слышали об этом;
  • 1 - слышали, но пока не применяем;
  • 2 - применяется частично;
  • 3 - применяется в полной мере.

Поправочные коэффициенты:

  • для малых проектов (до 5 человек) - 1.5;
  • для средних (от 5 до 20 человек) - 1.25.

Результат:

  • <40 - завершение проекта сомнительно.
  • 40-59 - средний результат. В ходе проекта следует ожидать серьезные проблемы.
  • 60-79 - хороший результат. Проект, скорее всего, будет успешным.
  • 80-89 - отличный результат. Вероятность успеха высока.
  • >90 - великолепный результат. 100% шансов на успех.

Этот чек-лист перечисляет, что надо делать для успеха программного проекта, но не дает ответ на вопрос как это следует делать. Именно об этом пойдет речь в остальных лекциях.