Программная инженерия, как инженерная дисциплина, охватывает все аспекты создания ПС от начальной стадии разработки системных требований до реализации программного продукта и его использования.
Под программной системой (ПС) понимается комплекс интегрированных программ и средств, которые реализуют функциипредметной области в заданной среде. В комплекс могут входить: прикладные системы (зарплата, учет и др.), общесистемные компоненты (отладчик, редактор, СУБД), системы защиты и безопасности и др.
Программное обеспечение - это некоторая конкретная функции системы (например, программный модуль решения одной общей задачи, ОС - функционирование программ и систем, управление данными и др.). ПО может входить в состав ПС или быть идентичным ПС.
Каждая ПС на протяжении своего существования проходит определенную последовательность процессов (этапов), начиная от постановки задачи до ее воплощения в готовую программу, эксплуатации и изъятия из эксплуатации. Такая последовательность этапов называется жизненным циклом (ЖЦ) разработки ПС. На каждом этапе ЖЦ выполняется определенная совокупность процессов и/или подпроцессов, каждый из которых порождает соответствующий промежуточный продукт, используя при этом результаты предыдущего процесса и продукта.
Все продукты программной инженерии представляют собой некоторые описания, а именно, тексты требований к разработке ПС, согласованные договоренности с заказчиком, архитектуру, структуру данных, тексты программ, документацию, инструкции поэксплуатации и т.п. Главные ресурсы разработки ПС в программной инженерии - это сроки, время и стоимость. Правильное управление и использование этих ресурсов при выполнении задач и действий процессов ЖЦ определяет эффективность разработки ПС.
Разновидности действий и задач, представленные в процессах ЖЦ ПС, отображены в международном стандарте ISOIEC 12207 (таблица 1) и связаны содержательно с областями знаний SWEBOK.
Данный стандарт устанавливает общую структуру и содержание ЖЦ ПС, начиная от разработки концепции до утилизации системы. Структура представляет собой множество процессов, взаимосвязей между ними и определений действий и задач на процессах ЖЦ. Иными словами, ЖЦ определяет, что надо делать, а не как выполнять те или иные действия.
Стандарт не обязывает использовать определенную модель ЖЦ ПО или конкретную методологию разработки ПО и не предъявляет требования к формату и содержанию создаваемых документов. Поэтому организация-пользователь этого стандарта должна для своей работы разработать стандарты предприятия, методики и процедуры, определяющие разные детали процесса разработкиПО.
Таблица 1.1. Процессы ЖЦ в стандарте ISO/IEC 12207
№ п/п
Наименование процессов (подпроцессов)
1. Категория "Основные процессы"
1.1
Заказ (договор)
1.1.1
Подготовка заказа, выбор поставщика
1.1.2
Мониторинг деятельности поставщика, Приемка потребителем
1.2
Поставка (приобретение)
1.3
Разработка
1.3.1
Выявление требований
1.3.2
Анализ требований к системе
1.3.3
Проектирование архитектуры системы
1.3.4
Анализ требований к ПО системы
1.3.5
Проектирование ПО
1.3.6
Конструирование (кодирование) ПО
1.3.7
Интеграция ПО
1.3.8
Тестирование ПО
1.3.9
Системная интеграция
1.3.10
Системное тестирование
1.3.11
Инсталляция ПО
1.4
Эксплуатация
1.4.1
Функциональное использование
1.4.2
Поддержка потребителя
1.5
Сопровождение
2. Категория "Процессы поддержки"
2.1
Документирование
2.2
Управление конфигурацией
2.3
Обеспечение гарантии качества
2.4
Верификация
2.5
Валидация
2.6
Общий просмотр
2.7
Аудит
2.8
Решение проблем
2.9
Обеспечение применимости продукта
2.10
Оценивание продукта
3. Категория "Организационные процессы"
3.1
Категория управления
3.1.1
Управление на уровне организации
3.1.2
Управление проектом
3.1.3
Управление качеством
3.1.4
Управление риском
3.1.5
Организационное обеспечение
3.1.6
Измерение
3.1.7
Управления знаниями
3.2
Усовершенствование
3.2.1
Внедрение процессов
3.2.2
Оценивание процессов
3.2.3
Усовершенствование процессов
Отметим, что ISO выпустил ряд руководств и процедур, дополняющих стандарт ISOIEC 12207. Основная идея данного стандарта - разработка и сопровождение ПС я так, как этого требует инженерная дисциплина. В процессе разработки создается каркас системы (абстрактная архитектура с вы деленными объектами), для которой определены среда, виды обеспечения, исполнители и сроки.
Как видно из табл. 1.1, все процессы в данном стандарте разделены на три категории:
· основные процессы;
· обеспечивающие (поддерживающие) процессы;
· организационные процессы.
Для каждого из процессов определены виды деятельности (действия - activity), задачи, совокупность результатов (выходов) видов деятельности и задач, а также некоторые специфические требования. Стандарт дает перечень работ для основных обеспечивающих и организационных процессов. Пункты 1.1.1, 1.1.2, а также категории 2 и 3 процессов определяют виды деятельности, цели и задачи которых оговорены в стандарте, но не определяют форму их представления.
К основным процессам относятся:
· процесс приобретения инициирует ЖЦ ПС и определяет действия организации покупателя (или заказчика), которая приобретает автоматизированную систему, программный продукт или сервис. Этот процесс включает следующие виды деятельности: инициирование и подготовка запроса, оформление контракта и его актуализация; мониторинг поставщиков, приемка и завершение;
· процесс поставки определяет действия поставщика, по снабжению покупателя программным продуктом или сервисом. Данный процесс включает в себя следующие виды деятельности: подготовку предложений (ответов на запросы); оформление контракта; планирование, выполнение и контроль поставляемого продукта; анализ и оценку продукта; поставку и завершение работ по поставке. Процесс поставки начинается тогда, когда устанавливаются договорные отношения на поставку ПС между заказчиком и поставщиком. В зависимости от условий договора с заказчиком процесс поставки может включать процесс разработки ПО, процесс эксплуатации и обеспечения служб эксплуатации ПО или сопровождения для исправления и улучшения ПС;
· процесс разработки определяет действия предприятия разработчика программного продукта: анализ требований к системе; проектирование архитектуры системы; детальное проектирование компонентов ПС; кодирование и тестирование ПС; интеграцию системы; квалификационное тестирование; установку ПС; обеспечение приемки ПС;
· процесс эксплуатации определяет действия предприятия оператора, которое обеспечивает обслуживание системы в процессе ее эксплуатации пользователями (консультирование пользователей, изучение потребностей оператора с точки зрения удовлетворения их системой и т.д.). Этот процесс определяет задачи и действия по функциональному тестированию, проверочной эксплуатацией системы; предоставление пользователю необходимых инструкций и документации по запуску и эксплуатации ПО;
· процесс сопровождения определяет действия организации, выполняющей сопровождение программного продукта (управление модификациями, поддержку текущего состояния и функциональной пригодности, инсталляцию и удаление программного продукта на вычислительной системе пользователя). Данный процесс включает задачи и действия по анализу проблем сопровождения и модификации; разработке планов и реализации модификации системы; анализу результатов сопровождения после изменений системы; миграции (перемещению) ПС в другую среду или ее удалению из употребления.
К обеспечивающим процессам создания ПС относятся: документирование, управление версиями, верификация и валидация, просмотры, аудиты, оценивание продукта и др. Процессы управления версиями соответствуют управлению конфигурацией системы, которая так же, как и продукты процессов должна проверяться на правильность реализации целей проекта и соответствия требованиям заказчика. Задачи проверки рекомендуется выполнять специальным контролерам, обладающим знаниями методов и процессов проектирования ПС.
К организационным процессам отнесены: управление проектом (менеджмент разработки), качеством и рисками и др. Эти процессы выполняются специальными службами, выполняющими планирование работ на проекте, контроль процессов,определение метрик для измерения продуктов, проверку показателей качества, соблюдение стандартных положений и др.
Процессы, определенные в стандарте ISO/IEC 12207, охватывают все возможные задачи и действия по проектированию и разработке ПС. Пользователь стандарта может выбрать из них соответствующее подмножество для достижения конкретной цели, стоящей перед данным проектом. Процессы, действия и задачи приведены в стандарте в наиболее общей естественной последовательности. В зависимости от целей конкретного проекта процессы, действия и задачи выбираются, упорядочиваются и применяются итерационно или рекурсивно. Главный разработчик и менеджер должны определить задачи проекта, выбрать под их реализацию модель ЖЦ ПО, которая позволит учитывать ресурсы, стоимость и временные характеристики программного проекта.
Данный стандарт определяет содержание деятельности в сфере технологии разработки ПС, а знания, которые необходимы исполнителям для выполнения всех видов деятельности по проектированию и реализации поставленных задач перед проектом, определяют методы и средства областей ядра знаний SWEBOK, которые распределяются по отдельным процессам и подпроцессам при формировании модели ЖЦ для конкретного проекта.
Как уже отмечалось, между стандартом ISOIEC 12207 и ядром знаний SWEBOK существует связь и взаимовлияние друг на друга, тем более что в разработке обоих документов примерно в одно время принимали участие высококвалифицированные специалисты в области программирования и информатики.
Общие идеи и методы программирования, сложившиеся в 90-х годах прошлого столетия, проникли в оба направления и оказали влияние на их структуру и содержание. Программисты-профессионалы систематизировали накопившиеся знания и создали 10 разделов, которые близки процессам ЖЦ по целям, задачам и видам деятельности. В ядре знаний SWEBOK они изложены как фундаментальные знания и инженерные методы управления разработкой ПО, а в стандарте как общие положения, структура и регламентированные процессы проектирования как рекомендации по разработке проекта, начиная от процесса постановки требований до эксплуатации ПО.
Следует отметить, что структура ядра знаний SWEBOK не лишена недостатков. Так, между областями знаний в этом ядре имеются пересечения, а некоторые важные направления в области программирования вообще не отражены в нем. Например, методы доказательства правильности программ, эволюция программ, распределенные и неоднородные среды, взаимодействие систем, некоторые методы программирования (сервисные, аспектные, агентные и др.), CASE-системы и др.
Технологические процессы в стандарте структурированы системно. Они не устанавливают связь с существующими методами и средствами программной инженерии, что создает возможность выбирать подходящие процессы стандарта и сопоставлять им привычные методы (объектные, компонентные, сервисные и др.), т.е. те, которые уже использовались коллективом разработчиков и для которых есть инструменты поддержки. Это и отражает идею совершенствования процесса инженерии ПО.
Процессы стандарта отвечают на вопрос, какие действия и задачи процессов ЖЦ надо выбрать, чтобы построить конкретную ПС.Ядро знаний SWEBOK отвечает на вопрос, какими методами, средствами и инструментами надо выполнять регламентированные действия и задачи процессов ЖЦ, чтобы построить ПС.
Программная инженерия сформировалась как инженерная дисциплина, которая базируются на теоретических и прикладных методах и средствах разработки ПС и стандартах (ISO/IEC 12207, 15404, ISO 9126 и др.), содержащих рекомендации, правила и методики управления разработкой ПС. Эти два базиса объединяет инженерия оценивания результатов на процессах ЖЦ,управление качеством ПС, оценка затраченных ресурсов на создание и учет стоимости работ участников разработки.
Инженерия программирования делает акцент на принципы, методы и подходы к управлению проектом, конфигурацией и качеством ПС. Стандарты регламентируют основные процессы, определяющие порядок проведения работ по реализации ПС, рекомендуют процессы организационной деятельности по управлению, планированию и оцениванию работ, выполняемых при проектировании и разработке ПС.
Ядро знаний SWEBOK, а также многочисленные монографии и статьи по методам и средствам программной инженерии предоставляют всю необходимую информацию для выбора наиболее подходящего метода, средства, инструмента. Вместе с тем стандарт - это руководство к построению процессов в сочетании с методами для реализации конкретного программного проекта на стандартизованной инженерной основе.
Естественно, что в небольших программных проектах всегда будет место творческим и неформальным подходам, вносимым отдельными профессионалами, при создании разного рода уникальных продуктов, процесс разработки которых не всегда вкладывается в общее стандартное русло.
Таким образом, программная инженерия базируется на ядре SWEBOK и стандартах ЖЦ. Инженерия производства ПС основывается на стандартных организационных процессах - планирования, управления и сопровождения. Цель планирования - составление планов и графиков работ по реализации проекта и распределение работ между разными категориями специалистов с учетом их квалификации и уровня знаний проблематики программной инженерии. Второй процесс обеспечивает привнесение методов управления в процесс выполнения работ по программированию, а именно, управление временем, стоимостью и сроками. Третий процесс - это выполнения проекта, обнаружение и устранение найденных недостатков и замена или внесения новых функций в систему.