Лекция 2. Жизненный цикл программного продукта
2.1. Немного истории
Появление понятия жизненного цикла ПО было связано с кризисом программирования, который наметился в конце 60-х – начале 70-х годов прошлого века. Суть кризиса состояла в том, что программные проекты все чаще стали выходить из-под контроля: нарушались сроки, превышались запланированные объемы финансирования, результаты не соответствовали требуемым. Многие проекты вообще не доводились до завершения. Кроме того, оказалось, что недостаточно разработать программу, а надо ее еще сопровождать и этап сопровождения часто требует больше средств, чем разработка.
Ситуация была вызвана ростом сложности проектов. Масштабы ее нарастали. Необходимо было принимать меры для радикального усовершенствования принципов и методов разработки ПО с учетом его развития и сопровождения. Заговорили о том, что надо обратиться к опыту промышленного проектирования и производства, где был накоплен опыт успешной разработки не менее сложных проектов.
Методологическую основу промышленной инженерии составляет понятие жизненного цикла изделия (продукта) как совокупности всех действий, которые надо выполнить на протяжении всей «жизни» изделия. Смысл жизненного цикла состоит во взаимосвязанности всех этих действий. Например, вы решили построить садовый домик, имея некоторый опыт строительных работ. Ориентируясь на здравый смысл, вы купили материалы, инструменты и построили дом. Через год он начал оседать одним углом – вы забыли его спроектировать и рассчитать фундамент. Через два года жена сказала, что лестница на мансарду должна быть не на веранде, где и так мало места, а с улицы. Лестница у вас была сработана фундаментально, а с улицы надо вырубать и перекрывать козырьки – вы не предусмотрели модификацию конструкции. Через три года у вас сгорела проводка, которая была «надежно» спрятана и вам пришлось снимать всю облицовку, которую вы «надежно» прибивали 100 мм гвоздями – вы не предусмотрели ремонтопригодность. Если бы вы изначально рассматривали строительство с позиции жизненного цикла, то на этапах проектирования и строительства вы подумали бы о надежности, модифицируемости и ремонтопригодности.
Итак, жизненный цикл промышленного изделия:
последовательность этапов (фаз, стадий): проектирования, изготовления образца, организация производства, серийное производство, эксплуатация, ремонт, вывод из эксплуатации;
состоящих из технологических процессов, действий и операций.
Организация промышленного производства с позиции жизненного цикла позволяет
рассматривать все его этапы во взаимосвязи, что ведет к сокращению сроков, стоимости и трудозатрат.
Впервые о жизненном цикле ПО заговорили в 1968 г. в Лондоне, где состоялась встреча 22-х руководителей проектов по разработке ПО. На встрече анализировались проблемы и перспективы проектирования, разработки, распространения и поддержки программ. Применяющиеся принципы и методы разработки ПО требовали постоянного усовершенствования. Именно на этой встрече была предложена концепция жизненного цикла ПО (SLC – Software Lifetime Cycle) как последовательности шагов-стадий, которые необходимо выполнить в процессе создания и эксплуатации ПО.
Вокруг этой концепции было много споров. В 1970 г. У.У. Ройс (W.W. Royce) произвел идентификацию нескольких стадий в типичном цикле и было высказано предположение, что контроль выполнения стадий приведет к повышению качества ПО и сокращению стоимости разработки.
1
2.1.1. История. Стандарты и проблемы ЖЦ ПО
Разрабатывались стандарты ЖЦ ПО. Наиболее известными являются:
1985 (уточнен в 1988 г.) DOD-STD-2167 А – Разработка программных средств для систем военного назначения. Первый формализованный и утвержденный стандарт жизненного цикла для проектирования ПС систем военного назначения по заказам Министерства обороны США. Этим документом регламентированы 8 фаз (этапов) при создании сложных критических ПС и около 250 типовых обязательных требований к процессам и объектам проектирования на этих этапах.
1994г. MIL-STD-498. Разработка и документирование программного обеспечения. Принят Министерством обороны США для замены DOD-STD-2167 A и ряда других стандартов. Он предназначен для применения всеми организациями и предприятиями, получающими заказы Министерства обороны США. В 1996 г. утверждено очень подробное (407 стр.) руководство “Применение и рекомендации к стандарту MIL-STD- 498”. Основную часть составляют 75 подразделов — рекомендаций по обеспечению и реализации процессов ЖЦ сложных критических ПС высокого качества и надежности, функционирующих в реальном времени.
1995г. IEEE 1074. Процессы жизненного цикла для развития программного обеспечения. Охватывает полный жизненный цикл ПС, в котором выделяются шесть крупных базовых процессов. Эти процессы детализируются 16 частными процессами. В последних имеется еще более мелкая детализация в совокупности на 65 процессов-работ. Содержание каждого частного процесса начинается с описания общих его функций и задач и перечня действий — работ при последующей детализации. Для каждого процесса в стандарте представлена входная и результирующая информация о его выполнении и краткое описание сущности процесса. В стандарте внимание сосредоточено преимущественно на непосредственном создании ПС и на процессах предварительного проектирования. В приложении представлены четыре варианта адаптации максимального состава компонентов ЖЦ ПС к конкретным особенностям типовых проектов.
Между тем, разработка стандартов ЖЦ и их практическое применение сталкивались с рядом проблем:
Внедрение стандартов требовало вложения значительных средств, что не всегда окупалось.
Было неясно, все ли требуемые процессы надо выполнять и в какой мере
Различные типы ПО (ИС, реального времени, бизнес системы), различные требования
Высокая динамика отрасли и устаревание стандартов
Терминологическая неоднозначность различных корпоративных стандартов
Во многих случаях применение стандартов было вызвано только требованиями заказчиков, хотя на практике превращалось в тормоз и гробило выполнение проектов.
Подробнее:
В. Липаев. Стандарты, регламентирующие жизненный цикл сложных программных комплексов. http://www.pcweek.ru/year1998/N24/CP1251/Reviews/chapt1.htm
Итеративная и инкрементальная разработка: краткая история. http://www.sibinfo.ru/news/03_10_14/iid_history.shtml
2
2.2.ISO 12207 (15504) Жизненный цикл ПП: структура и организация
2.2.1. Стандарт ISO/IEC 12207
Разрешением проблем стандартизации ЖЦ ПО явилась разработка и принятие в
1995 г. стандарта ISO/IEC 12207 - Information Technology - Software Life Cycle Processes (ISO - International Organization of Standardization - Международная организация по стандартизации; IEC - International Electrotechnical Commission - Международная электротехническая комиссия). В 2000 г. он был принят как ГОСТ 12207. Процессы жизненного цикла программных средств.
Стандарт ISO 12207 разрабатывался с учетом лучшего мирового опыта на основе вышеперечисленных стандартов. Основными результатами стандарта ISO 12207 являются:
Введение единой терминологии по разработке и применению ПО (предназначен не только для разработчиков, но и для заказчиков, пользователей, всех заинтересованных лиц).
Разделение понятий ЖЦ ПО и модели ЖЦ ПО. ЖЦ ПО в стандарте вводится как полная совокупность всех процессов и действий по созданию и применению ПО, а модель ЖЦ – конкретный вариант организации ЖЦ, обоснованно (разумно) выбранный для каждого конкретного случая
Описание организации ЖЦ и его структуры (процессов)
Выделение процесса адаптации стандарта для построения конкретных моделей ЖЦ
2.2.2. ISO 12207. Основные определения
В стандарте ISO 12207 даются следующие определения:
Программный продукт (software product): Набор машинных программ, процедур и, возможно, связанных с ними документации и данных.
Жизненный цикл программного продукта (software life cycle) – это непрерывный процесс, который начинается с момента принятия решения о необходимости его создания и заканчивается в момент его полного изъятия из эксплуатации
Процесс (process): Набор взаимосвязанных работ, которые преобразуют исходные данные в выходные результаты.
Стандарт определяет организацию ЖЦ программного продукта как совокупность процессов, каждый из которых разбит на действия, состоящие из отдельных задач.
Устанавливает структуру (архитектуру) ЖЦ программного продукта в виде перечня процессов, действий и задач.
2.2.3. ISO 12207. Структура ЖЦ ПО
В соответствии со стандартом ISO 12207 процессы ЖЦ делятся на три группы:
Основные
Вспомогательные
Организационные Отдельно описан процесс адаптации стандарта, содержащий основные работы,
которые должны быть выполнены при адаптации настоящего стандарта к условиям конкретного программного проекта
К числу основных относятся процессы:
Заказа. Определяет работы заказчика, то есть организации, которая приобретает систему, программный продукт или программную услугу.
3
Поставки. Определяет работы поставщика, то есть организации, которая поставляет систему, программный продукт или программную услугу заказчику.
Разработки. Определяет работы разработчика, то есть организации, которая проектирует и разрабатывает программный продукт.
Эксплуатации. Определяет работы оператора, то есть организации, которая обеспечивает эксплуатационное обслуживание вычислительной системы в заданных условиях в интересах пользователей.
Сопровождения. Определяет работы персонала сопровождения, то есть организации, которая предоставляет услуги по сопровождению программного продукта, состоящие в контролируемом изменении программного продукта с целью сохранения его исходного состояния и функциональных возможностей. Данный процесс охватывает перенос и снятие с эксплуатации программного продукта.
Вспомогательными процессами являются:
Документирования. Определяет работы по описанию информации, выдаваемой в процессе жизненного цикла.
Управления конфигурацией. Определяет работы по управлению конфигурацией.
Обеспечения качества. Определяет работы по объективному обеспечению того, чтобы программные продукты и процессы соответствовали требованиям, установленным для них, и реализовывались в рамках утвержденных планов. Совместные анализы, аудиторские проверки, верификация и аттестация могут использоваться в качестве методов обеспечения качества.
o Верификации. Определяет работы (заказчика, поставщика или независимой стороны) по верификации программных продуктов по мере реализации программного проекта.
o Аттестации. Определяет работы (заказчика, поставщика или независимой стороны) по аттестации программных продуктов программного проекта.
o Совместного анализа. Определяет работы по оценке состояния и результатов какой-либо работы. Данный процесс может использоваться двумя любыми сторонами, когда одна из сторон (проверяющая) проверяет другую сторону (проверяемую) на совместном совещании.
o Аудита. Определяет работы по определению соответствия требованиям, планам и договору. Данный процесс может использоваться двумя сторонами, когда одна из сторон (проверяющая) контролирует программные продукты или работы другой стороны (проверяемой).
Решения проблем. Определяет процесс анализа и устранения проблем (включая несоответствия), независимо от их характера и источника, которые были обнаружены во время осуществления разработки, эксплуатации, сопровождения или других процессов.
Организационные процессы жизненного цикла:
Управления. Определяет основные работы по управлению, включая управление проектом, при реализации процессов жизненного цикла.
Создания инфраструктуры. Определяет основные работы по созданию основной структуры процесса жизненного цикла.
Усовершенствования. Определяет основные работы, которые организация (заказчика, поставщика, разработчика, оператора, персонала сопровождения или администратора другого процесса) выполняет при создании, оценке, контроле и усовершенствовании выбранных процессов жизненного цикла.
Обучения. Определяет работы по соответствующему обучению персонала.
4
2.2.4. ISO 15504. Процессы ЖЦ ПО
Стандарт ISO 12207 разрабатывался 9 лет и достаточно быстро устарел. В 1998г.
выходит новый стандарт ISO/IEC TR 15504: Information Technology - Software Process Assessment (Оценка процессов разработки ПО). В этом документе рассматриваются вопросы аттестации, определения зрелости и усовершенствования процессов жизненного цикла ПО. Один из разделов документа содержит новую классификацию процессов жизненного цикла, являющуюся развитием стандарта ISO 12207.
Связь со стандартом ISO 12207 состоит в том, что все процессы стандарта ISO 15504 принадлежат к одной из следующих типов:
базовый — процесс из 12207;
расширенный — расширение процесса из 12207;
новый — процесс, не описанный в 12207;
составляющий — часть процесса из 12207;
расширенный составляющий — расширенная часть проц. из 12207
2.2.5.ISO 15504. Классификация процессов
Всоответствии с новой классификацией в трех группах процессов вводятся пять категорий процессов:
Основные процессы:
oCUS: Потребитель-поставщик
oENG: Инженерная
Вспомогательные процессы:
oSUP: Вспомогательная
Организационные процессы:
oMAN Управленческая
oORG: Организационная
2.2.5.1.ISO 15504. CUS: Потребитель-поставщик
Категория Потребитель-Поставщик состоит из процессов, непосредственно влияющих на потребителя, поддерживающих процесс разработки программного средства и его передачи потребителю и обеспечивающих возможность корректного использования программного средства или услуги.
Включает следующие процессы:
CUS.1 Процесс приобретения (Acquisition process)
oCUS.1.1 Процесс подготовки приобретения (Acquisition preparation process)
oCUS.1.2 Процесс выбора поставщика (Supplier selection process)
oCUS.1.3 Процесс мониторинга поставщика (Supplier Monitoring process)
oCUS.1.4 Процесс приемки (Customer Acceptance process)
CUS.2 Поставки (Supply process)
CUS.3 Процесс выявления требований (Requirements process)
CUS.4 Эксплуатации (Operation process)
oCUS.4.1 Процесс эксплуатационного использования (Operational use process)
oCUS.4.2 Процесс поддержки потребителя(Customer support process)
5