Глухова Л.А. Технологии разработки программного обеспечения
Подождите немного. Документ загружается.
41
Рисунок 2.15 – Структурная эволюционная модель
быстрого прототипирования
План
проекта
Ввод в
действие и
поддержка
приемки
прототипа
Проекти-
рование
прототипа
Быстрый
анализ
требований
Итеративное прототипирование
Ввод в
дейст-
вие и
поддер-
жка
прием-
ки
Детализированная разработка
Эксплуатация и
сопровождение
Приемка
прото-
типа
пользо-
вателем
Програм-
мирование и
тестирование
прототипа
42
2) вероятность недостаточного качества результирующего ПС (или
системы) за счет его создания из рабочего прототипа (при детальной разработке
ПС или системы из последнего прототипа может оказаться сложной или
невозможной реализация функций, не реализованных при итерационном
прототипировании);
3) возможность задержки реализации конечной версии ПС (системы)
при несочетании языка или среды прототипирования с рабочим языком или
средой программирования.
2.5.4. Эволюционная модель прототипирования
по ГОСТ Р ИСО/МЭК ТО 15271-2002
В стандарте ГОСТ Р ИСО/МЭК ТО 15271-2002 [6] приведен пример
эволюционной модели, основанной на прототипировании (рисунок 2.16).
Данная модель предназначена для разработки небольших коммерческих систем
и адаптирована под требования стандарта ИСО/МЭК 12207.
Основой эффективного применения данной модели жизненного цикла
является максимально возможная детализация на ранних этапах проекта
(анализ требований к системе и проектирование системной архитектуры).
Данные этапы выполняются в модели один раз. Однократное выполнение этих
этапов достигается за счет тесных связей разработчиков с пользователями
проекта. Требования к системе, в первую очередь, функции системы и внешние
интерфейсы определяются пользователями в начале ЖЦ, деловые процессы
уточняются при проведении пользователем серии оценок прототипов системы.
В данной модели при создании каждой версии ПС используется
прототипирование. При разработке каждого прототипа уточняются требования
к нему. Затем выполняется программирование прототипа в среде 4GL. При
выполнении данного этапа инструментальная среда 4GL используется в первую
очередь для быстрого проектирования и сборки ПС, а также оперативного
наращивания, изменения и уточнения ПС. Языки 4GL осуществляют
частичную автоматическую кодогенерацию ПС.
Проверка и оценка каждого прототипа осуществляется пользователем в
реальной эксплуатационной среде.
В модели ЖЦ определен фиксированный период проведения
прототипирования и произвольное количество итераций.
Разработчик ПС контролирует прототипирование с помощью:
1) установления приоритетов требований к ПС;
2) ужесточения ограничений временного интервала;
3) привлечения конечного пользователя.
Из описания данной модели видно, что при разработке прототипов
фактически используется RAD-модель жизненного цикла.
43
Рисунок 2.16 – Вариант эволюционной модели прототипирования
по ГОСТ Р ИСО/МЭК ТО 15271-2002
2.5.5. Спиральная модель Боэма
Спиральные модели жизненного цикла поддерживают эволюционную
стратегию разработки программных средств и систем.
Спиральная модель объединяет в себе преимущества других видов
моделей. Кроме того, в нее включены анализ и управление рисками, процессы
поддержки и управления, предусмотрены возможности использования
прототипирования и быстрой разработки приложений (RAD-модели).
Базовая концепция спиральной модели заключается в следующем.
Каждый цикл разработки (итерация) представляет собой набор операций,
соответствующий шагам в каскадной модели. При этом учитываются каждый
компонент продукта или системы и каждый уровень сложности, начиная с
общего анализа требований и заканчивая программированием каждого
компонента.
...n
2
1
Итерационный цикл разработки прототипа
Подготовка
Ввод в действие
программного
средства
Обеспечение приемки
программного средства
Анализ
требований
к системе
Проектирование
системной
архитектуры
Анализ требований к
программному
средству
Программирование
программного средства
в 4GL
Верификация
и аттестация
Прототипирование
44
Рисунок 2.17 изображает вариант спиральной модели Боэма,
учитывающий положения СТБ ИСО/МЭК 12207-2003. Данный вариант
построен на основе классической спиральной модели Боэма [20].
На данном рисунке использованы следующие обозначения этапов
процесса разработки (при описании данные этапы сгруппированы в фазы,
соответствующие виткам спирали).
А. Фаза разработки концепции (соответствует первому витку спирали,
см. рисунок 2.17).
В состав данной фазы входят следующие этапы:
1 – определение потребности;
2 – анализ рисков фазы разработки концепции;
3 – концептуальное прототипирование;
4 – разработка концепции требований к системе или программным
средствам;
5 – планирование проекта и процесса разработки.
В. Фаза анализа требований (соответствует второму витку спирали (см.
рисунок 2.17)).
В состав данной фазы входят следующие этапы:
6 – анализ целей, альтернатив и ограничений, связанных с
системой/программным средством;
7 – анализ рисков фазы анализа требований;
8 – демонстрационное прототипирование;
9 – оценка характеристик системы/продукта;
10 – разработка требований к системе/продукту;
11 – планирование перехода на фазу проектирования системы/продукта.
С. Фаза проектирования системы/продукта (соответствует третьему
витку спирали (см. рисунок 2.17)).
В состав данной фазы входят следующие этапы:
12 – анализ целей, альтернатив и ограничений, связанных с текущим
циклом проектирования системы/продукта;
13 – анализ рисков фазы проектирования системы/продукта;
14 – оценочное прототипирование проектирования системы/продукта;
9 – см. выше;
15 – проектирование системной/программной архитектуры;
16 – планирование перехода на фазу технического проектирования ПС,
программирования и сборки.
45
Рисунок 2.17 – Спиральная модель жизненного цикла
II.Оценка
альтернатив,
идентификация
и разрешение
рисков
26
16
24
19
19
15
22
23
22
7
21
21
31
32
33
18
18
13
11
5
25
17
12
14
8
10
1
3
I. Анализ целей,
альтернатив и
ограничений
IV
. Планирование
следующей фазы
III. Разработка
продукта
текущего уровня
2
9
9
9
9
4
30 29 28 27
20
20
23
6
46
D. Фаза реализации (фаза технического проектирования,
программирования и сборки), соответствует четвертому витку спирали (см.
рисунок 2.17).
В состав данной фазы входят следующие этапы:
17 – анализ возможности реализации в текущем цикле целей,
альтернатив и ограничений, связанных с проектированием системы/продукта;
18 – анализ рисков фазы реализации;
19 – операционное прототипирование;
9 – см. выше;
20 – техническое проектирование ПС;
21 – программирование и тестирование ПС;
22 – сборка и квалификационные испытания ПС;
23 – сборка и квалификационные испытания системы;
24 – планирование перехода на фазу расширения функциональных
возможностей, ввод в действие и обеспечение приемки версии.
Е. Фаза сопровождения и расширения функциональных
возможностей (соответствует пятому витку спирали (см. рисунок 2.17).
В состав данной фазы входят следующие этапы:
25 – анализ целей, альтернатив и ограничений, связанных с
сопровождением и поддержкой;
18, 19, 9, 20 – 23 – см. выше;
26 – приемочные испытания.
Результаты каждого цикла разработки подвергаются соответствующим
оценочным действиям (см. рисунок 2.17, левый прямоугольник):
27 – оценка концепции;
28 – оценка требований;
29 – оценка проектирования;
30 – оценка версии системы/продукта.
В нижний прямоугольник модели (см. рисунок 2.17) сведены действия,
связанные с поставкой результатов текущего уровня разработки:
31 – поставка первой пригодной версии;
32 – поставка очередной пригодной версии;
33 – аудит конфигурации версии.
Модель поделена на четыре квадранта. В каждый квадрант модели
входят основные и вспомогательные действия по разработке продукта или
системы.
В квадранте I – анализ целей, альтернативных вариантов и
ограничений – определяются рабочие характеристики, выполняемые функции,
стабильность (возможность внесения изменений), аппаратно/программный
47
интерфейс. Формулируются требования к продукту разработки данной фазы
или цикла.
Определяются альтернативные способы реализации системы (разработка,
повторное использование компонент, покупка, договор подряда и т.п.).
Определяются ограничения, налагаемые на применение альтернативных
вариантов (затраты, график выполнения, интерфейс, ограничения среды и др.).
Определяются риски, связанные с недостатком опыта в данной
предметной области, применением новой технологии, жесткими графиками,
недостаточно хорошо организованными процессами.
В квадранте II – оценка альтернативных вариантов, идентификация
и разрешение рисков - выполняется оценка альтернативных вариантов,
рассмотренных в предыдущем квадранте; оценка возможных вариантов
разрешения рисков. Выполняется прототипирование как основа для работ
следующего квадранта.
В квадрант III - разработка продукта текущего уровня - включаются
действия по непосредственной разработке системы или программного
продукта: проектирование системы и ее программных компонентов, разработка
и тестирование исходных текстов программ, сборка, тестирование и
квалификационные испытания продукта или системы и т.п.
В квадранте IV - планирование следующей фазы - выполняются
действия, связанные с решением о переходе на цикл следующей фазы
разработки или выполнении еще одного цикла текущей фазы разработки, в
частности, оценка заказчиком результатов текущего уровня, разработка или
коррекция планов проекта и следующего цикла, управление конфигурацией.
Работа над проектом в соответствии со спиральной моделью (см. рисунок
2.17), начинается с определения заказчиком потребности в разработке системы
или программного продукта (центр квадранта 1).
Первая создаваемая версия системы основывается на предварительных
требованиях заказчика. Затем начинается планирование следующего цикла,
учитывающее требования и пожелания заказчика, сформулированные им по
результатам работ соответствующего уровня 3-го квадранта. Каждая
последующая версия более точно воплощает требования заказчика. Степень
вносимых изменений от одной версии программы к следующей уменьшается с
каждой новой версией. В результате получается конечная система
(программный продукт).
Для каждого цикла модели анализируются требования, альтернативные
варианты и ограничения, определяются и разрешаются риски, разрабатывается
версия продукта или системы этого цикла спирали и подтверждается ее
правильность; планируется следующий цикл и выбираются методы его
осуществления.
В конце каждого цикла осуществляется оценка его результатов, по итогам
которой выполняется либо переход к следующей фазе, либо в случае
необходимости выполнение еще одного цикла данной фазы.
48
Количество итераций модели выбирается в соответствии со сложностью
проекта. Работы каждой итерации должны бать адаптированы под конкретный
проект.
Программирование в спиральной модели выполняется значительно
позже, чем в других моделях. Это позволяет минимизировать риски
посредством последовательных уточнений требований, выдвигаемых
пользователем. На каждой итерации рассматривается один или несколько
главных факторов риска, начиная с фактора наивысшего риска. Типичные риски
включают в себя неправильно истолкованные требования, неправильно
спроектированную архитектуру, потенциальные проблемы эксплуатации
продукта или системы, проблемы в технологии и т.д.
При использовании спиральной модели при выполнении
соответствующего ей проекта проявляются следующие ее достоинства:
1) наличие действий по анализу рисков, что обеспечивает их
сокращение и заблаговременное определение непреодолимых рисков;
2) усовершенствование административного управления процессом
разработки, затратами, соблюдением графика и кадровым обеспечением, что
достигается путем выполнения анализа в конце каждой итерации.
При использовании спиральной модели применительно к неподходящему
ей проекту проявляются следующие ее недостатки:
1) усложненность структуры модели, что приводит к сложности ее
использования разработчиками, администраторами проекта и заказчиками;
необходимость в высокопрофессиональных знаниях для оценки рисков;
2) высокая стоимость модели за счет стоимости и дополнительных
временных затрат на планирование, определение целей, выполнение анализа
рисков и прототипирование при прохождении каждого цикла спирали;
неоправданно высокая стоимость модели для проектов, имеющих низкую
степень риска или небольшие размеры.
Применение спиральной модели Боэма целесообразно при разработке
проектов в организации, обладающей навыками адаптации модели с учетом его
сложности и критичности.
2.5.6. Упрощенные варианты спиральной
модели
Как уже было отмечено, одним из основных недостатков классической
спиральной модели является сложность. С учетом этого разработан ряд ее
упрощенных версий. Ниже приведены некоторые из них в форме,
учитывающей положения стандарта СТБ ИСО/МЭК 12207-2003 [8].
49
Простейший вариант
Рисунок 2.18 представляет один из простейших вариантов спиральной
модели [20].
Рисунок 2.18 – Один из простейших вариантов спиральной модели
В данной модели процесс жизненного цикла разработки проекта разделен
на четыре квадранта: «Планирование», «Риск», «Разработка», «Заказчик». В
пределах квадрантов выделяются только основные действия различного уровня.
Таким образом, в данной модели устранена чрезмерная детализация
процесса. Необходимая детализация процессов предусматривается при
выполнении работ этапов планирования конкретного цикла спирали.
Модель Института Управления проектами
Рисунок 2.19 отражает другой вариант упрощенной спиральной модели в
форме, учитывающей положения стандарта СТБ ИСО/МЭК 12207-2003. Базой
I. Планирование
II. Риск
IV. Заказчик
III. Разработка
Анализ требований
и
планирование, основанное
на оценках заказчиков
Анализ рисков, основанный
на начальных требованиях
Анализ рисков, основанный
на оценках заказчиков
Оценка
результатов
заказчиками
Анализ начальных
требований и
планирование
проекта
Принятие решения о
продолжении разработки
Разработка начального
прототипа
Разработка прототипов
следующего уровня
Разработка системы
50
для данной модели является модель, разработанная в Институте Управления
проектами PMI (Project Management Institute, США).
Рисунок 2.19 – Модель Института Управления проектами PMI
с учетом положений стандарта СТБ ИСО/МЭК 12207-2003
На данном рисунке приняты следующие обозначения:
1 – начальные требования;
2 – концептуальное проектирование;
3 – доказательство концепции;
IV. Оценка
I. Анализ
требований
II. РазработкаIII. Сборка
16
17
12
1
2
4
5
6
10
14
7
11
15
9
13
12
8
3