🗊Презентация Парадигма якості в програмній інженерії

Лекція 6. Парадигма якості в програмній інженерії Основні поняття в області якості Програмна система (ПС) – група інтегрованих програмних засобів, які підтримують певний діловий процес споживача (або його частину) і використовують загальне сховище даних Термін програмне забезпечення (ПЗ) використовується застосовано до сукупності програмних засобів, які розробляються з метою експлуатації у складі системи. Спеціалісти-практики в області програмних систем і користувачі сходяться в поглядах на поняття поганого програмного продукту як такого, що: Не забезпечує підтримку стратегії бізнесу або потреб користувача Недостатньо надійний, гнучкий, ефективний і погано супроводжується Є коштовним і занадто довго розробляється

Інфраструктура програмної інженерії – інтегрований набір загальнодоступних технічних, технологічних і методологічних ресурсів організації розробника, які роблять можливим виконання процесу програмної інженерії колективами проектів, які відкриваються по договорах із замовниками. Тут проект – це обмежена часовими рамками діяльність, мета якої полягає в створенні унікального програмного продукту. Процес програмної інженерії – множина логічно пов’язаних видів діяльності по визначенню, проектуванню і побудові програмних продуктів (прикладних програмних систем).

Техніко-технологічний аспект. 1. Техніка і комунікації: Комп’ютери користувачів, файлові сервери Локальні комп’ютерні мережі (ЛКМ) Глобальна комп’ютерна мережа (ГКМ) Електронна пошта Техніка для тестування Офісна техніка Інші складові комплексу технічних засобів

2. Загальносистемне ПЗ та інструменти: Клієнт-серверні технології Операційні системи Офісні системи Системи документообігу Утиліти Засоби захисту інформації (антивіруси) CASE-інструменти, системи програмування СУБД Графічні інструменти

3. Інформаційні ресурси і стандарти розробки: Методології розробки Інструменти керування проектами, конфігураціями Системи підтримки використання ресурсів Інтернет Нормативні документи, які стосуються технічних, програмних, комунікаційних засобів, даних і захисту інформації Нормативні документи оформлення матеріалів Методичні матеріали, шаблони і заготовки документів 4. Міжпроектна програмна підтримка Розроблені програми (модулі), визнані здатними до загального користування, документовані та поміщені під контроль конфігурації.

Кадровий аспект. 1. Навчання методам і технологіям: Можливості організації по навчанню спеціалістів методам та прийомам розробки ПЗ Можливості вивчення спеціалістами техніко-технологічних компонент інфраструктури 2. Обмін позитивним та негативним досвідом: Культура «відкритого» сприйняття/передачі набутого досвіду, знань, характерних помилок. Сприяння розповсюдженню позитивного досвіду. Не приховування власних помилок і не перекладання відповідальності за них. Бажання навчатись/навчати

3. Накопичення і закріплення позитивного досвіду: Визначення форматів і засобів накопичення і зберігання здобутого досвіду (опитування, семінари тощо) Створення бібліотек активів організації за принципом «кращий об’єкт». Включення їх у сферу керування конфігурацією. Забезпечення доступності. 4. Стандарти міжпроектної взаємодії: Визначення стандартів (меж компетенції, знань) по процесам ЖЦ створюваної ПС. Уніфікація та стандартизація прийомів роботи з метою побудови і підтримки базового процесу програмної інженерії Профілювання знань для забезпечення замінюваності спеціалістів в проекті. Дотримання принципу «глибокі знання у вузькій сфері»

Ролі на рівні організації 1. Група техніко-технологічної підтримки: Вивчення ринку послуг і попиту в організації відносно техніки та загальносистемного ПЗ Придбання/встановлення/підтримка техніки Придбання/встановлення/підтримка загальносистемного ПЗ Навчання/консультаційні послуги співробітникам Рекомендації по застосуванню техніки і технологій в проектах 2. Група захисту інформації: Вивчення стану справ в області захисту інформації і накопичення досвіду Забезпечення захисту інформації в організації Перевірка захисту інформації в організації Підтримка проектів в питаннях захисту інформації

3. Група інженерії процесу Визначення, супровід та вдосконалення базового процесу програмної інженерії. Забезпечення нормативно-методичної підтримки виконання процесів ЖЦ. Організація та поповнення сховища (бібліотеки) активів організації Допомога менеджерам проектів в адаптації базового процесу до потреб проектів. Підбір або виготовлення форм (шаблонів) документів для інженерії проектів Підтримка процесу документування в проектах, зокрема виконання важких графічних робіт, оформлення документів згідно стандартів оформлення. Нормоконтроль та друк документів. Міжпроектна координація в частині накопичення досвіду і організації навчання Підтримка керування конфігурацією в проектах

4. Незалежна груп якості (SQA-група): Планування та виконання дій по контролю і гарантії дотримання дисципліни створення програмної продукції в проектах (організація перевірок робіт в контрольних точках проектів, визначених календарними планами) Контроль документів і продуктів ПЗ в контрольних точках проектів на предмет дотримання діючих стандартів та інших нормативних документів, встановлених у вимогах замовника Звітність безпосередньо перед керівником організації

5. Незалежна група верифікації та валідації (V&V-група): Виконання функції верифікації (по домовленості з групою SQA) Планування і проведення незалежного кваліфікаційного тестування інтегрованих компонент ПЗ або програмних продуктів з метою визначення їх відповідності потребам замовника Координація планів робіт з менеджерами проектів відносно вимог до тестового середовища, строків і порядку передачі ПЗ на тестування Представлення звітів (результатів) тестування менеджерам проектів для прийняття мір по виправленню ПЗ Незалежність від менеджерів проектів в частині визначення об’ємів і методів тестування Звітність перед керівником організації за дотримання порядку тестування і стан розроблених програмних продуктів 6. Група підтримки замовника: Зв’язок із замовником з питань автоматизації ділових процесів Підтримка процесів керування вимогами, навчання користувачів, супроводу (або допомога в їх виконанні на рівні окремих проектів)

Ролі на рівні проекту 1. Керівник проекту системи: Повна фінансова відповідальність за виконання проектних домовленостей перед замовником Керування розробкою складових створюваної продукції – проектів ПЗ, комплексу технічних засобів, засобів захисту інформації Відповідальність за дії виконавців проекту 2. Системні аналітики: Дослідження умов та потреб автоматизації діяльності організації-споживача Системний аналіз вимог споживача і формування концепції системи Контроль обґрунтованості проектних рішень, що приймаються

3. Група якості проекту: Контроль якості робочих продуктів, створених процесами ЖЦ (на відповідність стандартам, методикам тощо) Звітність тільки керівнику проекту Може бути відсутньою, якщо на рівні організації діє незалежна група якості 4. Група V&V проекту: Перевірка відповідності робочих продуктів, вироблених на певному етапі ЖЦ, вимог до них, встановлених на попередньому етапі Може виконувати тестування окремих компонент ПЗ, а також системне (інтеграційне) тестування ПЗ, виробленого в проекті Звітність тільки керівнику проекту

5. Менеджер проекту ПЗ: Повна відповідальність за усі проектні рішення та дії, пов’язані з розробкою ПЗ в проекті Підбір і контроль ресурсів проекту, а також графіка робіт У великих або розподілених програмних проектах може бути декілька менеджерів (по підсистемам або рівням проекту ПЗ) 6. Проектувальники: Прийняття і документування проектних рішень по архітектурі і функціям ПЗ. Узгодження рішень з менеджером проекту ПЗ. Дотримання стандартів якості (забезпечення досягнення характеристик якості)

7. Програмісти: Програмування або моделювання компонентів ПЗ по проектним специфікаціям, підготованих проектувальниками Дотримання стандартів якості при програмуванні (по зручності супроводу коду, зручності застосування програм) Відладка та автономне тестування розроблених компонент 8. Група керування конфігурацією: Виконання процесу конфігураційного керування версій ПЗ і робочих продуктів проекту ПЗ

9. Група супроводу: Виконання процесу супроводу версій ПЗ і робочих продуктів проекту ПЗ під час дослідної експлуатації і під час встановленого періоду супроводу Навчання користувачів Виконання процесу розв’язання проблем Можуть бути членами групи підтримки замовника 10. Група проекту ЛКМ: При розробці системи «під ключ» проектування і монтаж ЛКМ для встановлення в організації споживача Закупівля і встановлення КТЗ і загальносистемного ПЗ, пуско-налагоджувальні дії.

Архітектура процесів життєвого циклу Процес програмної інженерії має ієрархічну структуру і включає множину процесів ЖЦ програмної системи. Вимоги до процесів ЖЦ ПС визначає міжнародний стандарт ISO/IEC 12207, а в Україні йому відповідає ДСТУ 3918-99. Процеси ЖЦ розподілені по трьом групам, які відображають функціональну направленість видів діяльності, які ці процеси регламентують: Основні процеси Процеси підтримки Організаційні процеси

Основні процеси ЖЦ: Придбання Підготовка придбання Вибір постачальника Моніторинг діяльності постачальника Прийом споживачем Поставка Участь в тендері Укладення договору Випуск продукту (релізу) Підтримка приймання продукту

Розробка Виявлення вимог Аналіз вимог до системи Проектування архітектури системи Аналіз вимог до ПЗ системи Проектування ПЗ Програмування ПЗ Інтеграція ПЗ Тестування ПЗ Системна інтеграція Системне тестування Інсталяція ПЗ Експлуатація Функціональне використання Підтримка споживача Супровід

Процеси підтримки інтегруються з будь-якими іншими процесами, розв’язуючи задачі, допоміжні по відношенню до задач цих процесів, і забезпечують якість їх розв’язання в конкретних проектах. Документування Керування конфігурацією Забезпечення гарантії якості Верифікація Валідація Сумісний перегляд Аудит Керування розв’язанням проблем Керування запитами на зміну Забезпечення застосовуваності продукту (підтримка користувача) Оцінювання проекту

Організаційні процеси ЖЦ Керування Організаційне будівництво (формування корпоративної політики, цілей, процесів, стандартів, етики) Управління організацією Управління проектом Управління якістю Управління ризиком Вимірювання Підтримка інфраструктури

Вдосконалення Установлення процесів Оцінювання процесів Покращення процесів Забезпечення трудовими ресурсами Управління кадрами Навчання Управління знаннями (розповсюдження знань) Управління активами організації Управління програмою повторного використання Доменна інженерія

Базовий процес організації Сучасною концепцією процесу програмної інженерії є побудова базового процесу організації (БПО), який розробляється, супроводжується, оцінюється і покращується подібно до того як розробляються програмні продукти. БПО є основою для визначення процесів усіх програмних проектів. Процеси на рівні проектів розробляються шляхом адаптації БПО до характеристик конкретного проекту. Визначення БПО – це формалізований опис складу процесів ЖЦ, з яких мають побудуватись процеси розробки в програмних проектах, а також взаємозв’язків між елементами цих процесів.

З кожним процесом розробки пов’язуються: Вимоги до процесу, які вказують, «що» собою являє процес (що він буде робити) Архітектура і проект процесу, які описують, «як» процес буде визначений (які будуть елементи процесу і як будуть пов’язані) Реалізація опису процесу в рамках організації або програмного проекту (створення елементі процесу і встановлення інтерфейсу) Перевірка і затвердження визначення процесу Впровадження процесу в середовище конкретного проекту.

В мінімальній конфігурації процесів ЖЦ, крім процесу управління проектом, в БПО обов’язково має знайтись місце для процесу перевірки, а також процесу управління конфігурацією. Побудований БПО має підтримувати використання моделей ЖЦ, застосування яких допускається в проектах організації. Широко розповсюджені такі основні класи моделей ЖЦ: Каскадні Стандартна Із зворотнім зв’язком Пилоподібна Ітераційні З прирощуваннями Еволюційні Спіральна Швидкої розробки програм (RAD)

Вибір моделі суттєво залежить від двох факторів: А) чи можна спочатку визначити практично повний набір функцій, які необхідно реалізувати в програмному продукті Б) чи мають усі жадані функції поставлятись замовнику одночасно Якщо А і Б, то вибираємо каскадні моделі А і не Б – вибирається ітераційна модель з прирощуваннями Не А і Б, а також бажана розробка прототипів для моделювання вимог – спіральна модель Не А і не Б – модель швидкої розробки програм, при умові, що строки розробки не будуть чітко встановлені.

Керування проектами Застосовано до програмної інженерію види діяльності по управлінню утворюють дворівневу структуру: загальне організаційне управління, керування виконанням програмних проектів. Керування проектом (в будь-якій галузі) – це область знань, навиків, інструментарію та прийомів для досягнення цілей проектів в рамках узгоджених параметрів якості, бюджету, строків та інших обмежень. Сучасна концепція керування проектом основана на принципі інформативного вимірювання процесів ЖЦ проекту, його ресурсів і створюваних робочих продуктів.

Керування проектом включає наступні кроки: 1. Ініціація проекту і визначення його меж. Визначення вимог до проекту за допомогою застосування методів оцінювання вимог з різних точок зору: технічної, технологічної, фінансової, соціально-політичної 2. Планування. Передбачає: Вибір моделі ЖЦ проекту і оцінювання процесів ЖЦ в контексті придатності для задовільнення вимог до проекту, адаптацію БПО. Ієрархічну декомпозицію задач проекту, їх специфікацію поряд з встановленими вимогами, асоційованими робочими продуктами. Оцінки об’ємів робіт, трудомісткості і вартості реалізації проекту Розподіл ресурсів по задачам з врахуванням графіку проекту і з позицій раціонального використання персоналу проекту, обладнання та матеріалів. Керування ризиком проекту по критеріям вартості розробки, тривалості проекту і якості програмних продуктів Керування якістю - застосування процедур планування та контролю якості виконання процесів і будь-яких робочих продуктів цих процесів, а також верифікація та валідація продуктів. Керування планом проекту. Необхідність такого керування обумовлена часто змінюваними вимогами замовника і умовами виконання проекту. Це робить процес планування проекту ітеративним

3. Введення в дію. Передбачає виконання обраних процесів ЖЦ у відповідності з планом поряд із змінами, моніторингом та регулюванням процесів і складанням звітів для зацікавлених сторін (керівництва організації, замовників, співвиконавців) 4. Огляд і оцінка виконання проекту. Передбачає виконання всеосяжної перевірки діяльності по проекту і оцінки його руху до встановлених цілей. Проводиться у встановлених критичних точках проекту. Оцінюються не тільки результати виконання процесів, але й ефективність застосованих методів та інструментів, а також продуктивність роботи колективу проекту і можливі труднощі. При необхідності здійснюється регулювання 5. Закриття проекту. Передбачає припинення проекту після завершення процесів та досягнення цілей. Оцінюється успішність проекту по відношенню до встановлених критеріїв. ПС передається в експлуатацію.

Процес вимірювання при керуванні проектами Сучасний рівень розвитку програмної інженерії дозволяє вивести проблему якості ПС за рамки простого питання «працює система чи ні?» формулюючи її так: «наскільки точно створена система задовольняє встановленим вимогам до її якості». Відкладувати пошук відповіді на це питання до моменту завершення розробки – занадто великий ризик як для замовника, так і для розробника. Вимірювання мають стати невід’ємною частиною ЖЦ проекту. Вимірювання – отримання об’єктивних даних про стан продуктів, процесів та ресурсів розробки ПС з метою побудови прогнозуючих та оціночних моделей, які застосовуються для керування проектом і вдосконалення процесів організації.

Виконання вимірювань в проекті це багатокроковий процес, який включає наступні кроки: 1. Визначення цілей програми вимірювання 2. Побудова процесу вимірювань. Модель розроблюється таким чином, щоб забезпечити побудову точних і аргументованих відповідей на питання, підкріплених кількісними оцінками, основаних на вимірюваних величинах. 3. Вибір базових мір. В їх число як мінімум мають входити: Розмір і складність програмного продукту, на основі яких може бути оцінена трудомісткість та вартість розробки Продуктивність праці окремих спеціалістів і колективу проекту в цілому Міри вимірювань атрибутів якості

4. Організація збору даних для виконання вимірювань. Дані, що збираються мають забезпечувати не тільки високі передбачувальні можливості вимірювань. Але й бути достатньо «дешевими» з точки зору їх отримання. Збір і обробка даних для вимірювань є трудомістким процесом, який вимагає підтримку керівників організації і додаткових інвестицій в розробку ПС. 5. Застосування моделей.

Підходи до підвищення якості програмних систем. Перший крок полягає у впровадженні спеціально призначених для цього підтримуючих процесів, а саме процесів гарантування якості, верифікації, валідації, сумісного перегляду та аудиту. Процес гарантування якості (процес SQA) забезпечує гарантії. Що програмні продукти і процеси в життєвому циклі проекту відповідають вимогам. Ці гарантії основані на тому, що SQA планує і здійснює контроль і здійснення допомоги в тій діяльності по проекту, що безпосередньо пов’язана із «вбудовою» в програмні продукти тих властивостей, що забезпечують якість. SQA встановлює стандарти та контролює їх дотримання в ході ЖЦ. Мета SQA – встановити чому допускаються помилки і як вони можуть бути виправлені. Об’єктом досліджень SQA є процеси ЖЦ ПС, а не програмні продукти.

Процеси верифікації та валідації визначають, чи дійсно продукти певного етапу процесу розробки і супроводу ПС відповідають вимогам, які до них висуваються. Задача цих процесів – перевірити та підтвердити, що кінцевий програмний продукт буде відповідати своєму призначенню і задовольняти користувачів. Методи які використовують як в цілях SQA так і в цілях V&V ділять на статичні та динамічні. Статичні методи - дослідження документації, інспекції, ревізії, аналіз потоків даних, аналіз дерев подій і дерев відмов, аналіз складності алгоритмів і т.д. До динамічних методів відносять тестування. Імітаційне моделювання та символічне виконання.

Керування ризиком в проекті. Ризик виникає там, де є невизначеність, пов’язана з настанням якої-небудь небажаної події і є можливість потерпіти збитки внаслідок цієї події. Ризик проекту ПС можна визначити як можливість зниження якості кінцевого продукту, перевищення вартості його розробки, затримки завершення розробки або зриву проекту із-за неефективності і недосконалості процесів ЖЦ ПС. Величина ризику - це добуток серйозності наслідків небажаної події в проекті на ймовірність появи цієї події. Ефективне керування ризиком полягає в прийнятті компромісних рішень по оцінюванню трудомісткості позбавлення від визначеного ризику з однієї сторони, і величини негативного впливу цього ризику на якість робочих продуктів і процесів – з іншої.

Підвищення зрілості організації. Зрілість організації можна охарактеризувати як ступінь чіткості (ясності) визначення, управління, вимірювання, контролю і виконання процесу розробки ПС в організації. Модель зрілості являє собою шаблон для оформлення маленьких еволюційних кроків для покращення процесу у вигляді 5-и рівнів зрілості. Рівень 1 – початковий. Включений в модель тільки з метою утворення точки підрахунку для оцінювання наступних покращень процесу . Характеризується тим, що процес розробки ПС неструктурований та хаотичний, а бюджет, графік і якість розробки непередбачувані. Рівень 2 – повторюваний. На цьому рівні керування проектом націлено на контроль дотримання планів по вартості, тривалості і функціональності розробки. Дисципліна розробки дозволяє застосовувати відпрацьовані засоби управління неодноразово у схожих проектах. Розробка нових проектів ведеться на основі накопиченого досвіду і у відповідності з основними стандартами в області програмування

Рівень 3 – фіксований. Процес програмної інженерії в організації затверджений, стандартизований і документований. Впроваджена програма навчання штату розробників ПС і менеджерів. Колективи окремих проектів слідують базовому процесу розробки в організації і налаштовують його для досягнення цілей конкретного проекту. Рівень 4 – керований. Досягається мета кількісної оцінки якості програмних продуктів і процесу розробки в рамках єдиної програми вимірювань. Здійснюється збір і наліз даних по проектам, що дає можливість управляти ризиком проекту і при необхідності повертати процес у встановлені рамки. Рівень 5 – оптимізований. Забезпечується неперервне покращення процесу завдяки наявності засобів кількісної оцінки його слабких і сильних сторін. Дані про ефективність процесу розробки використовуються для проведення аналізу в цілях переходу на нові технології і вдосконалення процесу розробки в організації. Дані про нові засоби інженерії вивчаються і розповсюджуються по організації.