Вопрос: Цели и принципы системного проектирования сложных программных средств

Комплекс формально организованных мероприятий по достижению единой цели создания сложной системы с требуемыми характеристиками качества при ограниченных ресурсах получил название – проект. Цель управления проектом – рациональное использование и предупреждение потери ресурсов путем сбалансированного распределения их по частным работам на протяжении всего жизненного цикла объекта с заданным качеством. Управление проектом – это особый вид деятельности, включающий постановку задач, подготовку решений, планирование, организацию и стимулирование специалистов, контроль хода работ и использования ресурсов при создании сложных систем.

Целевое управление проектами возникло из необходимости разрабатывать и реализовывать сложные системы с заданными функциями в максимально короткие сроки при ограниченных ресурсах. Критическим параметром планирования и управления проектами обычно является время. Поэтому в лекциях по программной инженерии большое внимание сосредоточено на конкретном планировании сложных проектов, длительность разработки которых могут составлять несколько месяцев или даже годы. Задачи целевого управления такими работами – сводить воедино усилия исполнителей – специалистов разной квалификации, подрядчиков и субподрядчиков, добиваясь, чтобы они выступали как команда при создании компонентов систем, а не как разрозненная группа функциональных специалистов. В результате должны обеспечиваться концептуальная целостность системы и высокое качество решения главных задач при сбалансированном использовании ресурсов на все функциональные задачи.

Для интеграции усилий специалистов и эффективного использования ресурсов проекта должен выделяться лидер – менеджер, управляющий проектом. Он должен активно участвовать в планировании, организации и контроле основных внутренних и внешних организационных мероприятий, необходимых для достижения основной цели проекта. Все ресурсы и исходные данные, необходимые для эффективного выполнения проекта, управляющий получает от функциональных подразделений и специалистов. Задача менеджера проекта наряду с прямыми воздействиями на подчиненных и координацией их работ – стимулировать и контролировать активность прямых горизонтальных связей между исполнителями частных работ. Для того чтобы процесс достижения целей был рациональным, лицо, принимающее решение (управляющий), должно иметь выбор среди альтернативных действий, ведущих к цели. Наличие альтернатив и сомнения по поводу того, какая из них лучше, определяют возможность эффективного решения проблем и оптимизации путей их достижения.

Методологической базой целевого планирования и управления проектами ПС является системный анализ, который предполагает:

- обследование объектов и среды проектирования для предварительной формализации целей, назначения и задач проекта ПС;

- исследование и сопоставление альтернативных действий, которые должны приводить к достижению поставленных целей проектирования;

- сравнение альтернатив по величине достигаемого эффекта проекта в зависимости от затрат на его достижение (желательно, по показателю «эффективность/стоимость»);

- учет и анализ влияния неопределенностей характеристик альтернатив, определяющих их выбор, на эффект проекта.

Чтобы найти и проанализировать все разумные альтернативы, обычно недостаточно одного специалиста и необходимо участие в системном анализе специалистов разной квалификации. Не во всех системах и задачах оказывается доступным точный количественный анализ. Во многих, чаще всего особенно сложных, случаях приходится ограничиваться качественным анализом свойств, факторов и их влияния на конечный результат и возможный эффект проекта. Поэтому оптимизация решений и выбора альтернатив может ограничиваться оценкой логических суждений экспертов. Базой эффективного управления проектом является план, в котором задачи исполнителей частных работ должны быть согласованы с выделяемыми для них ресурсами, а также между собой по результатам и срокам их достижения.

Основная цель системного проектирования в программной инженерии – подготовить, обосновать и согласовать замыслы и решения заказчика (потребителя) и разработчика (поставщика) о необходимости, направлениях и концепции создания или модернизации существующего ПС и изменениях его качества. Методы и средства системного проектирования должны подготавливать эффективную технологическую базу для обеспечения всего жизненного цикла ПС требуемого качества. Характеристики комплексов программ должны анализироваться и формулироваться в начале их жизненного цикла и определять эффективность всех последующих процессов. Результатом этих работ должны быть системный проект, техническое задание и контракт на продолжение разработки ПС или решение о ее нецелесообразности и прекращении.

Системное проектирование сложных комплексов программ является фундаментом для обеспечения функциональной адекватности требованиям всего жизненного цикла ПС. От полноты и тщательности системного проектирования зависят эффективность реализации функций системы и степень удовлетворения ожиданий и требований заказчика и пользователей. В последовательности выработки и подготовки к реализации этих требований далее рассматриваются в основном три крупных этапа:

Системное проектирование далее структурировано, и методология его реализации отражает следующие проблемы, процессы и методы:

- цели и принципы системного проектирования сложных программных средств для обеспечения их последующего жизненного цикла в информационных системах;

- подготовку к непосредственному детальному проектированию, разработке и всему жизненному циклу комплекса программ и базы данных для информационной системы;

- основы предварительного структурного проектирования и современных технологий системного анализа и проектирования сложных комплексов программ;

- методы разработки требований к характеристикам качества и распределения ресурсов, необходимых для реализации проектов сложных ПС и баз данных;

- задачи и принципы системного проектирования обеспечения безопасности и защиты комплексов программ от различных угроз;

- планирование жизненного цикла и управление качеством ПС, а также выбор инструментальных средств для поддержки всего их ЖЦ;

- методики системного проектирования сложных ПС и требований к их качеству, а также структура и содержание документов, отражающих результаты выполненных работ;

- организацию и подготовку специалистов, способных обеспечить создание детального проекта и всего жизненного цикла ПС с требуемым качеством.

Непрерывное повышение уровня автоматизации в ряде систем при подготовке и принятии ответственных решений возлагает все большие функции на программные средства с соответствующими базами данных. В результате проблема обеспечения качества и безопасности их функционирования сдвигается к лицам, разрабатывающим системные проекты, методы и программные средства для автоматизации, подготовки и реализации ответственных решений. Одновременно повышаются требования к уровню ответственности и системной квалификации лиц, реализующих комплексы программ, от которых зачастую зависят ошибки стратегически важных решений, так как некоторые простейшие системные и технические ошибки этих лиц при создании программ могут приводить к большому ущербу или даже катастрофам.

Не предусмотренные при системном проектировании ситуации и возможные дефекты программ являются потенциальными источниками отказов и аварий при применении ряда систем. Массовая практика, когда заказчик не может сформулировать четкие требования к функциям и безопасности ПС, а разработчик не понимает, что нужно заказчику, приводит к длительному процессу разработки проектов с множеством дефектов и ошибок, на устранение которых расходуются большие ресурсы. В результате многие системы не соответствовали исходному назначению и первоначальным спецификациям, не укладывались в графики и бюджет разработки. Поэтому значительно возросла необходимость освоения всех современных методов и методик предупреждения системных дефектов, обеспечения высокого качества программ с самого начала их разработки. Многие ошибки, обусловленные неопределенностью или некорректностью технических заданий и спецификаций, могут и должны быть выявлены на ранних стадиях системного проектирования, что способствует его ускорению и повышению качества. Обширной практикой доказано, что обнаружение и устранение ошибок и дефектов в комплексах программ на начальных этапах системного проектирования в десятки и сотни раз быстрее и дешевле, чем в процессе завершения разработки и испытаний.