МОДЕЛИ ПРОЦЕССА РАЗРАБОТКИ ПРОГРАММНОГО ПРОДУКТА

 

Под моделью разработки ПП понимает структура, определяющая последовательность выполнения и взаимосвязи процессов, действий и задач, выполняемы на протяжении жизненного цикла разработки ПП. Модель разработки зависит от специфики и сложности выполняемого проекта, а также от условий, в которых он создается и будет функционировать.

Наибольшее распространение получили следующие модели:

1) Каскадная модель или «водопад»: Прямолинейная и простая в использовании; необходим постоянный жесткий контроль за ходом работы; разрабатываемое программное обеспечение не доступно для изменений.

2) V -образная модель: Простая в использовании; особое значение придается тестированию и сравнению результатов фаз тестирования и проектирования.

3) Многопроходная модель: Быстро создается работающая система; уменьшается возможность внесения изменений в процессе разработки; невозможен переход от текущей реализации к новой версии в течение построения текущей частичной реализации.

4) Модель быстрой разработки приложений: Проектные группы небольшие (3 – 7 человек) и составлены из высококвалифицированных специалистов; уменьшенное время цикла разработки (до 3 месяцев) и улучшенная производительность; повторное использование кода и автоматизация процесса разработки.

5) Модель прототипирования: Создается «быстрая» частичная реализация системы до составления окончательных требований; обеспечивается обратная связь между пользователями и разработчиками в процессе выполнения проекта; используемые требования не полные.

6) Спиральная модель: Охватывает каскадную модель; расчленяет фазы на меньшие части; позволяет гибко выполнять проектирование; анализирует риски и управляет ими; пользователи знакомятся с ПП на более раннем этапе благодаря прототипам.

 

Каскадная модель

 

Исторически первой по времени появления и самой распространенной явилась каскадная модель или «водопад», в которой разработка идет по принципу «сверху вниз». Этот метод опирается на принципы структурного программирования и ориентирован на процедурные языки программирования. Основная идея структурного программирования заключается в том, что программный комплекс собирается из отдельных модулей, каждый из которых выполняет некоторую законченную функцию. Модули могут быть связаны между собой по управлению (один вызывает другой), а также через общие структуры данных и передаваемые параметры. Структурное проектирование методом «сверху вниз» было основано на последовательном выделении функциональных подсистем, начиная с верхнего уровня (комплекса, имеющего определенное функциональное назначение) и до нижнего уровня (модулей, реализующих небольшие строго определенные функции).

Схема каскадной модели имеет вид:

 

Идеальное применение каскадной модели включает следующие требования:

1) строгое соблюдение последовательности этапов;

2) новый этап не начинается, пока не закончен предыдущий;

3) результаты, достигнутые на каждом этапе, контролируются независимыми экспертами и фиксируются в технической документации;

4) если обнаружены ошибки проектирования или реализации, то возврат к предыдущим этапам происходит в строгой обратной последовательности.

 

Каскадная модель обладает рядом достоинств и недостатков.

Достоинства:

1) возможность раннего обнаружения ошибок еще на этапах проектирования;

2) на каждом этапе поддерживается целостность проекта и промежуточного продукта;

3) на каждом этапе формируется законченный набор проектной документации, отвечающий критериям полноты и согласованности;

4) возможность разделения работы – разные этапы могут выполняться разными людьми;

5) возможно хорошее планирование и управление процессом, прогнозирование сроков и затрат на реализацию.

 

Недостатки:

1) идеальная схема труднодостижима в реальной жизни;

2) схема плохо согласована с продолжением разработки и расширением проекта;

3) схема ориентирована на принципы структурного программирования и разрабатывалась в то время, когда возможности языков программирования и аппаратных средств были очень ограниченными;

4) не позволяет выделить абстракции, организовать доступ к общим данным, распараллелить вычислительные процессы в приложении и т. д.

Каскадный подход хорошо зарекомендовал себя при построении информационных систем, для которых в самом начале разработки можно достаточно точно и полно сформулировать все требования с целью предоставить разработчикам свободу реализовать их технически как можно лучше. В эту категорию попадают сложные системы с большим числом задач вычислительного характера, системы реального времени и другие.

 

V-образная модель

 

Эта модель была разработана как разновидность каскадной модели, в которой особое внимание уделяется верификации и аттестации ПП.

Схема модели имеет вид:

 

 

Модель показывает, что тестирование продукта обсуждается, проектируется и планируется, начиная с ранних этапов жизненного цикла разработки (на схеме этот процесс обозначен пунктирными стрелками).

От каскадной модели V-образная модель унаследовала последовательную структуру, в соответствии с которой каждая последующая фаза начинается только после успешного завершения предыдущей фазы.

Данная модель основана на систематическом подходе к проблеме, для решения которой определены четыре базовых шага: анализ, проектирование, разработка и обзор. При выполнении анализа осуществляются планирование проекта и составление требований. Проектирование разделяется на высокоуровневое и детальное (низкоуровневое). Разработка включает в себя кодирование, а обзор — различные виды тестирования.

На модели хорошо просматриваются взаимосвязи между аналитическими фазами и фазами проектирования, которые предшествуют кодированию и тестированию. Пунктирные стрелки показывают, что эти фазы надо рассматривать параллельно.

Модель включает в себя следующие фазы:

1) составление требований к проекту и планирование — определяются системные требования и выполняется планирование работ;

2) составление требований к продукту и их анализ — составляется полная спецификация требований к программному продукту;

3) высокоуровневое проектирование — определяются структура ПП, взаимосвязи между основными его компонентами и реализуемые ими функции;

4) детальное проектирование — определяется алгоритм работы каждого компонента;

5) кодирование — выполняется преобразование алгоритмов в готовое программное обеспечение;

6) модульное тестирование — выполняется проверка каждого компонента или модуля ПП;

7) интеграционное тестирование — осуществляются интеграция ПП и его тестирование;

8) системное тестирование — выполняется проверка функционирования ПП после помещения его в аппаратную среду в соответствии со спецификацией требований;

9) эксплуатация и сопровождение — запуск ПП в производство. На этой фазе в ПП могут вноситься поправки и может выполняться его модернизация.

ПреимуществаV-образной модели:

1) большая роль придается верификации и аттестации ПП, начиная с ранних стадий его разработки, все действия планируются;

2) предполагаются аттестация и верификация не только самого ПП, но и всех полученных внутренних и внешних данных;

3) ход выполнения работы может легко отслеживаться, так как завершение каждой фазы является контрольной точкой.

Кроме перечисленных достоинств модель обладает и рядом недостатков:

1) не учитываются итерации между фазами;

2) нельзя вносить изменения на разных этапах жизненного цикла;

3) тестирование требований происходит слишком поздно, поэтому внесение изменений влияет на выполнение графика работ.

 

Данную модель целесообразно использовать при разработке программных продуктов, главным требованием для которых является высокая надежность.

Многопроходная модель

 

Многопроходная модель — это несколько итераций процесса построения прототипа ПП с добавлением на каждой следующей итерации новых функциональных возможностей или повышением эффективности ПП.

Предполагается, что на ранних этапах жизненного цикла разработки (планирование, анализ требований и разработка проекта) выполняется конструирование ПП в целом. Тогда же определяется и число необходимых инкрементов и относящихся к ним функций. Каждый инкремент затем проходит через оставшиеся фазы жизненного цикла (кодирование и тестирование). Сначала выполняются конструирование, тестирование и реализация базовых функций, составляющих основу ПП. Последующие итерации направлены на улучшение функциональных возможностей ПП.

 

Схема многопроходной модели:

 

 

 

Преимущества многопроходной модели:

1) в начале разработки требуются средства только для разработки и реализации основных функций ПП;

2) после каждого инкремента получается функциональный продукт;

3) снижается риск неудачи и изменения требований;

4) улучшается понимание как разработчиками, так и пользователями ПП требований для более поздних итераций;

5) инкременты функциональных возможностей легко поддаются тестированию.

 

Недостатки многопроходной модели:

1) не предусмотрены итерации внутри каждого инкремента;

2) определение полной функциональности должно быть осуществлено в самом начале жизненного цикла разработки;

3) может возникнуть тенденция оттягивания решения трудных задач;

4) общие затраты на создание ПП не будут снижены по сравнению с другими моделями;

5) обязательным условием является наличие хорошего планирования и проектирования.

 

Многопроходная модель может быть применена, если большинство требований к ПП будут сформулированы заранее, а для выполнения проекта будет выделен большой период времени.