Глава 3. Технология разработки информационных систем

Основное содержание технологии проектирования составляют технологические инструкции, состоящие из описания последовательности технологических операций, условий, в зависимости от которых выполняется та или иная операция, описаний самих операций.

Выделяют следующие общие требования, которым должны удовлетворять технологии проектирования, разработки и сопровождения информационных систем:

поддерживать полный жизненный цикл информационной системы;

обеспечивать гарантированное достижение целей разработки системы с заданным качеством и в установленное время;

обеспечивать возможность разделения крупных проектов на ряд подсистем - делить композицию проекта на составные части, разрабатываемые группами исполнителей ограниченной численности, с последующей интеграцией составных частей;

технология должна обеспечивать возможность ведения работ по проектированию отдельных подсистем небольшими группами (3-7 человек);

обеспечивать минимальное время получения работоспособной системы;

предусматривать возможность управления конфигурацией проекта, ведения версий проекта и его составляющих, возможность автоматического выпуска проектной документации и синхронизацию ее версий с версиями проекта;

обеспечивать независимость выполняемых проектных решений от средств реализации системы - системы управления базами данных, операционной системы, языка и системы программирования.

Технологии характеризуются в двух измерениях: вертикальном (представляющем процессы) и горизонтальном (представляющем стадии).

Процесс - совокупность взаимосвязанных действий, преобразующих некоторые входные данные в выходные. Процессы состоят из набора действий, а каждое действие - из набора задач. Вертикальное измерение отражает статические аспекты процессов и оперирует такими понятиями, как рабочие процессы, действия, задачи, результаты деятельности и исполнители.

Стадия - часть действий по созданию программного обеспечения, ограниченная некоторыми временными рамками и заканчивающаяся выпуском конкретного продукта, определяемого заданными для данной стадии требованиями. Стадии состоят из этапов, которые обычно имеют итерационный характер. Иногда стадии объединяют в более крупные временные рамки, называемые фазами. Горизонтальное измерение представляет собой время, отражает динамические аспекты процессов и оперирует такими понятиями, как фазы, стадии, этапы, итерации и контрольные точки.

Специфика комбинаций стадий и процессов, ориентированная на разные классы программного обеспечения и на особенности коллектива разработчиков, определяет технологический подход.

Существуют несколько технологических подходов.

Подходы со слабой формализацией не используют явных технологий и их можно применять только для очень маленьких проектов, как правило, завершающихся созданием демонстрационного прототипа. К подходам со слабой формализацией относятся так называемые ранние технологические подходы, например подход "кодирование и исправление".

Строгие (классические, жесткие, предсказуемые) подходы применяют для средних, крупно-масштабных и гигантских проектов с относительно ясными требованиями к системе и более-менее фиксированным объемом работ. Одно из основных требований к таким проектам - как можно большая предсказуемость. В эту группу входят следующие подходы: [8]

Каскадные технологические подходы.

Классический каскадный подход - переход к следующему процессу осуществляется только после того, как завершена работа с текущим процессом. Возвраты к уже пройденным процессам не предусмотрены;

Каскадно-возвратный подход - разрешены возвраты к предыдущим стадиям и пересмотр или уточнение ранее принятых решений;

Каскадно-итерационный подход - предусматривает последовательные итерации каждого процесса до тех пор, пока не будет достигнут желаемый результат;

Каскадный подход с перекрывающимися процессами предполагает наличие специализированных команд, позволяющих сократить передаваемую документацию. Следующий процесс начинается до завершения текущего. Несколько процессов могут выполняться параллельно;

Каскадный подход с подпроцессами очень близок подходу с перекрывающимися процессами. Особенность в том, что проект может быть разделен на подпроекты, которые могут разрабатываться индивидуально;

Спиральная модель использует понятие прототипа, т.е. программы, реализующей частичную функциональность создаваемого программного продукта. Особенность модели - в разработке итерациями, причем каждый следующий итерационный прототип будет обладать большей функциональностью.

Каркасные подходы.

Рациональный унифицированный процесс вобрал в себя лучшее из технологических подходов каскадной группы. Включает в себя следующие фазы: начало (определение целей проекта), исследование (разработка плана и архитектуры проекта), построение (постепенное создание системы), внедрение (поставка системы конечным пользователям). Особенности - итеративность, контроль качества, возможность выявить ошибки на ранних стадиях, предпочтение отдается моделям, а не бумажным документам, конфигурирование, настройка, масштабирование.

Модель процессов Microsoft Solution Framework (MSF) представляет собой технологический подход, базирующийся на наборе моделей, правил и спецификаций, применяемых при создании и распространении программных продуктов, а также обеспечивающих более эффективное использование технологий для решений проблем бизнеса. Он позволяет количественно выражать степень завершенности работы над проектом и адаптировать методы управления им в соответствии с изменяющимися потребностями.

Формальные подходы предусматривают особые формальные требования к процессу создания программного обеспечения. Например, для генетических подходов требуются формальности, связанные с происхождением программы и дисциплиной ее создания. В данную труппу входят следующие подходы:

Генетические подходы.

Синтезирующее программирование предполагает синтез программы по ее спецификации. Документ на языке спецификаций является базисом для последующей реализации;

Сборочное (расширяемое) программирование предполагает, что программа собирается путем переиспользования уже известных фрагментов;

Конкретизирующее программирование предполагает, что частные специальные программы извлекаются из универсальной.

Подходы на основе формальных преобразований.

Технология стерильного цеха складывается из следующих частей:

разработка функциональных и пользовательских спецификаций;

планирование разработки;

формальная верификация;

статическое тестирование.

Формальные генетические подходы

Формальное синтезирующее программирование использует математическую спецификацию - совокупность логических формул;

Формальное сборочное программирование использует спецификацию как композицию уже известных фрагментов;

Формальное конкретизирующее программирование использует смешанные вычисления и конкретизацию по аннотациям.

Гибкие (адаптивные, легкие) подходы применяют для небольших или средних проектов в случае неясных или изменяющихся требований к системе. Команда разработчиков должна быть ответственной и квалифицированной, заказчики должны быть согласны принимать участие в разработке. В данную группу входят следующие подходы.

Ранние технологические подходы быстрой разработки.

Эволюционное прототипирование - первый прототип включает создание развитого пользовательского интерфейса.

Итеративная разработка - первый прототип уже должен включать завершенное ядро системы.

Постадийная разработка - должна решить недостаток первых двух подходов - невозможность определения сроков завершения проектов.

Адаптивные подходы.

Экстремальное программирование (eXtreme Programming или XP). Тщательное предварительное проектирование ПО заменяется, с одной стороны, постоянным присутствием в команде заказчика, готового ответить на любой вопрос и оценить любой прототип, а с другой стороны, регулярными переработками кода. Основой проектной документации считается тщательно прокомментированный код. Очень большое внимание в методологии уделяется тестированию. Как правило, для каждого нового метода сначала пишется тест, а потом уже разрабатывается собственно код метода до тех пор, пока тест не начнет выполняться успешно. Эти тесты сохраняются в наборах, которые автоматически выполняются после любого изменения кода

Адаптивная разработка. В основе лежат три стадии - обдумывание, сотрудничество и обучение. Результаты планирования в данном подходе всегда не предсказуемы. В отличие от обычного планирования, отклонения в котором ведут к ошибкам, здесь отклонения ведут к правильным решениям. Обязательства и планы программистов и заказчиков пересматриваются в течение всего процесса разработки.

Семейство технологических подходов Crystal. Для каждого отдельного проекта существует свой технологический подход, в зависимости от его сложности, срочности, количества разработчиков и т.д.

Подходы исследовательского программирования.

Компьютерный дарвинизм основан на принципе восходящей разработки, когда система строится вокруг ключевых компонентов и программ, которые создаются на ранних стадиях разработки. Представляет собой метод проб и ошибок, основанный на интенсивном тестировании, причем на любом этапе система должна работать.

Фрагментарное программирование состоит в том, что сначала создается шаблон программ с работающими кусочками (фрагментами). Далее выполняется постепенное приближение к конечной цели. Применяется в том случае, когда не могут быть точно сформулированы требования к большей части задачи.