1.4. Модели жизненного цикла автоматизированной информационной системы

Жизненный цикл программного обеспечения - это время от начального момента создания какого-либо программного продукта, до конца его разработки и внедрения. Жизненный цикл программного обеспечения можно представить в виде моделей.

Модель жизненного цикла программного обеспечения — структура, содержащая процессы действия и задачи, которые осуществляются в ходе разработки, использования и сопровождения программного продукта.

Эти модели можно разделить на 3 основные группы:

• Инженерный подход;

• С учетом специфики задачи;

• Современные технологии быстрой разработки.

Существует две модели жизненного цикла: спиральная и каскадная.

В выпускной квалификационной работе используется каскадная модель жизненного цикла.

Каскадная модель жизненного цикла разработки ПО (водопад).

Классическая каскадная модель, несмотря на полученную в последнее время нега­тивную оценку, исправно служила специалистам по программному инжинирингу мно­гие годы. Понимание ее сильных сторон и недостатков улучшает оценочный анализ других, зачастую более эффективных моделей жизненного цикла, основанных на данной модели.

В первые годы практики программирования сначала записывался программный код, а затем происходила его отладка. Общепринятым считалось правило начинать работу не с разработки плана, а с общего ознакомления с продуктом. Без лишних формальностей можно было спроектировать, закодировать, отладить и протестиро­вать ПО еще до того, как оно будет готово к выпуску. В 1970 году каскадная модель была впервые определена как альтернативный вариант метода разработки ПО по принципу кодирование-устранение ошибок, который был широко распространен в то время. Это была первая модель, которая формализовала структуру этапов разработки ПО, придавая особое значение исходным требованиям и проектиро­ванию, а также созданию документации на ранних этапах процесса разработки.

Продолжение процесса выполнения реализуется с помощью упорядоченной последовательности шагов. В модели предусмотрено, что каждая последующая фаза начинается лишь тогда, когда полностью завершено выполнение предыдущей фазы. Каждая фаза имеет определенные критерии входа и выхода: входные и выходные данные.

В результате выполнения генерируются внутренние или внешние данные проекта, включай документацию и ПО. Документы по анализу требований впоследст­вии передаются системным специалистам, которые в свою очередь передают их раз­работчикам программных систем более высокого уровня. Программисты передают детальные технические характеристики программистам, которые уже представляют готовый код тестерам.

Рисунок 3. Классическая каскадная модель с обратной связью

Переход от одной фазы к другой осуществляется посредством формального обзора. Таким образом, клиент получает общее представление о процессе разработки, кроме того происходит проверка качества программного продукта. Как правило, прохождение стадии обзора указывает на договоренность между командой разработчиков и клиентом о том, что текущая фаза завершена и можно перейти к выполнению следующей фазы. Окончание фазы удобно принимать за стадию в процессе выполнения проекта.

В результате завершения определенных фаз формируется базовая линия, которая в данной точке "замораживает" продукты разработки. Если возникает потребность в их изменении, тогда для внесения изменений используется формальный процесс изменений.

В критических точках каскадной модели формируются базовые линии, последняя из которых является базовой линией продукта. После формирования заключитель­ной базовой линии производится обзор приемки.

Попытки оптимизации каскадной модели привели к возникновению других цик­лов разработки ПО. Прототипирование программ позволяет обеспечить полное по­нимание требований, в то время как инкрементные и спиральные модели позволяют повторно возвращаться к фазам, соотнесенным с классической каскадной моделью, прежде чем полученный продукт будет признан окончательным.

Отличительным свойством каскадной модели можно назвать то, что она представ­ляет собой формальный метод, разновидность разработки "сверху вниз", она состоит из независимых фаз, выполняемых последовательно, и подвержена частому обзору.

Краткое описание фаз каскадной модели

Приведенная ниже характеристика представляет собой краткое описание каждой фазы каскадной модели (включая фазы интеграции):

• исследование концепции — происходит исследование требований на системном уровне с целью определения возможности реализации концепции;

• процесс системного распределения — может быть пропущен для систем по раз­работке исключительно ПО. Для систем, в которых необходима разработка как аппаратного, так и программного обеспечения, требуемые функции применяются к ПО и оборудованию в соответствии с общей архитектурой системы;

• процесс определения требований — определяются программные требования для информационной предметной области системы, предназначение, линии поведения, производительность и интерфейсы. (В случае необходимости в процесс также включено функциональное распределение системных требований к аппа­ратному и программному обеспечению.);

• процесс разработки проекта— разрабатывается и формулируется логически по­следовательная техническая характеристика программной системы, включая структуры данных, архитектуру ПО, интерфейсные представления и процессуаль­ную (алгоритмическую) детализацию;

• процесс реализации — в результате его выполнения эскизное описание ПО пре­вращается в полноценный программный продукт. При этом создается исходный код, база данных и документация, которые лежат в основе физического преоб­разования проекта. Если программный продукт представляет собой приобре­тенный пакет прикладных программ, основными действиями по его реализации будут являться установка и тестирование пакета программ. Если программный продукт разрабатывается на заказ, основными действиями являются програм­мирование и код-тестирование;

• процесс установки — включает установку ПО, его проверку и официальную приемку заказчиком для операционной среды;

• процесс эксплуатации и поддержки - подразумевает запуск пользователем системы и текущее обеспечение, включая предоставление технической помощи, обсуждение возникших вопросов с пользователем, регистрацию запросов пользователя на модернизацию и внесение изменений, а также корректирование или устранение ошибок;

• процесс сопровождения— связан с разрешением программных ошибок, неис­правностей, сбоев, модернизацией и внесением изменений, генерируемых про­цессом поддержки. Состоит из итераций разработки и предполагает обратную связь по предоставлению информации об аномалиях;

• процесс вывода из эксплуатации — вывод существующей системы из ее активного использования либо путем прекращения ее работы, либо благодаря ее замене но­вой системой или модернизированной версией существующей системы;

• интегральные задачи — включают начало работы над проектом, мониторинг про­екта и его управление, управление качеством, верификацию и аттестацию, ме­неджмент конфигурации, разработку документации и профессиональную подго­товку на протяжении всего жизненного цикла.

Область применения каскадной модели

Из-за недостатков каскадной модели ее применение необходимо ограничить ситуа­циями, в которых требования и их реализация максимально четко определены и понятны.

Каскадная модель хорошо функционирует при ее применении в циклах разработ­ки программного продукта, в которых используется неизменяемое определение про­дукта и вполне понятные технические методики.

Если компания имеет опыт построения определенного рода системы — автомати­зированного бухгалтерского учета, начисления зарплаты, ревизии, компиляции, про­изводства, — тогда в проекте, ориентированном на построение еще одного продукта такого же типа, возможно, даже основанного на существующих разработках, можно эффективно использовать каскадную модель. Другим примером надлежащего приме­нения модели может служить создание и выпуск новой версии уже существующего продукта, если вносимые изменения вполне определены и управляемы. Перенос уже существующего продукта на новую платформу часто приводят в качестве идеального примера использования каскадной модели в проекте.

При всей справедливости критики этой модели все же следует признать, что моди­фицированная версия каскадной модели является в значительной степени менее жест­кой, чем ее первоначальная форма. Здесь включаются итерации между фазами, парал­лельные фазы и менеджмент изменений. Обратные стрелки предполагают возмож­ность существования итераций между действиями в рамках фаз. Чтобы отобразить согласованность между этапами, их объединяют прямоугольниками или под прямо­угольниками перечисляют выполняемые на данных этапах действия, чтобы продемон­стрировать согласованность между ними. Несмотря на то, что модифицированная кас­кадная модель является значительно более гибкой, чем классическая модель, она все же не является наилучшим выбором для выполнения проектов по ускоренной разработке.

Каскадные модели на протяжении всего времени их существования используются при выполнении больших проектов, в которых задействовано несколько больших команд разработчиков.

Спиральная модель воплощает в себе преимущества каскадной модели. При этом в нее также включены анализ рисков, управление ими, а также процессы поддержки и менеджмента. Здесь также предусмотрена разработка программного продукта при использовании метода прототипирования или быстрой разработки приложений по­средством применения языков программирования и средств разработки четвертого поколения (и выше).

Модель отображает базовую концепцию, которая заключается в том, что каждый цикл представляет собой набор операций, которому соответствует такое же количество стадий, как и в модели каскадного процесса. Причем принимается во внимание каждая составляющая часть продукта, и каждый уровень сложности, начиная с общей форму­лировки потребностей и заканчивая кодированием каждой отдельной программы.