Жизненный цикл программных систем

5.1. Понятие жизненного цикла программных систем

ЖЦ ПС определяется как период времени, который начинается с момента принятия решения о необходимости создания ПС и закачивается в момент ее полного изъятия из эксплуатации. Основным нормативным документом, регламентирующим состав процессов ЖЦ ПС, является международный стандарт ISO/IEC 12207: 1995 "Information Technology – Software Life Cycle Process" (ISO – International Organization for Standardization – Международная организация по стандартизации, IEC – International Electrotechnical Commission – Международная комиссия по электротехнике). Этот стандарт определяет структуру ЖЦ, содержащую процессы, действия и задачи, которые должны быть выполнены во время создания ПС.

В данном стандарте ПС (или программный продукт) определяется как набор компьютерных программ, процедур и, возможно, связанной с ними документацией и данных. Процесс определяется как совокупность взаимосвязанных действий, преобразующих некоторые входные данные в выходные (Г. Майерс называет это трансляцией данных [11]). Каждый процесс характеризуется определенными задачами и методами их решения. В свою очередь, каждый процесс разделен на набор действий, а каждое действие – на набор задач. Каждый процесс, действие или задача инициируется и выполняется другим процессом по мере необходимости, причем не существует заранее определенных последовательностей выполнения (естественно, при сохранении связей по входным данным).

Следует отметить, что в Советском Союзе, а затем в России создание программного обеспечения (ПО) первоначально, в 70-е годы прошлого столетия, регламентировалось стандартами ГОСТ ЕСПД (Единой системы программной документации – серии ГОСТ 19.ХХХ), которые были ориентированы на класс относительно простых программ небольшого объема, создаваемых отдельными программистами. В настоящее время эти стандарты устарели концептуально и по форме, их сроки действия закончились и использование нецелесообразно.

Процессы создания автоматизированных систем (АС), в состав которых входит и ПО, регламентированы стандартами ГОСТ 34.601-90 "Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Стадии создания", ГОСТ 34.602-89 "Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Техническое задание на создание автоматизированной системы" и ГОСТ 34.603-92 "Информационная технология. Виды испытаний автоматизированных систем". Однако многие положения этих стандартов устарели, а другие отражены недостаточно, чтобы их можно было применять для серьезных проектов создания ПС. Поэтому в отечественных разработках целесообразно использовать современные международные стандарты.

В соответствии со стандартом ISO/IEC 12207 все процессы ЖЦ ПО разделены на три группы (рис.5.1).

Рис. 5.1. Процессы жизненного цикла программного обеспечения

В группах определено пять основных процессов: приобретение, поставка, разработка, эксплуатация и сопровождение. Восемь вспомогательных процессов обеспечивают выполнение основных процессов, а именно документирование, управление конфигурацией, обеспечение качества, верификация, аттестация, совместная оценка, аудит, разрешение проблем. Четыре организационных процесса обеспечивают управление, создание инфраструктуры, усовершенствование и обучение.

5.2. Основные процессы ЖЦ ПС

Процесс приобретения состоит из действий и задач заказчика, приобретающего ПС. Данный процесс охватывает следующие действия [2]:

1. инициирование приобретения;
2. подготовку заявочных предложений;
3. подготовку и корректировку договора;
4. надзор за деятельностью поставщика;
5. приемку и завершение работ.

Инициирование приобретения включает следующие задачи:

1. определение заказчиком своих потребностей в приобретении, разработке или усовершенствовании системы, программных продуктов или услуг;
2. анализ требований, предъявляемых к системе;
3. принятие решения относительно приобретения, разработки или усовершенствования существующего ПО;
4. проверку наличия необходимой документации, гарантий, сертификатов, лицензий и поддержки в случае приобретения программного продукта;
5. подготовку и утверждение плана приобретения, включающего требования к системе, тип договора, ответственность сторон и т.д.

Заявочные предложения должны содержать:

1. требования, предъявляемые к системе;
2. перечень программных продуктов;
3. условия приобретения и соглашения;
4. технические ограничения (например, по среде функционирования системы).

Заявочные предложения направляются к выбранному поставщику или нескольким поставщикам в случае тендера. Поставщик – это организация, которая заключает договор с заказчиком на поставку системы, ПО или программной услуги на условиях, оговоренных в договоре.

Подготовка и корректировка договора включает следующие задачи:

1. определение заказчиком процедуры выбора поставщика, включающей критерии оценки предложений возможных поставщиков;
2. выбор конкретного поставщика на основе анализа предложений;
3. подготовку и заключение договора с поставщиком;
4. внесение изменений (при необходимости) в договор в процессе его выполнения.

Надзор за деятельностью поставщика осуществляется в соответствии с действиями, предусмотренными в процессах совместной оценки и аудита. В процессе приемки подготавливаются и выполняются необходимые тесты. Завершение работ по договору осуществляется в случае удовлетворения всех условий приемки.

Процесс поставки охватывает действия и задачи, выполняемые поставщиком, который снабжает заказчика программным продуктом или услугой. Данный процесс включает следующие действия:

1. инициирование поставки;
2. подготовку ответа на заявочные предложения;
3. подготовку договора;
4. планирование работ по договору;
5. выполнение и контроль договорных работ и их оценку;
6. поставку и завершение работ.

Инициирование поставки заключается в рассмотрении поставщиком заявочных предложений и принятии решения, соглашаться ли с выставленными требованиями и условиями или предложить свои (согласовать). Планирование включает следующие задачи:

1. принятие решения поставщиком относительно выполнения работ своими силами или с привлечением субподрядчика;
2. разработку поставщиком плана управления проектом, содержащего организационную структуру проекта, разграничение ответственности, технические требования к среде разработки и ресурсам, управление субподрядчиками и др.

Процесс разработки предусматривает действия и задачи, выполняемые разработчиком, и охватывает работы по созданию ПО и его компонентов в соответствии с заданными требованиями. Сюда включается оформление проектной и эксплуатационной документации, подготовка материалов, необходимых для проверки работоспособности, и качества программных продуктов, материалов, необходимых для организации обучения персонала и др.

Процесс разработки включает следующие действия:

1. подготовительную работу;
2. анализ требований, предъявляемых к системе;
3. проектирование архитектуры системы;
4. анализ требований, предъявляемых к программному обеспечению;
5. проектирование архитектуры программного обеспечения;
6. детальное проектирование программного обеспечения;
7. кодирование и тестирование программного обеспечения;
8. интеграцию программного обеспечения;
9. квалификационное тестирование программного обеспечения;
10. интеграцию системы;
11. квалификационное тестирование системы;
12. установку программного обеспечения;
13. приемку программного обеспечения.

Подготовительная работа начинается с выбора модели ЖЦ ПО, соответствующей масштабу, значимости и сложности проекта. Действия и задачи процесса разработки должны соответствовать выбранной модели. Разработчик должен выбирать, адаптировать к условиям проекта и использовать согласованные с заказчиком стандарты, методы и средства разработки, а также составить план выполнения работ.

Анализ требований, предъявляемых к системе, подразумевает определение ее функциональных возможностей, пользовательских требований, требований к надежности, безопасности, требований к внешним интерфейсам, производительности и т.д. Требования к системе оцениваются, исходя из критериев реализуемости и возможности проверки при тестировании.

Проектирование архитектуры системы заключается в определении компонентов ее оборудования (аппаратуры), программного обеспечения и операций, выполняемых эксплуатирующим систему персоналом. Архитектура системы должна соответствовать требованиям, предъявляемым к системе, а также принятым проектным стандартам и методам.

Анализ требований к программному обеспечению предполагает определение следующих характеристик для каждого компонента ПО [11]:

1. функциональных возможностей, включая характеристики производительности и среды функционирования компонента;
2. внешних интерфейсов;
3. спецификаций надежности и безопасности;
4. эргономических требований;
5. требований к используемым данным;
6. требований к установке и приемке;
7. требований к пользовательской документации;
8. требований к эксплуатации и сопровождению.

Требования к программному обеспечению оцениваются, исходя из критериев соответствия требованиям, предъявляемым к системе в целом, реализуемости и возможности проверки при тестировании.

Проектирование архитектуры ПО включает следующие задачи для каждого компонента ПО:

1. трансформацию требований к ПО в архитектуру, определяющую на высоком уровне структуру ПО и состав его компонентов;
2. разработку и документирование программных интерфейсов ПО и баз данных (БД);
3. разработку предварительной версии пользовательской документации;
4. разработку и документирование предварительных требований к тестам и плана интеграции ПО.

Детальное проектирование ПО включает следующие задачи:

1. описание компонентов ПО и интерфейсов между ними на более низком уровне, достаточном для последующего кодирования и тестирования;
2. разработку и документирование детального проекта базы данных;
3. обновление (при необходимости) пользовательской документации;
4. разработку и документирование требований к тестам и плана тестирования компонентов ПО;
5. обновление плана интеграции ПО.

Кодирование и тестирование ПО включает следующие задачи:

1. кодирование и документирование каждого компонента ПО и базы данных, а также подготовку совокупности тестовых процедур и данных для их тестирования;
2. тестирование каждого компонента ПО и БД на соответствие предъявляемым к ним требованиям с последующим документированием результатов тестирования;
3. обновление документации (при необходимости);
4. обновление плана интеграции ПО.

Интеграция ПО предусматривает сборку разработанных компонентов ПО в соответствии с планом интеграции и тестирования агрегированных компонентов. Для каждого из агрегированных компонентов разрабатываются наборы тестов и тестовые процедуры, предназначенные для проверки каждого из квалификационных требований при последующем квалификационном тестировании. Квалификационное требование – это набор критериев или условий, которые необходимо выполнить, чтобы квалифицировать программный продукт как соответствующий своим спецификациям и готовый к использованию в условиях эксплуатации.

Квалификационное тестирование ПО проводится разработчиком в присутствии заказчика (по возможности) для демонстрации того, что ПО удовлетворяет своим спецификациям и готово к использованию в заданных условиях эксплуатации. Такое тестирование выполняется для каждого компонента программного продукта по всем разделам требований при широком варьировании тестов. При этом также проверяется полнота технической и пользовательской документации и ее адекватность самим компонентам ПО.

Интеграция системы заключается в сборке всех ее компонентов, включая ПО и оборудование. После интеграции система, в свою очередь, подвергается квалификационному тестированию на соответствие предъявляемым к ней требованиям. При этом также производится оформление и проверка полного комплекта документации на систему.

Установка ПО осуществляется разработчиком в соответствии с планом в той среде и на том оборудовании, которые предусмотрены договором. В процессе установки проверяется работоспособность ПО и БД. Если устанавливаемое ПО заменяет существующую систему, разработчик должен обеспечить их параллельное функционирование в соответствии с договором.

Приемка ПО предусматривает оценку результатов квалификационного тестирования ПО и системы и документирование результатов оценки, которые производятся заказчиком с помощью разработчика. Разработчик выполняет окончательную передачу ПО заказчику в соответствии с договором, обеспечивая при этом необходимое обучение и поддержку.

Процесс эксплуатации охватывает действия и задачи организации оператора, эксплуатирующего систему. Процесс эксплуатации включает следующие действия.

1. Подготовительная работа, которая включает проведение оператором следующих задач:

   1. планирование действий и работ, выполняемых в процессе эксплуатации, и установка эксплуатационных стандартов;
   2. определение процедур локализации и разрешения проблем, возникающих в процессе эксплуатации.
2. Эксплуатационное тестирование, осуществляемое для каждой очередной редакции программного продукта, после чего эта редакция передается в эксплуатацию.
3. Собственно эксплуатация системы, которая выполняется в предназначенной для этого среде в соответствии с пользовательской документацией.
4. Поддержка пользователей – оказание помощи и консультаций при обнаружении ошибок в процессе эксплуатации ПО.

Процесс сопровождения представляет собой действия и задачи, которые выполняются сопровождающей организацией, при изменениях (модификациях) программного продукта и соответствующей документации, вызванных возникшими проблемами или потребностями в модернизации или адаптации ПО.

Изменения, вносимые в соответствующее ПО, не должны нарушать его целостность. Процесс сопровождения включает его перенос в другую среду (миграцию) и заканчивается снятием ПО с эксплуатации.

Процесс сопровождения охватывает следующие действия:

1. подготовительную работу (планирование действий и работ, определение процедур локализации и разрешения проблем, возникающих в процессе сопровождения);
2. анализ проблем и запросов на модификацию ПО (анализ сообщений о возникшей проблеме или запроса на модификацию, оценка масштаба, стоимости модификации, получаемого эффекта, оценка целесообразности модификации);
3. модификацию ПО (внесение изменений в компоненты программного продукта и документацию в соответствии с правилами процесса разработки);
4. проверку и приемку (в части целостности модифицируемой системы);
5. перенос ПО в другую среду (конвертирование программ и данных, параллельная эксплуатация ПО в старой и новой среде в течение некоторого периода времени);
6. снятие ПО с эксплуатации по решению заказчика при участии эксплуатирующей организации, службы сопровождения и пользователей. При этом программные продукты и документации подлежат архивированию в соответствии с договором.