Ис. Конспект лекций Маглинец Ю. А. Красноярск сфу 2007 Введение. Понятие и классификация требований
 Скачать 0.88 Mb.
|
|
Полнота. Как известно из теории искусственного интеллекта, неполнота – одно из фундаментальных свойств человеческого знания. При создании программных систем нам приходится иметь дело с характеристиками ещё несуществующей системы. Идея о 3 Brooks, Frederick P. Jr. 1987. No Silver Bullet: Essence and Accidents of Software Engineering. С River, NJ: Prentice Hall PTR. том, что необходимо сформулировать все требования полностью, т.е. исчерпывающим образом, до начала проектирования, а тем более – реализации системы, изжила себя вместе с так называемым каскадным подходом 4 [2], который поддерживал последовательную модель реализации системы. Спиральный 5 [2] подход, на котором базируется большинство современных методологий, предусматривает поэтапное выделение и детализацию требований на всём протяжении цикла разработки системы. Тем не менее, требование полноты предъявляется к требованиям, формулируемым к системе. Надо понимать, что данное требование – это скорее тенденция, цель, к которой нужно постараться максимально приблизиться на как можно более ранних стадиях проекта. Требование полноты можно рассматривать в двух аспектах: полнота отдельного требования и полнота системы требований. Полнота отдельного требования – свойство, означающее, что текст требования не требует дополнительной детализации, то есть в нём предусмотрены все необходимые нюансы, особенности и детали данного требования. Полнота системы требований – свойство, означающее, что совокупность артефактов, описывающих требования, исчерпывающим образом описывает всё то, что требуется от разрабатываемой системы. Ясность (недвусмысленность, определённость, однозначность спецификаций). Каждый из совладельцев 6 разрабатываемой системы обладает своим личным опытом восприятия событий внешнего мира. Слово, произнесённое вслух, вызывает индивидуальные ассоциации в семантическом пространстве каждого отдельного воспринимающего субъекта. То, что является ясным, допустим, для кардиохирурга, совсем необязательно будет таковым для специалиста в области программной инженерии. Соответственно, требование обладает свойством ясности, если оно сходным образом воспринимается всеми совладельцами системы. На практике ясность требований достигается в том числе и в процессе консультаций, в ходе которых происходит «выравнивание тезаурусов» совладельцев системы. Хорошим подспорьем в этом служит согласованный сторонами глоссарий ключевых понятий предметной области. К.Вигерс [8] даёт следующий совет по повышению ясности документов: «Пишите документацию просто, кратко и точно, применяя лексику, понятную пользователям». Ещё одной стороной понятия «ясность требования» является его прослеживаемость (см. также понятие трассируемости ниже по тексту). Требование, которое сформулировано ясно, может быть прослежено, начиная от того документа, где оно сформулировано впервые, вплоть до рабочих спецификаций. Корректность и согласованность (непротиворечивость). Корректность – одно из важнейших свойств требований. К. Вигерс в [8] вводит понятие корректности требования через точность описания функциональности. В этом смысле корректность в определённой степени конкурирует с полнотой. Но есть и различие: если свойство полноты носит скорее качественный характер: абсолютная полнота представляет недостижимый идеал, к которому можно приближаться, то свойство корректности носит оценочный характер и задаёт дихотомию: каждое из требований либо корректно, либо нет. Кроме того, можно рассуждать о взаимной корректности требований или согласованности (непротиворечивости): если два требования вступают в конфликт, значит – как минимум одно из них некорректно. В иерархии требований (см. материалы лекции 2) можно выделить вертикальную и горизонтальную согласованность. Иными словами, требования 4 Royce, Walker W. Managing the development of large software systems: concepts and techniques. Proc. IEEE WESTCON, Los Angeles, August 1970, pp. 1-9 5 Boehm, B.W. A spiral model of software development and enhancement. IEEE Computer, 21 (5), 1988, pp. 61- 72 6 Терминология RUP, см. ниже не должны противоречить, соответственно, требованиям своего уровня иерархии и требованиям «родительского» уровня. Так, требования пользователей не должны противоречить бизнес-требованиям, а функциональные требования – требованиям пользователя. Верифицируемость (пригодность к проверке). Признаки (свойства) требований, рассматриваемые в настоящей лекции, нельзя считать независимыми. В математической статистике такие признаки называются кореллируемыми. Так, свойство верифицируемости существенно связано со свойствами ясности и полноты: если требование изложено на языке, понятном и одинаково воспринимаемым участниками процесса создания информационной системы, причём оно является полным, т.е. ни одна из важных для реализации деталей не упущена – значит, это требование можно проверить. При этом в ходе проверки у сторон (принимающей и сдающей работу) не должно возникнуть неразрешимых противоречий в оценках. Методы верификации требований будут рассмотрены в лекции 6 . Так как хорошо сформулированные требования составляют основу успешного создания системы – роль верифицируемости трудно переоценить. Требования к системе представляют основу контракта между Заказчиком и Исполнителем и если данные требования нельзя проверить – значит и контракт не имеет никакого смысла, следовательно, успех или неудача проекта будут зависеть только от эмоциональных оценок сторон и их способности договориться, а это – слишком шаткая основа для осуществления работ. Необходимость и полезность при эксплуатации. Одни из самых субъективных и трудно проверяемых свойств требований. Возвращаясь к иерархии требований в лекции 2 , наиболее бесспорными требованиями следует считать бизнес-требования. Данные требования формулируют первые лица, представляющие Заказчика, и вряд ли кто-нибудь лучше них сможет сказать, каким условиям должна соответствовать создаваемая информационная система, чтобы соответствовать бизнес-целям предприятия. Тем не менее, если у представителя Исполнителя возникают сомнения в необходимости того или иного бизнес-требования, вызванные интуитивными соображениями, либо опытом внедрения информационных систем на аналогичных предприятиях, он должен проявить инициативу и собрать совместное совещание сторон. Аргументы в пользу отсутствия необходимости требования несомненно будут восприняты, особенно если они будут мотивированы в бизнес- терминологии Заказчика и подтверждены выкладками, прогнозирующими соотношение затрат на выполнение требования и ожидаемой от него эффективности. Необходимость требований пользователя может вытекать из соответствующих бизнес-требований. Кроме того, требования пользователя могут мотивироваться эргономичностью продукта и особенностями функционирования его отдела (подразделения), недостаточно полно раскрытыми на предыдущем уровне иерархии требований. Большинство функциональных требований вытекают из требований первых двух уровней. Другие функциональные требования могут лежать вне сферы компетенции Заказчика (который, вообще говоря, не обязан быть экспертом в области IT) и их должен сформулировать Исполнитель. Так, например, информационная система в процессе её использования может начать снижать свою производительность из-за больших объёмов накапливаемых данных. Поэтому целесообразно заложить функции архивирования информации, переключения учётных периодов и т.п., необходимость которых следует не из особенностей бизнеса предприятия внедрения, а из общих принципов построения информационных систем. Более слабой, чем «необходимость» формулировкой обладает свойство «полезность при эксплуатации». Разграничение между данными свойствами можно провести следующим образом. Необходимыми следует считать свойства, без выполнения которых невозможно, либо затруднено выполнение автоматизированных бизнес-функций пользователей; полезными при эксплуатации следует считать любые свойства, повышающие эргономические качества продукта. Осуществимость (выполнимость). Является в некоторой степени конкурирующим по введённым выше двум свойствам. В принципе никто не мешает сформулировать требование, выполнимость которого ограничивается сегодняшним уровнем развития техники и технологии, хотя многое из того, что было невыполнимо десять лет назад, вполне выполнимо сегодня. Можно сформулировать требование, выполнимость которого ограничена научными представлениями о строении Вселенной, например – требование мгновенной передачи информации с земной станции на Марс, хотя и фундаментальные представления иногда меняются, пусть и не так быстро, как развитие IT-технологий. Возвращаясь с небес на землю, отринем те требования, которые можно признать абсурдными и остановимся на тех, которые выполнимы принципиально. С точки зрения науки управления требованиями, далеко не все из них являются осуществимыми. Выполнимость требования на практике определяется разумным балансом между ценностью (степенью необходимости и полезности) и потребными ресурсами. Так, если стоимость контракта на разработку информационной системы составляет $10000, а затраты на выполнение нового требования, возникшее в момент, когда проект выполнен наполовину, оценивается в $4000, является ли оно невыполнимым? Скорее всего, да, если Исполнитель докажет Заказчику новизну требования (требование не входило в согласованные спецификации) и сложность его исполнения. Но, если требование является критически важным, необходимым, но выпало из поля зрения при подписании контракта Заказчик готов выделить дополнительно финансирование, а Исполнитель – трудовые ресурсы – значит, требование выполнимо. Таким образом, требование осуществимости в ряде случаев также следует считать субъективным, а критерии его оценки лежат в области договорённостей между Заказчиком и Исполнителем. Отличной иллюстрацией балансировки между ценностью и выполнимостью требований является так называемый треугольник компромиссов. Рис. 3-1. В качестве пояснения к рисунку приведём цитату из «белых страниц», размещённых Microsoft в открытом доступе [4]. Хорошо известна взаимозависимость между ресурсами проекта (людскими и финансовыми), его календарным графиком (временем) и реализуемыми возможностями (рамками). Эти три переменные образуют треугольник, показанный на рис. 3-1. После достижения равновесия в этом треугольнике изменение на любой из его сторон для поддержания баланса требует модификаций на другой (двух других) сторонах и/или на изначально измененной стороне. Необходимо обеспечить возможность переработки требований, если понадобится, и поддерживать историю изменений для каждого положения. Для этого все они должны быть уникально помечены и обозначены, чтобы вы могли ссылаться на них однозначно. Каждое требование должно быть записано в спецификации только единожды. Иначе вы легко получите несогласованность, изменив только одно положение из двух одинаковых. Лучше используйте ссылки на первоначальные утверждения, а не дублируйте положения. Модификация спецификации станет гораздо легче, если вы составите содержание документа и указатель. Сохранение спецификации в базе данных коммерческого инструмента управления требованиями сделает их пригодными для повторного использования (конец цитаты). Трассируемость. Трассируемость требования определяется возможностью отследить связь между ним и другими артефактами информационной системы (документами, моделями, текстами программ и пр.). Отдельная траса представляет собой направленное бинарное отношение, заданное на множестве артефактов ИС, где первый элемент отношения представляет соответствующее требование, а второй – артефакт, зависимый от данного требования. На практике трассировки анализируются при посредстве графовых, либо табличных моделей. Процесс трассировки позволяет, с одной стороны, выявить уже на стадии проектирования системы проектные артефакты, к которым не ведёт связь ни от одного из артефактов, описывающих требования, с другой – артефакты, описывающие требования, не связанные с проектными артефактами. В первом из случаев целесообразно убедиться в том, что проектный артефакт действительно имеет право на существование, а не является избыточным. Во втором случае необходимо проанализировать полезность выявленных требований: либо эти требования несут недостаточную полезную нагрузку и могут быть игнорированы, либо имеют место ошибки проектирования: пропущены соответствующие артефакты. Другая цель трассировки – повысить управляемость проектом: при изменении отдельно взятого требования становится понятно – какие из проектных, рабочих и других артефактов подлежат изменению (см. также материалы лекции 6 ). Упорядоченность по важности и стабильности. Приоритет требования представляет собой количественную оценку степени значимости (важности) требования. Приоритеты требований обычно назначает представитель Заказчика. Разработчик, отталкиваясь от приоритетности требований, управляет процессом реализации информационной системы. Стабильность требования характеризует прогнозную оценку неизменности требований во времени. Наличие количественной метрики. Количественные метрики играют важную роль в верификации и аттестации информационных систем. В первую очередь это относится к нефункциональным требованиям, которые, как правило, должны иметь под собой количественную основу (запрос должен отрабатываться не более, чем ___ секунд; средняя наработка на отказ должна составлять не менее, чем ___ часов). Функциональные требования также могут расширяться количественными мерами при помощи так называемых аспектов применимости (см. материал лекции 5 ). Каких требований не должно быть Согласно [9], спецификация требований не должна содержать деталей проектирования или реализации (кроме известных ограничений). Иными словами, требования должны отвечать на вопрос: «что должна делать система», абстрагируясь от вопроса «как она это должна делать». Стремление принимать детальные проектные решения на этапе анализа требований – одно из типичных «ловушек», типичных для неопытных команд разработчиков. Вариантов реализации всегда больше, чем один, а для принятия взвешенного решения нужна максимально более полная информация. Поэтому этапы работы с требованиями, проектирования и реализации планируются поочерёдно, хотя и могут быть частично запараллелены в рамках итерационного подхода к созданию программных систем (см. материалы заключительной лекции ). Рабочий поток анализа требований Анализ требований – один из основных рабочих потоков (workflow) программной инженерии, наряду, допустим, с такими, как проектирование интерфейса пользователя, либо программирование. Для его обозначения в англоязычной литературе, как правило, используется понятие «Requirement Process». В отечественной практике, наряду с обобщающим термином «анализ требований», принятым, в частности, в ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207-99, встречаются также такие термины, как «поток работ «требования», «работа с требованиями», «определение требований» и т.д., что вносит изрядную путаницу. Для того, чтобы внести некоторую ясность, рассмотрим декомпозицию рабочего потока Requirement Process на составляющие, принятую в SWEBOK, и введём терминологию, которой будем придерживаться на протяжении лекционного курса. SWEBOK предлагает выделить в Requirement Process следующие основные составляющие: Requirements Elicitation (Извлечение требований), Requirements Analysis (Анализ требований в узком смысле), Requirements Specification (Специфицирование требований), Requirements Validation (Проверка требований). В качестве примера альтернативной декомпозиции потока работ можно рассмотреть взгляд, предложенный в RUP [6]. RUP предлагает выделить в основном потоке анализа требований такие компоненты, как: Analyze the Problem (Анализ проблемы), Understand Stakeholder Needs (Понимание потребностей совладельцев), Define the System (Определение системы), Manage the Scope of the System (Управление контекстом системы), Refine the System Definition (Уточнение определения системы). Обобщая указанные выше декомпозиции, а также подходы, описанные в [9,10-12], далее будем придерживаться следующей, более удобной в методическом плане схемой декомпозиции потока работ «Работа с требованиями»: Формирование видения ; Выявление требований ; Классификация и спецификация требований ; Расширенный анализ требований ( моделирование и прототипирование ); Документирование требований ; Проверка требований ; Управление требованиями ; Совершенствование процесса работы с требованиями Первые 6 работ в лекционном курсе рассматриваются, как компоненты процесса анализа требований. Для того, чтобы успешно создать автоматизированную информационную систему (или шире, программную систему), необходимо, во-первых, определить компоненты потока работ, которые будут использоваться командой разработчиков и, во-вторых, правильно их организовать. В вопросы организации входит упорядочение работ во времени, интерфейсы между ними, параллелизм, работа с рисками и многое другое. Найти ответ на первый вопрос может помочь общая классификация задач, работ и операций программной инженерии, представленная в ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207-99. Другая, более поздняя по времени классификация, присутствует в SWEBOK. Однако нужно отметить, что данные руководящие документы рассматривают общий случай, а в частном проекте может быть задействован далеко не весь арсенал работ. Сложнее – с решением второго вопроса. На сегодня существуют и имеют примеры успешного применения десятки и сотни различных методологий (процессов), среди наиболее известных – MSF, RUP, Oracle PJM, XP, FDD, SCRUM, PSP, Crystal, DSDM. Методологии подразделяются на 3 «волны»: каскадные (исторически первые), прогнозирующие (например, RUP) и «быстрые» (agile), вошедшие в широкую практику на рубеже тысячелетий [8]. Описания методологий существенно разняться объёмом (от десятков до тысяч страниц текста), наборами базовых работ и рабочих квалификаций, акцентами (работа с моделями, управление рисками, построение команды и пр.). Но авторы их описаний обычно сходятся в одном: лучшая из методологий, которой нужно следовать, чтобы добиться успеха – именно та, которую предлагает (описывает, рекламирует) автор. Редким исключением являются работы А. Коберна, автора группы методологий Crystal (см., в частности, [8]), где он предлагает брать за основу не «самый лучший» из процессов, а тот, который, во-первых, наилучшим образом соответствует проектной задаче, а во вторых – команде, которая будет его реализовывать. В [8] вводится несколько метрик, позволяющих частично формализовать процесс подбора методологии. Почему нужно анализировать требования? Из сказанного выше следует, что не все работы и операции, известные в программной инженерии, используются в той или иной методологии и, тем более, конкретном проекте. Возникает вопрос: является ли рабочий поток АТ необходимым в цепочке рабочих потоков создания информационной системы, стоит ли тратить на него время? Каков требуемый объём результатов, ожидаемых от АТ? Со всей очевидностью можно утверждать: да, АТ, как этап разработки ИС, невозможно пропустить: этот этап закладывает фундамент всего процесса проектирования и реализации системы. Степень проработки АТ может быть различной: от совершенно неформальной записки, представленной на одной странице, до развёрнутой системы документов, моделей и прототипов, построенной в соответствии с принципами одной из прогнозирующих методологий, например, RUP. Она зависит от следующих основных факторов: размеров проекта, величины имеющихся ресурсов и степени рисков. Невысокая глубина проработки приемлема для небольших проектов, характеризующихся небольшим ресурсом и невысокими рисками. Хорошо проработанные требования позволяют: выработать общее понимание между Заказчиком и Разработчиком; определить рамки проекта; более точно определить финансовые и временные характеристики проекта; обезопасить Заказчика от риска получить продукт, в котором он не сможет работать, обезопасить Разработчика от риска попасть в ситуацию «неконтролируемого размытия границ», которое может привести к непредвиденным затратам ресурсов сверх начальных ожиданий. Анализ требований – это процесс (бизнес-процесс) и, следовательно, к нему подходят методы и средства процессного подхода к управлению (см., например, [6]). Один из ключевых вопросов, позволяющих оценить результативность процесса – что является выходом (результатом) процесса. В чём результат АТ? Результатом рабочего потока «анализ требований» является набор артефактов. Это могут быть текстовые документы, модели UML, либо других языков моделирования, прототипы программного обеспечения. Другой важный вопрос – какие цели преследует процесс. RUP предлагает следующие цели для потока работ АТ: добиться одинакового понимания с заказчиком и пользователями о том, что должна делать система; дать разработчикам наилучшее понимание требований к системе; определить границы системы; определить интерфейс пользователя и системы. |