Востриков ПР1. Моделирование подпроцессов жизненного цикла

• Название: Моделирование подпроцессов жизненного цикла
• Дата: 22.03.2022
• Размер: 0.68 Mb.
• Имя файла: Востриков ПР1.doc
• Тип: Методические указания; #408172

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1-2
Тема: Моделирование под-процессов жизненного цикла

Цель: Выбор модели жизненного цикла создания программного обеспечения информационных систем

Оборудование и/или программное обеспечение: Методические указания

Теоретическая часть

.

Языков представления жизненного цикла и текстовых и графических нотаций для этих языков много, ограничимся для примера лишь следующими:\

• 
  «Нарезанная колбаска»
  
• 
  V-диаграмма
  

Нарезанная колбаска".
Просто перечисление стадий жизненного цикла их названиями, для выразительности названия упакованы в отрезки "колбаски" (рис.2.1)
Рисунок 2.1. Традиционное представление жизненного цикла
Вокруг традиционной «колбаски» могут указываться еще две дополнительных: как ЖЦ видят менеджеры (лица, управляющие проектом), и как ЖЦ видят инженеры(лица, реализующие проект) (рис.2.2)

Рисунок 2.2. Пример представления жизненного цикла
Жизненные циклы наблюдаются в историях отдельных товаров и потребностей, торговых марок, предприятий, целых индустрий и рынков. Жизненный цикл неотделим от конкретной системы, поэтому особенности разных систем порождают большое разнообразие экземпляров «колбасок» жизненных циклов (рис.2.3) .

Рис.2.3. Разнообразие жизненных циклов
V-диаграмма. Самое знаменитое представление жизненного цикла
Одним из самых известных представлений жизненного цикла системы является V-диаграмма (рис.2.4), задающая логику системной инженерии.



Рис. 2.4 V-диаграмма жизненного цикла системы
Что дает V-диаграмма:

• 
  Разработка продукта происходит в полном соответствии с требованиями.
  
• 
  Учет изменений на всех уровнях разработки
  
• 
  Тесты, проверки, сертификация проверят требования
  
• 
  Обеспечивается сквозной мониторинг производства продукта
  

КАСКАДНАЯ МОДЕЛЬ

В каскадной модели переход на следующий, иерархически нижний этап происходит только после полного завершения работ на текущем этапе (рис. 1).



Рисунок 1. Классический жизненный цикл ИС
Итерационная модель.
Построение комплексных ИС подразумевает согласование проектных решений, получаемых при реализации отдельных задач. Подход к проектированию "снизу вверх" предполагает необходимость таких итерационных возвратов, когда проектные решения по отдельным задачам объединяются в общие системные решения, и при этом возникает потребность в пересмотре ранее сформулированных требований. Вследствие большого числа итераций возникают рассогласования и несоответствия в выполненных проектных решениях и документации.

Модель прототипирования жизненного цикла разработки ПО

Ставшее классикой произведение Фреда Брукса (Fred Brook) под названием "Легендарный человек-месяц" (The Mythical Man-Month) сегодня столь же актуаль­но, как и в 1975 году. Технологии радикально изменили мир, но многие недостатки менеджмента программных проектов по-прежнему те же. Десятки лет тому назад Брукс сказал:

"В большинстве проектов первая построенная система едва ли пригодна к упот­реблению. Она может быть слишком медленной, слишком объемной, неудобной в ис­пользовании или обладать всеми тремя перечисленными недостатками. Нет другого выбора, кроме как начать с самого начала, приложив все усилия, и построить модер­низированную версию, в которой решались бы все три проблемы...

В случае, когда в проекте используется новая системная концепция или новая тех­нология, разработчик вынужден построить систему, которой впоследствии не вос­пользуется, поскольку даже при наилучшем планировании невозможно предвидеть достижение нужного результата.

Следовательно, вопрос менеджмента заключается не в том, создавать или нет экс­периментальную систему, которой затем не воспользуются. Вы в любом случае так и сделаете. Единственный вопрос в том, нужно ли планировать создание продукта од­норазового использования заранее или обещать поставить его заказчикам..."

Именно эта концепция построения экспериментальной, или прототипной сис­темы привела к возникновению "структурной", "эволюционной" модели быстрого прототипирования (RAD), и спиральной модели. В своей боле поздней, в равной степени полной плодотворных идей работе под названием "No Silver Bullet, the Essence and Accidents of Programming" Брукс считает, что большинство ошибок, возникающих при разработке ПО, все же связаны с неправильным пониманием концепции системы, а не с синтаксисом или логикой. Разработка ПО всегда будет трудной задачей, и мы никогда не найдем чудодейственную панацею или "сереб­ряную пулю". Он подчеркивает положительный момент в применении методов бы­строго прототипирования:

"Самой тяжелой составляющей процесса построения программной системы явля­ется принятие однозначного решения о том, что именно необходимо построить. Ни одна из остальных составляющих работы над концепцией не представляет собой та­кую трудность, как определение детальных технических требований, включая все ас­пекты соприкосновения продукта с людьми, машинами и другими программными системами. Ни одна другая составляющая работы в такой степени не наносит ущерб полученной в результате системе, если она выполнена неправильно. Именно эту со­ставляющую процесса разработки тяжелее всего исправить на более поздних этапах.

Следовательно, самая важная функция, которую выполняет разработчик клиент­ских программ, заключается в итеративном извлечении и уточнении требований к продукту. Ведь на самом деле клиент не имеет представления о том, что именно он хочет получить.

На данный момент времени одной из самых обещающих среди технологических попыток, сосредоточенных на сущности, а не на трудностях решения проблемы разработки ПО, является разработка методов и средств для ускоренного прототипиро-вания систем как составляющей итеративной спецификации требований".

Уотте Хэмфри (Watts Humphrey), который известен как вдохновитель создания модели СММ, разработанной Институтом SEI, поддерживает Брукса в его подходе к важности требований и их разработки:

"В большинстве систем заключен основной принцип, который включает в себя больше, чем незначительное эволюционное изменение. Система может изменить само эксплуатационное окружение. Поскольку пользователи могут рассуждать о том или ином явлении только в рамках известного им окружения, требования к таким системам всегда формулируются в рамках текущего окружения. Следовательно, эти требования непременно будут неполными, неточными и обманчивыми. Главной задачей для сис­темного разработчика является изобретение процесса разработки, с помощью которого можно будет обнаружить, определить и разработать реальные требования. Этого мож­но достичь только при максимальном включении пользователя в процесс разработки и зачастую с помощью периодического тестирования прототипов или версий, получен­ных на ранних этапах разработки. Оказывается, что такие процессы всегда занимают больше времени, но неизменно в конце приводят к разработке лучшей системы намного быстрее, чем при использовании какой-либо другой стратегии".

Описание структурной модели эволюционного прототипирования

Прототипирование — это процесс построения рабочей модели системы. Прототип — это эквивалент экспериментальной модели или "макета" в мире аппаратного обеспечения.


Рис. 5. Структурная эволюционная модель быстрого прототипирования

Спиральная модель
Спиральная модель(рис.2) ─ классический пример применения эволюционной стратегии конструирования.

Где, 1. начальный сбор требований и планирование проекта; 2. та же работа, но на основе рекомендаций заказчика; 3. анализ риска на основе начальных требований; 4. анализ риска на основе реакции заказчика; 5. переход к комплексной системе; 6. начальный макет системы; 7. следующий уровень макета; 8. сконструированная система; 9. оценивание заказчиком.

Как показано на рис. 11, спиральная модель определяет четыре действия, представляемые четырьмя квадрантами спирали:

·        планирование ─ определение целей, вариантов и ограничений;

·        анализ риска ─ анализ вариантов и распознавание (выбор) риска;

·        конструирование ─ разработка продукта следующего уровня;

·        оценивание ─ оценка заказчиком текущих результатов конструирования.

Интегрирующий аспект спиральной модели очевиден при учете радиального измерения спирали. С каждой итерацией по спирали (продвижением от центра к периферии) строятся все более полные версии ПО.

Спиральная модель жизненного цикла ИС реально отображает разработку программного обеспечения; позволяет явно учитывать риск на каждом витке эволюции разработки; включает шаг системного подхода в итерационную структуру разработки; использует моделирование для уменьшения риска и совершенствования программного изделия.


Рисунок 2. Спиральная модель

МОДЕЛЬ БЫСТРОЙ РАЗРАБОТКИ ПРИЛОЖЕНИЙ (RAPID APPLICATION DEVELOPMENT) RAD-ТЕХНОЛОГИЯ
В основе спиральной модели жизненного цикла лежит применение прототипной технологии или RAD-технологии (rapid application development ─ технологии быстрой разработки приложений). Основная идея этой технологии заключается в том, что ИС разрабатывается путем расширения программных прототипов, повторяя путь от детализации требований к детализации программного кода. При прототипной технологии сокращается число итераций, возникает меньше ошибок и несоответствий, которые необходимо исправлять на последующих итерациях, а само проектирование ИС осуществляется более быстрыми темпами, упрощается создание проектной документации. Для более точного соответствия проектной документации разработанной ИС все большее значение придается ведению общесистемного репозитария и использованию CASE-технологий.



RAD-технология обеспечивает экстремально короткий цикл разработки ИС. При полностью определенных требованиях и ограниченной проектной области RAD-технология позволяет создать полностью функциональную систему за очень короткое время (60-90 дней). Выделяют следующие этапы разработки ИС с использованием RAD-технологии:

1. бизнес-моделирование. Моделируется информационный поток между бизнес-функциями. Определяются ответы на вопросы: Какая информация руководит бизнес-процессом? Какая информация генерируется? Кто генерирует ее? Где информация применяется? Кто обрабатывает информацию?

2.       моделирование данных. Информационный поток отображается в набор объектов данных, которые требуются для поддержки деятельности организации. Определяются характеристики (свойства, атрибуты) каждого объекта, отношения между объектами;

3.       моделирование обработки. Определяются преобразования объектов данных, обеспечивающие реализацию бизнес-функций. Создаются описания обработки для добавления, модификации, удаления или нахождения (исправления) объектов данных;

4.       генерация приложения. Предполагается использование методов, ориентированных на языки программирования 4-го поколения. Вместо создания ПО с помощью языков программирования 3-го поколения, RAD-процесс работает с повторно используемыми программными компонентами или создает повторно используемые компоненты. Для обеспечения конструирования используются утилиты автоматизации (CASE-средства);

5.       тестирование и объединение. Поскольку применяются повторно используемые компоненты, многие программные элементы уже протестированы, что сокращает время тестирования (хотя все новые элементы должны быть протестированы).

Применение RAD имеет и свои недостатки, и ограничения:

·        большие проекты в RAD требуют существенных людских ресурсов (необходимо создать достаточное количество групп);

·        RAD применима только для приложений, которые можно разделять на отдельные модули и в которых производительность не является критической величиной;

·        RAD неприменима в условиях высоких технических рисков.

Улучшение процесса принятия решений в планировании, разработке, эксплуатации

Инкрементная модель жизненного цикла разработки ПО

Инкрементная разработка представляет собой процесс частичной реализации всей системы и медленного наращивания функциональных возможностей. Этот подход позволяет уменьшить затраты, понесенные до момента достижения уровня исходной производительности. С помощью этой модели ускоря­ется процесс создания функционирующей системы. Этому способствует применяемый принцип компоновки из стандартных блоков, благодаря которому обеспечивает­ся контроль над процессом разработки изменяющихся требований.

Инкрементная модель действует по принципу каскадной модели с перекрытиями, благодаря чему функциональные возможности продукта, пригодные к эксплуатации, формируется раньше. Для этого может понадобиться полный заранее сформирован­ный набор требований, которые выполняются в виде последовательных, небольших по размеру проектов, либо выполнение проекта может начаться с формулирования общих целей, которые затем уточняются и реализуются группами разработчиков.

Подобное усовершенствование каскадной модели одинаково эф­фективно при использовании как в случае чрезвычайно больших, так и небольших проектов.

1. 
   Константайн Л., Локвуд Л. Разработка программного обеспечения. – СПб.:Питер, 2004. – 592 с.
   
2. 
   Иванова Г.С. Технология программирования: Учебник для вузов. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 320 с.