Основы Программной Инженерии (по swebok) Введение Программная инженерия как дисциплина swebok руководство
 Скачать 3.21 Mb.
|
|
Основы качества программного обеспечения (Software Quality Fundamentals) Согласие, достигнутое по требованиями к качеству (в оригинале - quality requirements), наравне с четким доведением до инженеров того, что составляет качество <получаемого продукта>, требуют обсуждения и формального определения многих аспектов качества. Инженеры должны понимать смысл, вкладываемый в концепцию качества, характеристики и значение качества в отношении разрабатываемого или сопровождаемого программного обеспечения. Важной идеей является то, что программные требования определяют требуемые характеристики качества программного обеспечения, а также влияют на методы количественной оценки и сформулированные для оценки этих характеристик <соответствующие> критерии приемки. Культура и этика программной инженерии (Software Engineering Culture and Ethics) Ожидается, что инженеры по программному обеспечению воспринимают вопросы качества программного обеспечения как часть своей <профессиональной> культуры. SWEBOK дает ссылки на источники, описывающие здоровую культуру программной инженерии. Этические аспекты могут играть значительную роль в обеспечении качества программного обеспечения, культуре и отношении инженеров <к своей работе>. IEEE Computer Society и ACM разработали кодекс этики (“моральный кодекс” – code of ethics) и профессиональной практики, основанный на восьми принципах, помогающих инженерам укрепить их отношение к качеству и независимость <в решении вопросов обеспечения достойного качества создаваемых программных продуктов> в их повседневной работе. Значение и стоимость качества (Value and Costs of Quality) Понятие “качество”, на самом деле, не столь очевидно и просто, как это может показаться на первый взгляд. Для любого инженерного продукта существует множество <интерпретаций> качества, в зависимости от конкретной “системы координат” (в оригинале – “перспективы”). Множество этих точек зрения необходимо обсудить и определить на этапе выработки требований к программному продукту. Характеристики качества могут требоваться в той или иной степени, могут отсутствовать или могут задавать определенные требования, все это может быть результатом определенного компромисса (что вполне перекликается с пониманием “приемлемого качества”, как менее жесткой точки зрения на обеспечение качества, как достижение совершенства). Стоимость качества (cost of quality) может быть дифференцирована на стоимость предупреждения <дефектов> (prevention cost), стоимость оценки (appraisal cost), стоимость внутренних (internal failure cost), а также внешних сбоев (external failure cost). Движущей силой программных проектов является желание создать программное обеспечение, обладающее определенной ценностью (значимое для решения определенных задач или достижения целей). Ценность программного обеспечения в может выражаться в форме стоимости, а может и нет. Заказчик, обычно, имеет свое представление о максимальных стоимостных вложениях, возврат которых ожидается в случае достижения основных целей создания программного обеспечения. Заказчик может, также, иметь определенные ожидания в отношении качества ПО. Иногда, заказчики не задумываются о вопросах качества и связанной с ними стоимостью. Является ли характеристики качества чисто декоративными (умозрительными) или, все же, это неотъемлемая часть программного обеспечения? Ответ, вероятно, находится где-то посередине, как почти всегда бывает в таких случаях, и является предметом обсуждения степени вовлечения заказчика в процесс принятия решений и полного понимания заказчиком стоимости и выгоды, связанной с достижением того или иного уровня качества. В идеальном случае, большинство такого рода решений должно приниматься процессе работы с требованиями (см. область знаний SWEBOK “Программные требования”), однако эти вопросы могут (и должны) подниматься на протяжении всего жизненного цикла программного обеспечения. Не существует каких-то <“стандартных”> правил того, как именно необходимо принимать такие решения. Однако, инженеры должны быть способны представить различные альтернативы (в достижении различного уровня качества) и их стоимость. Здесь SWEBOK приводит некоторые источники, в которых более подробно обсуждаются вопросы значимости качества и соответствующих характеристик стоимости. Модели и характеристики качества (Models and Quality Characteristics) В различных источниках (таксономиях и моделях) терминология характеристик качества программного обеспечения отличается. Каждая модель включает различное число уровней иерархии и общее число <”распознанных”> характеристик качества. Различные авторы создали разные модели качества со своим набором характеристик и атрибутов (в частности, Барри Боэм, автор спиральной модели жизненного цикла разработки программного обеспечения, которая рассматривается в отдельной дополнительной главе). Эти модели могут быть полезны для обсуждения, планирования, (адаптации) и оценки качества программных продуктов. ISO/IEC определяет три связанных модели качества программного обеспечения (ISO 9126-01 Software Engineering - Product Quality, Part 1: Quality Model) – внутреннее качество, внешнее качество и качество в процессе эксплуатации, а также набор соответствующих работ по оценке качества программного обеспечения (ISO14598-98 Software Product Evaluation). Качество процессов программного обеспечения (Software engineering process quality) Управление качеством (software quality management) и качество процессов программной инженерии (software engineering process quality) имеют непосредственное отношение к качеству создаваемого программного продукта. Модели и критерии оценки возможностей организаций, занимающихся разработкой программного обеспечения, прежде всего касаются рассмотрения организации проектных работ и аспектов управления. Соответственно, они рассматриваются в областях знаний SWEBOK “Управление программной инженерией” и “Процесс программной инженерии”. Конечно, невозможно полностью отделить качество процесса от качества продукта. Качество процесса, обсуждаемое в области знаний “Процесс программной инженерии”, влияют на характеристики качества продукта, которые, в свою очередь, отражаются в восприятии качества продукта в процессе эксплуатации со стороны заказчика. Существует два важнейших стандарта в области качества программного обеспечения. TickIT - касается рассмотрения общей системы менеджмента качества ISO 9001-00 в приложении к программным проектам (и, в частности, сочетания такого взгляда с положениями стандарта жизненного цикла ISO 12207) и представленный, также, в виде специальных рекомендаций ISO 90003-04 “Software and Systems Engineering - Guidelines for the Application of ISO9001:2000 to Computer Software”. Другой важный стандарт – CMMI, обсуждаемый в области знаний “Процесс программной инженерии”, предоставляет рекомендации по совершенствованию процесса. (здесь нельзя не упомянуть и ISO 15504 “Information Technology - Software Process Assessment”, известный как SPICE - Software Process Improvement and Capability dEtermination, который также рассматривается в упомянутой области знаний). Непосредственно с управлением качеством связаны процессные области (области компетенции) CMMI: обеспечение качества процесса и продукта (process and product quality assurance, категория процессов CMMI “Support”), проверка (verification, категория “Engineering”) и аттестация (validation, категория “Engineering”). При этом, CMMI классифицирует обзор (review) и аудит (audit) в качестве методов верификации, но не как самостоятельные процессы, в отличие, например, от стандарта 12207. Дебаты в отношении того, какой именно стандарт стоит использовать инженерам для обеспечения качества программного обеспечения – CMMI или ISO 9001, продолжаются с самого создания этих стандартов. Сегодня можно сказать о том, что данные стандарты все же рассматривают как взаимодополняющие и, что сертификация по ISO 9001 помогает в достижении старших уровней зрелости по CMMI. Качество программного продукта (Software product quality) Прежде всего, инженеры должны определить цели создания программного обеспечения. В этом контексте, особо важно помнить, что требования заказчика - первичны и содержат требования в отношении качества, а не только функциональности (функциональные требования). Таким образом, инженеры ответственны за извлечение требований к качеству, которые не всегда представлены явно, а также обсуждение их важности и степени сложности их достижения. Все процессы, ассоциированные с качеством (например, сборка, проверка и повышение качества), должны проектироваться с учетом этих требований и несут на себе тяжесть дополнительных расходов (как важную составную часть стоимости программного обеспечения). Стандарт ISO 9126-01 (Software Engineering - Product Quality, Part 1: Quality Model) определяет для двух из трех описанных в нем моделей, связанные характеристики и “суб-характеристики” качества, а также метрики, полезные для оценки качества программных продуктов. Понимание термина “продукт” расширено включением всех артефактов, создаваемых на выходе всех процессов, используемых для создания конечного программного продукта. Примерами продукта являются (но не ограничиваются этим): полная спецификация системных требований (system requirements specification), спецификация программных требований для программных компонент системы (software requirements specification, SRS), модели, код, тестовая документация, отчеты, создаваемые в результате работ по анализу качества. Хотя, чаще всего термин качество используется в отношении конечного продукта и поведения системы в процессе эксплуатации, хорошей инженерной практикой является требование к тому, чтобы соответствие заданным характеристикам качества оценивалось и для промежуточных результатов/продуктов жизненного цикла в рамках всех процессов программной инженерии. Повышение качества (Quality Improvement) Качество программного обеспечения может повышаться за счет итеративного процесса постоянного улучшения. Это требует контроля, координации и обратной связи в процессе управления многими одновременно выполняемыми процессами: (1) процессами жизненного цикла, (2) процессом обнаружения, устранения и предотвращения сбоев/дефектов и (3) процессов улучшения качества. К программной инженерии применимы теории и концепции, лежащие в основе совершенствования качества. Например, предотвращение и ранняя диагностика ошибок, постоянное совершенствование (continuous improvement) и внимание к требованиям заказчика (customer focus), составляющие принцип “building in quality”. Эти концепции основываются на работах экспертов по качеству, пришедших к мнению, что качество продукта напрямую связано с качеством используемых для его создания процессов. Такие подходы, как TQM (Total Quality Management – всеобщее управление качеством) PDCA (Plan, Do, Check, Act – Планирование, Действие, Проверка, Реакция/Корректировка), являются инструментами достижения задач, связанных с качеством. Поддержка менеджмента помогает в выполнении процессов, оценке продуктов и получению всех необходимых данных. Кроме этого, разрабатываемая программа совершенствования (improvement program, обычно является целевой и охватывает работу подразделения или организации, в целом) детально идентифицирует все действия и проекты по улучшению <отдельных аспектов деятельности> в рамках определенного периода времени, за который такие проекты можно осуществить с успешным решением соответствующих задач. При этом, поддержка менеджмента означает, что все проекты по улучшению обладают достаточными ресурсами для достижением поставленных целей. Поддержка менеджмента тесно связана с реализацией активного взаимодействия в коллективе, и должна предупреждать возникновение потенциальных проблем (и пассивного или даже активного противодействия реализации программы совершенствования или отдельных ее проектов). Формирование рабочих групп, поддержка менеджеров среднего звена и выделенные ресурсы на уровне проекта – эти вопросы обсуждаются в области знаний “Процесс программной инженерии”. Процессы управления качеством программного обеспечения (Software Quality Processes) Управление качеством программного обеспечения (SQM, Software Quality Management) применяется ко всем аспектам процессов, продуктов и ресурсов. SQM определяет процессы, владельцев процессов, а также требования к процессам, измерения процессов и их результатов, плюс – каналы обратной связи. Процессы управления качеством содержат много действий. Некоторые из них позволяют напрямую находить дефекты, в то время, как другие помогают определить где именно может быть важно провести более детальные исследования, после чего, опять- таки, проводятся работы по непосредственному обнаружению ошибок. Многие действия также могут вестись с целью достижения и тех и других целей. Планирование качества программного обеспечения включает: 1. Определение требуемого продукта в терминах характеристик качества (см., например, область знаний “Управление программной инженерией”). 2. Планирование процессов для получения требуемого продукта (см., например, области знаний “Проектирование” и “Конструирование”). Эти процессы отличаются от процессов SQM, как таковых, которые, в свою очередь, направлены на оценку планируемых характеристик качества, а не на реальную реализацию этих планов. Процессы управления качеством должны адресоваться вопросам, насколько хорошо продукт будет удовлетворять потребностям заказчика и требованиям заинтересованных лиц, обладать ценностью для заказчика и заинтересованных лиц и качеством, необходимым для соответствия сформулированным требованиям к программному обеспечению. SQM может использоваться для оценки и конечных и промежуточных продуктов. Некоторые из специализированных процессов SQM определены в стандарте 12207: Процесс обеспечения качества (quality assurance process) Процесс верификации (verification process) Процесс аттестации (validation process) Процесс совместного анализа (joint review process) Процесс аудита (audit process) Все эти процессы поддерживают стремление к достижению качества и, кроме того, помогают в поиске возможных ошибок. Однако, они отличаются в том, на чем концентрируют внимание. Процессы SQM помогают в обеспечении лучшего качества программного обеспечения в данном проекте. Они предоставляют менеджерам основную информацию по каждому продукту и, кроме того, включают параметры качества всего процесса программной инженерии. Области знаний SWEBOK “Процесс программной инженерии” и “Управление программной инженерией” обсуждают программы качества для организаций, занимающихся разработкой программного обеспечения. SQM может предоставить соответствующую обратную связь для этих областей. Процессы SQM состоят из задач и техник, предназначенных для оценки того, как начинают реализовываться планы по созданию программного обеспечения и насколько хорошо промежуточные и конечные продукты соответствуют заданным требованиям. Результаты выполнения этих задач представляются в виде отчетов для менеджеров перед тем, как будут предприняты соответствующие корректирующие действия. Управление SQM- процессом ведется исходя из уверенности, что данные отчетов точны. Как описано в данной области знаний, процессы SQM тесно связаны между собой. Они могут перекрываться, а иногда даже и совмещаться. Они кажутся реактивными по своей природе, в силу того, что они рассматривают процессы в контексте полученной практики и уже произведенные продукты. Однако, они играют главную роль на стадии планирования, являясь проактивными как процессы и процедуры, необходимые для достижения характеристик и уровня качества, востребованных заинтересованными лицами <проекта> программного обеспечения. Управление рисками также может играть значительную роль для выпуска качественного программного обеспечения. Включение “регулярного” (как постоянно действующего, а не периодического; в оригинале – disciplined) анализа рисков и <соответствующих> техник управления <рисками> в процессы жизненного цикла программного обеспечения может увеличить потенциал для производства качественного продукта. Более подробную информацию по управлению рисками можно найти в области знаний “Управление программной инженерией”. Подтверждение качества программного обеспечения (Software Quality Assurance, SQA) Процессы SQA обеспечивают подтверждение того, что программные продукты и процессы жизненного цикла проекта соответствуют заданным требованиям. Такое подтверждение проводится на основе планирования (planning), постановки <работ> (enacting) и исполнения (performing) набора действий, направленных на то, чтобы качество стало неотъемлемой частью программного обеспечения (см. выше определения качества). Такой взгляд подразумевает ясное и точное формулирование проблемы, а также то, что определены и четко выражены (полны и однозначно интерпретируемы) требования к соответствующему <программному> решению. SQA добивается обеспечения качества в процессе разработки и сопровождения за счет выполнения различных действий на всех этапах <жизненного цикла>, что позволяет идентифицировать проблемы еще на ранних стадиях, которые практически неизбежны в любой сложной деятельности. Такая идентификация возможна во многих случаях (если даже не в большинстве ситуаций), когда проблема еще является риском и возможно ее предотвращение. Это – задача управления рисками, которое вполне можно было бы вынести в качестве самостоятельной области знаний SWEBOK, в силу уже достаточно большого совокупного опыта не только индустрии ИТ или дисциплины управления проектами. Так или иначе, можно сказать, что уже было подчеркнуто при обсуждении SQM, управление рисками (Risk Management) является серьезным дополнительным инструментом для обеспечения качества программного обеспечения. Однако, ограничиваться упоминанием управления рисками только в контексте SQM было бы неправильно, так как сегодняшнее понимание Risk Management включает в себя не только вопросы предупреждения рисков, но и управление процессом разрешения проблем. SQA, как это сформулировано SWEBOK, концентрируется на процессах. Роль SQA состоит в том, чтобы обеспечить соответствующее планирование процессов, дальнейшее исполнение процессов на основе заданного плана и проведение необходимых измерений процессов с передачей результатов измерений заинтересованным сторонам (организационными структурам и лицам). SQA-план определяет средства, которые будут использоваться для обеспечения соответствия разрабатываемого продукта заданным пользовательским требованиям с максимальным уровнем качества, возможным при заданных ограничениях проекта (т.е., в предлагаемой в данном переводе терминологии – приемлемым уровнем качества). Для того, чтобы этого добиться, в первую очередь необходимо, чтобы цели качества были четко определены и понимаемы (а также, однозначно интерпретируемы, что является обязательным условием любых целей и соответствующих требований). Это, в обязательном порядке, должно быть отражено в соответствующих планах управления <проектом>, разработки и сопровождения. Подробности можно найти в стандарте IEEE 730-02 “IEEE Standard for Software Quality Assurance Plans”. Конкретные работы и задачи по обеспечению качества структурируются с детализацией требований по их стоимости и ассоциированным ресурсам, целям с точки зрения управления и соответствующим расписанием в контексте целей, заданных планами управления, разработки и сопровождения. SQA-план должен согласовываться с планом конфигурационного управления (см. область знаний “Software Configuration Management”). План SQA идентифицирует документы, стандарты, практики и соглашения, применяемые при контроле проекта, а также то, как эти аспекты будут проверяться и отслеживаться для обеспечения достаточности и соответствия заданному плану. Также, SQA-план идентифицирует метрики, статистические техники, процедуры формирования сообщений о проблемах и проведения корректирующих действий, такие средства (в оригинале SWEBOK используется термин resources), как инструменты, техники и методологии, вопросы безопасности физических носителей (это, скорее, вопрос базовой инфраструктуры проектов, а не SQA-плана), тренинги, а также формирование отчетности и документации, относящиеся к вопросам SQA. Кроме того, SQA-план касается и вопросов работ по обеспечению качества, относящихся к другим типам деятельности, описанным в <различных> планах по созданию программного обеспечения, к которым также относятся поставка, установка, обслуживание (поддержка и сопровождение) заказных и/или тиражируемых/готовых программных решений (commercial off-the-shelf, COTS), необходимых для данного проекта программного обеспечения. Наконец, SQA-план может содержать необходимые для обеспечения качества критерии приемки программного обеспечения и действия по формированию отчетности и управлению <и контролю над> работами. |