Разработка, внедрение и адаптация программного обеспечения отраслевой направленности Часть 2. Разработка, внедрение и адаптация программного обеспечения отрас. Тема введение в обеспечение качества программных средств

• Название: Тема введение в обеспечение качества программных средств
• Анкор: Разработка, внедрение и адаптация программного обеспечения отраслевой направленности Часть 2
• Дата: 15.03.2023
• Размер: 418.37 Kb.
• Имя файла: Разработка, внедрение и адаптация программного обеспечения отрас.docx
• Тип: Глава; #990789
• страница: 6 из 31

4.3. Иерархическая модель оценки качества программного средства

Стандарты ГОСТ 28806-90, ГОСТ 28195-99, регламентируют выполнение оценки качества программного средства и систем на основе иерархической модели качества   . В соответствии с данной моделью совокупность свойств, отражающих качество программного средства, представляется в виде многоуровневой структуры. Характеристики на первом (верхнем) уровне соответствуют основным свойствам програмного средства. Характеристики (подхарактеристики) каждого уровня оцениваются посредством характеристик (подхарактеристик) последующих уровней.

Стандарт ГОСТ 28806-90, определяет первые два уровня иерархической модели качества. При этом номенклатура характеристик первого уровня является обязательной, а номенклатура характеристик второго уровня (подхарактеристик) - рекомендуемой.

Стандарт ГОСТ 28195-99 определяет четырехуровневую иерархическую модель оценки качества программного средства. Номенклатура характеристик и подхарактеристик первых двух уровней является обязательной, а номенклатура подхарактеристик третьего и четвертого уровней - рекомендуемой.

Вышеназванные стандарты определяют шесть основных характеристик качества программного средства, находящихся на верхнем уровне модели качества. Следует отметить, что характеристики верхнего уровня, регламентированные в ГОСТ 28806-90, соответствуют принятым в настоящее время в мировой практике. В то же время характеристики и подхарактеристики, определенные в ГОСТ 28195-99, частично не соответствуют иерархической модели качества, принятой в международных стандартах.

В стандарте ГОСТ 28806-90 и определены следующие основные характеристики качества программных средств (характеристики качества первого уровня; в скобках приведены англоязычные эквиваленты терминов):

1. Функциональность (Functionality).    Совокупность свойств программного средства, определяемая наличием и конкретными особенностями набора функций, способных удовлетворять заданные или подразумеваемые потребности.

2. Надежность (Reliability).    Совокупность свойств, характеризующая способность программного средства сохранять заданный уровень пригодности в заданных условиях в течение заданного интервала времени.

3. Удобство использования (практичность, Usability).    Совокупность свойств программного средства, характеризующая усилия, необходимые для его использования, и индивидуальную оценку результатов его использования заданным или подразумеваемым кругом пользователей.

4. Эффективность (Efficiency).    Совокупность свойств программного средства, характеризующая те аспекты его уровня пригодности, которые связаны с характером и временем использования ресурсов, необходимых при заданных условиях функционирования.

5. Сопровождаемость (Maintainability).    Совокупность свойств программного средства, характеризующая усилия, которые необходимы для его модификации.

6. Мобильность (Portability).    Совокупность свойств программного средства, характеризующая приспособленность для переноса из одной среды функционирования в другие.

4.4. Экономический метод интегральной оценки качества программных средств

Существуют различные методы интегральной оценки    качества программных средств. Данные методы позволяют получить итоговую интегральную величину качества программного средства в целом или его отдельных характеристик, выраженную в некоторых количественных единицах.

В данном и следующем подразделах рассмотрено два метода интегральной оценки качества программных средств.

Экономический метод интегральной оценки качества программного средства относится к группе расчетных методов (см. подраздел 3.2). В соответствии с данным методом формулируется количественный критерий качества программного средства, ориентированный на весь его жизненный цикл длиной Т. В качестве такого критерия предлагается минимизация суммарных затрат живого и овеществленного труда на разработку, эксплуатацию и сопровождение программного средства.

Данные затраты складываются из следующих компонентов:

К1 - единовременные (в течение жизненного цикла программного средства) затраты Z на разработку программного средства:

К1=г.

К2 - единовременные затраты W на внедрение программного средства:

К2 = W.

К3 - систематические затраты 8 на эксплуатацию программного средства, регулярно повторяющиеся в течение жизненного цикла Т через период времени 1э:

К3 = (ТЯэ) * 8.

К4 - спорадические (повторяющиеся через случайные промежутки времени) затраты на сопровождение, которые составляют в среднем п-ую часть от затрат Z и т-ую часть от затрат W и осуществляются в течение жизненного цикла Т в среднем через периоды времени

К4 = (n*Z+ m*W)*Т/tс.

К5 - случайные потери из-за недостоверности или несвоевременности результата:

К5 = 8п * ТЛэ.

Здесь 8п - средняя сумма потерь, приходящаяся на однократную эксплуатацию программного средства в течение его жизненного цикла.

Итоговая формула оптимизации качества программного средства в течение его жизненного цикла выглядит следующим образом:

Z + W + (8п + 8) * Шэ + (n*Z + m*W) * ТЛс^тш.

Критерием качества программного средства служит степень близости фактического значения вышеприведенного выражения к его минимуму.

Основным недостатком данного метода является то, что компоненты К1 - К5 не могут служить основой построения системы управления качеством программного средства в процессе его разработки с целью достижения заданного уровня качества.

4.5. Метод оценки качества, основанный на иерархической модели

Стандартом ГОСТ 28195-99 рекомендован метод интегральной оценки качества программного средства, основанный на иерархической модели качества   .

В соответствии с данным методом выбор номенклатуры показателей качества для конкретного программного средства осуществляется с учетом его назначения и требований областей применения в зависимости от принадлежности программного средства к тому или иному подклассу, определяемомуобщесоюзным классификатором продукции (ОКП)   .

В ОКП предусмотрены следующие подклассы программных средств:

• 
  5011 - операционные системы и средства их расширения;
  
• 
  5012 - программные средства управления базами данных;
  
• 
  5013 - инструментально-технологические средства программирования;
  
• 
  5014 - программные средства интерфейса и управления коммуникациями;
  
• 
  5015 - программные средства организации вычислительного процесса (планирования, контроля);
  
• 
  5016 - сервисные программы;
  
• 
  5017 - программные средства обслуживания вычислительной техники;
  
• 
  503 - прикладные программы для научных исследований;
  
• 
  504 - прикладные программы для проектирования;
  
• 
  505 - прикладные программы для управления техническими устройствами и технологическими процессами;
  
• 
  506 - прикладные программы для решения экономических задач;
  
• 
  509 - прочие программные средства.
  

Оценка качества программного средства производится на всех фазах жизненного цикла   .

Стандарт ГОСТ 28195-99 базируется на следующих процессах и фазах жизненного цикла программного средства:

1. Процесс разработки:

• 
  фаза анализа;
  
• 
  фаза проектирования;
  
• 
  фаза реализации;
  
• 
  фаза тестирования;
  
• 
  фаза изготовления.
  

2. Процесс применения:

• 
  фаза внедрения;
  
• 
  фаза эксплуатации;
  
• 
  фаза сопровождения.
  

Понятие фазы жизненного цикла (ЖЦ), используемое в описываемом методе, в настоящее время является устаревшим. Современная интерпретация жизненного цикла программного средства, регламентированная стандартом ГОСТ Р ИСО/МЭК 9126-93, представляет жизненные циклы программного средства в виде совокупности процессов, работ и задач, организованных в иерархическую структуру. Подробное описание жизненного цикла программного средства приведено в подраздел 6.2.

Из вышеприведенного перечня фаз следует, что устаревшее понятие фазы жизненного цикла для процесса разработки наиболее близко по смыслу современному понятию работы жизненного цикла (и, по сути, представляет собой одну или объединение нескольких работ), а для процесса применения - понятиям работы и процесса. В этой связи рекомендованный стандартом ГОСТ 28195-99 метод интегральной оценки качества программного средства после соответствующей адаптации может применяться и при современной интерпретации жизненного цикла программного средства.

Оценка качества    программного средства заключается в выборе номенклатуры показателей, их оценке и сопоставлении с базовыми значениями.

Основу описываемого метода оценки качества составляет четырехуровневая иерархическая модель качества. ГОСТ 28195-99 предлагает свою терминологию для показателей качества каждого уровня:

I. Уровень - факторы качества (в терминологии, принятой в современных международных стандартах, соответствуют характеристикам качества);

II. Уровень - критерии качества (в современной терминологии - подхарактеристики качества);

III. Уровень - метрики (соответствует современной терминологии);

IV. Уровень - оценочные элементы или единичные показатели (в современной терминологии - свойства или атрибуты программного средства).

Для каждой из выбранных характеристик качества составляется четырехуровневая иерархическая модель   , отражающая взаимосвязь факторов, критериев, метрик и оценочных элементов. Вид данной модели зависит от фазы жизненного цикла.

В качестве примера на рис.5 - рис.6 приведены три верхних уровня иерархической модели характеристики Надежность для различных фаз жизненного цикла. Номера на данных рисунках соответствуют номерам метрик характеристики Надежность.

Выбор оценочных элементов в метрике зависит от функционального назначения программного средства и формируется с учетом данных, ранее полученных при проведении испытаний программного средства и эксплуатации аналогичных программ. Для выбора оценочных элементов ГОСТ 28195-99 предлагает перечень таблиц, содержащих наименование элемента, метод оценки и применяемость элемента для различных подклассов программного средства.

Рис.5. Модель надежности для фазы проектирования

Рис.6. Модель надежности для фаз реализации, тестирования, изготовления и сопровождения

Таблица 1 содержит пример перечня оценочных элементов для характеристики Надежность. В данной таблице код оценочного элемента состоит из пяти символов. Первый символ (буква) указывает на принадлежность элемента характеристике (приняты следующие обозначения характеристик: Н - Надежность; С - Сопровождаемость; У - Удобство использования; Э - Эффективность; Г - Универсальность; К - Функциональность). Два следующих символа - номер метрики, которой принадлежит оценочный элемент (для характеристики Надежность см. рис.4 - рис.6). 4-й и 5-й символы - порядковый номер данного оценочного элемента в метрике.

Таблица 1. Оценочные элементы фактора Надежность

Оценка качества программного средства проводится в следующей последовательности:

1. На фазе анализа проводится выбор показателей и их базовых значений.

2. Для показателей качества на всех уровнях принимается единая шкала оценки (от 0 до 1).

3. В процессе оценки качества на каждом уровне (кроме уровня оценочных элементов) проводится вычисление двух величин:

• 
  абсолютного показателя качества Ру
  
• 
  относительного показателя качества Ку,
  

4. Стандарт ГОСТ 28195-99 содержит таблицу, содержащую базовые значения для характеристик качества второго уровня (критериев). Данные значения определяются подклассом программного средства в соответствии с ОКП.

Базовые значения для показателей остальных уровней (1-го и 3-го) формируются методом экспертного опроса с учетом назначения программного средства или на основании показателей существующих аналогов или расчетного эталонного программного средства.

Каждый показатель качества второго и третьего уровней характеризуется двумя параметрами:

• 
  количественным значением.
  
• 
  весовым коэффициентом Уу
  

Сумма весовых коэффициентов показателей некоторого уровня, относящихся к показателю вышестоящего уровня, постоянна и равна 1.

Стандарт ГОСТ 28195-99 содержит таблицы, содержащие перечни весовых коэффициентов для характеристик второго и третьего уровней (критериев и метрик). Количественные величины весовых коэффициентов зависят от фазы жизненного цикла программного средства и подкласса программного средства в соответствии с ОКП.

Сумма весовых коэффициентов показателей некоторого уровня, относящихся к показателю вышестоящего уровня, постоянна и равна 1.

5. Общая оценка качества в целом формируется экспертами по набору полученных значений факторов качества.

6. Значения базовых показателей программного средства должны соответствовать значениям показателей, отражающих современный уровень качества и прогнозируемый мировой уровень.

Достоинства метода оценки качества, основанного на иерархической модели:

1. Метод позволяет накапливать статический материал о состоянии различных классов программных средств в отношении значений метрик и оценочных элементов. Это создает предпосылки для определения их нормативных (базовых) значений по классам программных средств и может служить основой для деятельности по стандартизации в области ПО.

2. Списки значений метрик и оценочных элементов могут явиться основой для деятельности по управлению качеством в процессе разработки программного средства.

3. Возможно создание инструментальных средств с целью автоматизации оценки качества программного средства для тех показателей, которые такую оценку допускают.

ГЛАВА 5. ТЕМА 4. СТАНДАРТИЗАЦИЯ В ОБЛАСТИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ ЗА РУБЕЖОМ

5.1. Стандарты серии ISO в области оценки качества программных средств

Основной международной организацией, занимающейся деятельностью по стандартизации, является Международная организация по стандартизации ИСО    (the International Organization for Standardization, кратко называемая еще International Standards Organization, ISO). Стандарты, принимаемые данной организацией, получают аббревиатуру ISO и имеют ранг международных стандартов.

Области электротехники, электроники, радиосвязи, приборостроения не входят в компетенцию ISO. Стандартизацией в данных областях занимаетсяМеждународная электротехническая комиссия МЭК    (the International Electrotechnical Commission, IEC).

В области стандартизации информационных технологий ISO и IEC объединили свою деятельность, создав объединенный технический комитет 1 (Joint Technical Committee 1, JTC1). В этой связи международные стандарты в области информационных технологий, разрабатываемые в JTC1, имеют обозначение ISO/IEC (ИСО/МЭК).

В течение десяти лет (с 1991г. по 2001г.) основой регламентирования характеристик качества программных средств за рубежом являлся международный стандарт ISO/IEC 9126:1991 - "Информационная технология. Оценка программного продукта. Характеристики качества и руководство по их применению". В последние годы данный стандарт активно развивался в направлении уточнения, детализации и расширения номенклатуры характеристик качества программного средства.

В настоящее время ISO/IEC 9126:1991 заменен на две взаимосвязанные серии стандартов: ISO/IEC 9126-1-4 - "Информационная технология. Качество программных средств" и ISO/IEC 14598-1-6:1998-2000 - "Оценивание программного продукта".

Стандарт ISO/IEC 9126-1:2001 по существу является пересмотренной редакцией ISO/IEC 9126:1991. В нем сохранена та же номенклатура характеристик качества программного средства. Однако в отличие от ISO/IEC 9126:1991 подхарактеристики второго уровня стали нормативными, а не информационными (рекомендуемыми), как это было раньше, определена новая модель качества и исключен процесс оценивания качества (он теперь содержится в ISO/IEC 14598-1-6).

Назначение модели, описанной в части 1:

1) проверка полноты определения требований в техническом задании;

2) идентификация требований к программному средству;

3) идентификация целей проекта программного средства;

4) идентификация целей испытаний программного средства;

5) идентификация критериев приемки пользователем и сертификации

ПС.

В стандарте ISO/IEC 9126-1:2001 описана иерархическая модель    оценки качества программного средства. В соответствии с моделью общее качество разделяется на шесть базовых характеристик. Данные характеристики находятся на верхнем уровне иерархического дерева. Характеристики разделяются на подхарактеристики. Подхарактеристики определяются метриками. На нижнем уровне иерархии находятся атрибуты (свойства) программного средства. Эта иерархия не строгая. Некоторые атрибуты могут быть связаны с несколькими подхарактеристиками.

Существуют следующие виды метрик:

• 
  внутренние метрики;
  
• 
  внешние метрики;
  
• 
  метрики качества в использовании.
  

Внутренние метрики    используются в ходе проектирования и программирования к неисполняемым компонентам программного средства (например, к исходному тексту программы или спецификациям). Цель внутренних метрик - обеспечение возможности достижения требуемого внешнего качества. С этой целью в ходе разработки оцениваются промежуточные продукты. Основой для внутренних метрик являются, например, свойства исходного текста программы, управляющего графа программы, потока данных, изменения состояний памяти, атрибуты документации.

Внешние метрики    используют меры программного средства, выведенные из поведения системы, частью которой они являются, путем испытаний, эксплуатации или наблюдения исполняемого программного средства или системы. Для обеспечения требуемого качества внешние метрики должны планироваться и прогнозироваться.

Последовательность действий по планированию и прогнозу значений внешних метрик:

1) определить требования к качеству программного средства;

2) перечислить характеристики и подхарактеристики, которые составляют полный набор показателей качества;

3) определить подходящие внешние метрики и их приемлемые диапазоны значений;

4) установить количественные и качественные критерии, подтверждающие удовлетворительность свойств программных средств;

5) определить и специфицировать внутренние атрибуты качества, обеспечивающие требуемые внешние характеристики качества;

6) специфицировать подходящие внутренние метрики и приемлемые диапазоны для получения числовых значений или категорий внутренних характеристик качества, используемых для оценки промежуточных продуктов.

Метрики качества в использовании измеряют, в какой степени продукт удовлетворяет потребности конкретных пользователей в достижении заданных целей с результативностью, продуктивностью и удовлетворением в заданном контексте использования. Результативность подразумевает точность и полноту достижения определенных целей пользователями при применении программных средств. Продуктивность соответствует соотношению израсходованных ресурсов и результативности при эксплуатации программных средств. Удовлетворенность - психологическое отношение к качеству использования продукта.

Качество в использовании определяет объединенный эффект от всех характеристик качества программных средств для пользователя. Качество в использовании - это восприятие пользователем качества системы, содержащей программные средства. Оно измеряется в терминах результатов использования комплекса программ, а не собственных внутренних свойств программного средства.

5.2. Модель внешнего и внутреннего качества программных средств

Как уже отмечалось, стандарт ISО/1ЕС 9126-1:2001 регламентирует иерархические модели оценки внутреннего и внешнего качества программных средств. Данные модели различаются в зависимости от представления качества в жизненном цикле программных средств.

На верхнем уровне модели находится шесть основных характеристик качества. Это функциональность, надежность, практичность, эффективность, сопровождаемость и мобильность.

Подхарактеристики, находящиеся на втором уровне, также стандартизированы. Они могут измеряться внутренними или внешними метриками. Кроме того, имеются и чисто внешние метрики и метрики в использовании.

Рис.7. Модель внешнего и внутреннего качества.

Все метрики, исходя из возможностей их измерения, можно разделить на три категории:

• 
  категорийные метрики - это описательные метрики, которые отражают набор свойств и общие характеристики программных средств, такие как его функции, наборы данных, класс программных средств, назначение и т.п.; представляются номинальной шкалой категорий;
  
• 
  количественные метрики - это метрики, которые можно объективно измерить и численно сопоставить с требованиями; представляются множеством упорядоченных, равноотстоящих точек, отражающих непрерывные закономерности; описываются интервальной или относительной шкалой;
  
• 
  качественные метрики - это метрики, устанавливаемые в значительной степени субъективно и экспертно; содержат небольшое количество упорядоченных или отдельных значений-категорий; характеризуются порядковой или точечной шкалой набора категорий; примеры порядковых шкал: (плохо, удовлетворительно, хорошо, отлично), (да, нет), (удовлетворительно, неудовлетворительно).
  

С учетом этого все характеристики качества также разделяются на три группы:

• 
  первую группу составляет Функциональность; она определяется категорийными метриками;
  
• 
  вторую группу составляют Надежность и Эффективность; они измеряются количественными метриками;
  
• 
  третью группу составляют Практичность, Сопровождаемость и Мобильность; они измеряются качественными метриками.
  

В последующих подразделах рассмотрены определения характеристик и подхарактеристик качества, приведенные в ISO/IEC 9126:1-4. Даны некоторые из метрик подхарактеристик (ISO/IEC 9126:2-3). Приводятся также названия характеристик и подхарактеристик на языке оригинала (английский язык).