Управление требованиями

Проблема

Например, строители строят дома, пусть разные: многоэтажные, отдельные коттеджи, офисные здания и пр. – однако, весь этот спектр вполне может охватить одна компания. Но все это дома. Строительной компании не приходится строить летающую тарелку, гиперболоид инженера Гарина, луноход, систему мгновенной телепортации и пр. А разработчики ПО, во многом, находятся именно в таком положении.

Велико разнообразие систем, которые создает одна компания, одна команда. Хотя сейчас и намечаются тенденции к специализации рынка разработки ПО, однако, причуды мировой экономики и многие другие причины приводят к тому, что строго специализированных компаний не так много, как хотелось бы. Многие области испытывают большой дефицит отдельных программистов и целых коллективов и компаний, хорошо разбирающихся в их специфике. Примером такой области может служить телевидение, где о данной проблеме открыто говорят на заседаниях различных международных сообществ.

Кроме того, ПО продолжает проникать во все новые и новые области человеческой деятельности, и сформулировать адекватные требования в этом случае вообще оказывается супертрудной задачей.

Но даже если речь идет об одной, определенной области, то процент новых, уникальных черт систем, принадлежащих этой области, высок: по сочетанию пользовательских характеристик, по особенностям среды исполнения и требованиям к интеграции, по распределенности информации о требованиях среди работников компании-заказчика. Все это несет на себе очень большой отпечаток индивидуальности заказчика – персональной или его компании, – сильно связано со спецификой его бизнеса, используемого в этой области оборудования.

Кроме того, существуют трудности в понимании между заказчиком и программистами, а еще – в изменчивости ПО (требования имеют тенденцию меняться в ходе разработки).

В итоге, далеко не очевидно, что та система, которую хочет заказчик, вообще может быть сделана. Трудно найти черную кошку в темной комнате, особенно если ее там нет. Или то, как поняли и воплотили задачу разработчики, окажется удобным, востребованным на рынке.

Ошибки и разночтения, которые возникают при выявлении требований к системе, оказываются одними из самых дорогих. Требования – это то исходное понимание задачи разработчиками, которое является основой всей разработки.

Несколько слов о трудности взаимопонимания заказчика и разработчиков. Здесь сказывается большой разрыв между программистами и другими людьми. Во-первых, потому, что чтобы хорошо разобраться, какой должна быть система автоматизации больницы и система поддержки химических экспериментов – надо поработать в соответствующей области достаточное время. Или как-то иным способом научиться видеть проблемы данной предметной области изнутри. Во-вторых, сказывается специфичность программирования как сферы деятельности. Для большинства пользователей и заказчиков крайне не просто сформулировать точное знание, которое необходимо программистам. На вопрос, сколько типов анализов существует в вашей лаборатории, доктор, подумав, отвечает - 43. И уже потом, случайно, программист уточнил, а нет ли других типов? Конечно, есть, ответил доктор, только они случаются редко и могут быть в некотором смысле, какими угодно. В первый же раз он назвал лишь типовые. Но, конечно же, информационная система должна хранить информацию обо всех анализах, проведенных в лаборатории….

Теперь чуть подробнее об изменчивости ПО и ее причинах.

• Меняется ситуация на рынке, для которого предназначалась система или требования к системе ползут из-за быстро сменяющихся перспектив продажи еще неготовой системы.
• В ходе разработки возникают проблемы и трудности, в силу которых итоговая функциональность меняется (видоизменяется, урезается).
• Заказчик может менять свое собственное видение системы: то ли он лучше понимает, что же ему на самом деле надо, то ли выясняется, что он что-то упустил с самого начала, то ли выясняется, что разработчики его не так поняли. В общем, всякое бывает, важно лишь, что теперь заказчик определенно хочет иного.

Нечего и говорить, что изменчивость требований по ходу разработки очень болезненно сказывается на продукте. Авторы сталкивались, например, с такой ситуацией, что еще не созданную систему отдел продаж начинает активно продавать, в силу чего поступает огромный поток дополнительных требований. Все их реализовать в полном объеме не удается, в итоге система оказывается набором демо-функциональности….

Виды и свойства требований

Разделим требования на две большие группы – функциональные и нефункциональные.

Функциональные требования являются детальным описанием поведения и сервисов системы, ее функционала. Они определяют то, что система должна уметь делать.

Нефункциональные требования не являются описанием функций системы. Этот вид требований описывает такие характеристики системы, как надежность, особенности поставки (наличие инсталлятора, документации), определенный уровень качества (например, для новой Java-машины это будет означать, что она удовлетворяет набору тестов, поддерживаемому компанией Sun). Сюда же могут относиться требования на средства и процесс разработки системы, требования к переносимости, соответствию стандартам и т.д. Требования этого вида часто относятся ко всей системе в целом. На практике, особенно начинающие специалисты, часто забывают про некоторые важные нефункциональные требования.

Сформулируем ряд важных свойств требований.

• Ясность, недвусмысленность — однозначность понимания требований заказчиком и разработчиками. Часто этого трудно достичь, поскольку конечная формализация требований, выполненная с точки зрения потребностей дальнейшей разработки, трудна для восприятия заказчиком или специалистом предметной области, которые должны проинспектировать правильность формализации.
• Полнота и непротиворечивость.
• Необходимый уровень детализации. Требования должны обладать ясно осознаваемым уровнем детализации, стилем описания, способом формализации: либо это описание свойств предметной области, для которой предназначается ПО, либо это техническое задание, которое прилагается к контракту, либо это проектная спецификация, которая должна быть уточнена в дальнейшем, при детальном проектировании. Либо это еще что-нибудь. Важно также ясно видеть и понимать тех, для кого данное описание требований предназначено, иначе не избежать недопонимания и последующих за этим трудностей. Ведь в разработке ПО задействовано много различных специалистов – инженеров, программистов, тестировщиков, представителей заказчика, возможно, будущих пользователей – и все они имеют разное образование, профессиональные навыки и специализацию, часто говорят на разных языках. Здесь также важно, чтобы требования были максимально абстрактны и независимы от реализации.
• Прослеживаемость — важно видеть то или иное требование в различных моделях, документах, наконец, в коде системы. А то часто возникают вопросы типа – "Кто знает, почему мы решили, что такой-то модуль должен работать следующим образом ….?". Прослеживаемость функциональных требований достигается путем их дробления на отдельные, элементарные требования, присвоение им идентификаторов и создание трассировочной модели, которая в идеале должна протягиваться до программного кода. Хочется например, знать, где нужно изменить код, если данное требование изменилось. На практике полная формальная прослеживаемость труднодостижима, поскольку логика и структура реализации системы могут сильно не совпадать с таковыми для модели требований. В итоге одно требование оказывается сильно "размазано" по коду, а тот или иной участок кода может влиять на много требований. Но стремиться к прослеживаемости необходимо, разумно совмещая формальные и неформальные подходы.
• Тестируемость и проверяемость — необходимо, чтобы существовали способы оттестировать и проверить данное требование. Причем, важны оба аспекта, поскольку часто проверить-то заказчик может, а вот тестировать данное требование очень трудно или невозможно в виду ограниченности доступа (например, по соображениям безопасности) к окружению системы для команды разработчика. Итак, необходимы процедуры проверки –выполнение тестов, проведение инспекций, проведение формальной верификации части требований и пр. Нужно также определять "планку" качества (чем выше качество, тем оно дороже стоит!), а также критерии полноты проверок, чтобы выполняющие их и руководители проекта четко осознавали, что именно проверено, а что еще нет.
• Модифицируемость. Определяет процедуры внесения изменений в требования.

Варианты формализации требований

Вообще говоря, требования как таковые – это некоторая абстракция. В реальной практике они всегда существуют в виде какого-то представления – документа, модели, формальной спецификации, списка и т.д. Требования важны как таковые, потому что оседают в виде понимания разработчиками нужд заказчика и будущих пользователей создаваемой системы. Но так как в программном проекте много различных аспектов, видов деятельности и фаз разработки, то это понимание может принимать очень разные представления. Каждое представление требований выполняет определенную задачу, например, служит "мостом", фиксацией соглашения между разными группами специалистов, или используется для оперативного управления проектом (отслеживается, в какой фазе реализации находится то или иное требование, кто за него отвечает и пр.), или используется для верификации и модельно-ориентированного тестирования. И в первом, и во втором, и в третьем примере мы имеем дело с требованиями, но формализованы они будут по-разному.

Итак, формализация требований в проекте может быть очень разной – это зависит от его величины, принятого процесса разработки, используемых инструментальных средств, а также тех задач, которые решают формализованные требования. Более того, может существовать параллельно несколько формализаций, решающих различные задачи. Рассмотрим варианты.

1. Неформальная постановка требований в переписке по электронной почте. Хорошо работает в небольших проектах, при вовлеченности заказчика в разработку (например, команда выполняет субподряд). Хорошо также при таком стиле, когда есть взаимопонимание между заказчиком и командой, то есть лишние формальности не требуются. Однако, электронные письма в такой ситуации часто оказываются важными документами – важно уметь вести деловую переписку, подводить итоги, хранить важные письма и пользоваться ими при разногласиях. Важно также вовремя понять, когда такой способ перестает работать и необходимы более формальные подходы.
2. Требования в виде документа – описание предметной области и ее свойств, техническое задание как приложение к контракту, функциональная спецификация для разработчиков и т.д.
3. Требования в виде графа с зависимостями в одном из средств поддержки требований (IBM Rational RequisitePro, DOORS, Borland CaliberRM и нек. др.). Такое представление удобно при частом изменении требований, при отслеживании выполнения требований, при организации "привязки" к требованиям задач, людей, тестов, кода. Важно также, чтобы была возможность легко создавать такие графы из текстовых документов, и наоборот, создавать презентационные документы по таким графам.
4. Формальная модель требований для верификации, модельно-ориентированного тестирования и т.д.

Итак, каждый способ представления требований должен отвечать на следующие вопросы: кто потребитель, пользователь этого представления, как именно, с какой целью это представление используется.

Некоторые ошибки при документировании требований. Перечислим ряд ошибок, встречающихся при составлении технических заданий и иных документов с требованиями.

• Описание возможных решений вместо требований.
• Нечеткие требования, которые не допускают однозначную проверку, оставляют недосказанности, имеют оттенок советов, обсуждений, рекомендаций: "Возможно, что имеет смысл реализовать также…..", "и т.д.".
• Игнорирование аудитории, для которой предназначено представление требований. Например, если спецификацию составляет инженер заказчика, то часто встречается переизбыток информации об оборудовании, с которым должна работать программная система, отсутствует глоссарий терминов и определений основных понятий, используются многочисленные синонимы и т.д. Или допущен слишком большой уклон в сторону программирования, что делает данную спецификацию непонятной всем непрограммистам.
• Пропуск важных аспектов, связанных с нефункциональными требованиями, в частности, информации об окружении системы, о сроках готовности других систем, с которыми должна взаимодействовать данная. Последнее случается, например, когда данная программная система является частью более крупного проекта. Типичны проблемы при создании программно-аппаратных систем, когда аппаратура не успевает вовремя и ПО невозможно тестировать, а в сроках и требованиях это не предусмотрено….

Цикл работы с требованиями

В своде знаний по программной инженерии SWEBOK определяются следующие виды деятельности при работе с требованиями.

• Выделение требований (requirements elicitation), нацеленное на выявление всех возможных источников требований и ограничений на работу системы и извлечение требований из этих источников.
• Анализ требований (requirements analysis), целью которого является обнаружение и устранение противоречий и неоднозначностей в требованиях, их уточнение и систематизация.
• Описание требований (requirements specification). В результате этой деятельности требования должны быть оформлены в виде структурированного набора документов и моделей, который может систематически анализироваться, оцениваться с разных позиций и в итоге должен быть утвержден как официальная формулировка требований к системе.
• Валидация требований (requirements validation), которая решает задачу оценки понятности сформулированных требований и их характеристик, необходимых, чтобы разрабатывать ПО на их основе, в первую очередь, непротиворечивости и полноты, а также соответствия корпоративным стандартам на техническую документацию.