Области знаний программной инженерии и стандарты ЖЦ программного обеспечения

1.1.7. Управление инженерией ПО

Управление инженерией ПО (Software Engineering Management) - руководство работами команды разработчиков ПО в процессе выполнения плана проекта, определение критериев эффективности работы команды и оценка процессов и продуктов проекта с использованием общих методов управления, планирования и контроля работ.

Как любое управление, менеджмент ПО базируется на планировании, координации, измерении, контроле и учете процесса управления проектом. Координацию людских, финансовых и технических ресурсов при реализации задач программного проекта выполняет менеджер проекта, аналогично тому, как это делается в технических проектах. В его обязанности входит соблюдение запланированных бюджетных и временных характеристик и ограничений, стандартов и сформулированных требований. Общие вопросы управления проектом содержатся в ядре знаний РMBOK [1.21] в разделе Management Process Activities, а также в стандарте ISO/IEC 12207 - Software life cycle processes [1.14], где управление проектом рассматривается как дополнительный и организационный процесс ЖЦ.

Область знаний "Управление инженерией ПО (Software Engineering Management)" состоит из следующих разделов:

• организационное управление (Organizational Management),
• управление процессом и проектом (Process/Project Management),
• инженерия измерений ПО (Software Engineering Measurement).

Организационное управление - это планирование и составление графика работ, оценка стоимости работ, подбор и управление персоналом, контроль за выполнением работ согласно принятым стандартам и планам. Главными проблемами организационного управления проектом являются: управление персоналом (обучение, мотивация и др.), коммуникации между сотрудниками (сценарии, встречи, презентации и др.), а также риски (минимизация риска, техники определения риска и др.). Для управления проектом создается определенная структура коллектива, специалисты распределяются по работам и решают задачи проекта под руководством менеджера с учетом заданной стоимости и сроков разработки. Для задач проекта подбираются также необходимые программные, инструментальные и аппаратные средства.

Управление проектом/процессом включает: составление плана проекта, построение графиков работ (сетевых или временных диаграмм) с учетом имеющихся ресурсов, распределение персонала по работам проекта, исходя из заданных сроков и стоимости их выполнения. Для эффективного управления проектом проводится анализ финансовой, технической, операционной и социальной политики организации разработчика для выбора правильной стратегии выполнения плана, контроля процесса управления планами и выпуском промежуточных продуктов (проектных решений, диаграмм UML, алгоритмов и др.).

В задачи управления проектом входят также уточнение требований, проверка их на соответствие заданным спецификациям характеристик качества, а также верификация функций отдельных продуктов проекта. Процесс управления проектом базируется на плановых сроках выполнения работ. Результаты планирования отображаются в сетевых диаграммах PERT (Program Evaluation and Review Technique), CРM (Сritical Path Method) и др., предназначенных для отображения всех аспектов работ, в частности, времени их выполнения и связей между разными работами в проекте.

На сегодняшний день наиболее распространенным представлением сети для управления разными видами работ является сетевая диаграмма PERT - граф, в вершинах которого располагаются работы, а дуги задают взаимные связи между этими работами. Другой тип сетевой диаграммы, CPМ, является событийным. В вершинах такой диаграммы указываются события, а работы задаются линиями между двумя узлами событиями. Ожидаемое время выполнения работы для сетевых диаграмм оценивается с помощью среднего весового значения трех оценок: оптимистической, пессимистической и ожидаемой, т.е. вероятностной. Эти оценки берутся из заданного времени на разработку и заключений экспертов, оценивающих как отдельные работы, так и весь комплекс работ. Есть и другие методы оценок.

После составления плана решается вопрос управления проектом и контроля работ в соответствии с планом, выбранным процессом и сущностью проекта. Корректно составленный план обеспечивает выполнение требований и целей проекта. Контроль осуществляется при внесении изменений в проект, направлен на оценку риска и принимаемых решений по минимизации рисков.

Важной проблемой выполнения проекта является процесс определения рисков и разработки мероприятий по уменьшению их влияния на ход выполнения проекта. Под риском понимается вероятность проявления неблагоприятных обстоятельств, которые могут повлиять негативно на управление разработкой (например, увольнение сотрудника и отсутствие замены для продолжения работ и др.). При составлении плана проекта проводится идентификация и анализ риска, планирование непредвиденных ситуаций, касающихся рисков. Предотвращение риска заключается в выполнении действий, которые снимают риск (например, увеличение времени разработки и др.), что уменьшает вероятность появления нового риска при реорганизации проекта, БД или транзакций, а также при выполнении ПО.

Инженерия измерений ПО проводится в целях определения отдельных характеристик продуктов и процессов, инженерии планирования и измерения этих характеристик (например, количество строк в продукте, ошибок в спецификациях и т.п.). Предварительно проводятся работы по выбору метрик процессов и продуктов с учетом обстоятельств и зависимостей, влияющих на измерение их характеристик. К аспектам инженерии измерений относятся совершенствование процессов управления проектом; оценки временных затрат и стоимости ПО, их регулирование; определение категорий рисков и отслеживание факторов для регулярного расчета вероятностей их возникновения; проверка заданных в требованиях показателей качества отдельных продуктов и проекта в целом [1.15].

Проведение разного рода измерений является важным принципом любой инженерной деятельности. В программном проекте результаты измерений необходимы заказчику и потребителям, чтобы установить, действительно ли проект был реализован правильно. Без измерений в инженерии ПО процесс управления становится неэффективным и превращается в самоцель.

1.1.8. Процесс инженерии ПО (Software Engineering Process)

В некотором смысле это метауровень, который связан с определением, реализацией, оценкой, измерением, управлением изменениями и совершенствованием самого процесса. Однако такой процесс не является единственно правильным способом выполнения задач программной инженерии. На самом деле стандарты о процессах (ГОСТ 12207) говорят о том, что процессов много, например основной процесс разработки (Development Process), процесс управления конфигурацией (Configuration Management Process) и т.п.

Для оценивания и совершенствования процессов программной инженерии используется модель зрелости (Capability Maturity Models - CMM), эту концепцию разработал институт программной инженерии SEI (Software Engineering Institute) США. Модель описывает существенные атрибуты, которыми должен обладать процесс, находящийся на определенном уровне зрелости, а также указывает практические приемы обеспечения уровня абстракции без ограничений на способы реализации процесса в конкретном проекте. Разновидностями этой модели являются: СMM - SW (software) для оценки ПО, CMMI - вариант СММ для учета потребностей крупных государственных структур США, Bootstrap - вариант СММ для малых и средних коммерческих компаний, ISO - 15504 (Software Process Improvement and Capability - SPICE), ISO 9000-3 как приложение к общей модели качества ISO 9001 и др.

Концепция зрелости процесса ПО основывается на интеграции концепции процесса ПО (software process), широты возможностей процесса ПО (software process capability), результативности процесса ПО (software process performance) и зрелости процесса ПО (software process maturity). Процесс ПО в модели СММ - это множество деятельностей (activities), методов (methods), практических приемов и процедур (practices), используемых при разработке ПО и связанных с ним продуктов (например, планов проекта, проектных документов, кода, тестов, руководства пользователя и др.).

Зрелость процесса - это степень его четкости определения, управления, измерения, контроля.

СММ предоставляет шаблон для улучшения процесса в виде пяти уровней зрелости, которые создают основу непрерывного улучшения процесса. Эти пять уровней зрелости определяют шкалу упорядочения для измерения зрелости процесса ПО организации и оценивании возможностей этого процесса. Уровень зрелости - это определенные средства для достижения зрелого процесса, а именно, множество целей процесса, которые, в случае их достижения, стабилизируют процесс в проектной организации.

Область знаний "Процесс программной инженерии (Software Engineering Process)" состоит из следующих разделов:

• концепции процесса инженерии ПО (Software Engineering Process Concepts),
• инфраструктура процесса (Process Infrastructure),
• определение процесса (Process Definition),
• оценки процесса (Process Assessments),
• количественный анализ процесса (Qualitative Process Analysis),
• выполнение и изменение процесса (Process Implementation and Change).

Концепции процесса инженерии ПО - задачи и действия, которые связаны с управлением, реализацией, оценкой, изменениями и совершенствованием процесса и/или ПО. Цель управления процессом - это создание инфраструктуры процесса, выделение необходимых ресурсов, планирование реализации и изменения процесса в целях внедрения его в практику и, наконец, оценка преимущества от его внедрения при реальной практике проектирования конкретного проекта.

Инфраструктура проекта - это его ресурсы (человеческие, технические, информационные и программные), стандарты, службы управления качеством и риском, а также форма организации производства проектов: бригада, экспериментальная фабрика (Experimental Factory), линейка программных продуктов (Framework for Product Line Practice) и др. Она также включает управление и коммуникации в коллективе, инженерные методы организации и производства программного продукта. Главная задача инфраструктуры - совершенствование процесса с учетом опыта разработки ПО.

Определение процесса основывается на: типах процессов и моделей (водопадная, спиральная, итерационная и др.); моделях ЖЦ процессов и средств, стандартах ЖЦ ПО ISO/IEC 12207 и 15504, IEEE std. 1074-91 и 1219-92; а также методах и нотациях задания процессов и автоматизированных средствах их поддержки. Основной целью процесса является повышение качества получаемого продукта, улучшение различных аспектов программной инженерии, автоматизация процессов и др.

Оценка процесса проводится с использованием соответствующих моделей и методов оценки. Например, оценка потенциальной способности специалиста к выполнению соответствующей работы. SWEBOK обращает внимание на процедуру оценки потенциальной возможности заключения контракта на разработку, организации разработки ПС на основе модели оценки зрелости (СММ) и процессов, согласно которым проводится разработка ПО.

Оценки относятся также и к техническим работам в сфере программной инженерии, к управлению персоналом и качеству ПО. Для этого проводятся экспериментальные исследования среды, наблюдение за выполнением процесса, сбор информации, моделирование, классификация полученных ошибок и дефектов, а также статический анализ недостатков процесса в сравнении с существующими стандартами (например, ГОСТ 12207) и потенциальных аспектов совершенствования процесса.

Качественный анализ процесса состоит в идентификации и поиске слабых мест в процессе создания ПО до начала его функционирования. Рассматривается две техники анализа: обзор данных и сравнение процесса с основными положениями стандарта ISO/IEC 12207; сбор данных о качестве процессов; анализ главных причин отказов в функционировании ПО, откат назад от точки возникновения отклонения до точки нормальной работы ПО для выяснения причин изменения процесса. На качество результатов проекта и процесса влияют применяемые инструменты и опыт специалистов.

Выполнение и изменение процесса. Существует ряд фундаментальных аспектов измерений в программной инженерии, лежащих в основе детальных измерений процесса. Оценка совершенствования процессов проводится для установления количественных характеристик процесса и продуктов. После процесса развертывания ПО, выполняются вычисления функций и инспекция результатов выполнения. Результаты процесса могут касаться оценки качества продукта, продуктивности, трудозатрат и др. Если результаты не удовлетворяют пользователя ПО, то проводится анализ и принятие решений о необходимости изменения или усовершенствования процесса, организационной структуры проекта и некоторых инструментов управления измерениями.