Модели качества и надежности в программной инженерии

Разработка ПС достигла такого уровня развития, что стало необходимо использовать инженерные методы, в том числе для оценивания результатов проектирования на этапах ЖЦ, контроля достижения показателей качества и метрического их анализа, оценки риска и степени использования готовых компонентов для снижения стоимости разработки нового проекта. Основу инженерных методов в программировании составляет повышение качества, для достижения которого сформировались методы определения требований к качеству, подходы к выбору и усовершенствованию моделей метрического анализа показателей качества, методы количественного измерения показателей качества на этапах ЖЦ.

Главная составляющая качества - надежность, которой уделяется большое внимание в области надежности технических средств и тех критических систем (реального времени, радарные системы, системы безопасности и др.), для которых надежность - главная целевая функция оценки их реализации. Как следствие, в проблематике надежности разработано более сотни математических моделей надежности, являющихся функциями от ошибок, оставшихся в ПС, от интенсивности отказов или частоты появления дефектов в ПС. На их основе производится оценка надежности программной системы.

Качество ПО - предмет стандартизации. Стандарт ГОСТ 2844-94 дает определение качества ПО как совокупность свойств (показателей качества) ПО, которые обеспечивают его способность удовлетворять потребности заказчика в соответствии с назначением. Этот стандарт регламентирует базовую модель качества и показатели, главным среди них - надежность. Стандарт ISO/IEC 12207 определил не только основные процессы ЖЦ разработки ПС, но и организационные и дополнительные процессы, которые регламентируют инженерию, планирования и управления качеством ПС.

Согласно стандарту на этапах ЖЦ должен проводиться контроль качества ПО:

• проверка соответствия требований проектируемому продукту и критериев их достижения;
• верификация и аттестация (валидация) промежуточных результатов ПО на этапах ЖЦ и измерение степени удовлетворения достигаемых отдельных показателей;тестирование готовой ПС, сбор данных об отказах, дефектах и других ошибках, обнаруженных в системе;
• подбор моделей надежности для оценивания надежности по полученным результатам тестирования (дефекты, отказы и др.);
• оценка показателей качества, заданных в требованиях на разработку ПС.

Далее излагаются модели качества и надежности, а также способы их применения.

10.1. Модель качества ПО

Качество ПО - это относительное понятие, которое имеет смысл только при учете реальных условий его применения, поэтому требования, предъявляемые к качеству, ставятся в соответствии с условиями и конкретной областью их применения. Оно характеризуется тремя аспектами: качество программного продукта, качество процессов ЖЦ и качество сопровождения или внедрения (рис. 10.1).

Рис. 10.1. Основные аспекты качества ПО

Аспект, связанный с процессами ЖЦ, определяет степень формализации, достоверности самих процессов ЖЦ разработки ПО, а также верификацию и валидацию промежуточных результатов на этих процессах. Поиск и устранение ошибок в готовом ПО проводится методами тестирования, которые снижают количество ошибок и повышают качество этого продукта.

Качество продукта достигается процедурами контроля промежуточных продуктов на процессах ЖЦ, проверкой их на достижение необходимого качества, а также методами сопровождения продукта. Эффект от внедрения ПС в значительной степени зависит от знаний обслуживающего персонала функций продукта и правил их выполнения.Модель качества ПО имеет следующие четыре уровня представления.

Первый уровень соответствует определению характеристик (показателей) качества ПО, каждая из которых отражает отдельную точку зрения пользователя на качество. Согласно стандарту [10.1-10.4] в модель качества входит шесть характеристик или шесть показателей качества:

1. функциональность (functionality);
2. надежность (realibility);
3. удобство (usability);
4. эффективность (efficiency);
5. сопровождаемость (maitainnability);
6. переносимость (portability).

Второму уровню соответствуют атрибуты для каждой характеристики качества, которые детализируют разные аспекты конкретной характеристики. Набор атрибутов характеристик качества используется при оценке качества.

Третий уровень предназначен для измерения качества с помощью метрик, каждая из них согласно стандарту [10.1] определяется как комбинация метода измерения атрибута и шкалы измерения значений атрибутов. Для оценки атрибутов качества на этапах ЖЦ (при просмотре документации, программ и результатов тестирования программ) используются метрики с заданным оценочным весом для нивелирования результатов метрического анализа совокупных атрибутов конкретного показателя и качества в целом. Атрибут качества определяется с помощью одной или нескольких методик оценки на этапах ЖЦ и на завершающем этапе разработки ПО.

Четвертый уровень - это оценочный элемент метрики (вес), который используется для оценки количественного или качественного значения отдельного атрибута показателя ПО. В зависимости от назначения, особенностей и условий сопровождения ПО выбираются наиболее важные характеристики качества и их атрибуты (рис. 10.2).

Выбранные атрибуты и их приоритеты отражаются в требованиях на разработку систем либо используется соответствующие приоритеты эталона класса ПО, к которому это ПО относится.

увеличить изображение
Рис. 10.2. Модель характеристик качества

10.1.1. Характеристика показателей качества

Краткое описание семантики характеристик модели качества приведены в табл. 10.1, а их содержательное описание - ниже.