Главная страница Случайная страница
Разделы сайта
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Спецификация требований к предварительной архитектуре комплекса программ
|
|
Анализ концепции, требований технического задания и технико-экономических оценок должен позволять выполнить предварительное структурное проектирование ПС и оценку вычислительных ресурсов, необходимых для решения основных функциональных задач. Повышению эффективности структурирования могут значительно способствовать заимствование из предыдущих проектов спецификаций прототипов, версий и отдельных компонентов ПС. Для обеспечения системного проектирования на этом этапе большое значение имеют графические методы визуализации технических решений и логического контроля проекта.
16. Проектирование программных модулей и компонентов
(Презентация 6)
Сложная система обычно может быть разделена на более простые части — модули. Модульность является важным качеством инженерных процессов и продуктов. Большинство промышленных процессов являются модульными и составлены из комплексов работ, которые комбинируются простыми способами (последовательными или перекрывающимися) для достижения требуемого результата.
Главное преимущество модульности заключается в том, что она позволяет применять принцип разделения задач на двух этапах:
— при работе с элементами каждого модуля отдельно (игнорируя элементы других модулей);
— при работе с общими характеристиками групп модулей и отношениями между ними с целью объединить их в конкретный, более крупный и сложный компонент.
Программные модули решают относительно небольшие функциональные задачи, и каждый реализуется 10—100 операторами языка программирования. Каждый модуль может использовать на входе около десятка типов переменных. Если для решения небольшой функциональной задачи требуется более 100 операторов, то обычно целесообразно проводить декомпозицию задачи на несколько более простых модулей.
Проектирование модулей включает в себя разработку локальных функций и подробных описаний алгоритмов обработки данных; межмодульных интерфейсов; внутренних структур данных; структурных схем передач управления; средств управления в исключительных ситуациях. С их помощью определяются функции: порядок следования отдельных шагов обработки, ситуации и типы данных, вызывающие изменения процесса обработки, а также повторно используемые функции программы.
Комплексы программ — программные продукты создаются для решения сложных задач управления и обработки информации. В комплексы объединяются несколько или десятки функциональных групп программ для решения общей целевой задачи системы. Размеры ПС зачастую исчисляются сотнями модулей, десятками и сотнями тысяч операторов. Встречаются ПС, содержащие до двух-трех десятков структурных иерархических уровней, построенных из модулей.
Структурное проектирование сложных комплексов программ активно развивается на основе концепции и стандартов открытых систем. Применение стандартов открытых систем следует начинать при создании архитектуры исходных модулей мобильных ПС и БД, а далее неукоснительно использоваться при всех процессах ЖЦ. Во всех случаях создание архитектуры модулей и компонентов современных сложных систем целесообразно вести с использованием профилей международных стандартов, значительная часть которых обеспечивает мобильность и возможность повторного использования готовых программных средств и баз данных
Создание современных модулей и компонентов ПС и БД поддерживается методами и инструментальными средствами технологий, методами тестирования и аттестации программ и их интерфейсов, а также стандартизированным составом и содержанием документации на программы и базы данных. Эти методы и средства обеспечивают необходимое качество модулей и компонентов сложных ПС и БД. В результате обеспечена мобильность функциональной части текстов программ, однако они могут требовать доработок интерфейсов для сопряжения с новой средой аппаратного и операционного окружения систем.
17. Технико-экономическое обоснование проектов программных средств
(Презентация 7)
Выбор и формирование требований к функциональной пригодности ПС — наиболее ответственная, стратегическая задача начальных этапов технико-экономического обоснования проекта программного продукта, системного проектирования и всего последующего развития его жизненного цикла.
Жизненный цикл ПС можно разделить на две части, существенно различающиеся экономическими особенностями процессов и ресурсов, характеристиками и влияющими на них факторами.
В первой части ЖЦ ПС производятся системный анализ, проектирование, разработка, тестирование и испытания базовой версии программного продукта. Номенклатура работ, их трудоемкость, длительность и другие экономические характеристики на этих этапах ЖЦ существенно зависят от характеристик объекта, технологии и инструментальной среды разработки.
Ориентирами для оценивания необходимых ресурсов трудоемкости, длительности и числа специалистов по крупным этапам работ при создании сложных ПС высокого качества могут служить данные, приведенные ниже в п. 2—4 данного раздела. Максимум трудоемкости и числа специалистов приходится на этапы программирования и тестирования компонентов, когда привлекается основная масса программистов-кодировщиков для разработки компонентов ПС.
Вторая часть ЖЦ, отражающая эксплуатацию, сопровождение, модификацию, управление конфигурацией и перенос ПС на иные платформы, в меньшей степени зависит по величине требуемых ресурсов от функциональных характеристик объекта и среды разработки. Номенклатура работ на этих этапах более или менее определенная, но их трудоемкость и длительность могут сильно варьироваться, в зависимости от массовости и других внешних факторов распространения и применения конкретных версий программного продукта.
Для прогнозирования и планирования любых процессов или характеристик объектов (в частности ПС) используются исходные данные
двух типов:
— функции и номенклатура характеристик самого прогнозируемого объекта или процесса, для которого необходимо спланировать жизненный цикл;
— характеристики прототипов и пилотных проектов, в некоторой степени подобных планируемому объекту, о которых известны реализованные планы и необходимые экономические характеристики уже завершенных аналогичных процессов или объектов.
Совместная, корректная обработка исходных данных этих двух типов позволяет при проектировании оценивать и получать новые, прогнозируемые характеристики процессов, планов и экономических показателей создания ПС. Исходные данные первого типа отражают характеристики конкретного создаваемого объекта или процесса, доступные методы и инструментальные средства автоматизации труда при их создании. Эти данные последовательно детализируются и уточняются в процессе проектирования и дальнейшего ЖЦ ПС, что, в частности, позволяет уточнять выбор компонентов аналогичных объектов и их характеристик для исходных данных второго типа.
Второй тип исходных данных для обоснования и планирования разработки ПС составляют обобщенный опыт проектирования и экономические характеристики прототипов нового программного продукта. Для достоверного планирования необходимо накопление, обобщение и изучение конкретных данных о реализованных планах, затратах и использованных ресурсах завершенных разработок ПС в различных аспектах. Такие ТЭП и факторы, их определяющие, изучены в процессе обработки значительного статистического материала реальных отечественных и зарубежных проектов программных продуктов и использованы ниже в методиках прогнозирования(см. п. 2 — 4).
18. Цели и процессы технико-экономического обоснования проектов программных средств
(Презентация 7)
Выбор и формирование требований к функциональной пригодности ПС — наиболее ответственная, стратегическая задача начальных этапов технико-экономического обоснования проекта программного продукта, системного проектирования и всего последующего развития его жизненного цикла.
При технико-экономическом обосновании проекта ПС на любом уровне целесообразно применять методы и методики, адекватные целям и этапам его реализации. Следует согласовывать цели оценивания ТЭП с потребностями в информации, способствующей принятию решений для планирования затрат труда и других ресурсов.
При разработке ПС необходимо учитывать, что экономические, временные, вычислительные и другие ресурсы на разработку и весь ЖЦ программ всегда ограниченны и используемые затраты для улучшения каждой характеристики должны учитывать эти ограничения. Для рационального распределения этих ресурсов необходимо знать, как отражается изменение затрат на улучшении каждой характеристики качества ПС.
Основными ресурсами у разработчиков при создании сложных комплексов программ являются: допустимые трудозатраты (стоимость) на разработку ПС с требуемым качеством; время — длительность полного цикла создания программного продукта; необходимое и доступное число специалистов соответствующей квалификации. Потребность в этих ресурсах в наибольшей степени зависит от размера — масштаба и сложности разрабатываемого ПС.
— цели оценивания ТЭП должны быть согласованы с потребностями в информации, способствующей принятию решений на соответствующем этапе проекта ПС;
— достоверность оценок ТЭП должна быть сбалансирована для различных компонентов системы, и величина уровня неопределенности для каждого компонента должна быть примерно одинаковой, если в процессе принятия решения все компоненты имеют одинаковый вес;
— следует возвращаться к предшествующим целям оценивания ТЭП и изменять их, когда это необходимо для ответственных бюджетных решений, принимаемых на ранних этапах и влияющих на следующие этапы.
Практически всегда необходимо время и трудоемкость на :
— первичный системный анализ целесообразности применения ПИК;
— поиск, адаптацию и процессы использования готовых компонентов;
— оценку затрат с учетом стоимости приобретения и адаптации переносимых программ и баз данных;
— интегрирование в новой операционной или внешней среде;
— тестирование и испытания компонентов в комплексе с унаследованными программами.
Накопленный опыт создания ПС и обобщение проведенных исследований позволили выделить четыре основные группы факторов, влияющих на оценки затрат при непосредственной разработке программ:
— факторы, отражающие особенности создаваемого комплекса программ, как объекта разработки, требования к его функциональным характеристиками к качеству;
— факторы, определяющие организацию процесса разработки комплексов программ и его обеспечение квалифицированными специалистами;
— факторы, характеризующие технологическую среду и оснащенность инструментальными средствами автоматизации процесса разработки программ;
— факторы, отражающие оснащенность процесса создания ПС аппаратурными вычислительными средствами, на которых реализуются комплексы программ и базируются инструментальные системы автоматизации разработки.
19. Экспертное технико-экономическое обоснование проектов программных средств
(Презентация 7)
В этой методике реализован метод прогноза ТЭП с учетом экспертной оценки минимального числа факторов. Данная методика оценки ТЭП может применяться, когда определены цели и общие функции проекта ПС, сформулированные в концепции и первичных требованиях с досто-верностью около 20—40%. Основная цель оценки ТЭП — подготовить возможность принять обоснованное решение о допустимости дальнейшего продвижения проекта в область системного анализа, разработки требований и предварительного проектирования.
В качестве основных критериев выбора методик прогнозирования ТЭП разработки ПС целесообразно учитывать возможность их использования как на начальных, так и на более поздних этапах разработки.
Если оказывается, что рассчитанные технико-экономические показатели и требуемые ресурсы не могут быть обеспечены для продолжения проекта, то возможны кардинальные решения: либо изменение некоторых ТЭП и выделяемых ресурсов, либо прекращение проектирования данного ПС. Учитывая полноту и достоверность доступных характеристик и требований к проекту ПС, должны быть определены цели и возможная достоверность технико-экономического обоснования продолжения проектирования ПС.
При наличии перечисленных исходных данных и положительной оценке целесообразности экспертного анализа ТЭП проекта может реализовываться методика, состоящая из следующих шагов:
— определение класса, сложности функций проекта программного средства;
— экспертная оценка размера — масштаба, числа строк предполагаемого текста разрабатываемых программ, с учетом размера повторно используемых компонентов и характеристик возможного языка программирования;
— экспертная оценка возможной средней производительности труда специалистов при разработке программ и/или стоимости (и длительности) разработки одной сроки текста программ проекта ПС;
— расчет возможной полной трудоемкости и длительности разработки проекта ПС, а также среднего числа специалистов, необходимых для его реализации;
— обобщение основных технико-экономических по-казателей и полной стоимости разработки проекта ПС, анализ результатов и технико-экономическое обоснование рентабельности продолжения проектирования комплекса программ.
Достоверность прогнозов ТЭП зависит, прежде всего, от точности экспертной оценки исходных данных: размера — масштаба ПС и от достоверности экспертной оценки производительности труда специалистов или оценки стоимости разработки одной строки текста программ (см. таблицу 2). Кроме того, экспертные оценки зависят от компетенции и объективности экспертов, их оптимистичности, пессимистичности, знания существенных особенностей проекта.
Экспертная оценка размера проекта программного средства наиболее сложная задача в этой методике. Приступая к разработке комплекса программ, как в любой профессиональной деятельности, необходимо сначала провести реалистическую оценку возможного масштаба проекта — поставленных целей, ресурсов проекта и выделенного времени. Задача управления масштабом состоит в задании базовых требований, которые включают разбитое на компоненты ограниченное множество функций и требований, намеченных для реализации в конкретной версии проекта.
Экспертная оценка необходимого числа специалистов всех квалификаций рассчитывается путем деления полной трудоемкости разработки ПС на длительность ее реализации. Для примера крупного проекта ПС реального времени, размером 500 тысяч строк, необходимое число специалистов достигает 160 человек, а для относительно небольшого проекта (30 тысяч строк) — в десять раз меньше (16 человек). Аналогично можно получить оценки необходимого числа специалистов на выделенных крупных этапах разработки ПС, что полезно для первичного формирования коллектива и оценки возможности реализации им конкретного проекта ПС
Экспертная оценка длительности разработки сложных ПС (таблица 3), может базироваться на формулах модели СОСОМО. Основой для расчета длительности целесообразно использовать рассчитанную ранее трудоемкость разработки проекта ПС, от которой не линейно зависит длительность (месяцы), приблизительно равная трудоемкости (человеко-месяцы) в степени 0, 3. Например, крупные проекты ПС реального времени размером около 500 тысяч строк требуют для реализации около 3, 5 лет, а небольшие (30 тысяч строк) — около одного года. При этом следует учитывать, что необходимая численность коллектива специалистов изменяется в десяток раз.
Экспертные оценки удельных затрат на строку текста программ относятся к полному циклу разработки крупных комплексов программ, начиная от создания концепции и требований до завершения испытаний и передачи программного продукта заказчику или пользователям, с учетом всего состава коллектива специалистов всех квалификаций. По мнению некоторых специалистов, несмотря на появление новых методов и инструментальных средств разработки сложных ПС, средняя производительность при их создании за последние двадцать лет осталась почти неизменной и составляет около 3000 строк кода на одного разработчика проекта в год (порядка 250 строк на человеко-месяц).
20. Оценка технико-экономических показателей проектов программных продуктов с учетом совокупности факторов предварительной модели СОСОМОII
(Презентация 8)
Обобщенные оценки технико-экономических показателей проекта ПС целесообразно представлять в виде таблиц с указанием достоверности оценок результатов расчетов. На основе анализа результатов и оценивания рассчитанных характеристик следует выполнять заключительное технико-экономическое обоснование проекта ПС и определять:
— целесообразно ли продолжать работы над конкретным проектом ПС в направлении детализации требований, функций и технико-экономических характеристик или следует его прекратить вследствие недостаточных ресурсов специалистов, времени или возможной стоимости и трудоемкости разработки;
— при наличии достаточных ресурсов, следует ли провести маркетинговые исследования для определения рентабельности полного выполнения проекта ПС и создания программного продукта для поставки на рынок;
— достаточно ли полно и корректно формализованы концепция и требования к проекту ПС, на основе которых проводились расчеты ТЭП, или их следует откорректировать и выполнить повторный анализ с уточненными исходными данными;
— есть ли возможность применить готовые повторно используемые компоненты ПС, в каком относительном размере от всего комплекса программ, и рентабельно ли их применять в конкретном проекте ПС или весь проект целесообразно разрабатывать как полностью новый.
В СОСОМО II для оценки ТЭП представлены две модели — для этапов предварительного и детального проектирования (см. Boehm B.W. et al. Software cost estimation with СОСОМО П. Prentice Hall PTR. New Jersey. 2000).
21. Уточненная оценка технико-экономических показателей проектов
программных продуктов с учетом полной совокупности факторов детальной модели СОСОМО 11.200
(Презентация 8)
Обобщенные оценки технико-экономических показателей проекта ПС целесообразно представлять в виде таблиц с указанием достоверности оценок результатов расчетов. На основе анализа результатов и оценивания рассчитанных характеристик следует выполнять заключительное технико-экономическое обоснование проекта ПС и определять:
— целесообразно ли продолжать работы над конкретным проектом ПС в направлении детализации требований, функций и технико-экономических характеристик или следует его прекратить вследствие недостаточных ресурсов специалистов, времени или возможной стоимости и трудоемкости разработки;
— при наличии достаточных ресурсов, следует ли провести маркетинговые исследования для определения рентабельности полного выполнения проекта ПС и создания программного продукта для поставки на рынок;
— достаточно ли полно и корректно формализованы концепция и требования к проекту ПС, на основе которых проводились расчеты ТЭП, или их следует откорректировать и выполнить повторный анализ с уточненными исходными данными;
— есть ли возможность применить готовые повторно используемые компоненты ПС, в каком относительном размере от всего комплекса программ, и рентабельно ли их применять в конкретном проекте ПС или весь проект целесообразно разрабатывать как полностью новый.
Для более точного технико-экономического обоснования проектов ПС при детальном проектировании обычно целесообразно учитывать влияние ряда дополнительных факторов из четырех групп, что позволяет повысить достоверность прогнозирования технико-экономических показателей ПС до уровня около 5—10%.
В детальной модели СОСОМО II влияние на трудоемкость определяют 22 фактора, из которых пять — масштабные факторы, характеризуются множителем в значении степени размера ПС, а 17 множителей непосредственно изменяют трудоемкость разработки. Перечень, максимальные значения и содержание этих множителей представлены в таблице 8. При этом номинальными (средними) ниже принимаются все, при которых соответствующий фактор практически не влияет на трудоемкость ПС.
Для выполнения оценок трудоемкости разработки (человеко-месяцы) в детальной модели СОСОМО II предложены выражения, уточняющие зависимости.
В модели СОСОМО II поддерживаются вероятностные диапазоны оценок, представляющие одно стандартное отклонение на фоне наиболее достоверных оценок. При использовании представленных выражений для прогнозирования ТЭП конкретных проектов следует выбирать набор факторов (калибровать модель), имеющих наибольшие значения коэффициентов изменения трудоемкости (КИТ) и в соответствии с характеристиками конкретного проекта и среды разработки и вставлять выбранные значения в таблицу 8. Значения этих коэффициентов и уровни оценок их влияния на трудоемкость по основным выделенным группам факторов представлены в модели СОСОМО II.
В модели СОСОМО II поддерживаются вероятностные диапазоны оценок, представляющие одно стандартное отклонение на фоне наиболее достоверных оценок.
При калибровке модели СОСОМО II последовательно выполняются следующие процедуры для конкретного проекта:
— выбирается набор факторов, оказывающих наибольшее влияние на прогнозируемую трудоемкость проекта ПС;
— устанавливаются значения масштабных факторов;
— для каждого из выбранных факторов производится оценка коэффициента изменения трудоемкости для анализируемого проекта ПС.
|
|