Характеристики и влияние коллективизма разработчиков программных средств на трудоемкость.

37. Ресурсы для обеспечения функциональной пригодности при разработке сложных программных средств.

При проектировании 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 отращивается изменение затрат на улучшении каждой характеристики качества ПС.

Обеспечение функциональной пригодности является основной целью при использовании финансовых, трудовых, вычислительных и других ресурсов в жизненном цикле ПС. Однако это не значит, что затраты на решение этой основной задачи всегда являются доминирующими по величине. Необходимость выполнения ряда требований к остальным, конструктивным характеристикам качества часто приводит к тому, что использование ресурсов на их реализацию может превышать базовые затраты на обеспечение функциональной пригодности.

Для анализа затрат ресурсов в жизненном цикле ПС при проектировании их целесообразно разделить на две части:

— затраты на создание программных компонентов, обеспечивающих базовые свойства функциональной пригодности комплекса программ для его применения по прямому назначению пользователями, в соответствии с требованиями контракта и технического задания;

— основные составляющие дополнительных затрат, обеспечивающие требуемые конструктивные характеристики качества для улучшения функциональной пригодности ПС в соответствии с целями и сферой его применения.

Затраты на обеспечение функциональной пригодности зависят, в первом приближении, от сложности алгоритмов, объема комплекса программ и баз данных, которые определяют затраты труда и длительность полного цикла их разработки. Основные затраты идут на овеществленный, преимущественно интеллектуальный, труд специалистов различных категорий. Поэтому для их измерения наиболее универсальной единицей стали трудозатраты специалистов в человеко-днях или человеко-месяцах, которые обычно достаточно просто могут преобразовываться в стоимость процесса разработки.

наиболее сильно отличающиеся затратами на функциональную пригодность, при одном и том же общем размере полностью новых программ и информации баз данных, которые характеризуются:

— максимальной трудоемкостью — ПС систем управления динамическими объектами или процессами в реальном времени (СРВ);

— средней трудоемкостью — ПС административных, организационных и информационно-поисковых систем (ИПС);

— минимальной трудоемкостью создания — пакеты автономных расчетных прикладных программ (ППП).

Крупные затраты, достигающие 30% от полных затрат на разработку сложных ПС, могут приходиться на верификацию и тестирование программных компонентов, что должно обеспечивать корректность и надежность ПС в целом

Затраты на квалификационное тестирование и испытания ПС в целом обычно могут быть достаточно четко выделены из остальных ресурсов, так как в этих процессах непосредственно участвуют заказчик и пользователи. Величина этих затрат, без учета ресурсов, необходимых для имитации внешней среды, может составлять около 10% от общих затрат на разработку

Затраты на обеспечение безопасности и надежности функционирования ПС

Затраты на обеспечение высокой надежности в составе разработки ПС

Затраты на создание достаточно полного комплекта документации

Сопровождаемость ПС можно оценивать потребностью трудовых и временных ресурсов для ее обеспечения и для реализации.

Мобильность и затраты конкретных ресурсов для переноса программ и данных на иные аппаратные и операционные платформы при проектировании могут быть учтены только очень приблизительно.

В ряде случаев целесообразна настройка — адаптация готовых компонентов на новые условия применения.

В пределе при построении нового ПС на 80—90% из готовых компонентов суммарные затраты могут сокращаться в 3—5 раз. В этом случае, кроме 10—20% затрат на создание новых программных компонентов, необходимы ресурсы на комплексирование нового ПС, его квалификационное тестирование, испытания и документирование.

Практически всегда необходимы время и трудоемкость на системный анализ и оценивание целесообразности разработки комплекса программ из готовых компонентов с учетом стоимости приобретения и адаптации переносимых программ.

39. Ресурсы на имитацию внешней среды для обеспечения тестирования и испытаний программных средств.

При создании крупных ПС одной из больших составляющих могут быть необходимые ресурсы на генерацию тестов.

Анализ эффективности программной имитации внешней среды при разработке и определении качества ПС целесообразно разделить на две части: оценка факторов, определяющих эффективность средств имитации тестов, и оценка экономического выигрыша при моделировании внешней среды на ЭВМ по сравнению с натурными экспериментами в реальных системах.

Таким образом, затраты на натурные эксперименты для оценивания характеристик ПС определяются использованием всей реальной внешней среды, в которой предстоит в дальнейшем функционировать программам, а также затратами на средства измерения характеристик этой среды и проверяемого ПС в процессе разработки, испытаний и определения качества.

Затраты на программную имитацию тестовых данных определяются ресурсами, необходимыми на проектирование и эксплуатацию сложных комплексов программ для этих целей, и следующими составляющими:

— затратами на разработку комплекса программ для имитации информации внешних объектов и среды их функционирования;

— затратами на эксплуатацию программ имитации за время проведения тестирования, испытаний и/или определения характеристик качества тестируемого ПС;

— затратами на первичную установку и эксплуатацию моделирующей ЭВМ и вспомогательного оборудования, используемого в имитационном стенде.

40. Дефекты, ошибки и риски в жизненном цикле программных средств.

Источниками ошибок в ПС являются специалисты — конкретные люди с их индивидуальными особенностями, квалификацией, талантом и опытом. При этом можно выделить предсказуемые модификации, расширения и совершенствования ПС и изменения, обусловленные выявлением случайных, непредсказуемых дефектов и ошибок. Вследствие этого плотность потоков и размеры необходимых корректировок в модулях и компонентах при разработке и сопровождении ПС могут различаться в десяток раз.

Однако в крупных комплексах программ статистика и распределение типов выполняемых изменений для коллективов разных специалистов нивелируются и проявляются достаточно общие закономерности

Риски проявляются, как негативные последствия дефектов функционирования и применения ПС, которые способны нанести ущерб системе, внешней среде или пользователю в результате отклонения характеристик объектов или процессов от заданных требованиями заказчика, согласованными с разработчиками.

Риски характеризуют возможные негативные последствия дефектов или ущерб пользователей при применении и функционировании ПС и системы, и задача разработчиков сводится к сокращению

дефектов и ликвидации рисков

Различия между ожидаемыми и полученными результатами функционирования программ могут быть следствием ошибок не только в созданных программах, но и ошибок в первичных требованиях спецификаций, явившихся базой при создании эталонов-тестов.

На практике в процессе ЖЦ ПС исходные требования поэтапно уточняются, модифицируются, расширяются и детализируются по согласованию между заказчиком и разработчиком. Базой таких уточнений являются неформализованные представления и знания специалистов-заказчиков и разработчиков, а также результаты промежуточных этапов проектирования. Однако установить некорректность таких эталонов еще труднее, чем обнаружить дефекты в сопровождаемых программах, так как принципиально отсутствуют формализованные данные, которые можно использовать как исходные.

Важной особенностью процесса выявления ошибок в программах является отсутствие полностью определенной программы-эталона, которой должны соответствовать текст и результаты функционирования разрабатываемой программы.

…

Небольшими ошибками называют такие, на которые средний пользователь не обратит внимания при применении ПС вследствие отсутствия их проявления и последствия которых обычно так и не обнаруживаются.

Умеренными ошибками называют те, которые влияют на конечного пользователя, но имеются слабые последствия или обходные пути, позволяющие сохранить достаточную функциональность ПС.

Критические ошибки останавливают выпуск версии программного продукта. Это могут быть ошибки с высоким влиянием, которые вызывают сбой в системе или потерю данных, отражаются на надежности и безопасности применения ПС, с которыми никогда не передается комплекс программ пользователю. По десятибалльной шкале — от 8 до 10-го приоритета.

41. Общие особенности дефектов, ошибок и рисков в сложных программных средствах.

42. Причины и свойства дефектов, ошибок и модификаций в сложных программных средствах.

Изменения характеристик системы и внешней среды, принятые в процессе разработки ПС за исходные, могут быть результатом аналитических расчетов, моделирования или исследования аналогичных систем. В ряде случаев может отсутствовать полная адекватность предполагаемых и реальных характеристик, что является причиной сложных и трудно обнаруживаемых системных ошибок и дефектов развития проекта. Ситуация с такими ошибками дополнительно усложняется тем, что эксперименты по проверке взаимодействия ПС с реальной внешней средой во всей области изменения параметров зачастую сложны и дороги, а в отдельных случаях, при создании опасных ситуаций, недопустимы.

В этих случаях приходится использовать моделирование и имитацию внешней среды с заведомым упрощением ее отдельных элементов и характеристик, хотя степень упрощения не всегда удается оценить с необходимой точностью.

— сложность ошибок изменяемых программных компонентов и модулей определяется конструктивной сложностью модификации оформленного компонента программы и может быть оценена с позиции сложности внутренней структуры и преобразования данных в каждом модуле, а также интегрально по некоторым внешним статистическим характеристикам размеров модулей;

— сложность ошибок корректировок структуры комплекса или компонентов и связей между модулями по передачам управления и по обмену информацией определяется глубиной взаимодействия модулей и регулярностью структуры межмодульных связей;

— сложность ошибок изменения структуры данных определяется количеством и структурой глобальных и обменных переменных в базе данных, регулярностью их размещения в массивах, а также сложностью доступа к этим данным.

Масштаб —размер комплексов программ и их изменяемой части наиболее сильно влияет на количество ошибок, а также на требования к качеству ПС.

Ошибки структуры можно разделить на три категории: пропуски, конфликты и ошибки перевода.

Пропуски означают неспособность включить изменения одного или более требований в окончательную структуру ПС. Когда пропуск новой функции или компонента попадает в окончательную структуру, он станет ошибкой в конечном программном продукте.

Конфликты возникают, когда модификация двух различных, конструктивных свойств имеют конфликтующую структуру. Это может происходить в случае явного конфликта, когда в структуре установлено, что файл может быть открыт двумя разными людьми в одно и то же время, тогда как в базовом классе определяется только однопользовательский доступ. Ошибки, которые основаны на конфликтах на этом уровне, часто невозможно исправить без полного переписывания модулей версии ПС.

Ошибки перевода — наиболее коварные среди всех ошибок структурного уровня. Они проявляются, когда требования заказчика интерпретируются неправильно, по крайней мере, с точки зрения конечного пользователя. Если разработчик структуры либо неверно прочитает требования, либо не увидит содержание требования, так же как конечный пользователь, появится ошибка разработки структуры данного компонента или ПС.

Системные ошибки в ПС определяются, прежде всего, неполной информацией о реальных процессах, происходящих в источниках и потребителях информации.

Алгоритмические ошибки программ трудно поддаются обнаружению методами статического автоматического контроля.

К алгоритмическим ошибкам следует отнести также ошибки интерфейса модулей и функциональных групп программ, когда информация, необходимая для функционирования некоторой части программы, оказывается не полностью подготовленной программами, предшествующими по времени включения, или неправильно передаются информация и управление между взаимодействующими модулями.

Ошибки реализации спецификаций компонентов — это программные дефекты, возможно, ошибки требований, структуры или программные ошибки компонентов

Первую категорию составляют дефекты, которые приводят к отображению для пользователя сообщений об ошибках при точном следовании порядку выполнения требуемых функций. Хотя эти сообщения могут быть вполне законны, пользователи могут посчитать это ошибкой, поскольку они делали все правильно и, тем не менее, получили сообщение об ошибке. Часто ошибки этого типа вызваны либо проблемами с ресурсами, либо специфическими зависимостями от данных.

Вторая категория модификаций может содержать ошибки, связанные с дефектами в графическом интерфейсе пользователя. Такие ошибки могут являться либо нестандартными модификациями пользовательского интерфейса, которые приводят к тому, что пользователь совершает неверные действия, либо они могут быть стандартными компонентами пользовательского интерфейса, используемыми иначе, чем ожидает конечный пользователь.

Третья категория может содержать пропущенные на стадии реализации функции, что всегда считается ошибкой, возможно, с большим риском. Многие тестировщики и пользователи бета-версий сообщают об ошибках, которые на самом деле являются желательными улучшениями. В данном случае можно не замечать обнаруженные таким образом отсутствия функций, которых не было в спецификациях.

Программные ошибки модифицированных компонентов по количеству и типам в первую очередь определяются степенью автоматизации программирования и глубиной статического контроля текстов программ

Ошибки в документации модификаций состоят в том, что система делает что-то одним образом, а документация отражает сценарий, что она должна работать иначе.

Технологические ошибки документации и фиксирования программ в памяти ЭВМ составляют иногда до 10% от общего числа ошибок, обнаруживаемых при тестировании.

43. Риски в жизненном цикле сложных программных средств.

Причинами возникновения и проявления рисков могут быть: злоумышленные, активные воздействия заинтересованных лиц или случайные негативные проявления дефектов внешней среды, системы или пользователей.

Специфические факторы обеспечения информационной безопасности и риски, характерные для сложных информационных систем, — целостность, доступность и конфиденциальность информационных ресурсов, а также ряд типовых процедур систем защиты — криптографическая поддержка, идентификация и аутентификация, защита и сохранность данных пользователей при предумышленных атаках из внешней среды далее не рассматриваются.

Риски при случайных, дестабилизирующих воздействиях дефектов программных средств и отсутствии предумышленного негативного влияния на системы, ПС или информацию баз данных существенно отличаются от предшествующих задач. Эти риски объектов и систем зависят от отказовых ситуаций, отрицательно отражающихся на работоспособности и реализации их основных функций, причинами которых могут быть дефекты и аномалии в аппаратуре, программах, данных или вычислительных процессах. При этом катастрофически, критически или существенно искажается процесс функционирования систем, что может наносить значительный ущерб при их применении.

Процессы анализа и сокращения рисков должны сопутствовать основным этапам разработки и обеспечения ЖЦ сложных программных средств в соответствии с международными стандартами, а также методам систем обеспечения качества ПС. Эти процессы могут быть отражены пятью этапами работ и процедур

Управления рисками предполагает ясное понимание внутренних и внешних причин и реальных источников угроз, влияющих на качество проекта ПС, которые могут привести к его провалу или большому ущербу. В результате анализа следует создавать план отслеживания изменения рисков в жизненном цикле ПС, который должен регулярно рассматриваться и корректироваться.

Главной целью управления рисками является обнаружение, идентификация и контроль за редко встречающимися ситуациями и факторами, которые приводят к негативным — рисковым результатам проекта. Это должно отражаться на применении регламентированных процессов, в которых факторы и угрозы рисков систематически идентифицируются, оцениваются и корректируются.

Одной из самых распространенных причин и опасных источников рисков являются ошибки при оценке масштаба — размера проекта или программного продукта. Эти ошибки чаще всего бывают случайными — непредумышленными, вследствие недостаточной компетентности заказчика или разработчика-поставщика.

44. Риски при формировании требований к характеристикам сложных программных средств.

Для продолжения разработки проекта после оценки рисков масштаба комплекса программ необходимо выполнить цикл поэтапного определения и формирования совокупности спецификаций требований к проекту ПС. Первым этапом является создание концепции проекта ПС и комплекса первичных требований к иерархическому набору функций, на которые могут быть разбиты предполагаемые фактические компоненты ПС.

Для устранения или снижения рисков до допустимых пределов может быть необходимо изменение требований к функциональной пригодности, к конструктивным характеристикам и доступным ресурсам. Поэтому на этапах проектирования последовательно должны определяться:

Для управления рисками и детального сопоставительного оценивания выбранных характеристик качества целесообразно каждому из них присваивать коэффициент или приоритет влияния на функциональную пригодность. Группа квалифицированных экспертов из состава заказчиков, потенциальных пользователей и/или разработчиков должны оценивать и устанавливать значения таких коэффициентов —рисков (приоритетов) в пределах унифицированной шкалы, например, от единицы до десяти, для конкретного проекта ПС. Точность определения коэффициентов вряд ли может превышать 10%, поэтому количество градаций шкалы целесообразно не больше десяти.

На основе анализа и оценивания характеристик масштаба, набора требований, возможных затрат ресурсов и значений рисков в ЖЦ ПС следует определять: