Модели жизненного цикла АИС

Каскадный подход хорошо зарекомендовал себя при построении ИС, для которых в самом начале разработки можно достаточно точно и полно сформировать все требования с тем, чтобы предоставить разработчикам свободно реализовывать их технически как можно лучше. В эту категорию попадают сложные системы с большим количеством задач вычислительного характера системы реального времени и др.

Модель жизненного цикла АИС — это структура, описывающая процессы, действия и задачи, которые осуществляются и ходе разработки, функционирования и сопровождения в течение всего жизненного цикла системы.

Выбор модели жизненного цикла зависит от специфики, масштаба, сложности проекта и набора условий, в которых АИС создается и функционирует.

Модель ЖЦ АИС включает:

• стадии;

• результаты выполнения работ на каждой стадии;

• ключевые события или точки завершения работ и принятия решений.

В соответствии с известными моделями ЖЦ ПО определяют модели ЖЦ АИС — каскадную, итерационную, спиральную.

I. Каскадная модель описывает классический подход к разработке систем в любых предметных областях; широко использовалась в 1970—80-х гг.

Каскадная модель предусматривает последовательную организацию работ, причем основной особенностью модели является разбиение всей работы на этапы. Переход от предыдущего этапа к последующему происходит только после полного завершения всех работ предыдущего.

Выделяют пять устойчивых этапов разработки, практически не зависящих от предметной области

На первом этапе проводится исследование проблемной области, формулируются требования заказчика. Результатом данного этапа является техническое задание (задание на разработку), согласованное со всеми заинтересованными сторонами.

В ходе второго этапа, согласно требованиям технического задания, разрабатываются те или иные проектные решения. В результате появляется комплект проектной документации.

Третий этап — реализация проекта; по существу, разработка программного обеспечения (кодирование) в соответствии с проектными решениями предыдущего этапа. Методы реализации при этом принципиального значения не имеют. Результатом выполнения этапа является готовый программный продукт.

На четвертом этапе проводится проверка полученного программного обеспечения на предмет соответствия требованиям, заявленным в техническом задании. Опытная эксплуатация позволяет выявить различного рода скрытые недостатки, проявляющиеся в реальных условиях работы АИС.

Последний этап — сдача готового проекта, и главное здесь — убедить заказчика в том, что все его требования выполнены в полной мере.

Рис.1.1 Каскадная модель ЖЦ АИС

Этапы работ в рамках каскадной модели часто называют частями проектного цикла АИС, поскольку этапы состоят из многих итерационных процедур уточнения требований к системе и вариантов проектных решений. ЖЦ АИС существенно сложнее и длиннее: он может включать в себя произвольное число циклов уточнения, изменения и дополнения уже принятых и реализованных проектных решений. В этих циклах происходит развитие АИС и модернизация отдельных ее компонентов.

Преимущества каскадной модели:

1) на каждом этапе формируется законченный набор проект ной документации, отвечающий критериям полноты и согласованности. На заключительных этапах разрабатывается пользовательская документация, охватывающая все предусмотренные стандартами виды обеспечения АИС (организационное, информационное, программное, техническое и т. д.);

2) последовательное выполнение этапов работ позволяет планировать сроки завершения и соответствующие затраты.

Каскадная модель изначально разрабатывалась для решения различного рода инженерных задач и не потеряла своего значение для прикладной области до настоящего времени. Кроме того, каскадный подход идеально подходит для разработки АИС, как уже в самом начале разработки можно достаточно точно полно сформулировать все требования с тем, чтобы предоставить разработчикам свободу технической реализации. К таким АИС, в частности, относятся сложные расчетные системы и системы реального времени.

Недостатки каскадной модели:

• существенная задержка в получении результатов;

• ошибки и недоработки на любом из этапов проявляются, как правило, на последующих этапах работ, что приводит к необходимости возврата;

• сложность параллельного ведения работ по проекту;

• чрезмерная информационная перенасыщенность каждого из этапов;

• сложность управления проектом;

•высокий уровень риска и ненадежность инвестиций.

Задержка в получении результатов проявляется в том, что последовательном подходе к разработке согласование результатов с заинтересованными сторонами производится только е завершения очередного этапа работ. В результате может оказаться, что разрабатываемая АИС не соответствует требованиям, и такие несоответствия могут возникать на любом этапе разработки; кроме того, ошибки могут непреднамеренно вноситься и проектировщиками-аналитиками, и программистами, так как они не обязаны хорошо разбираться в тех предметных областях, для которых разрабатывается АИС.

Возврат на более ранние стадии. Этот недостаток является из проявлений предыдущего: поэтапная последовательная работа над проектом может привести к тому, что ошибки, допущенные на более ранних этапах, обнаруживаются только на последующих стадиях. В результате проект возвращается на предыдущий этап, перерабатывается и только затем передается в последующую работу. Это может послужить причиной срыва графика и усложнения взаимоотношений между группами разработчиков, выполняющих отдельные этапы.

Самый плохой вариант, когда недоработки предыдущего этапа обнаруживаются не на следующем этапе, а позднее. Например, на стадии опытной эксплуатации могут проявиться ошибки в описании предметной области. Это означает, что часть проекта должна быть возвращена на начальный этап работы.

Сложность параллельного ведения работ связана с необходимостью согласования различных частей проекта Чем сильнее взаимосвязь отдельных частей проекта, тем чаще и тщательнее должна выполняться синхронизация, тем сильнее зависят друг от друга группы разработчиков. В результате преимущества параллельного проведения работ просто теряются; отсутствие параллелизма негативно сказывается и на организации работы всего коллектива.

Проблема информационной перенасыщенности возникает вследствие сильной зависимости между различными группами разработчиков. Дело в том, что при внесении изменений в одну из частей проекта, необходимо оповещать тех разработчиков, которые использовали (могли использовать) ее в своей работе. При наличии большого числа взаимосвязанных подсистем синхронизация внутренней документации становится отдельной важнейшей задачей: разработчики должны постоянно знакомятся с изменениями и оценивать, как скажутся эти изменения на полученных результатах.

Сложность управления проектом в основном обусловлена строгой последовательностью стадий разработки и наличием сложных взаимосвязей между различными частями проекта. Регламентированная последовательность работ приводит к тому, что одни группы разработчиков должны ожидать результатов работы других команд, поэтому требуется административное вмешательство для согласования сроков и состава передаваемой документации.

В случае же обнаружения ошибок в работе необходим возврат к предыдущим этапам; текущая работа тех, кто ошибся, прерывается. Следствием этого обычно является срыв сроков выполнения как исправляемого, так и нового проектов.

Упростить взаимодействие между разработчиками и уменьшить информационную перенасыщенность документации можно, сокращая количество связей между отдельными частями проекта, но далеко не каждую АИС можно разделить на слабо связанные подсистемы.

Высокий уровень риска. Чем сложнее проект, тем дольше длится каждый этап разработки и тем сложнее взаимосвязи между отдельными частями проекта, количество которых также увеличивается. Причем результаты разработки можно реально увидеть и оценить лишь на этапе тестирования, т. е. после завершения анализа, проектирования и разработки — этапов, выполнение которых требует значительного времени и средств.

Запоздалая оценка порождает серьезные проблемы при выявлении ошибок анализа и проектирования — требуется возврат на предыдущие стадии и повторение процесса разработки. Однако возврат на предыдущие стадии может быть связан не только с ошибками, но и с изменениями, произошедшими в предметной области или в требованиях заказчика за время разработки. При этом никто не гарантирует, что предметная область снова не изменится к тому моменту, когда будет готова следующая версия проекта. Фактически это означает, что существует вероятность «зацикливания» процесса разработки: расходы на проект будут постоянно расти, а сроки сдачи готового продукта постоянно откладываться.

II. Итерационная модель (Поэтапная модель с промежуточным контролем) заключается в серии коротких циклов (шагов) по планированию, реализации, изучению, действию.

Создание сложных АИС предполагает проведение согласований проектных решений, полученных при реализации отдельных задач. Подход к проектированию «снизу — вверх» обусловливает необходимость таких итераций возвратов, когда проектные решения по отдельным задачам объединяются в общие системные. При этом возникает потребность в пересмотре ранее сформировавшихся требований.

Преимущество итерационной модели в том, что межэтапные корректировки обеспечивают меньшую трудоемкость разработки по сравнению с каскадной моделью.

Недостатки итерационной модели:

· время жизни каждого этапа растягивается на весь период работки;

· вследствие большого числа итераций возникают рассогласования выполнения проектных решений и документации;

· запутанность архитектуры;

· трудности использования проектной документации на стадиях внедрения и эксплуатации вызывают необходимость перепроектирования всей системы.

III. Спиральная модель, в отличие от каскадной, но аналогично предыдущей предполагает итерационный процесс разработки АИС. При этом возрастает значение начальных этапов, таких как анализ и проектирование, на которых проверяется и обосновывается реализуемость технических решений путем создания прототипов.

Каждая итерация представляет собой законченный цикл разработки, приводящий к выпуску внутренней или внешней версии изделия (или подмножества конечного продукта), которое совершенствуется от итерации к итерации, чтобы стать законченной системой (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Спиральная модель ЖЦ АИС

Таким образом, каждый виток спирали соответствует созданию фрагмента или версии программного изделия, на нем уточняются цели и характеристики проекта, определяется его качество, планируются работы на следующем витке спирали. Каждая итерация служит для углубления и последовательной конкретизации деталей проекта, в результате этого выбирается обоснованный вариант окончательной реализации.

Использование спиральной модели позволяет осуществлять переход на следующий этап выполнения проекта, не дожидаясь полного завершения текущего, — недоделанную работу можно будет выполнить на следующей итерации. Главная задача каждой итерации — как можно быстрее создать работоспособный продукт для демонстрации пользователям. Таким образом, существенно упрощается процесс внесения уточнений и дополнений проект.

Спиральный подход к разработке программного обеспечения позволяет преодолеть большинство недостатков каскадной модели, кроме того, обеспечивает ряд дополнительных возможностей, делая процесс разработки более гибким.

Преимущества итерационного подхода:

• итерационная разработка существенно упрощает внесение изменений в проект при изменении требований заказчика;

• при использовании спиральной модели отдельные элементы АИС интегрируются в единое целое постепенно. Поскольку интеграция начинается с меньшего количества элементов, то возникает гораздо меньше проблем при ее проведении;

• снижение уровня рисков (следствие предыдущего преимущества, так как риски обнаруживаются именно во время интеграции). Уровень рисков максимален в начале разработки проекта, по мере продвижения разработки он снижается;

• итерационная разработка обеспечивает большую гибкость в управлении проектом, давая возможность внесения тактических изменений в разрабатываемое изделие. Так, можно сократить сроки разработки за счет снижения функциональности системы или использовать в качестве составных частей продукцию сторонних фирм вместо собственных разработок (актуально при рыночной экономике, когда необходимо противостоять продвижению изделия конкурентов);

• итерационный подход упрощает повторное использование компонентов, поскольку гораздо проще выявить (идентифицировать) общие части проекта, когда они уже частично разработаны, чем пытаться выделить их в самом начале проекта. Анализ проекта после нескольких начальных итераций позволяет выявить общие многократно используемые компоненты, которые на последующих итерациях будут совершенствоваться;

• спиральная модель позволяет получить более надежную и устойчивую систему. Это связано с тем, что по мере развития системы ошибки и слабые места обнаруживаются и исправляются на каждой итерации. Одновременно корректируются критические параметры эффективности, что в случае каскадной модели доступно только перед внедрением системы;

• итерационный подход позволяет совершенствовать процесс
разработки — в результате анализа в конце каждой итерации проводится оценка изменений в организации разработки; на следующей итерации она улучшается.

Основная проблема спирального цикла — трудность определения момента перехода на следующий этап. Для ее решения необходимо ввести временные ограничения на каждый из этапов жизненного цикла. Иначе процесс разработки может превратиться в бесконечное совершенствование уже сделанного.

Вовлечение пользователей в процесс проектирования и копирования приложения позволяет получать замечания и дополнения к требованиям непосредственно в процессе проектирования приложения, сокращая время разработки. Представители заказчика получают возможность контролировать процесс создания системы и влиять на ее функциональное наполнение. Результатом является сдача в эксплуатацию системы, учитывающей большинство потребностей заказчиков.

Модель жизненного цикла и технология проектирования

Ранее мы говорили, что технология проектирования задает последовательность действий, необходимых для получения проекта ИС. Очевидно, что выполнение каждого из таких действий означает переход информационно системы из одного состояния в другое. Таким образом, всякая технология проектирования однозначно описывает некоторую модель жизненного цикла. С другой стороны, построив модель жизненного цикла информационной системы, то есть определив:

· задачи, состав и последовательность выполняемых работ;

· получаемые результаты каждого выполняемого действия;

· методы и средства, необходимые для выполнения работ;

· роли и ответственность участников;

· иную информацию, необходимую для планирования, организации и управления коллективной разработкой ИС,

мы получим однозначное описание выбранной нами технологии проектирования. Таким образом, модель жизненного цикла – это неотъемлемая и важнейшая часть технологии проектирования информационных систем.

Этапы и стадии проектирования

Часто смешивают понятия «этап» и «стадия» проектирования. Иногда говорят об этапах или фазах жизненного цикла, шагах проектирования. Возникает вопрос: как правильно?

Следует помнить, что в разных международных стандартах используемая терминология может отличаться. Мы будем, по возможности, ориентироваться на терминологию отечественных ГОСТов. Этапом проектирования будем называть часть процесса создания ИС, ограниченную некоторыми временными рамками и заканчивающуюся выпуском конкретного продукта (модели, документации, текста программы и т. п.). По общности целей этапы проектирования могут объединяться в стадии. Например, стадия «Технический проект», стадия «Внедрение» и т.п.

По опубликованным данным каждый этап разработки АИС требует определенных затрат времени. В основном (45—50 %) время уходит на кодирование, комплексное и автономное тестирование. В среднем разработка АИС занимает одну треть всего ЖЦ системы.

Рис. Распределение времени при разработке АИС

Стадии создания АИС (ISO/IEC 15288)

Стадия	Описание
Формирование концепции	Анализ потребностей, выбор концепции и проектных решений
Разработка	Проектирование системы
Реализация	Изготовление системы
Эксплуатация	Ввод в эксплуатацию и использование системы
Поддержка	Обеспечение функционирования системы
Снятие с эксплуатации	Прекращение использования, демонтаж, архивирование системы

Стандарт ISO/IEC 12207 определяет структуру жизненного цикла, содержащую процессы, действия и задачи, которые должны быть выполнены во время создания информационной системы:

Дата добавления: 2015-06-28