В Толковом словаре по информатике В.И. Першикова и В.М. Савинкова понятие стандартизация определяется как принятие соглашения по спецификации, производству и использованию аппаратных и программных средств вычислительной техники; установление и применение стандартов, норм, правил и т.п.

Стандарты имеют большое значение - они обеспечивают возможность разработчикам программного обеспечения использовать данные и программы других разработчиков, осуществлять экспорт/импорт данных.

Такие стандарты регламентируют взаимодействие между различными программами. Для этого предназначены стандарты межпрограммного интерфейса, например OLE (Object Linking and Embedding - связывание и встраивание объектов). Без таких стандартов программные продукты были бы "закрытыми" друг для друга.

Стандарты занимают все более значительное место в направлении развития индустрии информационных технологий. Более 250 подкомитетов в официальных организациях по стандартизации работают над стандартами в области информационных технологий. Более 1000 стандартов или уже приняты этими организациями, или находятся в процессе разработки. Процесс стандартизации информационных технологий далеко не закончен (да, по нашему мнению, вряд ли когда-либо будет закончен, так как область информационных технологий постоянно динамично развивается).

Все компании-разработчики должны обеспечить приемлемый уровень качества выпускаемого программного обеспечения (ПО). Для этих целей предназначены стандарты качества программного обеспечения или отдельные разделы в стандартах разработки программного обеспечения, посвященные требованиям к качеству программного обеспечения.

С точки зрения пользователя, все многообразие ПО должно управляться единообразно. Должна быть единообразная навигация - перемещение по программе, единообразные органы управления ПО и единая реакция программного обеспечения на действия пользователя. Для этого разработаны стандарты на пользовательский интерфейс - GUI (Graphical User Interface). Все это регламентируется стандартами, действующими в сфере информационных технологий.

Необходимость стандартизации разработки программного обеспечения наиболее удачно описана во введении в стандарт ISO/ IEC 12207: "Программное обеспечение является неотъемлемой частью информационных технологий и традиционных систем, таких, как транспортные, военные, медицинские и финансовые. Имеется множество разнообразных стандартов, процедур, методов, инструментальных средств и типов операционной среды для разработки и управления программным обеспечением. Это разнообразие создает трудности при проектировании и управлении программным обеспечением, особенно при объединении программных продуктов и сервисных программ. Стратегия разработки программного обеспечения требует перехода от этого множества к общему порядку, который позволит специалистам, практикующимся в программном обеспечении, "говорить на одном языке" при разработке и управлении программным обеспечением. Этот международный стандарт обеспечивает такой общий порядок".

Попробуем внести порядок в многообразие стандартов, действующих в сфере ИТ, и классифицировать их (рис. 1.3).

Как видно, верхняя часть классификации напоминает указанные выше виды стандартов. Однако здесь появляются и свои особенности. Это относится прежде всего к стандартам "де-юре" и "де-факто". Давайте сразу определим эти понятия.

Стандарт "де-факто" - термин, обозначающий продукт какого-либо поставщика, который захватил большую долю рынка и который другие поставщики стремятся эмулировать, копировать или использовать для того, чтобы захватить свою часть рынка.

Одна из главных причин значимости современной программы стандартизации - осознание опасности злоупотребления стандартами "де-факто". В 60-е и 70-е годы XX века создание стандартов "де-факто" ставило пользователей в зависимое от производителей положение при использовании основных средств обработки данных и телекоммуникаций. Важный аспект сегодняшней работы по стандартизации - преодоление этой зависимости через продвижение стандартных интерфейсов. Долгое время такими стандартами были SQL (Structured Query Language) и язык диаграмм Д. Росса SADT (Structured Analysis and Design Technique). Стандарт "де-юре" создается формально признанной стандартизующей организацией. Он разрабатывается при соблюдении правил консенсуса в процессе открытой дискуссии, в которой каждый имеет шанс принять участие. Ни одна группа не может действовать независимо, создавая стандарты для промышленности. Если какая-либо группа поставщиков создаст стандарт, не учитывающий требования пользователей, она потерпит неудачу. То же самое происходит, если пользователи создают стандарт, с которым не могут или не будут соглашаться поставщики, - этот стандарт также не будет успешным. Стандарты "де-юре" не могут быть изменены, не пройдя процесс согласования под контролем организации, разрабатывающей стандарты. Стандарты OSI (Open Systems Interconnection reference model), Ethernet, POSIX, SQL и большинство стандартов языков -- примеры такого рода стандартов. В качестве примера перехода стандарта "де-факто" в стандарт "де-юре" рассмотрим историю развития и стандартизации языка SQL.

Работы по созданию языка SQL были начаты в 70-х годах прошлого столетия в исследовательских лабораториях компании IBM. В настоящее время он стал одним из главных стандартов в области информационных систем и обеспечил технологию базового языка для целого поколения СУБД, основанных на реляционной модели. Несмотря на то, что он был коммерчески реализован в начале 80-х годов лишь для небольшой группы программных продуктов, SQL, бесспорно, получил признание с принятием ANSI и ISO стандарта SQL-86. Позднее, при подготовке стандарта SQL-89, в язык был включен ряд дополнительных возможностей.

Рис. 1.3. Схема классификации стандартов в области информационных технологий

Истоки SQL следует отнести к периоду рождения реляционной модели данных (описанной в статье Э.Ф. Кодда) . Поскольку в течение нескольких последующих лет не появилось никаких языков, подобных SQL, в исследовательских проектах, инициированных компанией IBM после публикации статьи Э.Ф. Кодда, придавалось особое значение необходимости создания языков интерфейса создаваемых СУБД для проверки возможностей реляционной модели. Историю разработки языка SQL иллюстрирует рис. 1.4.

В исследовательских лабораториях IBM в начале 70-х годов 20 века одновременно с работой над будущим языком SQL разрабатывались и другие проекты по созданию и экспериментальной реализации реляционных языков. Вероятно, наиболее известным из них является созданный М. Злуфом из лаборатории IBM в Йорктаун-Хейтс примерно в одно и то же время с SEQUEL (ранней версией SQL) реляционный язык Query-By-Example (QBE). Этот язык используется в настоящее время во многих коммерческих программных продуктах наряду с SQL.

В 1974 г. Дональд Д. Чамберлин из Исследовательской лаборатории IBM в Сан-Хосе предложил спецификации реляционного языка, названного SEQUEL (Structured English QUEry Language). Пересмотренная версия этого языка (SEQUEL/2) была разработана в 1976-1977 годах, и он приобрел свое окончательное название - SQL (Structured Query Language).

Еще перед тем, как коммерческие продукты IBM в начале 80-х годов 20 века вышли на рынок программного обеспечения, компания Relation Software Inc. (называющаяся теперь Oracle Corporation) объявила о выпуске реляционной СУБД, основанной на языке SQL. Эта система в результате ее эволюции стала одной из доминирующих коммерческих систем и носит название ORACLE.

Продукт ORACLE с его языком SQL столкнулся с конкуренцией в сфере средних ЭВМ и мини-ЭВМ со стороны продуктов ряда других разработчиков, в частности СУБД Ingres с языком QUEL компании Relation Technology Inc., а также продукта Rdb/ VMS с языком RDML компании Digital Equipment Corporation.

Одной из причин преуспевания SQL послужило формирование Американским национальным институтом стандартов (American National Standards Institute, ANSI) комитета ХЗН2, учрежденного для разработки стандартов языков баз данных. Представитель IBM предложил использовать в качестве предварительных спецификаций реляционного языка результаты ранее проведенной IBM работы над SEQUEL/2, и разработчики стандарта приступили к работе. Документ, озаглавленный "SQL", представлял собой по большей части трактат о различных формах SQL, используемых в коммерческих программных продуктах.

Международная организация по стандартизации (International Standards Organization, ISO) в рамках технического комитета ТС97 (называемого теперь как ISO/IEC JTC1) также вела работу по созданию стандарта языков реляционных баз данных. В середине 80-х годов как ANSI, так и ISO одобрили стандарты SQL (ANSI -в 1986 г., a ISO - в начале 1987 г.).

Первый стандарт SQL в связи со способом его разработки был весьма неполным в части функциональных возможностей систем баз данных, и многие из поставщиков продолжали вносить в свои программные продукты большой ряд расширений к стандарту. В 1989 г. была принята пересмотренная версия стандарта SQL, которая отличалась от стандарта 1986 г. главным образом именно возможностями поддержки целостности по ссылкам.

Однако еще до 1989 г. как в ANSI, так и в ISO началась работа по радикальным расширениям SQL. Эта работа, первоначально идентифицированная как "SQL2", началась в 1987 г., и ее результаты были спустя пять лет приняты в качестве стандарта SQL-92.

Добавляет путаницы еще и то обстоятельство, что работа над SQL2 перекрывалась работой над SQL3, новой версией стандарта SQL, которая еще до сих пор находится в стадии разработки. Работа над SQL3 началась еще в 1990 г. параллельно с SQL2, главным образом как над "запасным резервуаром" для возможностей, которые предполагалось не включать по тем или иным причинам в SQL2. SQL3 включает объектно-ориентированные расширения языка, а также дополнительные реляционные возможности, которым не нашлось места в SQL2 .

Проиллюстрируем на рис. 1.5 с привязкой к оси времени процесс разработки различных стандартов SQL.

Следует отметить, что в области информационных технологий существуют два основных исторически сложившихся подхода к разработке стандартов. Первый - когда назревает проблема, -необходимость в стандарте. В этом случае собирается группа экспертов в каком-то разделе информационных технологий и обсуждает локальные решения, придуманные отдельными компаниями - производителями программного обеспечения и научными организациями, проводит анализ этих решений и разрабатывается единый интегральный стандарт, который включает в себя лучшие идеи и наработки.

Но рынок живет по несколько иным законам. Первый подход обладает инертностью, проблема уже назрела, ее надо решать, и неизвестно, когда соберутся эксперты и разработают необходимый стандарт. Во-втором случае компании - разработчики ПО разрабатывают каждая свое решение, и самое популярное, массовое с точки зрения частоты использования решение обретает статус стандарта (необязательно юридически). Так, SQL стал стандартом языка обращения к базам данных, что называется "де-факто", хотя потом статус стандарта был закреплен юридически.

Недостаток этого подхода состоит в том, что стандартом становится не самое сильное, а самое массовое коммерческое решение.

В качестве еще одного примера появления стандарта можно привести появление ныне популярного UML - Unified Modeling Language. Основные разработки по методам объектно-ориентированного анализа и проектирования появились между 1988 и 1992 гг. К 1994 г. было большое количество неформальных лидеров разработчиков-практиков (около полутора десятков), которые продвигали свои методологии. Все их методы были схожи, при этом зачастую отличия между ними заключались во второстепенных деталях. Назревал разговор о стандартизации. Команда из OMG пыталась рассмотреть проблему стандартизации, но в ответ получила открытое письмо с протестом от всех авторов. В 1996 г. три ведущих специалиста в области объектно-ориентированного анализа и проектирования Джеймс Рамбо (James Rumbaugh), Гра-ди Буч (Grady Booch), Ивар Якобсон (Ivar Jacobson) объединились, и появился на свет Унифицированный метод версии 0.8, в 1996 г. "трое друзей" работали над своим методом, который получил название Unified Modeling Language. В январе 1997 г. различные организации представили свои предложения по стандартизации методов, предусматривающие в первую очередь возможность обмена информацией между различными моделями. В результате сейчас имеется единственное предложение - стандарт UML.

Качество программного обеспечения - это степень, в которой ПО обладает требуемой комбинацией свойств.

Качество программного обеспечения - это совокупность характеристик ПО, относящихся к его способности удовлетворять установленные и предполагаемые потребности.

Характеристики качества ПО

Функциональность (Functionality) - определяется способностью ПО решать задачи, которые соответствуют зафиксированным и предполагаемым потребностям пользователя, при заданных условиях использования ПО. Т.е. эта характеристика отвечает за то, что ПО работает исправно и точно, функционально совместимо, соответствует стандартам отрасли и защищено от несанкционированного доступа.

Надежность (Reliability) – способность ПО выполнять требуемые задачи в обозначенных условиях на протяжении заданного промежутка времени или указанное количество операций. Атрибуты данной характеристики – это завершенность и целостность всей системы, способность самостоятельно и корректно восстанавливаться после сбоев в работе, отказоустойчивость.

Удобство использования (Usability) – возможность легкого понимания, изучения, использования и привлекательности ПО для пользователя.

Эффективность (Efficiency) – способность ПО обеспечивать требуемый уровень производительности в соответствие с выделенными ресурсами, временем и другими обозначенными условиями.

Удобство сопровождения (Maintainability) – легкость, с которой ПО может анализироваться, тестироваться, изменяться для исправления дефектов, для реализации новых требований, для облегчения дальнейшего обслуживания и адаптироваться к именующемуся окружению.

Портативность (Portability) – характеризует ПО с точки зрения легкости его переноса из одного окружения (software/hardware) в другое.

Модель качества программного обеспечения

На данный момент наиболее распространена и используется многоуровневая модель качества программного обеспечения , представленная в наборе стандартов ISO 9126. На верхнем уровне выделено 6 основных характеристик качества ПО , каждую из которых определяют набором атрибутов, имеющих соответствующие метрики для последующей оценки (см. рис. 1 ).

Рис.1 – Модель качества программного обеспечения (ISO 9126-1)

29. Характеристики качества программного обеспечения (гост).

ГОСТ ИСО 9126-93

Качество программного обеспечения может быть оценено следующими характеристи- ками:

4.1 Функциональные возможности (Functionality) Набор атрибутов, относящихся к сути набора функций и их конкретным свойствам. Функциями являются те, которые реализуют установленные или предполагаемые потребности: Примечания

1 Данный набор атрибутов характеризует то, что программное обеспечение выполняет для удовлетворения потребностей̆, тогда как другие наборы, главным образом, характеризуют, когда и как это выполняется.

4.2 Надежность (Reliability) Набор атрибутов, относящихся к способности программного обеспечения сохранять свой уровень качества функционирования при установленных условиях за установленный̆ период времени. Примечания 1 Износ или старение программного обеспечения не происходит. Ограничения надежности проявляются из-за ошибок в требованиях, проекте и реализации. Отказы из-за этих ошибок зависят от способа использования программного обеспечения и ранее выбранных версий программ. 2 В определении ИСО 8402 "надежность" - "способность элемента выполнять требуемую функцию". В настоящем стандарте функциональная.возможность является только одной из характеристик качества программного обеспечения. Поэтому определение надежности расширено до "сохранения своего уровня качества функционирования" вместо "выполнения требуемой функции" (см. также 3.4).

4.3 Практичность (Usability) Набор атрибутов, относящихся к объему работ, требуемых для использования и индивидуальной̆ оценки такого использования определенным или предполагаемым кругом пользователей̆. Примечания 1 "Пользователи" могут интерпретироваться как большинство непосредственных пользователей инте-рактивного программного обеспечения. Круг пользователей может включать операторов, конечных пользо-вателей и косвенных пользователей, на которых

влияет данное программное обеспечение или которые за-висят от его использования. Практичность должна рассматриваться во всем разнообразии условий эксплуа-тации пользователем, которые могут влиять на программное обеспечение, включая подготовку к использо-ванию и оценку результатов.

2 Практичность, определенная в данном стандарте как конкретный набор атрибутов программной про-дукции, отличается от определения с точки зрения эргономики, где рассматриваются как составные части практичности другие характеристики, такие как эффективность и неэффективность.

4.4 Эффективность (Efficiences) Набор атрибутов, относящихся к соотношению между уровнем качества функциониро- вания программного обеспечения и объемом используемых ресурсов при установленных условиях. Примечание - Ресурсы могут включать другие программные продукты, технические средства, материа-лы (например бумага для печати, гибкие диски) и услуги эксплуатирующего, сопровождающего или об-служивающего персонала.

4.5 Сопровождаемость (Maintainability) Набор атрибутов, относящихся к объему работ, требуемых для проведения конкретных изменений (модификаций). Примечание - Изменение может включать исправления, усовершенствования или адаптацию программ-ного обеспечения к изменениям в окружающей обстановке, требованиях и условиях функционирования.

4.6 Мобильность (Portability) Набор атрибутов, относящихся к способности программ-ного обеспечения быть перенесенным из одного окружения в другое. Примечание - Окружающая обстановка может включать организационное, техническое или программное окружение.

Качество программного обеспечения является постоянным объектом заботы программной инженерии и обсуждается во многих областях знаний.

• Фил Кросби: Качество — это соответствие пользовательским требованиям.
• Уотс Хемпфри: Качество — это достижение отличного уровня пригодности к использованию.
• Компания IBM: ввела в оборот фразу «качество, управляемое рыночными потребностями (market-driven quality)».
• Критерий Бэлдриджа: «качество, задаваемое потребителем (customer-driven quality)».
• Система менеджмента качества ISO 9001: Качество — это степень соответствия присущих характеристик требованиям.

Приемлемое качество — это желаемая степень совершенства создаваемого продукта (услуги), способная удовлетворить пользователей и достижимая в рамках заданных проектных ограничений.

Качество в проектной деятельности:

• Управление требованиями («атрибуты качества» как категория нефункциональных требований);
• Тестирование (т.н. наработка на отказ, такие метрики как MTTF — Mean Time To Failure, то есть среднее время между обнаруженными сбоями системы, и т.п.).

«Приемлемое качество» можно сравнивать с уровнем обслуживания в рамках заданного SLA – Service Level Agreement. То есть, приемлемое качество может рассматриваться как <количественно выраженный> компромисс между заказчиком и исполнителем в отношении характеристик продукта, создаваемого исполнителем в интересах <решения задач> заказчика с учетом других ограничений проекта (в частности, стоимостью, что часто именуется как «cost of quality» – «стоимость качества»).

Рисунок «Область знаний — Качество программного обеспечения»

Рисунок «Модель системы менеджмента качества»

Основы качества программного обеспечения (Software Quality Fundamentals)

Согласие, достигнутое по требованиями к качеству (в оригинале — quality requirements), наравне с четким доведением до инженеров того, что составляет качество <получаемого продукта>, требуют обсуждения и формального определения многих аспектов качества.

Инженеры должны понимать смысл, вкладываемый в концепцию качества, характеристики и значение качества в отношении разрабатываемого или сопровождаемого программного обеспечения.

Важной идеей является то, что программные требования определяют требуемые характеристики качества программного обеспечения, а также влияют на методы количественной оценки и сформулированные для оценки этих характеристик <соответствующие> критерии приемки.

Культура и этика программной инженерии (Software Engineering Culture and Ethics)

Ожидается, что инженеры по программному обеспечению воспринимают вопросы качества программного обеспечения как часть своей <профессиональной> культуры.
Этические аспекты могут играть значительную роль в обеспечении качества программного обеспечения, культуре и отношении инженеров <к своей работе>. IEEE Computer Society и ACM разработали кодекс этики (“моральный кодекс” – code of ethics) и профессиональной практики, основанный на восьми принципах, помогающих инженерам укрепить их отношение к качеству и независимость <в решении вопросов обеспечения достойного качества создаваемых программных продуктов> в их повседневной работе.

Значение и стоимость качества (Value and Costs of Quality)

Понятие “качество”, на самом деле, не столь очевидно и просто, как это может показаться на первый взгляд. Для любого инженерного продукта существует множество <интерпретаций> качества, в зависимости от конкретной “системы координат”. Множество этих точек зрения необходимо обсудить и определить на этапе выработки требований к программному продукту. Характеристики качества могут требоваться в той или иной степени, могут отсутствовать или могут задавать определенные требования, все это может быть результатом определенного компромисса.

Стоимость качества (cost of quality) может быть дифференцирована на:

• стоимость предупреждения <дефектов> (prevention cost),
• стоимость оценки (appraisal cost),
• стоимость внутренних сбоев (internal failure cost),
• стоимость внешних сбоев (external failure cost).

Движущей силой программных проектов является желание создать программное обеспечение, обладающее определенной ценностью. Ценность программного обеспечения в может выражаться в форме стоимости, а может и нет. Заказчик, обычно, имеет свое представление о максимальных стоимостных вложениях, возврат которых ожидается в случае достижения основных целей создания программного обеспечения. Заказчик может, также, иметь определенные ожидания в отношении качества ПО. Иногда, заказчики не задумываются о вопросах качества и связанной с ними стоимостью. Является ли характеристики качества чисто декоративными или, все же, это неотъемлемая часть программного обеспечения? Ответ, вероятно, находится где-то посередине, как почти всегда бывает в таких случаях, и является предметом обсуждения степени вовлечения заказчика в процесс принятия решений и полного понимания заказчиком стоимости и выгоды, связанной с достижением того или иного уровня качества. В идеальном случае, большинство такого рода решений должно приниматься процессе работы с требованиями, однако эти вопросы могут подниматься на протяжении всего жизненного цикла программного обеспечения. Не существует каких-то <“стандартных”> правил того, как именно необходимо принимать такие решения. Однако, инженеры должны быть способны представить различные альтернативы и их стоимость.

Модели и характеристики качества (Models and Quality Characteristics)

ISO/IEC определяет три связанных модели качества программного обеспечения (ISO 9126-01 Software Engineering — Product Quality, Part 1: Quality Model):

• внутреннее качество,
• внешнее качество и
• качество в процессе эксплуатации, а также набор соответствующих работ по оценке качества программного обеспечения (ISO14598-98 Software Product Evaluation).

Качество процессов программного обеспечения (Software engineering process quality)

Управление качеством (software quality management) и качество процессов программной инженерии (software engineering process quality) имеют непосредственное отношение к качеству создаваемого программного продукта.

Существует два важнейших стандарта в области качества программного обеспечения.

• TickIT — касается рассмотрения общей системы менеджмента качества ISO 9001-00 в приложении к программным проектам.
• Другой важный стандарт – CMMI , обсуждаемый в области знаний “Процесс программной инженерии”, предоставляет рекомендации по совершенствованию процесса. Непосредственно с управлением качеством связаны процессные области (области компетенции) CMMI:
  • обеспечение качества процесса и продукта (process and product quality assurance, категория процессов CMMI “Support”),
  • проверка (verification, категория “Engineering”) и
  • аттестация (validation, категория “Engineering”).

При этом, CMMI классифицирует обзор (review) и аудит (audit) в качестве методов верификации, но не как самостоятельные процессы.

Данные стандарты все же рассматривают как взаимодополняющие и, что сертификация по ISO 9001 помогает в достижении старших уровней зрелости по CMMI.

Качество программного продукта (Software product quality)

Прежде всего, инженеры должны определить цели создания программного обеспечения. В этом контексте, особо важно помнить, что требования заказчика — первичны и содержат требования в отношении качества, а не только функциональности (функциональные требования). Таким образом, инженеры ответственны за извлечение требований к качеству, которые не всегда представлены явно, а также обсуждение их важности и степени сложности их достижения. Все процессы, ассоциированные с качеством (например, сборка, проверка и повышение качества), должны проектироваться с учетом этих требований и несут на себе тяжесть дополнительных расходов (как важную составную часть стоимости программного обеспечения).

Стандарт ISO 9126-01 (Software Engineering — Product Quality, Part 1: Quality Model) определяет для двух из трех описанных в нем моделей, связанные характеристики и «суб-характеристики» качества, а также метрики, полезные для оценки качества программных продуктов.

Понимание термина “продукт” расширено включением всех артефактов, создаваемых на выходе всех процессов, используемых для создания конечного программного продукта. Примерами продукта являются (но не ограничиваются этим):

• полная спецификация системных требований (system requirements specification),
• спецификация программных требований для программных компонент системы (software requirements specification, SRS),
• модели,
• тестовая документация,
• отчеты, создаваемые в результате работ по анализу качества.

Хотя, чаще всего термин качество используется в отношении конечного продукта и поведения системы в процессе эксплуатации, хорошей инженерной практикой является требование к тому, чтобы соответствие заданным характеристикам качества оценивалось и для промежуточных результатов/продуктов жизненного цикла в рамках всех процессов программной инженерии.

Повышение качества (Quality Improvement)

Качество программного обеспечения может повышаться за счет итеративного процесса постоянного улучшения. Это требует контроля, координации и обратной связи в процессе управления многими одновременно выполняемыми процессами:

1. процессами жизненного цикла,
2. процессом обнаружения, устранения и предотвращения сбоев/дефектов и
3. процессов улучшения качества.

К программной инженерии применимы теории и концепции, лежащие в основе совершенствования качества. Например, предотвращение и ранняя диагностика ошибок, постоянное совершенствование (continuous improvement) и внимание к требованиям заказчика (customer focus), составляющие принцип “building in quality”. Эти концепции основываются на работах экспертов по качеству, пришедших к мнению, что качество продукта напрямую связано с качеством используемых для его создания процессов.

Такие подходы, как TQM (Total Quality Management – всеобщее управление качеством) и PDCA (Plan, Do, Check, Act – Планирование, Действие, Проверка, Реакция/Корректировка), являются инструментами достижения задач, связанных с качеством. Поддержка менеджмента помогает в выполнении процессов, оценке продуктов и получению всех необходимых данных. Кроме этого, разрабатываемая программа совершенствования (improvement program, обычно является целевой и охватывает работу подразделения или организации, в целом) детально идентифицирует все действия и проекты по улучшению <отдельных аспектов деятельности> в рамках определенного периода времени, за который такие проекты можно осуществить с успешным решением соответствующих задач. При этом, поддержка менеджмента означает, что все проекты по улучшению обладают достаточными ресурсами для достижением поставленных целей. Поддержка менеджмента тесно связана с реализацией активного взаимодействия в коллективе, и должна предупреждать возникновение потенциальных проблем (и пассивного или даже активного противодействия реализации программы совершенствования или отдельных ее проектов). Формирование рабочих групп, поддержка менеджеров среднего звена и выделенные ресурсы на уровне проекта – эти вопросы обсуждаются в области знаний “Процесс программной инженерии”.

Процессы управления качеством программного обеспечения (Software Quality Processes)

Управление качеством программного обеспечения (SQM, Software Quality Management) применяется ко всем аспектам процессов, продуктов и ресурсов. SQM определяет процессы, владельцев процессов, а также требования к процессам, измерения процессов и их результатов, плюс – каналы обратной связи.

Процессы управления качеством содержат много действий. Некоторые из них позволяют напрямую находить дефекты, в то время, как другие помогают определить где именно может быть важно провести более детальные исследования, после чего, опять-таки, проводятся работы по непосредственному обнаружению ошибок. Многие действия также могут вестись с целью достижения и тех и других целей.

Планирование качества программного обеспечения включает:

1. Определение требуемого продукта в терминах характеристик качества.
2. Планирование процессов для получения требуемого продукта.

Эти процессы отличаются от процессов SQM, как таковых, которые, в свою очередь, направлены на оценку планируемых характеристик качества, а не на реальную реализацию этих планов. Процессы управления качеством должны адресоваться вопросам, насколько хорошо продукт будет удовлетворять потребностям заказчика и требованиям заинтересованных лиц, обладать ценностью для заказчика и заинтересованных лиц и качеством, необходимым для соответствия сформулированным требованиям к программному обеспечению.

SQM может использоваться для оценки и конечных и промежуточных продуктов. Некоторые из специализированных процессов SQM определены в стандарте 12207:

• Процесс обеспечения качества (quality assurance process);
• Процесс верификации (verification process);
• Процесс аттестации (validation process);
• Процесс совместного анализа (joint review process);
• Процесс аудита (audit process).

Все эти процессы поддерживают стремление к достижению качества и, кроме того, помогают в поиске возможных ошибок. Однако, они отличаются в том, на чем концентрируют внимание.

Процессы SQM состоят из задач и техник, предназначенных для оценки того, как начинают реализовываться планы по созданию программного обеспечения и насколько хорошо промежуточные и конечные продукты соответствуют заданным требованиям. Результаты выполнения этих задач представляются в виде отчетов для менеджеров перед тем, как будут предприняты соответствующие корректирующие действия. Управление SQM-процессом ведется исходя из уверенности, что данные отчетов точны.
Как описано в данной области знаний, процессы SQM тесно связаны между собой. Они могут перекрываться, а иногда даже и совмещаться. Они кажутся реактивными по своей природе, в силу того, что они рассматривают процессы в контексте полученной практики и уже произведенные продукты. Однако, они играют главную роль на стадии планирования, являясь проактивными как процессы и процедуры, необходимые для достижения характеристик и уровня качества, востребованных заинтересованными лицами <проекта> программного обеспечения.

Управление рисками также может играть значительную роль для выпуска качественного программного обеспечения. Включение “регулярного” (как постоянно действующего, а не периодического; в оригинале – disciplined) анализа рисков и <соответствующих> техник управления <рисками> в процессы жизненного цикла программного обеспечения может увеличить потенциал для производства качественного продукта. Более подробную информацию по управлению рисками можно найти в области знаний “Управление программной инженерией”.

Подтверждение качества программного обеспечения (Software Quality Assurance, SQA)

Процессы SQA обеспечивают подтверждение того, что программные продукты и процессы жизненного цикла проекта соответствуют заданным требованиям. Такое подтверждение проводится на основе планирования (planning), постановки <работ> (enacting) и исполнения (performing) набора действий, направленных на то, чтобы качество стало неотъемлемой частью программного обеспечения.
Такой взгляд подразумевает ясное и точное формулирование проблемы, а также то, что определены и четко выражены, полны и однозначно интерпретируемы требования к соответствующему <программному> решению. SQA добивается обеспечения качества в процессе разработки и сопровождения за счет выполнения различных действий на всех этапах <жизненного цикла>, что позволяет идентифицировать проблемы еще на ранних стадиях, которые практически неизбежны в любой сложной деятельности.

Управление рисками (Risk Management) является серьезным дополнительным инструментом для обеспечения качества программного обеспечения.

SQA, как это сформулировано SWEBOK, концентрируется на процессах. Роль SQA состоит в том, чтобы обеспечить соответствующее планирование процессов, дальнейшее исполнение процессов на основе заданного плана и проведение необходимых измерений процессов с передачей результатов измерений заинтересованным сторонам (организационными структурам и лицам).

SQA-план определяет средства, которые будут использоваться для обеспечения соответствия разрабатываемого продукта заданным пользовательским требованиям с максимальным уровнем качества, возможным при заданных ограничениях проекта.

Для того, чтобы этого добиться, в первую очередь необходимо, чтобы цели качества были четко определены и понимаемы (а также, однозначно интерпретируемы, что является обязательным условием любых целей и соответствующих требований). Это, в обязательном порядке, должно быть отражено в соответствующих планах управления <проектом>, разработки и сопровождения.

Конкретные работы и задачи по обеспечению качества структурируются с детализацией требований по их стоимости и ассоциированным ресурсам, целям с точки зрения управления и соответствующим расписанием в контексте целей, заданных планами управления, разработки и сопровождения. План SQA идентифицирует документы, стандарты, практики и соглашения, применяемые при контроле проекта, а также то, как эти аспекты будут проверяться и отслеживаться для обеспечения достаточности и соответствия заданному плану.
SQA-план идентифицирует метрики, статистические техники, процедуры формирования сообщений о проблемах и проведения корректирующих действий, такие средства как инструменты, техники и методологии, вопросы безопасности физических носителей, тренинги, а также формирование отчетности и документации, относящиеся к вопросам SQA.

Кроме того, SQA-план касается и вопросов работ по обеспечению качества, относящихся к другим типам деятельности, описанным в <различных> планах по созданию программного обеспечения, к которым также относятся поставка, установка, обслуживание заказных и/или тиражируемых/готовых программных решений (commercial off-the-shelf, COTS), необходимых для данного проекта программного обеспечения. SQA-план может содержать необходимые для обеспечения качества критерии приемки программного обеспечения и действия по формированию отчетности и управлению <и контролю над> работами.

Проверка (верификация) и аттестация (Verification and Validation, V&V)

Проверка и аттестация программного обеспечения – упорядоченный подход в оценке программных продуктов, применяемый на протяжении всего жизненного цикла. Усилия, прилагаемые в рамках работ по проверке и аттестации, направлены на обеспечение качества как неотъемлемой характеристики программного обеспечения и удовлетворение пользовательских требований.
V&V напрямую адресуется вопросам качества программного обеспечения и использует соответствующие техники тестирования для обнаружения тех или иных дефектов. V&V может применяться для промежуточных продуктов, однако, в том объеме, который соответствует промежуточным “шагам” <соответствующих> процессов жизненного цикла.

Процесс V&V определяет в какой степени продукт (результат) тех или иных работ по разработке и сопровождению соответствует требованиям, сформулированным в рамках этих работ, а конечный продукт удовлетворяет заданным целям и пользовательским требованиям.

Верификация – попытка обеспечить правильную разработку продукта (продукт построен правильным образом; обычно, для промежуточных, иногда, для конечного продукта), в том значении, что получаемый в рамках соответствующей деятельности продукт соответствует спецификациям, заданным в процессе предыдущей деятельности.
Аттестация – попытка обеспечить создание правильного продукта (построен правильный продукт; обычно, в контексте конечного продукта), с точки зрения достижения поставленной цели.

Оба процесса – верификация и аттестация – начинаются на ранних стадиях разработки и сопровождения. Они обеспечивают исследованию (экспертизу) ключевых возможностей продукта как в контексте непосредственно предшествующих результатов (промежуточных продуктов), так и с точки зрения удовлетворения соответствующих спецификаций. Целью планирования V&V является обеспечение процессов верификации и аттестации необходимыми ресурсами, четкое назначение ролей и обязанностей. Получаемый план V&V документирует и <детально> описывает различные ресурсы, роли и действия, а также используемые техники и инструменты.
План также касается аспектов управления, коммуникаций (взаимодействия), политик и процедур в отношении действий по верификации и аттестации и их взаимодействия. Кроме того, в нем могут быть отражены вопросы формирования отчетности по дефектам и документирования требований.

Оценка (обзор) и аудит (Review and Audits)

Пять типов оценок и аудитов:

• Управленческие оценки (management reviews)
• Технические оценки (technical reviews)
• Инспекции (inspections)
• “Прогонки” (walk-throughs)
• Аудиты (audtis)

Управленческие оценки (Management Reviews)

Назначение управленческих оценок состоит в отслеживании развития <проекта/продукта>, определения статуса планов и расписаний, утверждения требования и распределения ресурсов, или оценки эффективности управленческих подходов, используемых для достижения поставленных целей.

Управленческие оценки поддерживают принятие решений о внесении изменений и выполнении корректирующих действий, необходимых в процессе выполнения программного проекта.

Управленческие оценки определяют адекватность планов, расписаний и требований, в то же время, контролируя их прогресс или несоответствие. Эти оценки могут выполняться в отношении продукта, будучи фиксируемы в форме отчетов аудита, отчетов о состоянии (развитии), V&V-отчетов, а также различных типов планов — управления рисками проекта/проектного управления, конфигурационного управления, безопасности <использования> программного обеспечения (safety), оценки рисков и т.п.

Технические оценки (Technical Reviews)

Назначением технических оценок является исследование программного продукта для определения его пригодности для использования в надлежащих целях. Цель состоит в идентификации расхождений с утвержденными спецификациями и стандартами. Для обеспечения технических оценок необходимо распределение следующих ролей: лицо, принимающее решения (decision-maker); лидер оценки (review leader); регистратор (recorder); а также технический персонал, поддерживающий (непосредственно исполняющий) действия по оценке.

Техническая оценка требует, в обязательном порядке, наличия следующих входных данных:

• Формулировки целей
• Конкретного программного продукта (подвергаемого оценке)
• Заданного плана проекта (плана управления проектом)
• Списка проблем (вопросов), ассоциированных с продуктом
• Процедуры технической оценки

Команда <технической оценки> следует заданной процедуре оценки. Квалифицированные (с технической точки зрения) лица представляют обзор продукта (представляя команду разработки). Исследование <продукта> проводится в течение одной и более встреч (между теми, кто представляет продукт и теми, кто провидит оценку). Техническая оценка завершается после того, как выполнены все предписанные действия по исследованию продукта.

Инспекции (Inspections)

Назначение инспекций состоит в обнаружении и идентификации аномалий в программном продукте. Существует два серьезных отличия инспекций от оценок (управленческой и технической):

1. Лица, занимающие управленческие позиции (менеджеры) в отношении к любым членам команды инспектирования, не должны участвовать в инспекциях.
2. Инспекция должна вестись под руководством непредвзятого (независимого от проекта и его целей) лидера, обученного техникам инспектирования.

Инспектирование программного обеспечения всегда вовлекает авторов промежуточного или конечного продукта, в отличие от оценок, которые не требуют этого в обязательном порядке. Инспекции (как временные организационные единицы – группы, команды) включают лидера, регистратора, рецензента и нескольких (от 2 до 5) инспекторов. Члены команды инспектирования могут специализироваться в различных областями экспертизы (обладать различными областями компетенции), например, предметной области, методах проектирования, языке и т.п. В заданный момент (промежуток) времени инспекции проводятся в отношении отдельного небольшого фрагмента продукта (в большинстве случаев, фокусируясь на отдельных функциональных или других характеристиках; часто, отталкиваясь от отдельных бизнес-правил, функциональных требований или атрибутов качества, прим. автора). Каждый член команды должен исследовать программный продукт и другие входные данные до проведения инспекционной встречи, применяя, возможно, те или иные аналитические техники в небольшим фрагментам продукта или к продукту, в целом, рассматривая в последнем случае только один его аспект, например, интерфейсы. Любая найденная аномалия должна документироваться, а информация передаваться лидеру инспекции. В процессе инспекции лидер руководит сессией <инспекции> и проверяет, что все <члены команды> подготовились к инспектированию.

Общим инструментом, используемым при инспектировании, является проверочный лист (checklist), содержащий аномалии и вопросы, связанные с аспектами <программного продукта>, вызывающими интерес. Результирующий лист часто классифицирует аномалии и оценивается командой с точки зрения его завершенности и точности. Решение о завершении инспекции принимается в соответствии с одним (любым) из трех критериев:

1. Принятие <продукта> с отсутствием либо малой необходимостью переработки
2. Принятие <продукта> с проверкой переработанных фрагментов
3. Необходимость повторной инспекции

Инспекционные встречи занимают, обычно, несколько часов, в отличие от технической оценки и аудита, предполагающих, в большинстве случаев, больший объем работ и, соответственно, длящиеся дольше.

Прогонки (Walk-throughs)

Назначение прогонки состоит в оценке программного продукта. Прогонка может проводиться с целью ознакомления (обучения) аудитории с программным продуктом.

Главные цели прогонки состоят в:

• Поиске аномалий
• Улучшении продукта
• Обсуждении альтернативных путей реализации
• Оценке соответствия стандартам и спецификациям

Прогонка похожа на инспекцию, однако, обычно проводится менее формальным образом. В основном, прогонка организуется инженерами для других членов команды с целью получения отклика от них на свою работу, как одного из элементов (техник) обеспечения качества.

Аудиты (Audits)

Назначением аудита программного обеспечения является независимая оценка программных продуктов и процессов на предмет их соответствия применимым регулирующим документам, стандартам, руководящим указаниям, планам и процедурам.

Аудит является формально организованной деятельностью, участники которой выполняют определенные роли, такие как главный аудитор (lead auditor), второй аудитор (another auditor), регистратор (recorder) и инициатор (initiator). В аудите принимает участие представитель оцениваемой организации/организационной единицы. В результате аудита идентифицируются случаи несоответствия и формируется отчет, необходимый команде <разработки> для принятия корректирующих действий.

При том, что существуют различные формальные названия (и классификации) оценок и аудита, важно отметить, что такого рода действия могут проводиться почти для любого продукта на любой стадии процесса разработки или сопровождения.

Практические соображения (Practical Considerations)

Требования к качеству программного обеспечения (Software Quality Requirements)

Факторы влияния (Influence factors)

На планирование, управление и выбор SQM-действий и техник оказывают влияние различные факторы, среди которых:

• Область применения системы, в которой будет работать программное обеспечение (критичное для безопасности <людей>), критичное для бизнеса и т.п.)
• Системные и программные требования
• Какие компоненты используются в системе – коммерческие (внешние) или стандартные (внутренние)
• Какие стандарты программной инженерии применимы в заданном контексте
• Каковы методы и программные инструменты, применяемые для разработки и сопровождения, а также для обеспечения качества и совершенствования (продукта и процессов)
• Бюджет, персонал, организация проектной деятельности, планы и расписания для всех процессов
• Кто целевые пользователи и каково назначение системы
• Уровень целостности системы

Информация об этих факторах влияет на то, как именно будут организованы и документированы процессы SQM, какие SQM-работы будут отобраны (стандартизированы в рамках проекта, команды, организационной единицы, организации), какие необходимы ресурсы и каковы ограничения, накладываемые в отношении усилий, направляемых на обеспечение качества.

Гарантоспособность (Dependability)

Гарантоспособость – гарантия <высокой> надежности, защищенности от сбоев.
В случаях, когда сбой системы может привести к крайне тяжелым последствиям (такие системы иногда называют в англоязычных источниках “high confidence” или “high integrity system”, в русском языке к ним иногда применяют название “системы повышенной надежности”, “высокой доступности” и т.п.), общая (совокупная) гарантоспособность системы (как сочетания аппаратной части, программного обеспечения и человека) является главным и приоритетным требованием качества, по отношению к основной функциональности <системы>.

Гарантоспособность (dependability) программного обеспечения включает такие характеристики, как защищенность от сбоев (fault-tolerance), безопасность использования (safety – безопасность в контексте приемлемого риска для здоровья людей, бизнеса, имущества и т.п.), информационная безопасность или защищенность (security – защита информации от несанкционированных операций, включая доступ на чтение, а также гарантия доступности информации авторизованным пользователям, в объеме заданных для них прав), а также удобство и простота использования (usability). Надежность (reliability) также является критерием, который может быть определен в терминах гарантоспособности.

В обсуждении данного вопроса существенную роль играет обширная литература по системам повышенной надежности. При этом, применяется терминология, пришедшая из области традиционных механических и электрических систем (в т.ч. не включающих программное обеспечение) и описывающая концепции опасности, рисков, целостности систем и т.п.

Уровни целостности программного обеспечения (Integrity levels of software)

Уровень целостности программного обеспечения определяется на основании возможных последствий сбоя программного обеспечения и вероятности возникновения такого сбоя. Когда важны различные аспекты безопасности (применения и информационной безопасности), при разработке планов работ в области идентификации возможных очагов аварий могут использоваться техники анализа опасностей (в контексте безопасности использования, safety) и анализа угроз (в информационной безопасности, security). История сбоев аналогичных систем может также помочь в идентификации наиболее полезных техник, направленных на обнаружение сбоев и <всесторонней> оценки качества программного обеспечения.

При более детальном рассмотрении целостности программного обеспечения в контексте конкретных проектов, необходимо уделять специальное внимание (выделяя соответствующие ресурсы и проводя необходимые работы) не только SQM-процессам (особенно, формальным, включая аудит и аттестацию), но и аспектам управления требованиями (в части критериев целостности), управления рисками (включая планирование рисков как на этапе разработки, так и на этапе эксплуатации и сопровождения системы), проектирования (которое, для повышения гарантоспособности, в обязательном порядке предполагает глубокий анализ и проверку планируемых к применению архитектурных и технологических решений, часто, посредством создания пилотных проектов, демонстрационных стендов и т.п.) и тестирования (для обеспечения всестороннего исследования поведенческих характеристик системы, в том числе с эмуляцией рабочего окружения/конфигурации, в которых система должна использоваться в процессе эксплуатации).

Характеристика дефектов (Defect Characterization)

SQM-процессы обеспечивают нахождение дефектов. Описание характеристик дефектов играет основную роль в понимании продукта, облегчает корректировку процесса или продукта, а также информирует менеджеров проектов и заказчиков о статусе (состоянии) процесса или продукта. Существуют множество таксономий (классификации и методов структурирования) дефектов (сбоев). Характеристика дефектов (аномалий) также используется в аудите и оценках, когда лидер оценки часто представляет для обсуждения на соответствующих встречах список аномалий, сформированный членами оценочной команды.

На фоне эволюции (и появления новых) методов проектирования и языков, наравне с новыми программными технологиями, появляются и новые классы дефектов. Это требует огромных усилий по интерпретации (и корректировке) ранее определенных классов дефектов (сбоев). При отслеживании дефектов инженер интересуется не только их количеством, но и типом. Распределение дефектов по типам особенно важно для определения наиболее слабых элементов системы, с точки зрения используемых технологий и архитектурных решений, что приводит к необходимости их углубленного изучения, создания специализированных пилотных проектов, дополнительной проверки концепции (proof of concept, POC – часто применяемый подход при использовании новых технологий), привлечения сторонних экспертов и т.п. Сама по себе информация, без классификации, часто бывает просто бесполезна для обнаружения причин сбоев, так как для определения путей решения проблем необходима их группировка по соответствующим типам. Вопрос состоит в определении такой таксономии дефектов, которая будет значима для инженеров и организации, в целом.

SQM обеспечивает сбор информации на всех стадиях разработки и сопровождения программного обеспечения. Обычно, когда мы говорим “дефект”, мы подразумеваем “сбой”, в соответствии с определением, представленным ниже. Однако, различные культуры и стандарты могут предполагать различное смысловое наполнение этих терминов.

Частичные определения понятий такого рода выглядят следующим образом:

• Ошибка (error): “Отличие … между корректным результатом и вычисленным результатом <полученным с использованием программного обеспечения>”
• Недостаток (fault): “Некорректный шаг, процесс или определение данных в компьютерной программе”
• Сбой (failure): “<Некорректный> результат, полученный в результате недостатка”
• Человеческая/пользовательская ошибка (mistake): “Действие человека, приведшее к некорректному результату”

При обсуждении данной темы, под дефектом (defect) понимается результат сбоя программного обеспечения. Модели надежности строятся на основании данных о сбоях, собранных в процессе тестирования программного обеспечения или его использования. Такие модели могут быть использованы для предсказания будущих сбоев и помогают в принятии решения о прекращении тестирования.

По результатам SQM-работ, направленных на обнаружение дефектов, выполняются действия по удалению дефектов из исследуемого продукта. Однако, этим дело не ограничивается. Есть и другие возможные действия, позволяющие получить полную отдачу от результатов выполнения соответствующих SQM-работ. Среди них – анализ и подведение итогов (резюмирование) <по обнаруженным несоответствиям/дефектам>, использование техник количественной оценки (получение метрик) для улучшения продукта и процесса, отслеживание дефектов и удаления их из системы (с управленческим и техническим контролем проведения необходимых корректирующих действий). В свою очередь источником информации для улучшения процесса, в частности, является SQM-процесс.

Данные о несоответствиях и дефектах, найденных в процессе реализации соответствующих техник SQM, должны фиксироваться для предотвращения их потери. Для некоторых техник (например, технической оценки, аудита, инспекций), присутствие регистратора (recorder) – обязательно, именно для фиксирования такой информации, наравне с вопросами (в том числе, требующими дополнительного рассмотрения) и принятыми решениями. В тех случаях, когда используются соответствующие средства автоматизации, они могут обеспечить и получение необходимой выходной информации о дефектах (например, сводную статистику по статусам дефектов, ответственным исполнителям и т.п.). Данные о дефектах могут собираться и записываться в форме запросов на изменения (SCR, software change request) и могут, впоследствии, заноситься в определенные типы баз данных (например, в целях отслеживания кросс-проектной/исторической статистики для дальнейшего анализа и совершенствования процессов), как вручную, так и в автоматическом режиме из соответствующих средств анализа (ряд современных средств проектирования и специализированных инструментов позволяют анализировать код и модели с применением соответствующих метрик, значимых для обеспечения качества продуктов и процессов). Отчеты о дефектах направляются управленческому звену организации/организационной единицы или структуры (для принятия соответствующих решений в отношении проекта, продукта, процесса, персонала, бюджета и т.п.).

Техники управления качеством программного обеспечения (Software Quality Management Techniques)

Техники SQM могут быть распределены по нескольким категориям:

• статические
• техники, требующие интенсивного использования человеческих ресурсов
• аналитические
• динамические

Статические техники (Static techniques)

Статические техники предполагают <детальное> исследование (examination) проектной документации, программного обеспечения и другой информации о программном продукте без его исполнения. Эти техники могут включать другие, рассматриваемые ниже, действия по “коллективной” оценке или “индивидуальному” анализу, вне зависимости от степени использования средств автоматизации.

Техники коллективной оценки (People-intensive techniques)

Форма такого рода техник, включая оценку и аудит, может варьироваться от формальных собраний до неформальных встреч или обсуждения продукта даже без обращения к его коду. Обычно, такого рода техники предполагают очного взаимодействия минимум двух, а в большинстве случаев, и более специалистов. При этом, такие встречи могут требовать предварительной подготовки (практически всегда касающейся определения содержания встреч, то есть перечня выносимых на обсуждение вопросов). К ресурсам, используемым в таких техниках, наравне с исследуемыми артефактами (продуктом, документацией, моделями и т.п.) могут относится различного рода листы проверки (checklists) и результаты аналитических техник (рассматриваются ниже) и работ по тестированию. Данные техники рассматриваются, например, в стандарте 12207 при обсуждении оценки (review) и аудита (audit).

Аналитические техники (Analytical techniques)

Инженеры, занимающиеся программным обеспечением, как правило, применяют аналитические техники. С точки зрения Agile-методик и подходов, individuals and interactions предполагает <непосредственное> общение и постоянное взаимодействие членов команды.

Иногда, несколько инженеров используют одну и ту же технику, но в отношении разных частей продукта. Некоторые техники базируются на специфике применяемых инструментальных средств, другие – предполагают “ручную” работу. Многие могут помогать находить дефекты напрямую, но чаще всего они используются для поддержки других техник. Ряд техник также включает различного рода экспертизу (assessment) как составной элемент общего анализа качества. Примеры таких техник — анализ сложности (complexity analysis), анализ управляющей логики (или анализ контроля потоков управления — control flow analysis) и алгоритмический анализ (algorithmic analysis).

Каждый тип анализа обладает конкретным назначением и не все типы применимы к любому проекту. Примером техники поддержки является анализ сложности, который полезен для определения фрагментов дизайна системы, обладающих слишком высокой сложностью для корректной реализации, тестирования или сопровождения. Результат анализа сложности может также применяться для разработки тестовых сценариев (test cases). Такие техники поиска дефектов, как анализ управляющей логики, может также использоваться и в других случаях. Для программного обеспечения с обширной алгоритмической логикой крайне важно применять алгоритмические техники, особенно в тех случаях, когда некорректный алгоритм (не его реализация, а именно логика, прим. автора) может привести к катастрофическим результатам (например, программное обеспечение авионики, для которой вопросы безопасности использования – safety играют решающую роль).

Другие, более формальные типы аналитических техник известны как формальные методы. Они применяются для проверки требований и дизайна (надо признать, лишь иногда, в реальной сегодняшней практике промышленной разработки программного обеспечения). Проверка корректности применяется к критическим фрагментам программного обеспечения (что, вообще говоря, мало связано с формальными методами – это естественный путь достижения приемлемого качества при минимизации затрат). Чаще всего они используются для верификации особо важных частей критически-важных систем, например, конкректных требований <информационной> безопасности и надежности.

Динамические техники (Dynamic techniques)

В процессе разработки и сопровождения программного обеспечения приходится обращаться к различным видам динамических техник. В основном, это техники тестирования. Однако, в качестве динамических техник могут рассматриваться техники симуляции, проверки моделей и “символического” исполнения (symbolic execution, часто предполагает использование модулей-“пустышек” с точки зрения выполняемой логики, с эмулируемым входом и выходом при рассмотрении общего сценария поведения многомодульных систем; иногда под этим термином понимаются и другие техники, в зависимости, от выбранного первоисточника).

Просмотр (чтение) кода обычно рассматривается как статическая техника, но опытный инженер может исполнять код непосредственно “в процессе” его чтения (например, используя диалоговые средства пошаговой отладки для ознакомления или оценки чужого кода). Таким образом, данная техника вполне может обсуждаться и как динамическая. Такие расхождения в классификации техник ясно показывают, что в зависимости от роли человека в организации, он может принимать и применять одни и те же техники по-разному.

В зависимости от организации <ведения> проекта, определенные работы по тестированию могут выполняться при разработке программных систем в SQA и V&V процессах. В силу того, что план SQM адресуется вопросам тестирования, данная тема включает некоторые комментарии по тестированию.

Тестирование (Testing)

Процессы подтверждения <качества> , описанные в SQA и V&V <планах>, исследуют и оценивают любой выходной продукт (включая промежуточный и конечный), связанный со спецификацией требований к программному обеспечению, на предмет:

• трассируемости (traceability),
• согласованности (consistency),
• полноты/завершенности (completeness),
• корректности (correctness)
• и непосредственно выполнения <требований> (performance).

Такое подтверждение также охватывает любые выходные артефакты процессов разработки и сопровождения, сбора, анализа и количественной оценки результатов. SQA-деятельность обеспечивает гарантию того, что соответствующие (необходимые в заданном контексте проекта) типы тестов спланированы, разработаны и реализованы, а V&V – разработку планов тестов, стратегий, сценариев и процедур <тестирования>.
Вопросы тестирования детально обсуждаются в области знаний “Тестирование”. Два типа тестирования следуют задачам, задаваемым SQA и V&V, потому как на них ложится ответственность за качество данных, используемых в проекте:

• Оценка и тестирование инструментов, используемых в проекте
• Тестирование на соответствие (или оценка тестов на соответствие) компонент и COTS-продуктов (COTS — commercial of-the-shelf, готовый к использованию продукт) для использования в создаваемом продукте.

Иногда, независимые V&V-организации могут требовать возможности мониторинга процесса тестирования и, в определенных случаях, заверять (или, чаще, документировать/фиксировать) реальное выполнение <тестов> на предмет их проведения в соответствии с заданными процедурами. С другой стороны, может быть сделано обращение к V&V может быть направлено на оценку и самого тестирования: достаточности планов и процедур, соответствия и точности результатов.

Другой тип тестирования, которое проводится под началом V&V-организации – тестирование третьей стороной (third-party testing). Такая третья сторона сама не является разработчиком продукта и ни в какой форме не связана с разработчиком продукта. Более того, третья сторона является независимым источником оценки, обычно аккредитованным на предмет обладания соответствующими полномочиями (например, организацией-разработчиком того или иного стандарта, соответствие которому оценивается независимым экспертом и чьи действия подтверждены создателем стандарта). Назначение такого рода тестирования состоит в проверке продукта на соответствие определенному набору требований (например, по информационной безопасности).

Количественная оценка качества программного обеспечения (Software Quality Measurement)

Модели качества программных продуктов часто включают метрики для определения уровня каждой характеристики качества, присущей продукту.

Если характеристики качества выбраны правильно, такие измерения могут поддержать качество (уровень качества) многими способами. Метрики могут помочь в управлении процессом принятия решений. Метрики могут способствовать поиску проблемных аспектов и узких мест в процессах. Метрики являются инструментом оценки качества своей работы самими инженерами – как в целях, определенных SQA, так и с точки зрения более долгосрочного процесса совершенствования <достигаемого> качества.
С увеличением внутренней сложности, изощренности программного обеспечения, вопросы качества выходят далеко за рамки констатации факта – работает или на работает программное обеспечение. Вопрос ставится – насколько хорошо достигаются количественно оцениваемые цели качества.

Существует еще несколько тем, предметом обсуждения которых являются метрики, напрямую поддерживающие SQM. Они включают содействие в принятии решения о моменте прекращения тестирования. В этом контексте представляются полезными модели надежности и сравнение с образцами (эталонами, принятыми в качестве примеров определенного качества – benchmarks).

Стоимость процесса SQM является одним из <проблемных> вопросов, который всегда всплывает в процессе принятия решения о том, как будет организован проект (проектные работы). Часто, используются общие (generic) модели стоимости, основанные на определении того, когда именно дефект обнаружен и как много усилий необходимо затратить на его исправление по сравнению с ситуацией, если бы дефект был найден на более ранних этапах жизненного цикла. Проектные данные могут помочь в получении более четкой картины стоимости.

Наконец, сама по себе SQM-отчетность обладает полезной информацией не только о самих процессах (подразумевая их текущее состояние, прим. автора), но и о том, как можно улучшить все процессы жизненного цикла.

Хотя, как количественные оценки (в данном случае речь идет о результатах оценок, а не о процессе измерений) характеристик качества могут полезны сами по себе (например, число неудовлетворенных требований и пропорция таких требований), могут <эффективно> применяться математические и графические техники, облегчающие интерпретацию значений метрик. Такие техники вполне естественно классифицируются, например, следующим образом:

• Основанные на статистических методах (например, анализ Pareto, нормальное распределение и т.п.)
• Статистические тесты
• Анализ тенденций
• Предсказание (например, модели надежности)

Техники, основанные на статистических методах и статистические тесты часто предоставляют “снимок” наиболее проблемных областей исследуемого программного продукта (и, кстати, то же часто верно и в отношении процессов). Результирующие графики и диаграммы визуально помогают лицам, принимающим решения, в определении аспектов, на которых необходимо сфокусировать ресурсы <проекта>. Результаты анализа тенденций могут демонстрировать, что нарушается расписание, например, при тестировании; или что сбои определенных классов становятся все более частыми до тех пор, пока не предпринимаются корректирующие действия в процессе разработки. Техники предсказания помогают в планировании времени тестов и в предсказании сбоев.

Характеристики качества программного обеспечения

Мобильность (Portability) — Набор атрибутов, относящихся к способности программного обеспечения быть перенесенным из одного окружения в другое.
Примечание — Окружающая обстановка может включать организационное, техническое или программное окружение.

Надежность (Reliability) — Набор атрибутов, относящихся к способности программного обеспечения сохранять свой уровень качества функционирования при установленных условиях за установленный период времени.

Примечания:

1. Износ или старение программного обеспечения не происходит. Ограничения надежности проявляются из-за ошибок в требованиях, проекте и реализации. Отказы из-за этих ошибок зависят от способа использования программного обеспечения и ранее выбранных версий программ.
2. В определении ИСО 8402 «надежность» — «способность элемента выполнять требуемую функцию». В настоящем стандарте функциональная.возможность является только одной из характеристик качества программного обеспечения. Поэтому определение надежности расширено до «сохранения своего уровня качества функционирования» вместо «выполнения требуемой функции».

Практичность (Usability) — Набор атрибутов, относящихся к объему работ, требуемых для использования и индивидуальной оценки такого использования определенным или предполагаемым кругом пользователей.

Примечания:

1. «Пользователи» могут интерпретироваться как большинство непосредственных пользователей интерактивного программного обеспечения. Круг пользователей может включать операторов, конечных пользователей и косвенных пользователей, на которых влияет данное программное обеспечение или которые зависят от его использования. Практичность должна рассматриваться во всем разнообразии условий эксплуатации пользователем, которые могут влиять на программное обеспечение, включая подготовку к использованию и оценку результатов.
2. Практичность, определенная в данном стандарте как конкретный набор атрибутов программной продукции, отличается от определения с точки зрения эргономики, где рассматриваются как составные части практичности другие характеристики, такие как эффективность и неэффективность.

Сопровождаемость (Maintainability) — Набор атрибутов, относящихся к объему работ, требуемых для проведения конкретных изменений (модификаций).
Примечание — Изменение может включать исправления, усовершенствования или адаптацию программного обеспечения к изменениям в окружающей обстановке, требованиях и условиях функционирования.

Функциональные возможности (Functionality) — Набор атрибутов, относящихся к сути набора функций и их конкретным свойствам. Функциями являются те, которые реализуют установленные или предполагаемые потребности.

Примечания:

1. Данный набор атрибутов характеризует то, что программное обеспечение выполняет для удовлетворения потребностей, тогда как другие наборы, главным образом, характеризуют, когда и как это выполняется.
2. В данной характеристике для установленных и предполагаемых потребностей учитывают примечание к определению качества.

Эффективность (Efficiences) — Набор атрибутов, относящихся к соотношению между уровнем качества функционирования программного обеспечения и объемом используемых ресурсов при установленных условиях.
Примечание — Ресурсы могут включать другие программные продукты, технические средства, материалы (например бумага для печати, гибкие диски) и услуги эксплуатирующего, сопровождающего или обслуживающего персонала.

Качество программного продукта

Качество программного продукта (software quality) - весь объем признаков и характеристик программной продукции, который относится к ее способности удовлетворять установленным или предполагаемым потребностям.

Важность каждой характеристики качества меняется в зависимости от класса программного обеспечения. Например, надежность наиболее важна для программного обеспечения боевых критичных систем, эффективность наиболее важна для программного обеспечения критичных по времени систем реального времени, а практичность наиболее важна для программного обеспечения диалога конечного пользователя.

Важность каждой характеристики качества также меняется в зависимости от принятых точек зрения.

Представление пользователя

Пользователи в основном проявляют заинтересованность в применении программного обеспечения, его производительности и результатах использования. Пользователи оценивают программное обеспечение без изучения его внутренних аспектов или того, как программное обеспечение создавалось.

Пользователя могут интересовать следующие вопросы:

• Имеются ли требуемые функции в программном обеспечении?
• Насколько надежно программное обеспечение?
• Насколько эффективно программное обеспечение?
• Является ли программное обеспечение удобным для использования?
• Насколько просто переносится программное обеспечение и другую среду?

Представление разработчика

Процесс создания требует от пользователя и разработчика использования одних и тех же характеристик качества программного обеспечения, так как они применяются для установления требований и приемки. Когда разрабатывается программное обеспечение для продажи, в требованиях качества должны быть отражены предполагаемые потребности.

Так как разработчики отвечают за создание программного обеспечения, которое должно удовлетворять требованиям качества, они заинтересованы в качестве промежуточной продукции так же, как и в качестве конечной продукции. Для того, чтобы оценить качество промежуточной продукции на каждой фазе цикла разработки, разработчики должны использовать различные метрики для одних и тех же характеристик, потому что одни и те же метрики неприменимы для всех фаз жизненного цикла.

Например, пользователь понимает эффективность в терминах времени реакции, тогда как разработчик использует в проектной спецификации термины длины маршрута и времени ожидания и доступа. Метрики, применяемые для внешнего интерфейса продукции, заменимы метриками, применяемыми для ее структуры.

Представление руководителя

Руководитель может быть более заинтересован в общем качестве, чем в конкретной характеристике качества, и по этой причине будет нуждаться в определении важности значений, отражающих коммерческие требования для индивидуальных характеристик.
Руководителю может также потребоваться сопоставление повышения качества с критериями управляемости, такими как плановая задержка или перерасход стоимости, потому что он желает оптимизировать качество в пределах ограниченной стоимости, трудовых ресурсов и установленного времени.

Оценка качества программного продукта

Следующий рисунок отражает основные этапы, требуемые для оценивания качества программного обеспечения.

Рисунок «Модель процесса оценивания»

Процесс оценивания состоит из трех стадий: установление (определение) требований к качеству, подготовка к оцениванию и процедура оценивания. Данный процесс может применяться в любой подходящей фазе жизненного цикла для каждого компонента программной продукции.
Целью начальной стадии является установление требований в терминах характеристик качества. Требования выражают потребности внешнего окружения для рассматриваемой программной продукции и должны быть определены до начала разработки.
Целью второй стадии является подготовка основы для оценивания.
Результатом третьей является заключение о качестве программной продукции. Затем обобщенное качество сравнивается с другими факторами, такими, как время и стоимость. Окончательное решение руководства принимается на основе критерия управляемости. Результатом является решение руководства по приемке или отбраковке, или по выпуску или не выпуску программной продукции.

Модель качества процесса

Процесс разработки должен быть построен таким образом, чтобы обеспечить возможность измерения качества продукта. Проведенные исследования показывают: чем выше качество процесса разработки, тем выше качество разработанного в этом процессе качества программного обеспечения. Качество на каждой стадии проекта возрастает, во-первых, как прямое следствие зрелости процесса, во-вторых, вследствие использования промежуточного продукта более высокого качества, произведенного на предыдущей стадии. При этом подчеркивается, что значение второй причины обеспечивающей нарастание качества в процессе жизненного цикла для зрелых процессов оказывается гораздо более важным. Всё это можно представить в виде некоторой модели.

Рисунок «Концептуальная модель качества процесса разработки»

Отсюда вытекают следующие следствия:
Первое: качество накапливается в продукте при сложном производстве кумулятивным образом, причем, вклад в качество, осуществленный на ранних стадиях, имеет более сильное влияние на конечный продукт, чем на более поздних стадиях. Это подтверждается всей практикой программирования, например, известно, что недостатки проектирования систем не могут быть компенсированы высоким качеством кодирования.
Таким образом, для управления качеством построения сложной системы необходимо производить выбор производителей на основе измерения степени зрелости и прозрачности используемых процессов разработки. Измерение качества процесса разработки подрядчиков является важной составной частью общего управления качеством, более важным, чем измерение качества результирующего продукта, производимого в ходе приемо-сдаточных испытаний.
Второе: тестирование и измерение качества должно происходить на всех стадиях жизненного цикла. Извлечение данных о качестве, которое было заложено на ранних стадиях, может быть очень дорогим, при отсутствии полных результатов

Руководство по применению характеристик качества

1 Применяемость

2 Представления о качестве программного

2.1 Представление пользователя
2.2 Представление разработчика
2.3 Представление руководителя

3.1 Установление требований к качеству

3.2 Подготовка к оцениванию

3.2.1 Выбор метрик (показателей) качества
3.2.2 Определение уровней ранжирования
3.2.3 Определение критерия оценки

3.3 Процедура оценивания

3.3.1 Измерение
3.3.2 Ранжирование
3.3.3 Оценка

1 Введение

2 Определение комплексных показателей качества

2.1 Функциональные возможности (Functionality)

2.1.1 Пригодность (Suitability)
2.1.2 Правильность (Accuracy)
2.1.3 Способность к взаимодействию (Interoperability)
2.1.4 Согласованность (Compliance)
2.1.5 Защищенность (Security)

2.2 Надежность (Reliability)

2.2.1 Стабильность (Maturity)
2.2.2 Устойчивость к ошибке (Fault tolerance)
2.2.3 Восстанавливаемость (Recoverability)

2.3 Практичность (Usability)

2.3.1 Понятность (Understandability)
2.3.2 Обучаемость (Learnability)
2.3.3 Простота использования (Operability)

2.4 Эффективность (Efficiences)

2.4.1 Характер изменения во времени (Time behavior)
2.4.2 Характер изменения ресурсов (Resource behavior)

2.5 Сопровождаемость (Maintainability)

2.5.1 Анализируемость (Analysability)
2.5.2 Изменяемость (Changeability)
2.5.3 Устойчивость (Stability)
2.5.4 Тестируемость (Testability)

2.6 Мобильность (Portability)

2.6.1 Адаптируемость (Adaptability)
2.6.2 Простота внедрения (Installability)
2.6.3 Соответствие (Conformance)
2.6.4 Взаимозаменяемость (Replaceabilily)

Примечания:

1. Взаимозаменяемость используется вместо совместимости для того, чтобы избежать возможной путаницы со способностью к взаимодействию.
2. Взаимозаменяемость с конкретным программным средством не предполагает, что данное средство заменимо рассматриваемым программным средством.
3. Взаимозаменяемость может включать атрибуты простоты внедрения и адаптируемости. Понятие было введено в качестве отдельной подхарактеристики из-за его важности.

Качество проекта

Качество включает все деятельности проекта, которые обеспечивают соответствие проекта целям, ради которых он был предпринят. Поэтому управление качеством применимо как к проекту, так и продукту проекта.
Качество критически важно, поскольку озвучивает и фиксирует цели, делает их задокументированными (формализованными).
Следовательно, качество – критический компонент управления структурой проекта.
Для качества все является измеримым.

Управление качеством проекта

Если управление качеством сосредоточено в одном подразделении организации, оно не станет всеобщим. Менеджер проекта может делегировать аспекты управления качеством. Менеджер проекта сохраняет за собой окончательную ответственность.

Принципы качества (ISO 9000)

1. Ориентация на потребителя
2. Ответственность руководства
3. Вовлечение людей
4. Процессный подход
5. Системный подход к менеджменту
6. Постоянное улучшение
7. Принятие решений, основанное на фактах
8. Взаимовыгодные отношения с поставщиками

Рисунок «Различия в понимании управления качеством в ISO 9000 и PMBoK»

Управление качеством проекта (PMI): подпроцессы

• Планирование качества
• Обеспечение качества
• Контроль качества

Планирование качества

Одна из стадий – определение, какие существующие стандарты относятся к данному проекту, и как им соответствовать. Результатом планирования качества является список всех стандартов качества, которые применимы к проекту. Прилагается список рекомендаций, как будут удовлетворены требования этих стандартов

Процесс планирования качества: входы

• Политика качества. Документ, содержащий принципы того, как организация определяет качество, но не содержащий путей достижения качества.
• Содержание проекта (scope). Определяет, что должно быть сделано в результате проекта и, следовательно, за чем надо следить в процессах управления качеством. Данный документ является выходом процесса планирования содержания проекта.
• Описание продукта. Содержит технические детали и другие значимые аспекты, которые могут повлиять на планирование качества.
• Стандарты и предписания. Список стандартов и предписаний, относимых к данной области или проекту.
• Другие документы.

Процесс планирования качества: инструменты и технологии

• Анализ выгода/стоимость. Имеет отношение к обсуждению стоимости качества. Цель данного инструмента сравнить реальную стоимость отсутствия качества с выгодами гарантии качества.
• Сравнение. Используется для генерации идей для улучшения через сравнение с другими проектами. Наиболее эффективен, когда сравнение происходит с лучшими, а не просто с другими внутренними проектами.
• Диаграммы. Используются, чтобы показать, как различные элементы взаимодействуют. Существует много типов диаграмм, включая диаграмму причин и следствий.
• Постановка экспериментов. Используйте сценарии «что, если», для определения, какие переменные являются наиболее влиятельными на конечный результат проекта.
• Стоимость качества.

Процесс планирования качества: выходы, результаты

• План управления качеством. Описывает, как команда управления проектом будет проводить политику качества. Должен затрагивать следующие области:
• Контроль проектирования.
• Контроль документирования.
• Контроль закупки материалов.
• Инспекции.
• Контроль испытаний (тестирования).
• Контроль над контрольно-измерительным оборудованием.
• Корректирующие действия.
• Записи по качеству.
• Аудиты (план и процедура)
• Документированные процедуры и рабочие инструкции. Описывают детально процессы и то, как измерить качество процесса, подпроцесса и отдельных совершаемых действий.
• Контрольные листы. Списки вопросов для проверки, что ничего не упущено.

Обеспечение качества

Процесс обеспечения качества – это принятие плановых систематических мер, обеспечивающих выполнение всех предусмотренных процессов, необходимых для того, чтобы проект (продукт, услуга) удовлетворял требованиям по качеству.
Обеспечение качества является основным подпроцессом управления качеством. Эта деятельность проводится в течение всего проекта.

Процесс обеспечения качества: входы

• Рабочие инструкции. Еще один выход процесса планирования качества.
• Результаты контрольных измерений качества. Выход процесса контроля качества.

Процесс обеспечения качества: инструменты и техники

Инструменты и техники планирования качества. Они включают анализ прибыли и затрат, сравнения, диаграммы, постановку экспериментов и оценку стоимости качества.

Аудиты качества

Структурированные «осмотры», которые подтверждают «выученные уроки». Типы аудита качества бывают:

• внутренними / внешними,
• системными / продукта / процессов / организации,
• плановые / регулярные,
• специальные и усложненные.

Процесс обеспечения качества: выходы

Улучшение качества. Включает совершение действий по увеличению эффективности и производительности проекта, чтобы обеспечить добавочные выгоды владельцам проекта.

Контроль качества

Мониторинг определенных результатов с целью определения их соответствия принятым стандартами качества и определение путей устранения причин, вызывающих неудовлетворительное исполнение.

Процесс контроля качества: входы

• Результаты работы. Результаты появляются всегда в процессе сотрудничества, исполнения и перепланирования проекта.
• План управления качеством. Выход процесса планирования качества.
• Рабочие инструкции. Выход процесса планирования качества.
• Проверочные списки.

Контроль качества: инструменты и техники

• Инспекции. Включают такие деятельности, как измерения, испытания, тестирования, чтобы удостовериться, что результат удовлетворяет требованиям.
• Контрольные диаграммы. Run-Диаграммы статистически определяют верхний и нижний пределы, отраженные по обе стороны от средних значений процесса.
• Диаграммы: Ишикавы, Парето.
• Статистическая выборка.
• Анализ трендов.

«Цель использования инструментов – зафиксировать результаты или изменения, отобразить их графически, и далее выявить и скорректировать проблемы подходящим способом».

Процесс контроля качества: выходы

• Улучшение качества. Выход из процесса обеспечения качества.
• Принятие решений. Решения принимаются в зависимости от того, принят или отклонен проинспектированный объект.
• Корректирующие действия. Действие, проводимое, чтобы привести в соответствие несоответствующий объект.
• Заполненные проверочные списки.
• Настройка процесса.

Использованная литература

• http://sorlik.blogspot.com, Сергей Орлик, 2004-2005
• Генельт А.Е. Учебно-методическое пособие по дисциплине «Управление качеством разработки ПО» 2007, Санкт-Петербург

Критерии качества представляют собой измеряемые числовые показатели, в виде некоторой целевой функции, характеризующие степень выполнения объектом своего назначения. В общем случае критерии качества должны отображать обобщенную «полезность» для общества, анализируемого объекта, эффективность технологии проектирования. ПС в первую очередь характеризуется трудоемкостью и длительностью создания, а также достигаемым качеством программ при применении соответствующих технологий.

Анализ критерий качества ПС ЖЦ программы является основой для оценки эффективности технологии проектирования. В процессе формирования технического задания на ПС, выявляются доминирующие показатели, устанавливается относительная важность каждого из них и строится обобщенная функция требуемого качества конкретного ПС, кроме того устанавливаются допустимые затраты и длительность разработки программных средств, которые должна обеспечить соответствующая технология.

По мере создания комплекса программ, после завершения отладки и испытаний, уточняется достигнутое реальное значение каждого из показателей и обобщенные функции качества всего комплекса. Показатели качества могут уточняться также в процессе эксплуатации.

Разработчики ПС стремятся выделить и определить единый критерий эффективности программ:

1. Численно и в наиболее общем виде характеризовать степень выполнения системой своей основной целевой функции.

2. Позволять выявить и оценить степень влияния на эффективность системы различных факторов и параметров, и в том числе затрат различного вида на ее реализацию.

3. Быть простым и иметь малую дисперсию, т.е. мало зависеть от неконтролируемых, случайных факторов.

Возможность реализации системы, удовлетворяющим некоторым критериям качества, естественно зависит от обеспечения ресурсами и техническими средствами, выполняющими основные функции. Высокая стоимость сложных систем, длительные сроки их проектирования и изготовления особенно остро ставят задачу оценки затрат, при которых та или иная эффективность достигается. Особенно сложно в комплексах программ, содержащих сотни модулей, обеспечить наилучшее использование ресурсов комплекса, с точки зрения основного критерия эффективности, при сохранении ряда частных показателей качества в допустимых пределах.

Многочисленность и сложность путей использования программ требует их высокой устойчивости, как по отношению к ошибкам во входной инф-ции, так и по отношению к внутренним сбоям компьютера, выполняющего программу. Для обеспечения такой устойчивости сложные программы обычно содержат контрольные операции различного типа и имеют специальные модули адаптации и самоорганизации для изменения структуры программ. А в ряде случаев и всей системы управления при перезагрузках, сбоях и частичных отказах.

Команды и данные входящие в программные модули не имеют абсолютной надежности правильного исполнения. Поэтому приходиться применять специальные аппаратные и программные повышения надежности выполнения программ для получения правильных результатов и управляющих воздействий.

Показатели качества могут уточняться также в процессе эксплуатации, в результате чего обеспечивается долгосрочная перспектива объективного измерения и повышения качества программ.

1. Функциональные критерии качества отражают основную специфику применения и степень соответствия ПС их целевому назначению. Для программ управления в них входят показатели точности выходных данных, диапазоны изменения параметров, время реакции, адаптивность к внешним воздействиям и т.д. В системах обработки данных функциональные показатели отражают номенклатуру исходных данных, достоверность результатов, разнообразие функций и другое. Функциональные критерии весьма различны и соответствуют разнообразию целевого назначения, функций и областей применения ПС. Они являются важнейшими для каждой системы (перечень исходных документов - конкретно).

2. Конструктивные критерии качества ПС более или менее инвариантны к их целевому назначению и основным функциям. К ним относятся сложность программ, надежность функционирования, используемые ресурсы, корректность программ и т.п. Некоторые конструктивные критерии могут быть важны с позиции прямого функционального назначения, определяемых программными средствами (надежность).

Разделение критериев на две группы условно и преследует цель выделения критериев наиболее общих для всех типов ПС и в наименьшей степени зависящих от их основного функционального назначения.

Особо следует выделить временные показатели ЖЦ программ:

1. длительность проектирования

2. продолжительность эксплуатации очередной версии

3. длительность проведения каждой модификации

Продолжительность и модификация проведения этих работ в ряде случаев может быть более важным критерием, чем трудоемкость. В некоторых случаях суммарная длительность эффективной эксплуатации является доминирующим критерием качества ПС. Для каждой из разработок целесообразно проводить ранжирование (ранги) критериев и факторов на этапах ЖЦ ПС.

Программное обеспечение (softwаrе) на данный момент составляет сотни тысяч программ, которые предназначены для обработки самой разнообразной информация с самыми различными целями. В зависимости от того, какие задачи выполняет то или иное программное обеспечение можно разделять все программное обеспечение на несколько групп:

1. Системное ПО (или Системные программы) – предназначено для эксплуатации и технического обслуживания ПК, управления и организации вычислительного процесса при решении любой конкретной задачи на ПК и т.д. Системное ПО обязательная часть ПО, к нему относятся

­ Операционные системы

­ Оболочки операционных систем.

­ Программы-утилиты

2. Прикладное ПО (или пакеты прикладных программ) – предназначено для решения определенного класса задач, т.е. это программы, используемые как инструмент при создании документов в повседневной деятельности. Или программы, с помощью которых пользователь решает свои информационные задачи, не прибегая к программированию. К ним относятся.

Лекция 9. Качество программного обеспечения

Под качеством программного обеспечения будем понимать совокупность свойств ПО, обусловливающих его пригодность удовлетворять определенные потребности пользователей и специалистов, участвующих в создании и сопровождении ПО. Из приведенной формулировки следует, что не все свойства ПО входят в его качество, а только та их совокупность, которая определяется потребностью в этом ПО. Качество программного продукта можно определить как «при­годность к использованию». Качество должно гарантироваться процессом разработки. Контроль качества программного продукта - это систематические действия, подтверждающие пригодность к использованию программного продукта в целом. Цель контроля качества - дать количественные меры качества прог­раммной системы.

Под свойством (характеристикой ) ПО будем понимать объективную особенность ПО (программ и документации), проявляющуюся при его разработке, эксплуатации и сопровождении. Свойства ПО можно условно разделить на функциональные и конструктивные. Функциональные свойства отражают возможности и специфику применения программы и обусловливают степень ее соответствия своему целевому назначению. Они характеризуют программу с точки зрения того, как в действительности она выполняется. Конструктивные свойства программы более или менее не зависят от ее функциональных возможностей и назначения. Они характеризуют программу с точки зрения того, как в действительности она сконструирована.

Для объективной оценки качества ПО его свойства необходимо охарактеризовать количественно. Показатель качества ПО - количественная характеристика свойства ПО, входящая в состав его качества и рассматриваемая применительно к определенным условиям его создания, эксплуатации и сопровождения. Наряду с показателями качества могут использоваться качественные (словесные) оценки, называемые признаками .

Показатели качества по количеству характеризуемых свойств могут быть единичными и комплексными (групповыми ). Единичный показатель относится только к одному из свойств, тогда как комплексный характеризует несколько свойств ПО.

Методы определения показателей качества ПО различаются:

- по способам получения информации о ПО - измерительный, регистрационный, органолептический, расчетный;

- по источникам получения информации - традиционный, экспертный, социологический.

Измерительный метод основан на получении информации о свойствах и характеристиках ПО с использованием инструментальных средств. Например, с использованием этого метода определяется объем ПО - число строк исходного текста программ и число строк - комментариев, число операторов и операндов, число исполненных операторов, число ветвей в программе, число точек входа (выхода), время выполнения ветви программы, время реакции и другие показатели.

Регистрационный метод основан на получении информации во время испытаний или функционирования ПО, когда регистрируются и подсчитываются определенные события, например, время и число сбоев и отказов, время передачи управления другим модулям, время начала и окончания работы.

Органолептический метод основан на использовании информации, получаемой в результате анализа восприятия органов чувств (зрения, слуха), и применяется для определения таких показателей как удобство применения, эффективность и т. п.

Расчетный метод основан на использовании теоретических и эмпирических зависимостей (на ранних этапах разработки), статистических данных, накапливаемых при испытаниях, эксплуатации и сопровождении ПО. При помощи расчетного метода определяются длительность и точность вычислений, время реакции, необходимые ресурсы.

Экспертный метод применяется в случаях, когда задача не может быть решена никаким другим из существующих способов, или другие способы являются значительно более трудоемкими. Экспертный метод рекомендуется применять при определении показателей наглядности, полноты и доступности программной документации, легкости освоения, структурности. Определение значений показателей качества ПО экспертным методом осуществляется группой экспертов-специалистов, компетентных в решении данной задачи, на базе их опыта и интуиции.

Социологические методы основаны на обработке специальных анкет-вопросников.

Оценка качества ПО проводится на фазах жизненного цикла и включает выбор номенклатуры показателей, их оценку и сопоставление значений показателей, полученных в результате сравнения, с базовыми значениями.

Показатели качества объединены в систему из четырех уровней. Каждый вышестоящий уровень содержит в качестве составляющих показатели нижестоящих уровней. Допускается вводить дополнительные показатели на каждом из уровней.

Для обеспечения возможности получения интегральной оценки по группам показателей качества используют факторы качества (1-й уровень): надежность ПО, сопровождаемость, удобство применения, эффективность, универсальность (гибкость) и корректность. Каждому фактору качества соответствует определенный набор критериев качества (комплексные показатели - 2-й уровень), приведенные ниже. Критерии качества определяют одной или несколькими метриками (3-й уровень). Если критерий качества определяется одной метрикой, то уровень метрики опускается. Метрики составляются из оценочных элементов (единичных показателей - 4-й уровень), определяющих заданное в метрике свойство. Число оценочных элементов, входящих в метрику, не ограничено.

Для показателей качества на всех уровнях (факторы, критерии, метрики, оценочные элементы) принимается единая шкала оценки от 0 до 1.

Показатели качества на каждом вышестоящем уровне (кроме уровня оценочных элементов) определяются показателями качества нижестоящего уровня.

Рассмотрим основные показатели качества ПО:

1. ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ. Характеризуют способность ПО в

конкретных областях применения выполнять заданные функции в соответствии с программными документами в условиях возникновения отклонений в среде функционирования, вызванных сбоями технических средств, ошибками во входных данных, ошибками обслуживания и другими дестабилизирующими воздействиями:

1.1. Устойчивость функционирования . Способность обеспечивать продолжение работы программы после возникновения отклонений, вызванных сбоями технических средств, ошибками во входных данных и ошибками обслуживания;

1.2. Работоспособность. Способность программы функционировать в заданных режимах и объемах обрабатываемой информации в соответствии с программными документами при отсутствии сбоев технических средств.

2. ПОКАЗАТЕЛИ СОПРОВОЖДЕНИЯ. Характеризуют технологические

аспекты, обеспечивающие простоту устранения ошибок в программе и программных документах и поддержания ПО в актуальном состоянии:

2.1. Структурность . Организация всех взаимосвязанных частей программы в единое целое с использованием логических структур «последовательность», «выбор», «повторение»;

2.2. Простота конструкции . Построение модульной структуры-программы наиболее рациональным с точки зрения восприятия и понимания образом;

2.3. Наглядность . Наличие и представление в наиболее легко воспринимаемом виде исходных модулей, полное их описание в соответствующих программных документах;

2.4. Повторяемость . Степень использования типовых проектных решений или компонентов, входящих в ПО.

3. ПОКАЗАТЕЛИ УДОБСТВА ПРИМЕНЕНИЯ. Характеризуют свойства ПО,

способствующие быстрому освоению, применению и эксплуатации ПО с минимальными трудозатратами с учетом характера решаемых задач и требованиями к квалификации обслуживающего персонала:

3.1. Легкость освоения. Представление программных документов и программы в виде, способствующем пониманию логики функционирования программы в целом и ее частей;

3.2. Доступность эксплуатационных программных документов . Понятность, наглядность и полнота описания взаимодействия пользователя с программой в эксплуатационных программных документах;

3.3. Удобство эксплуатации и обслуживания . Соответствие процесса обработки данных и форм представления результатов характеру решаемых задач.

4. ПОКАЗАТЕЛИ ЭФФЕКТИВНОСТИ. Характеризуют степень удовлетворения потребности пользователя в обработке данных с учетом экономических, вычислительных и людских ресурсов:

4.1. Уровень автоматизации. Уровень автоматизации функций процесса обработки данных с учетом рациональности функциональной структуры программы с точки зрения взаимодействия с ней пользователя и использования вычислительных ресурсов;

4.2. Временная эффективность. Способность программы выполнять заданные действия в интервал времени, отвечающий определенным требованиям;

4.3. Ресурсоемкость . Минимально необходимые вычислительные ресурсы и число обслуживающего персонала для эксплуатации ПО.

5. ПОКАЗАТЕЛИ УНИВЕРСАЛЬНОСТИ. Характеризуют адаптируемость ПО

к новым функциональным требованиям, возникающим вследствие изменения области применения или других условий функционирования:

5.1. Гибкость. Возможность использования ПО в различных областях применения;

5.2. Мобильность. Возможность применения ПО без существенных дополнительных трудозатрат на ЭВМ аналогичного класса;

5.3. Модифицируемость. Обеспечение простоты внесения необходимых изменений и доработок в программу в процессе эксплуатации.

6. ПОКАЗАТЕЛИ КОРРЕКТНОСТИ. Характеризуют степень соответствия ПО

требованиям, установленным в ТЗ, требованиям к обработке данных и общесистемным требованиям:

6.1. Полнота реализации . Полнота реализации заданных функций ПО и достаточность их описания в программной документации;

6.2. Согласованность. Однозначное, непротиворечивое описание и использование тождественных объектов, функций, терминов, определений, идентификаторов и т. д. в различных частях программных документов и текста программы;

6.3. Логическая корректность . Функциональное и программное соответствие процесса обработки данных при выполнении задания общесистемным требованиям;

6.4. Проверенность . Полнота проверки возможных маршрутов выполнения программы в процессе тестирования.