Введение

Цель курсовой работы - закрепление навыков по проектированию информационных систем.

В курсовой работе должны быть решены следующие задачи:

Анализ существующих технологий создания информационных систем (ИС)

Обоснование выбора технологии создания ИС для проекта курсовой работы

Разработка проекта ИС по выбранной технологии

Для решения поставленных задач будет применяться средства инструментального проектирования ИС (CASE - средство) Rational Rose, язык визуального объектно-ориентированного моделирования UML - Unified Modeling Language.

Анализ технологий создания программного обеспечения

Технология RAD - Rapid Application Development

Это концепция создания средств разработки программных продуктов, уделяющая особое внимание быстроте и удобству программирования, созданию технологического процесса, позволяющего программисту максимально быстро создавать компьютерные программы. Практическое определение: RAD -- это жизненный цикл процесса проектирования, созданный для достижения более высокой скорости разработки и качества ПО, чем это возможно при традиционном подходе к проектированию. С конца XX века RAD получила широкое распространение и одобрение. Концепцию RAD также часто связывают с концепцией визуального программирования.

Концепция RAD стала ответом на неуклюжие методы разработки программ 1970-х и начала 1980-х годов, такие как «модель водопада» (англ. Waterfall model). Эти методы предусматривали настолько медленный процесс создания программы, что зачастую даже требования к программе успевали измениться до окончания разработки. Основателем RAD считается сотрудник IBM Джеймс Мартин, который в1980-х годах сформулировал основные принципы RAD, основываясь на идеях Барри Бойма и Скотта Шульца. А в 1991 году Мартин опубликовал известную книгу, в которой детально изложил концепцию RAD и возможности её применения. В настоящее время RAD становится общепринятой схемой для создания средств разработки программных продуктов.

Назначение:

RAD предполагает, что разработка ПО осуществляется небольшой командой разработчиков за срок порядка трех-четырех месяцев путем использования инкрементного прототипирования с применением инструментальных средств визуального моделирования и разработки. Технология RAD предусматривает активное привлечение заказчика уже на ранних стадиях -- обследование организации, выработка требований к системе. Последнее из указанных свойств подразумевает полное выполнение требований заказчика как функциональных, так и нефункциональных, с учетом их возможных изменений в период разработки системы, а также получение качественной документации, обеспечивающей удобство эксплуатации и сопровождения системы. Это означает, что дополнительные затраты на сопровождение сразу после поставки будут значительно меньше. Таким образом, полное время от начала разработки до получения приемлемого продукта при использовании этого метода значительно сокращается.

Применение:

Технологию RAD целесообразно применять, когда четко определены некоторые приоритетные направления разработки проекта.

Необходимо выполнение проекта в сжатые сроки. Быстрое выполнение проекта позволяет создать систему, отвечающую требованиям сегодняшнего дня. Если система проектируется долго, то весьма высока вероятность, что за это время существенно изменятся фундаментальные положения, регламентирующие деятельность организации, то есть, система морально устареет ещё до завершения её проектирования.

Нечетко определены требования к ПО. В большинстве случаев заказчик весьма приблизительно представляет себе работу будущего программного продукта и не может четко сформулировать все требования к ПО. Требования могут быть вообще не определены к началу проекта либо могут изменяться по ходу его выполнения.

Проект выполняется в условиях ограниченности бюджета. Разработка ведется небольшими RAD-группами в короткие сроки, что обеспечивает минимум трудозатрат и позволяет вписаться в бюджетные ограничения.

Интерфейс пользователя (GUI) есть главный фактор. Нет смысла заставлять пользователя рисовать картинки. RAD-технология дает возможность продемонстрировать интерфейс в прототипе, причем достаточно скоро после начала проекта.

Возможно разбиение проекта на функциональные компоненты. Если предполагаемая система велика, необходимо, чтобы её можно было разбить на мелкие части, каждая из которых обладает четкой функциональностью. Они могут выпускаться последовательно или параллельно (в последнем случае привлекается несколько RAD-групп).

Низкая вычислительная сложность ПО.

RAD-технология не является универсальной, то есть её применение целесообразно не всегда. Например, в проектах, где требования к программному продукту четко определены и не должны меняться, вовлечение заказчика в процесс разработки не требуется и более эффективной может быть иерархическая разработка (каскадный метод). То же касается проектов, ПО, сложность которых определяется необходимостью реализации сложных алгоритмов, а роль и объём пользовательского интерфейса невелик.

Основные принципы:

Принципы RAD технологии направлены на обеспечение трех основных её преимуществ -- высокой скорости разработки, низкой стоимости и высокого качества. Достигнуть высокого качества программного продукта весьма непросто и одна из главных причин возникающих трудностей заключается в том, что разработчик и заказчик видят предмет разработки (ПО) по-разному.

Инструментарий должен быть нацелен на минимизацию времени разработки.

Создание прототипа для уточнения требований заказчика.

Цикличность разработки: каждая новая версия продукта основывается на оценке результата работы предыдущей версии заказчиком.

Минимизация времени разработки версии, за счёт переноса уже готовых модулей и добавления функциональности в новую версию.

Команда разработчиков должна тесно сотрудничать, каждый участник должен быть готов выполнять несколько обязанностей.

Управление проектом должно минимизировать длительность цикла разработки.

Принципы RAD применяются не только при реализации, но и распространяются на все этапы жизненного цикла, в частности на этап обследования организации, построения требований, анализ и дизайн.

RAD-технология (Rapid Application Development ) – это технология бы­строго создания приложений на основе прототипирования и использо­вания графического пользовательского интерфейса GUI (Graphical User Interface ).

RAD-технология не в состоянии обеспечивать разработку сложных продуктов, содержащих много фрагментов, программирование кото­рых занимает более двух недель. Эта технология ориентирована ско­рее на разработку достаточно простого заказного программного обес­печения, чем на индустриальное проектирование ИС.

Решения почти всех проблем, связанных с разработкой небольших ИС, достигаются с применением признанной во всем мире RAD-технологии. Она заключается в том, что организуется так называемая RAD-группа из 6-7 человек, состоящая из руководите­ля, системного аналитика и 4-5 программистов, которым даются четкие планы на весь период разработки проекта со сроками от 1 до 2 недель.

Основой этой технологии является спиральная модель создания ИС (рис. 6.1). Как видно на рисунке, разработка идет по спирали, проходя не­однократно все 4 стадии разработки ИС.

Рисунок 6.1 – Спиральная модель проектирования на основе RAD-технологии

На стадии анализа пользователи осуществляют следующие действия:

определяют функции, которые должна выполнять система;

выделяют наиболее приоритетные функции, требующие проработки в первую очередь;

описывают информационные потребности. Формулирование требований к системе осуществляется в основном силами пользователей под руководством специалистов-разработчиков. Кроме того, на данной стадии решаются следующие задачи:

ограничивается масштаб проекта;

устанавливаются временные рамки для каждой из последующих стадий;

определяется сама возможность реализации проекта в заданных раз­мерах финансирования, на имеющихся аппаратных средствах и т.п. Результатом стадии должны быть:

список расставленных по приоритету функций будущего ПО ИС;

предварительные модели ПО.

На стадии проектирования часть пользователей принимает учас­тие в техническом проектировании системы под руководством спе­циалистов-разработчиков. Для быстрого получения работающих прототипов приложений используются соответствующие инструмен­тальные средства (CASE-средства). Пользователи, непосредственно взаимодействуя с разработчиками, уточняют и дополняют требова­ния к системе, которые не были выявлены на предыдущей стадии. На данной стадии выполняются следующие действия:

более детально рассматриваются процессы системы;

при необходимости для каждого элементарного процесса созда­ется частичный прототип: экранная форма, диалог, отчет, устра­няющий неясности или неоднозначности;

устанавливаются требования разграничения доступа к данным;

определяется состав необходимой документации.

После детального определения состава процессов оценивается количество так называемых функциональных точек (function point) разрабатываемой системы и принимается решение о разделении ИС на подсистемы, поддающиеся реализации одной командой разработ­чиков за приемлемое для RAD-проектов время (до 3 месяцев).

Функциональная точка – это любой из элемен­тов разрабатываемой системы:

входной элемент приложения (входной документ или экранная форма);

выходной элемент приложения (отчет, документ, экранная форма);

запрос (пара «вопрос/ответ»);

логический файл (совокупность записей данных, используемых внутри приложения);

интерфейс приложения (совокупность записей данных, переда­ваемых другому приложению или получаемых от него).

Далее проект распределяется между различными командами раз­работчиков. Опыт разработки крупных ИС показывает, что для повышения эффективности работ необходимо разбить проект на отдельные слабо связанные по данным и функциям подсистемы. Реализация подсистем должна выполняться отдельными группами специалистов. При этом необходимо обеспечить координацию веде­ния общего проекта и исключить дублирование результатов работ каждой проектной группы, которое может возникнуть в силу нали­чия общих данных и функций.

В случае использования CASE-средств это означает деление функциональной модели системы (ди­аграммы потоков данных для структурного подхода или диаграммы вариантов использования для объектно-ориентированно­го подхода.

Результатом данной стадии должны быть:

общая информационная модель системы;

функциональные модели системы в целом и подсистем, реализу­емых отдельными командами разработчиков;

точно определенные интерфейсы между автономно разрабаты­ваемыми подсистемами;

построенные прототипы экранных форм, отчетов, диалогов.

Все модели и прототипы должны быть получены с применением тех CASE-средств, которые будут использоваться в дальнейшем при построении системы. Данное требование обусловлено необходимо­стью избежать неконтролируемого искажения данных при передаче информации о проекте со стадии на стадию.

В отличие от имевшего место ранее подхода, при котором ис­пользовались специфические средства прототипирования, не пред­назначенные для построения реальных приложений, а прототипы выбрасывались после того, как выполняли задачу устранения неяс­ностей в проекте, в подходе RAD каждый прототип развивается в часть будущей системы. Таким образом, на следующую стадию пере­дается более полная и полезная информация.

На стадии реализации выполняется непосредственно сама быст­рая разработка приложения:

разработчики производят итеративное построение реальной си­стемы на основе полученных на предыдущей стадии моделей, а также требований нефункционального характера (требований к надежности, производительности и т.п.);

пользователи оценивают получаемые результаты и вносят кор­рективы, если в процессе разработки система перестает удовлет­ворять определенным ранее требованиям. Тестирование системы осуществляется в процессе разработки.

После окончания работ каждой отдельной команды разработчи­ков производится постепенная интеграция данной части системы с остальными, формируется полный программный код, выполняется тестирование совместной работы данной части приложения, а затем тестирование системы в целом. Реализация системы завершается выполнением следующих работ:

осуществляется анализ использования данных и определяется не­обходимость их распределения;

производится физическое проектирование базы данных;

формулируются требования к аппаратным ресурсам;

устанавливаются способы увеличения производительности;

завершается разработка документации проекта.

На начальном этапе существования компьютерных информационных систем их разработка велась на традиционных языках программирования. Однако по мере возрастания сложности разрабатываемых систем и увеличения запросов пользо­вателей (чему в значительной степени способствовал прогресс в области вычис­лительной техники, а также появление удобного графического интерфейса пользо­вателя в системном программном обеспечении) потребовались новые средства, обеспечивающие значительное сокращение сроков разработки. Это послужило предпосылкой к созданию целого направления в области программного обеспече­ния - инструментальных средств для быстрой разработки приложений. Развитие этого направления привело к появлению на рынке программного обеспечения средств автоматизации практически всех этапов жизненного цикла информаци­онных систем.

Основные особенности методологии RAD

Методология разработки информационных систем, основанная на использовании средств быстрой разработки приложений, получила в последнее время широкое распространение и приобрела название методологии быстрой разработки прило­жений - RAD (Rapid Application Development). Данная методология охватывает все этапы жизненного цикла современных информационных систем.

RAD - это комплекс специальных инструментальных средств быстрой разработки прикладных информационных систем, позволяющих оперировать с определенным набором графических объектов, функционально отображающих отдельные информационные компоненты приложений.

Под методологией быстрой разработки приложений обычно понимается процесс разработки информационных систем, основанный на трех основных элементах:

Небольшой команде программистов (обычно от 2 до 10 человек);

Тщательно проработанный производственный график работ, рассчитанный на сравнительно короткий срок разработки (от 2 до 6 мес.);

Итерационная модель разработки, основанная на тесном взаимодействии с за­казчиком - по мере выполнения проекта разработчики уточняют и реализуют в продукте требования, выдвигаемые заказчиком.

При использовании методологии RAD большое значение имеют опыт и профессионализм разработчиков. Группа разработчиков должна состоять из профессионалов, имеющих опыт в анализе, проектировании, программировании и тестировании программного обеспечения.

Основные принципы методологии RAD можно свести к следующему:

Используется итерационная (спиральная) модель разработки;

Полное завершение работ на каждом из этапов жизненного цикла не обяза­тельно;

В процессе разработки информационной системы необходимо тесное взаимо­действие с заказчиком и будущими пользователями;

Необходимо применение CASE-средств и средств быстрой разработки приложений;

Необходимо применение средств управления конфигурацией, облегчающих внесение изменений в проект и сопровождение готовой системы;

Необходимо использование прототипов, позволяющее полнее выяснить и реа­лизовать потребности конечного пользователя;

Тестирование и развитие проекта осуществляются одновременно с разработкой;

Разработка ведется немногочисленной и хорошо управляемой командой про­фессионалов;

Необходимы грамотное руководство разработкой системы, четкое планирование и контроль выполнения работ.

Средства RAD дали возможность реализовывать совершенно иную по сравнению с традиционной технологию создания приложений. Информационные объекты формируются как некие действующие модели (прототипы), чье функционирова­ние согласовывается с пользователем, а затем разработчик может переходить не­посредственно к формированию законченных приложений, не теряя из виду общей картины проектируемой системы.

Возможность использования подобного подхода в значительной степени является результатом применения принципов объектно-ориентированного проектирования , Применение объектно-ориентированных методов позволяет преодолеть одну из главных трудностей, возникающих при разработке сложных систем - колоссаль­ный разрыв между реальным миром (предметной областью описываемой пробле­мы) и имитирующей средой.

Использование объектно-ориентированных методов позволяет создать описание (модель) предметной области в виде совокупности объектов - сущностей, объ­единяющих данные и методы обработки этих данных (процедуры). Каждый объект обладает своим собственным поведением и моделирует некоторый объект реаль­ного мира. С этой точки зрения объект является вполне осязаемой вещью, которая демонстрирует определенное поведение.

В объектном подходе акцент переносится на конкретные характеристики физи­ческой или абстрактной системы, являющейся предметом программного модели­рования. Объекты обладают целостностью, которая не может быть нарушена. Та­ким образом, свойства, характеризующие объект и его поведение, остаются неиз­менными. Объект может только менять состояние, управляться или становиться в определенное отношение к другим объектам.

Широкую известность объектно-ориентированное программирование получило с появлением визуальных средств проектирования, когда было обеспечено слия­ние (инкапсуляция) данных с процедурами, описывающими поведение реаль­ных объектов, в объекты программ, которые могут быть отображены определен­ным образом в графической пользовательской среде. Это позволило приступить к созданию программных систем, максимально похожих на реальные, и добивать­ся наивысшего уровня абстракции. В свою очередь, объектно-ориентированное про­граммирование позволяет создавать более надежные коды, так как у объектов про­грамм существует точно определенный и жестко контролируемый интерфейс.

При разработке приложений с помощью инструментов RAD используется множе­ство готовых объектов, сохраняемых в общедоступном хранилище. Однако обес­печивается и возможность разработки новых объектов. При этом новые объекты могут разрабатываться как на основе существующих, так и «с нуля».

Инструментальные средства RAD обладают удобным графическим интерфейсом пользователя и позволяют на основе стандартных объектов формировать простые приложения без написания кода программы. Это является большим преимуще­ством RAD, так как в значительной степени сокращает рутинную работу по разра­ботке интерфейсов пользователя (при использовании обычных средств разработ­ка интерфейсов представляет собой достаточно трудоемкую задачу, отнимающую много времени). Высокая скорость разработки интерфейсной части приложений позволяет быстро создавать прототипы и упрощает взаимодействие с конечными пользователями.

Таким образом, инструменты RAD позволяют разработчикам сконцентрировать усилия на сущности реальных деловых процессов предприятия, для которого со­здается информационная система. В итоге это приводит к повышению качества разрабатываемой системы.

Применение принципов объектно-ориентированного программирования позволи­ло создать принципиально новые средства проектирования приложений, называе­мые средствами визуального программирования . Визуальные инструменты RAD позволяют создавать сложные графические интерфейсы пользователя вообще без написания кода программы. При этом разработчик может на любом этапе наблю­дать то, что закладывается в основу принимаемых решений.

Визуальные средства разработки оперируют в первую очередь со стандартными интерфейсными объектами - окнами, списками, текстами, которые легко можно связать с данными из базы данных и отобразить на экране монитора. Другая группа объектов представляет собой стандартные элементы управления - кнопки, переключатели, флажки, меню и т.п., с помощью которых осуществляется управление отображаемыми данными. Все эти объекты могут быть стандартным образом описаны средствами языка, а сами описания сохранены для дальнейшего повторного использования.

В настоящее время существует довольно много различных визуальных средств разработки приложений. Но все они могут быть разделены на две группы - универсальные и специализированные.

Среди универсальных систем визуального программирования сейчас наиболее распространены такие, как Borland Delphi и Visual Basic. Универсальными мы их называем потому, что они не ориентированы на разработку только приложений баз данных - с их помощью могут быть разработаны приложения почти любого типа, в том числе и информационные приложения. Причем программы, разраба­тываемые с помощью универсальных систем, могут взаимодействовать практически с любыми системами управления базами данных. Это обеспечивается как исполь­зованием драйверов ODBC или OLE DB, так и применением специализирован­ных средств (компонентов).

Специализированные средства разработки ориентированы только на создание приложений баз данных. Причем, как правило, они привязаны к вполне определен­ным системам управления базами данных. В качестве примера таких систем мож­но привести Power Builder фирмы Sybase (естественно, предназначенный для работы с СУБД Sybase Anywhere Server) и Visual FoxPro фирмы Microsoft.

Поскольку задачи создания прототипов и разработки пользовательского интерфейса, по существу, слились, программист получил непрерывную обратную связь с конечными пользователями, которые могут не только наблюдать за созданием приложения, но и активно участвовать в нем, корректировать результаты и свои требования. Это также способствует сокращению сроков разработки и является важным психологическим аспектом, который привлекает к RAD все большее число пользователей.

Визуальные инструменты RAD позволяют максимально сблизить этапы создания информационных систем; анализ исходных условий, проектирование системы, раз­работка прототипов и окончательное формирование приложений становятся сход­ными, так как на каждом этапе разработчики оперируют визуальными объектами.

Логика приложения, построенного с помощью RAD, является событийно-ориен­тированной . Это означает следующее: каждый объект, входящий в состав прило­жения, может генерировать события и реагировать на события, генерируемые дру­гими объектами. Примерами событий могут быть: открытие и закрытие окон, нажатие кнопки, нажатие клавиши клавиатуры, движение мыши, изменение дан­ных в базе данных и т. п.

Разработчик реализует логику приложения путем определения обработчика каж­дого события - процедуры, выполняемой объектом при наступлении соответству­ющего события. Например, обработчик события «нажатие кнопки» может открыть диалоговое окно. Таким образом, управление объектами осуществляется с помо­щью событий.

Обработчики событий, связанных с управлением базой данных (DELETE, INSERT, UPDATE), могут реализовываться в виде триггеров на клиентском или серверном узле. Такие обработчики позволяют обеспечить ссылочную целостность базы дан­ных при операциях удаления, вставки и обновления, а также автоматическую ге­нерацию первичных ключей.

При использовании методологии быстрой разработки приложений жизненный цикл информационной системы состоит из четырех фаз :

Фаза анализа и планирования требований;

Фаза проектирования;

Фаза построения;

Фаза внедрения.

На фазе анализа и планирования требований выполняются следующие работы:

Определяются функции, которые должна выполнять разрабатываемая инфор­мационная система;

Определяются наиболее приоритетные функции, требующие разработки в пер­вую очередь;

Проводится описание информационных потребностей;

Ограничивается масштаб проекта;

Определяются временные рамки для каждой из последующих фаз;

В заключение, определяется сама возможность реализации данного проекта в установленных рамках финансирования, на имеющихся аппаратных и про­граммных средствах.

Если реализация проекта принципиально возможна, то результатом фазы анализа и планирования требований будет список функций разрабатываемой информационной системы с указанием их приоритетов и предварительные функциональные и информационные модели системы.

На фазе проектирования необходимым инструментом являются CASE-средства, используемые для быстрого получения работающих прототипов приложений.

Прототипы, созданные с помощью CASE-средств, анализируются пользователя­ми, которые уточняют и дополняют те требования к системе, которые не были вы­явлены на предыдущей фазе. Таким образом, на данной фазе также необходимо участие будущих пользователей в техническом проектировании системы.

При необходимости для каждого элементарного процесса создается частичный про­тотип: экран, диалог или отчет (это позволяет устранить неясности или неоднознач­ности). Затем определяются требования разграничения доступа к данным.

После детального рассмотрения процессов определяется количество функциональ­ных элементов разрабатываемой системы. Это позволяет разделить информаци­онную систему на ряд подсистем, каждая из которых реализуется одной командой разработчиков за приемлемое для RAD-проектов время (порядка полутора меся­цев). С использованием CASE-средств проект распределяется между различными командами - делится функциональная модель.

На этой же фазе происходит определение набора необходимой документации.

Результатами данной фазы являются:

Общая информационная модель системы;

Функциональные модели системы в целом и подсистем, реализуемых отдель­ными командами разработчиков;

Точно определенные с помощью CASE-средства интерфейсы между автономно разрабатываемыми подсистемами;

Построенные прототипы экранов, диалогов и отчетов.

Одной из особенностей применения методологии RAD на данной фазе является то, что каждый созданный прототип развивается в часть будущей системы. Таким обра­зом, на следующую фазу передается более полная и полезная информация. При тра­диционном подходе использовались средства прототипирования, не предназначен­ные для построения реальных приложений, поэтому разработанные прототипы не могли быть использованы на последующих фазах и просто «выбрасывались» после того, как выполняли задачу устранения неясностей в проекте.

На фазе построения выполняется собственно быстрая разработка приложения. На данной фазе разработчики производят итеративное построение реальной системы на основе полученных ранее моделей, а также требований нефункционального ха­рактера. Разработка приложения ведется с использованием визуальных средств программирования. Формирование программного кода частично выполняется с помощью автоматических генераторов кода, входящих в состав CASE-средств. Код генерируется на основе разработанных моделей.

На фазе построения также требуется участие пользователей системы, которые оце­нивают получаемые результаты и вносят коррективы, если в процессе разработки система перестает удовлетворять определенным ранее требованиям. Тестирова­ние системы осуществляется непосредственно в процессе разработки.

После окончания работ каждой отдельной команды разработчиков производится постепенная интеграция данной части системы с остальными, формируется пол­ный программный код, выполняется тестирование совместной работы данной ча­сти приложения с остальными, а затем тестирование системы в целом.

Завершается физическое проектирование системы, а именно:

Определяется необходимость распределения данных;

Производится анализ использования данных;

Производится физическое проектирование базы данных;

Определяются требования к аппаратным ресурсам;

Определяются способы увеличения производительности;

Завершается разработка документации проекта.

Результатом данной фазы является готовая информационная система, удовлетво­ряющая всем требованиям пользователей.

Фаза внедрения в основном сводится к обучению пользователей разработанной информационной системы.

Так как фаза построения достаточно непродолжительна, планирование и подготовка к внедрению должны начинаться заранее, еще на этапе проектирования системы.

Приведенная схема разработки информационной системы не является универсальной. Вполне возможны различные отклонения от нее. Это связано с зависимостью схемы выполнения проекта от начальных условий, при которых начинается разработка (например, разрабатывается совершенно новая система или на предприятии уже существует некоторая информационная система). Во втором случае существующая система может либо использоваться в качестве прототипа новой системы, либо интегрироваться в новую разработку в качестве одной из подсистем.

Несмотря на все свои достоинства, методология RAD тем не менее (как, впрочем, и любая другая методология) не может претендовать на универсальность. Ее при­менение наиболее эффективно при выполнении сравнительно небольших систем, разрабатываемых для вполне определенного предприятия.

При разработке же типовых систем, не являющихся законченным продуктом, а представляющих собой совокупность типовых элементов информационной системы, большое значение имеют такие показатели проекта, как управляемость и качество, которые могут войти в противоречие с простотой и скоростью разработки. Это свя­зано с тем, что типовые системы обычно централизованно сопровождаются и могут быть адаптированы к различным программно-аппаратным платформам, системам управления базами данных, коммуникационным средствам, а также интегрировать­ся с существующими разработками. Поэтому для такого рода проектов необходим высокий уровень планирования и жесткая дисциплина проектирования, строгое следование заранее разработанным протоколам и интерфейсам, что снижает скорость разработки.

Методология RAD неприменима не только для создания типовых информацион­ных систем, но и для построения сложных расчетных программ, операционных систем или программ управления сложными инженерно-техническими объекта­ми - программ, требующих написания большого объема уникального кода.

Методология RAD не может быть использована для разработки приложений, в ко­торых интерфейс пользователя является вторичным, то есть отсутствует нагляд­ное определение логики работы системы. Примерами таких приложений могут служить приложения реального времени, драйверы или службы.

Совершенно неприемлема методология RAD для разработки систем, от которых зависит безопасность людей, - например, систем управления транспортом или атомных электростанций. Это обусловлено тем, что итеративный подход, являю­щийся одной из основ RAD, предполагает, что первые версии системы не будут полностью работоспособны, что в данном случае может привести к серьезнейшим катастрофам.

Разработка программного продукта знает много достойных методологий - иначе говоря, устоявшихся best practices. Выбор зависит от специфики проекта, системы бюджетирования, субъективных предпочтений и даже темперамента руководителя. В статье описаны методологии, с которыми мы регулярно сталкиваемся в Эдисоне .

1. «Waterfall Model» (каскадная модель или «водопад»)

Одна из самых старых, подразумевает последовательное прохождение стадий, каждая из которых должна завершиться полностью до начала следующей. В модели Waterfall легко управлять проектом. Благодаря её жесткости, разработка проходит быстро, стоимость и срок заранее определены. Но это палка о двух концах. Каскадная модель будет давать отличный результат только в проектах с четко и заранее определенными требованиями и способами их реализации. Нет возможности сделать шаг назад, тестирование начинается только после того, как разработка завершена или почти завершена. Продукты, разработанные по данной модели без обоснованного ее выбора, могут иметь недочеты (список требований нельзя скорректировать в любой момент), о которых становится известно лишь в конце из-за строгой последовательности действий. Стоимость внесения изменений высока, так как для ее инициализации приходится ждать завершения всего проекта. Тем не менее, фиксированная стоимость часто перевешивает минусы подхода. Исправление осознанных в процессе создания недостатков возможно, и, по нашему опыту, требует от одного до трех дополнительных соглашений к контракту с небольшим ТЗ.

С помощью каскадной модели мы создали множество проектов «с нуля», включая разработку только ТЗ. Проекты, о которых написано на Хабре: средний - рентгеновский микротомограф , мелкий - автообновление службы Windows на AWS .

Когда использовать каскадную методологию?

• Только тогда, когда требования известны, понятны и зафиксированы. Противоречивых требований не имеется.
• Нет проблем с доступностью программистов нужной квалификации.
• В относительно небольших проектах.

2. «V-Model»

Унаследовала структуру «шаг за шагом» от каскадной модели. V-образная модель применима к системам, которым особенно важно бесперебойное функционирование. Например, прикладные программы в клиниках для наблюдения за пациентами, интегрированное ПО для механизмов управления аварийными подушками безопасности в транспортных средствах и так далее. Особенностью модели можно считать то, что она направлена на тщательную проверку и тестирование продукта , находящегося уже на первоначальных стадиях проектирования. Стадия тестирования проводится одновременно с соответствующей стадией разработки, например, во время кодирования пишутся модульные тесты.

Пример нашей работы на основе V-методологии - мобильное приложение для европейского сотового оператора, который экономит расходы на роуминг во время путешествий. Проект выполняется по четкому ТЗ, но в него включен значительный этап тестирования: удобства интерфейса, функционального, нагрузочного и в том числе интеграционного, которое должно подтверждать, что несколько компонентов от различных производителей вместе работают стабильно, невозможна кража денег и кредитов.

Когда использовать V-модель?

• Если требуется тщательное тестирование продукта, то V-модель оправдает заложенную в себя идею: validation and verification.
• Для малых и средних проектов, где требования четко определены и фиксированы.
• В условиях доступности инженеров необходимой квалификации, особенно тестировщиков.

3. «Incremental Model» (инкрементная модель)

В инкрементной модели полные требования к системе делятся на различные сборки. Терминология часто используется для описания поэтапной сборки ПО. Имеют место несколько циклов разработки, и вместе они составляют жизненный цикл «мульти-водопад». Цикл разделен на более мелкие легко создаваемые модули. Каждый модуль проходит через фазы определения требований, проектирования, кодирования, внедрения и тестирования. Процедура разработки по инкрементной модели предполагает выпуск на первом большом этапе продукта в базовой функциональности, а затем уже последовательное добавление новых функций, так называемых «инкрементов». Процесс продолжается до тех пор, пока не будет создана полная система.

Инкрементные модели используются там, где отдельные запросы на изменение ясны, могут быть легко формализованы и реализованы. В наших проектах мы применяли ее для создания читалки DefView, а следом и сети электронных библиотек Vivaldi.

Как пример опишем cуть одного инкремента. Сеть электронных библиотек Vivaldi пришла на смену DefView. DefView подключалась к одному серверу документов, а теперь может подключаться ко многим. На площадку учреждения, желающего транслировать свой контент определенной аудитории, устанавливается сервер хранения, который напрямую обращается к документам и преобразует их в нужный формат. Появился корневой элемент архитектуры - центральный сервер Vivaldi, выступающий в роли единой поисковой системы по всем серверам хранения, установленным в различных учреждениях.

Когда использовать инкрементную модель?

• Когда основные требования к системе четко определены и понятны. В то же время некоторые детали могут дорабатываться с течением времени.
• Требуется ранний вывод продукта на рынок.
• Есть несколько рисковых фич или целей.

4. «RAD Model» (rapid application development model или быстрая разработка приложений)

RAD-модель - разновидность инкрементной модели. В RAD-модели компоненты или функции разрабатываются несколькими высококвалифицированными командами параллельно, будто несколько мини-проектов. Временные рамки одного цикла жестко ограничены. Созданные модули затем интегрируются в один рабочий прототип. Синергия позволяет очень быстро предоставить клиенту для обозрения что-то рабочее с целью получения обратной связи и внесения изменений.

Модель быстрой разработки приложений включает следующие фазы:

• Бизнес-моделирование: определение списка информационных потоков между различными подразделениями.
• Моделирование данных: информация, собранная на предыдущем этапе, используется для определения объектов и иных сущностей, необходимых для циркуляции информации.
• Моделирование процесса: информационные потоки связывают объекты для достижения целей разработки.
• Сборка приложения: используются средства автоматической сборки для преобразования моделей системы автоматического проектирования в код.
• Тестирование: тестируются новые компоненты и интерфейсы.

Когда используется RAD-модель?

Может использоваться только при наличии высококвалифицированных и узкоспециализированных архитекторов. Бюджет проекта большой, чтобы оплатить этих специалистов вместе со стоимостью готовых инструментов автоматизированной сборки. RAD-модель может быть выбрана при уверенном знании целевого бизнеса и необходимости срочного производства системы в течение 2-3 месяцев.

5. «Agile Model» (гибкая методология разработки)

В «гибкой» методологии разработки после каждой итерации заказчик может наблюдать результат и понимать, удовлетворяет он его или нет. Это одно из преимуществ гибкой модели. К ее недостаткам относят то, что из-за отсутствия конкретных формулировок результатов сложно оценить трудозатраты и стоимость, требуемые на разработку. Экстремальное программирование (XP) является одним из наиболее известных применений гибкой модели на практике.

В основе такого типа - непродолжительные ежедневные встречи - «Scrum» и регулярно повторяющиеся собрания (раз в неделю, раз в две недели или раз в месяц), которые называются «Sprint». На ежедневных совещаниях участники команды обсуждают:

• отчёт о проделанной работе с момента последнего Scrum’a;
• список задач, которые сотрудник должен выполнить до следующего собрания;
• затруднения, возникшие в ходе работы.

Методология подходит для больших или нацеленных на длительный жизненный цикл проектов, постоянно адаптируемых к условиям рынка. Соответственно, в процессе реализации требования изменяются. Стоит вспомнить класс творческих людей, которым свойственно генерировать, выдавать и опробовать новые идеи еженедельно или даже ежедневно. Гибкая разработка лучше всего подходит для этого психотипа руководителей. Внутренние стартапы компании мы разрабатываем по Agile. Примером клиентских проектов является Электронная Система Медицинских Осмотров , созданная для проведения массовых медосмотров в считанные минуты. Во втором абзаце этого отзыва , наши американские партнеры описали очень важную вещь, принципиальную для успеха на Agile.

Когда использовать Agile?

• Когда потребности пользователей постоянно меняются в динамическом бизнесе.
• Изменения на Agile реализуются за меньшую цену из-за частых инкрементов.
• В отличие от модели водопада, в гибкой модели для старта проекта достаточно лишь небольшого планирования.

6. «Iterative Model» (итеративная или итерационная модель)

Итерационная модель жизненного цикла не требует для начала полной спецификации требований. Вместо этого, создание начинается с реализации части функционала, становящейся базой для определения дальнейших требований. Этот процесс повторяется. Версия может быть неидеальна, главное, чтобы она работала. Понимая конечную цель, мы стремимся к ней так, чтобы каждый шаг был результативен, а каждая версия - работоспособна.

На диаграмме показана итерационная «разработка» Мона Лизы. Как видно, в первой итерации есть лишь набросок Джоконды, во второй - появляются цвета, а третья итерация добавляет деталей, насыщенности и завершает процесс. В инкрементной же модели функционал продукта наращивается по кусочкам, продукт составляется из частей. В отличие от итерационной модели, каждый кусочек представляет собой целостный элемент.

Примером итерационной разработки может служить распознавание голоса. Первые исследования и подготовка научного аппарата начались давно, в начале - в мыслях, затем - на бумаге. С каждой новой итерацией качество распознавания улучшалось. Тем не менее, идеальное распознавание еще не достигнуто, следовательно, задача еще не решена полностью.

Когда оптимально использовать итеративную модель?

• Требования к конечной системе заранее четко определены и понятны.
• Проект большой или очень большой.
• Основная задача должна быть определена, но детали реализации могут эволюционировать с течением времени.

7. «Spiral Model» (спиральная модель)

«Спиральная модель» похожа на инкрементную, но с акцентом на анализ рисков. Она хорошо работает для решения критически важных бизнес-задач, когда неудача несовместима с деятельностью компании, в условиях выпуска новых продуктовых линеек, при необходимости научных исследований и практической апробации.

Спиральная модель предполагает 4 этапа для каждого витка:

1. планирование;
2. анализ рисков;
3. конструирование;
4. оценка результата и при удовлетворительном качестве переход к новому витку.

Эта модель не подойдет для малых проектов, она резонна для сложных и дорогих, например, таких, как разработка системы документооборота для банка, когда каждый следующий шаг требует большего анализа для оценки последствий, чем программирование. На проекте по разработке СЭД для ОДУ Сибири СО ЕЭС два совещания об изменении кодификации разделов электронного архива занимают в 10 раз больше времени, чем объединение двух папок программистом. Государственные проекты, в которых мы участвовали, начинались с подготовки экспертным сообществом дорогостоящей концепции, которая отнюдь не всегда бесполезна, поскольку окупается в масштабах страны.

Подытожим

На слайде продемонстрированы различия двух наиболее распространенных методологий.

В современной практике модели разработки программного обеспечения многовариантны. Нет единственно верной для всех проектов, стартовых условий и моделей оплаты. Даже столь любимая всеми нами Agile не может применяться повсеместно из-за неготовности некоторых заказчиков или невозможности гибкого финансирования. Методологии частично пересекаются в средствах и отчасти похожи друг на друга. Некоторые другие концепции использовались лишь для пропаганды собственных компиляторов и не привносили в практику ничего нового.

О технологиях разработки:
Ещё раз про семь основных методологий разработки .
10 главных ошибок масштабирования систем .
8 принципов планирования разработки, упрощающих жизнь .
5 главных рисков при заказной разработке ПО .

Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. , пожалуйста.

Один из подходов к разработке ПО в рамках спиральной модели ЖЦ – получившая широкое распространение методология (технология) быстрой разработки приложений RAD (Rapid Application Development) . Данная модель очень хорошо подходит к разработке учебных программ, т.к. включает в себя три составляющие:

Ø небольшую команду программистов (от 2 до 10 человек);

Ø короткий, но тщательно проработанный производственный график (от 2 до 6 мес.);

Ø повторяющийся цикл, при котором разработчики по мере того, как приложение начинает обретать форму, запрашивают и реализуют в продукте требования, полученные через взаимодействие с заказчиком.

Рассмотрим данную модель более подробно. Команда разработчиков должна представлять собой группу профессионалов, имеющих опыт в анализе, проектировании, генерации кода и тестировании ПО с использованием CASE-средств, способных хорошо взаимодействовать с конечными пользователями и трансформировать их предложения в рабочие прототипы. Жизненный цикл ПО по методологии RAD состоит из четырёх фаз (рисунок 21):

1. Анализа и планирования требований;

2. Проектирования;

3. Построения;

4. Внедрения.

На первой фазе анализа и планирования требований пользователи системы определяют функции, которые она должна выполнять, выделяют наиболее приоритетные из них, требующие проработки в первую очередь, описывают информационные потребности (связи). Формулирование требований к системе осуществляется в основном силами пользователей под руководством специалистов-разработчиков. Ограничивается масштаб проекта, устанавливаются временные рамки для каждой из последующих фаз. Кроме того, определяется сама возможность реализации проекта в заданных размерах финансирования, на имеющихся аппаратных средствах и т.п.

Результатом фазы должны быть: список расставленных по приоритету функций будущей ПС; предварительная функциональная модель ПС; предварительная информационная модель ПС.

На второй фазе проектирования часть пользователей принимают участие в техническом проектировании системы под руководством специалистов-разработчиков и, взаимодействуя с ними, уточняют и дополняют требования к системе, которые не были выявлены на предыдущей фазе. Более подробно рассматриваются процессы системы . При необходимости корректируется функциональная модель, создаются частичные прототипы: экранов, отчетов, устраняющие неясности или неоднозначности. Устанавливаются требования разграничения доступа к данным . На этой же фазе происходит определение необходимой документации. После детального определения состава процессов оценивается количество функциональных элементов разрабатываемой системы и принимается решение о разделении системы на подсистемы.

Результатом данной фазы должны быть: общая информационная модель системы; функциональные модели системы в целом и подсистем; точно определенные интерфейсы между автономно разрабатываемыми подсистемами; построенные прототипы экранов, отчетов, диалогов.

В отличие от традиционного подхода, при котором использовались специфические средства прототипирования, не предназначенные для построения реальных приложений, а прототипы выбрасывались после того, как выполняли задачу устранения неясностей в проекте, в подходе RAD каждый прототип развивается в часть будущей системы . Таким образом, на следующую фазу передается более полная и полезная информация.

На третьей фазе построения выполняется непосредственно сама быстрая разработка приложения (реализация подсистем). На данной фазе разработчики производят итеративное построение реальной системы на основе полученных в предыдущей фазе моделей, а также требований нефункционального характера. Конечные пользователи на этой фазе оценивают получаемые результаты и вносят коррективы, если в процессе разработки система перестает удовлетворять определенным ранее требованиям. Тестирование системы осуществляется в процессе разработки.

После окончания разработки подсистем производится постепенная интеграция данной части системы с остальными, формируется полный программный код, выполняется тестирование системы в целом. Завершается физическое проектирование системы: определяется необходимость распределения данных; осуществляется анализ использования данных; производится физическое проектирование базы данных; определяются требования к аппаратным ресурсам; определяются способы увеличения производительности; завершается разработка документации проекта.

Результатом фазы является готовая система, удовлетворяющая всем согласованным требованиям.

На четвертой фазе внедрения производятся обучение пользователей, организационные изменения и параллельно с внедрением новой системы осуществляется работа с существующей системой (до полного внедрения новой). Так как фаза построения достаточно непродолжительна, планирование и подготовка к внедрению должны начинаться заранее, как правило, на этапе проектирования системы.

Технология RAD (как и любая другая) не может претендовать на универсальность, она хороша в первую очередь для относительно небольших проектов, разрабатываемых для конкретного заказчика. Она неприменима для разработки операционных систем; сложных расчетных программ с большим объемом программного кода и сложными уникальными алгоритмами управления; приложений, в которых отсутствует ярко выраженная интерфейсная часть, наглядно определяющая логику работы системы (приложения реального времени), так как итерационный подход предполагает, что несколько первых версий не будут полностью соответствовать требованиям.

В заключение перечислим основные принципы технологии RAD:

Ø разработка приложений итерациями;

Ø необязательность полного завершения работ на каждом этапе ЖЦ;

Ø обязательное вовлечение пользователей на этапе разработки;

Ø использование прототипирования, позволяющего выяснить и удовлетворить все требования конечного пользователя;

Ø тестирование и развитие проекта одновременно с разработкой;

Ø грамотное руководство разработкой, четкое планирование и контроль выполнения работ.

Контрольные вопросы к главе 3:

1. Что такое стандартизация и сертификация программного продукта?

2. Какие существуют типы стандартов?

3. Перечислите наиболее известные стандарты жизненного цикла, которые использовались для разработки программного обеспечения?

4. Что такое жизненный цикл ПО?

5. Перечислите основные этапы жизненного цикла ПО. Что такое процесс, действие, задача?

6. Какие типы процессов и конкретные процессы вы запомнили?

7. Расскажите об основных инженерных процессах жизненного цикла ПО.

8. Что такое модель жизненного цикла ПО? Дайте определения основных понятий, связанные с понятием «модель».

9. Какие типы моделей вы знаете? В чем их преимущества, недостатки, область применимости?

10.Что вы можете сказать об особенностях каскадной модели жизненного цикла?

11.В чем отличие обобщенной каскадной модели от базовой?

12.Что вы можете сказать об особенностях спиральной модели жизненного цикла?

13.Перечислите составляющие технологии RAD. Для разработки каких типов ПО можно применять технологию RAD?

14.Опишите основные фазы жизненного цикла по технологии RAD.

15.Перечислите основные принципы технологии RAD.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Аптекарь М. Д., Рамазанов С. К., Фрегер Г. Е. История инженерной деятельности. – Киев, 2003. – 204 с. : ил.

2. Арчибальд Р. Модели жизненного цикла высокотехнологичных проектов. http://www.pmprofy.ru/content/rus/107/1073-article.html

3. Брукс Ф. Мифический человеко-месяц или как создаются программные системы. – СПб. : Символ-плюс, 1999. – 321 с. : ил.

4. Буч Г. Объектно-ориентированное проектирование с примерами применения. – М.: Конкорд, 1992. – 586с. : ил.

5. Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и объектно-ориентированное проектирование на С++. – М. : Бином, – 2001. – 558 с. : ил.

6. Вендров А. М. CASE-технологии. Современные методы и средств проектирования информационных систем. – М. : Финансы и статистика, – 1999. – 256 с. : ил.

7. Вирт Н. Алгоритмы + структуры данных = программы: Пер. с англ. – М. : Мир, 1985. – 406 с.: ил.

8. Дал О., Дейкстра Э., Хоор К. Структурное программирование: Пер. с англ. – М.: Мир, 1975. – 247 с. : ил.

9. Дзержинский Ф. Я., Калиниченко И.М. Дисциплина программирования: концепция и опыт реализации методических средств программной инженерии. – М.: ЦНИИ информации и технико-экономических исследований по атомной науке и технике, 1988. – 245 с. : ил.

10. Жоголев Е. А. Технологии программирования. – М. : Научный мир, 2004. – 216 с. : ил.

11. Закон РФ № 149-ФЗ от 29.07.2006. «Об информации, информационных технологиях и защите информации»// Российская газета, № 165 от 27.07.2006 г.

12. Иванова Г. С. Технология программирования: Учебник для вузов. – 2-е изд., стереотип. – М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2003. – 320 с.: ил.

13. Калянов Г. Н. CASE: Структурный системный анализ (автоматизация и применение). – М. : «Лори», 1996. – 356 с. : ил.

14. Кораблин М. А. Программирование, ориентированное на объекты: Учебное пособие. – Самара: изд-во СГАУ, 1994. – 94 с.

15. Леоненков А. В. Самоучитель UML. – СПб: ВХВ Петербург, – 2001. – 304 с. : ил.

16. Липаев В. В. Качество программного обеспечения. – М.: Финансы и статистика, 1983. – 263 с. : ил.

17. Липаев В. В. Отладка сложных программ: Методы, средства, технология. –М. : Энергоатомиздат, 1993. – 384 с. : ил.

18. Липаев В. В., Филиппов Е. Н. Мобильность программ и данных в открытых информационных системах. – М. : Научная книга, 1997. – 297 с. : ил.

20. Ожегов С. И. Словарь русского языка. – М. : Мир и образование, 2006. – 1328 с.

21. Технология проектирования комплексов программ АСУ/ В. В. Липаев, Л. А. Серебровский, П. Г. Гаганов и др.; Под ред. Ю. В. Афанасьева, В. В. Липаева. – М. : Радио и связь, 1983. – 256 с. : ил.

22. Хювенен Э., Сеппянен Й. Мир ЛИСПа: Пер. с финск. В 2 т. Т.1: Введение в язык Лисп и функциональное программирование.– М. : Мир, 1990. – 447 с. : ил.

23. Хювенен Э., Сеппянен Й. Мир ЛИСПа: Пер. с финск. В 2 т. Т.2: Методы и системы программирования.– М. : Мир, 1990. – 319 с. : ил.

24. Boehm B.«A Spiral Model of Software Development and Enhancement», IEEE Computer, Vol. 21, No. 5, pp. 61–72, 1988.

25. Courtois P. June 1985. On Time and Space Decomposition of Complex Structures. Communications of the ACM vol.28(6), p.596.

26. Criteria for Evaluation of Software. ISO TC97/SC7 #383.

27. Dijktra E. 1979. Programming Considered as a Human Activity. Classics in Software Engineering. New York, NY: Yourdon Press.

28. http://www.pmi.ru/glossary/.

29. http://www.staratel.com/iso/InfTech/DesignPO/ISO12207/ISO12207-99/ISO12207.htm.

30. Microsoft Corporation. Принципы проектирования и разработки программного обеспечения. Учебный курс MCSD: Пер. с англ. – М.: Издательско-торговый дом «Русская редакция», 2000. –608 с. : ил.

31. Parnas D., Clements P., Weiss D. 1983. Enhancing Reusability with Information Hiding. Proceedings of the Workshop on Reusability in Programming. Stratford, CT: ITT Programming. p.241.

32. Rechtin E. October 1992. The Art of Systems Architecting. IEEE Spectrum, vol.29 (10), p.66.

33. Royce W.W. Managing the Development of Large Software Systems. http://facweb.cti.depaul.edu/jhuang/is553/Royce.pdf.

34. Shaw M. October 1984. Abstraction Techniques in Modern Programming Languages. IEEE Software vol.1 (4).

35. Simon H. 1982. The Sciences of the Artificial. Cambridge, MA: The MIT Press. – p.218.

36. Sommerville I. Software engineering. – Addison-Wesley Publishing Company, 1992. p.87.

37. Tesler L. August 1981. The Smalltalk Environment. Byte vol.6(8), p.142.

38. Yonezawa A., Tokoro M. 1987. Objectt-Oriented Concurrent Programming. Cambridge, MA: The MIT Press.

список терминов