Понятие CASE-технологии. Кейс-технология в образовании

Анализ литературы последних лет по технологии программирования показывает , что новой ветвью в технологии промышленной разработки и реализации сложных и значительных по объему систем программного обеспечения является CASE-технология (Computer Aided Software Engineering).

CASE-технология явилась ответом на ряд серьезных трудностей, возникших при разработке и эксплуатации компьютерных систем. Учитывая неудачу многих проектов, заказчики стремились получить хорошо проработанное обоснование проекта с тестированным программным обеспечением. Однако они не всегда предоставляли разработчикам необходимую информацию, справедливо относя ее к разряду коммерческой тайны, да и сама организация информационных потоков постоянно менялась по мере расширения деятельности предприятия. В результате осуществление проектов затягивалось, и созданные программно-аппаратные комплексы начинали работать в условиях, когда требования предприятия к ним изменялись. Применялся и иной подход. Компьютерный комплекс разрабатывался и вводился в эксплуатацию в короткие сроки специализированной фирмой при полном взаимодействии с заказчиком. Это обеспечивало создание работоспособного комплекса, но из-за отсутствия необходимой документации, задержки с обучением персонала и многочисленных «недоделок», особенно в программном обеспечении, эксплуатация комплекса попадала полностью в зависимость от разработчиков и происходила в условиях постоянных сбоев и потребности в дополнительных затратах на переделки и усовершенствования.

Для выхода из сложившейся ситуации была разработана CASE-технология, поддерживающая проектирование, выбор технологии, архитектуры и написание программного обеспечения. CASE (Computed Aided Software Engineering) - система конструирования программ с помощью компьютера.

Первоначально CASE-технология появилась в проектах создания промышленных систем обработки данных. Это обстоятельство наложило свой отпечаток и на инструментальные средства CASE-технологии, где самое серьезное внимание уделялось, по крайней мере в ранних CASE-системах, поддержке проектирования информационных потоков. В настоящее время наблюдается отход от ориентации на системы обработки данных, и инструментальные средства CASE-технологии становятся все более универсальными. Все средства поддержки CASE-технологии делятся на две большие группы :

САSE-ToolKits и CASE-WorkBenches . Хороших русских эквивалентов этим терминам нет. Однако первые часто называют «инструментальными сундучками» (пакетами разработчика, технологическими пакетами), а вторые - «станками для производства программ» (технологическими линиями).

По определению. CASE-ToolKit - коллекция интегрированных программных средств, обеспечивающих автоматическое ассистирование в решении задач одного типа в процессе создания программ.

Такие пакеты используют общее «хранилище» для всей технической и управляющей информации по проекту (репозиторий), снабжены общим интерфейсом с пользователем и унифицированным интерфейсом между отдельными инструментами пакета. Как правило, CASE-ToolKit концентрируются вокруг поддержки разработки одной фазы производства программ или на одном типе прикладных задач,

Все вышесказанное справедливо и по отношению к CASE-Workbench. Но здесь, кроме того, обеспечивается автоматизированная поддержка анализа решаемых задач по производству программного обеспечения, которая базируется на общих предположениях о процессе и технологии такой деятельности; поддерживается автоматическая передача результатов работ от одного этапа к другому, начиная со стадии проектирования и кончая отчуждением созданного программного продукта и его сопровождением.

Таким образом, CASE-WorkBench является естественным «замыканием» технологии разработки, реализации и сопровождения программного обеспечения.

В настоящее время «типовая» система поддержки CASE-технологии имеет функциональные возможности, представленные на рис. 14.

Рис. 14. Функциональные возможности типовой системы поддержки CASE-технологии

Как следует из рис. 14, в CASE-среде должны поддерживаться все основные этапы разработки и сопровождения процессов создания программных систем. Однако уровень такой поддержки существенно различен. Так, например, если говорить об этапах анализа и проектирования, большинство инструментальных пакетов поддерживает экранные и отчетные формы, создание прототипов, обнаружение ошибок. Значительная часть этих средств предназначена для ПЭВМ. Многие поддерживают такие широко используемые методологии, как структурный анализ DeMarco или Gane/Sarson, структурное проектирование Yourdan/Jackson и некоторые другие. Существуют специализированные пакеты разработчиков для создания информационных систем, например AnaTool (Advanced Logical Software) для Macintosh; CA-Universe/Prototype (Computer Associates International) для ПЭВМ. Имеются CASE-среды и для поддержки разработки систем реального времени.

С помощью CASE-технологии описывают предметную область; входящие в нее объекты, их свойства; связи между объектами и их свойствами. В результате формируется модель, описывающая основных участников системы, их полномочия, потоки финансовых и иных документов между ними. В ходе описания создается электронная версия проекта, которая распечатывается и оперативно передается для согласования всем участникам проекта как рабочая документация.

В процессе создания проекта выделяют следующие этапы:

Формирование требований, разработка и выбор варианта концепции системы;

Разработка и утверждение технического задания на систему;

Эскизный и технический проекты с описанием всех компонентов и архитектуры системы;

Рабочее проектирование, предполагающее разработку и отладку программы; описание структуры базы данных; создание документации на поставку и установку технических средств;

Ввод в действие, предусматривающий установку и включение аппаратных средств, инсталлирование программного обеспечения, загрузку баз данных, тестирование системы, обучение персонала;

Эксплуатация системы, включающая сопровождение программных средств и всего проекта, поддержку и замену аппаратных средств.

CASE-технология сформировалась в процессе интеграции опыта и новых возможностей, появившихся у разработчиков компьютерных систем. Начало этому процессу положили компиляторы и интерпретаторы с алгоритмических языков, затем к ним добавились средства тестирования программ, их отладки и средства генерации отчетов. Для обмена информацией в проектных организациях и обеспечения оперативного доступа к создаваемой документации были разработаны средства информационной поддержки и управления проектом. С появлением инструментария описания концепции проектов в моделируемом учреждении была создана система проектирования, которая поддерживает все технологические этапы проекта, обеспечивает его документирование и согласованную работу групп разработчиков как со стороны заказчика, так и со стороны исполнителя.

В настоящее время существует множество CASE-систем, различающихся по степени компьютерной поддержки этапов разработки проектов. Часть из них обеспечивает только графическое представление функций подразделений учреждения и потоков информации между ними, в других - автоматизирован процесс описания баз данных и составления некоторых программ или их частей.

В основе CASE-технологии лежит процесс выявления функций отдельных элементов систем и информационных потоков.

Каждое рабочее место описывается как технологический модуль, в котором происходит преобразование информации. Каждому модулю устанавливается механизм, в соответствии с которым он изменяет находящиеся в нем данные и функции в зависимости от управляющих параметров и информации, получаемых от оператора или других модулей. Модуль системы может передавать информацию, может управлять функциями другого модуля. Для связанных между собой функциональных блоков устанавливают механизм, описывающий правила их взаимодействия. В конечном итоге составляется полная модель системы, которая может быть рассчитана на бумаге с внесением всех необходимых пояснений и спецификаций.

Описание информационных потоков в учреждении во многих CASE-системах производится с помощью ER-модели (Entiti-Relationship - модель «сущность - связь»). Порядок построения такой модели и используемые при этом абстракции определяются CASE-методом, без освоения которого CASE-технология не может быть применена в полном объеме. Учитывая дороговизну CASE-систем, российские специалисты, усвоив CASE-метод, создают свои инструментальные средства для описания ER-моделей и баз данных.

В процессе построения ER-моделей CASE-система проверяет соответствующие программы на непротиворечивость, что позволяет на разных этапах проектирования выявлять ошибки и не допускать некачественное моделирование баз данных и написание программ, исправление чего на последующих этапах затруднительно и требует значительных материальных затрат.

С помощью средств описания ER-модели создаются графическое изображение информационных потоков, а также словарь проекта, который включает в себя упорядоченную информацию о функциях и связях участников системы. Проектировщик-системщик может использовать для описания «своих» объектов атрибуты, уже содержащиеся в словаре. Информация словаря может быть распечатана и превращена в часть документации проекта.

Инструменты CASE-технологии позволяют на основе ER-модели генерировать описание (таблицы), диалоговые процедуры, а также средства вывода данных и довести проект до стадии тестирования и опытной эксплуатации. Этот инструмент применяется и в дальнейшем для внесения изменений в проект.

Основные достоинства CASE-технологии:

Повышение производительности труда программистов на несколько порядков,

Возможность формализовать документирование и администрирование проектов,

Минимизация ошибок и несовершенства программного обеспечения конечных пользователей,

Ускорение обучения персонала и использование программного обеспечения в полном объеме,

Постоянное обновление и модернизация пользовательских программ.

Наиболее известной в России в настоящее время является CASE-система Oracle, позволяющая создавать приложения на базе одноименной СУБД. В ее основе лежит CASE-метод проектирования сети «сверху вниз» - от наиболее общих решений к частным. Этапы в Oracle выглядят следующим образом :

Выработка стратегии;

Анализ объекта;

Проектирование;

Реализация;

Внедрение;

Эксплуатация.

ER-модель строится на этапе анализа объекта, а СУБД -на этапе проектирования.

CASE-система Oracle состоит из инструментальных средств CASE*Dictionary (для графического представления модулей предметной области); CASE*Generator (для автоматического генерирования программных модулей).

Ожидается, что средства компьютерной поддержки процесса проектирования будут быстро развиваться, обеспечивая генерацию все большего объема инструкций программ конечных пользователей, повысятся производительность труда программистов и проектировщиков, качество самих продуктов.

В среде разработчиков программного обеспечения существуют две оценки данного подхода: часть из них считает, что CASE-технология кардинально меняет процессы разработки и эксплуатации ПО, другие отрицают это и оставляют за инструментальными средствами CASE лишь функцию автоматизации рутинных работ. Однако анализ литературы показывает, что CASE средства все-таки «сдвигают» технологии разработки ПО с управления выполнением проектов в сторону метода прототипизации. И этот сдвиг, на наш взгляд, чрезвычайно важная тенденция в современной технологии программирования.

Контрольная

Информатика, кибернетика и программирование

CASE- технологии CASE-системами или CASE-технологиями называют реализованные в виде программных продуктов технологические системы, ориентированные на создание сложных программных систем и поддержку их полного жизненного цикла или его основных этапов...

CASE - технологии

CASE -системами или CASE -технологиями называют реализованные в виде программных продуктов технологические системы, ориентированные на создание сложных программных систем и поддержку их полного жизненного цикла или его основных этапов. В настоящее время CASE -технологии прочно вошли в практику программной индустрии. При этом они используются не только для производства ПП, но и как мощный инструмент решения исследовательских и проектных задач. Такие задачи включают структурный анализ предметной области, моделирование деловых предложений с целью решения задач оперативного и стратегического планирования и управления ресурсами - тех видов деятельности, на который в России в ближайшее время ожидается большой спрос.

CASE -технологии являются естественным продолжением эволюции всей отрасли разработки ПО. Традиционно выделяют 6 периодов, качественно отличающихся применяемой техникой и методами разработки ПО.

В качестве инструментальных средств в эти периоды использовались:

ассемблеры, дампы памяти, анализаторы;

компиляторы, интерпретаторы, трассировщики;

символические отладчики, пакеты программ;

систем анализа и управления исходными текстами;

CASE -средства анализа требований, проектирования спецификаций и структуры, редактирования интерфейсов(1-ая генерация CASE -1;

CASE -средства генерации исходных текстов и реализации интегрированного окружения поддержки полного ЖЦ разработки ПО (2-ая генерация CASE - II ).

Таким образом, CASE -средства являются результатом естественного эволюционного развития отрасли инструментальных (или технологических) средств. CASE -технологии начали развиваться с целью преодоления ограничений методологии структурного программирования. Эта методология, несмотря на формализацию в составлении программ, характеризуется все же сложностью понимания, большой трудоемкостью и стоимостью использования, трудностью внесения изменений в проектные спецификации. Однако заложенные в ней принципы позволили развивать эту методологию и повысить ее эффективность за счет автоматизации наиболее рутинных этапов. Напомню, что автоматизация рутинных работ возможна только в случае их формализации. Формализация в структурном программировании оказалась наиболее приемлемой для автоматизации.

CASE обладают следующими основными достоинствами:

• улучшают качество создаваемого ПО за счет средств автоматического контроля, прежде всего, контроля проекта;
• позволяют за короткое время создавать прототип будущей системы, что позволяет на ранних этапах оценить ожидаемый результат;
• ускоряют процесс проектирования и разработки;
• позволяют разработчику больше времени уделять творческой работе по созданию ПО, освобождая его от рутинной работы;
• поддерживают развитие и сопровождение разработки (заметим, что этот аспект не затрагивался ни одной из рассмотренных нами технологий проектирования);
• поддерживают технологии повторного использования компонент разработки).

При использовании CASE -технологий изменяются фазы жизненного цикла ПП как показано ниже:

При традиционной технологии: При CASE -технологии:

Анализ Прототипирование

Проектирование Проектирование спецификаций

Контроль проекта

Кодирование Кодогенерация

Тестирование Системное тестирование

Сопровождение Сопровождение

Необходимо отметить, что наиболее просто автоматизируемыми фазами в CASE -технологии оказались контроль проекта и кодогенерация, хотя все другие фазы ЖЦ также поддерживаются CASE -средствами. Кроме изменения содержания фаз, существенно изменилось распределение трудозатрат по фазам, как показано в табл.

В следующей таблице сравниваются цели и содержание этапов при традиционной разработке и с применением CASE -средств.

Модель ЖЦ ПО определяет порядок выполнения этапов, а также критерии перехода от этапа к этапу.

Традиционная модель ЖЦ ПО строится по каскадному принципу (переход на следующий этап происходит после окончания работ по предыдущему этапу) или по поэтапному принципу с промежуточным контролем (с циклами обратной связи между этапами, что предполагает корректировки в процессе проектирования, но растягивает все этапы на весь период разработки).

CASE -технология базируется на спиральной модели ЖЦ ПП, суть которой в следующем. Делается упор на начальные этапы ЖЦ: анализ требований, проектирование спецификаций, предварительное и детальное проектирование. На этих этапах проверяется и обосновывается реализуемость технических решений путем создания прототипов. Все эти этапы выполняются на каждом витке спирали ЖЦ. Каждый виток спирали соответствует некоторому уровню детализации проекта Каждый следующий виток характеризуется более высокой степенью детализации создаваемого ПО. Каждый виток заканчивается тем, что уточняются цели и характеристики проекта и планируются работы следующего витка спирали. Тем самым реализуется нисходящий принцип проектирования.

Специалистами отмечаются следующие преимущества спиральной модели:

накопление и повторное использование программных средств, моделей и прототипов;

ориентация на развитие и модификацию ПО в процессе проектирования;

анализ риска и издержек в процессе проектирования.

Чем же принципиально CASE -технология отличается от традиционной?

Для ответа на этот вопрос несколько отвлечемся и вспомним, что нас интересует прежде всего, если мы встречаем предмет, который раньше никогда не видели? Смею утверждать, что это будут вопросы ‘Что оно делает?’ и ‘ Из чего оно состоит?’. Ответы на эти вопросы представляют собой функциональный и структурный аспект описания объекта. Исторически так сложилось, что при проектировании новых объектов структурный аспект отражается в виде схем (принципиальные электрические схемы, механические схемы, комбинированные схемы и т.п.). Так вот CASE -технологии иначе еще называют структурным системным анализом, что отражает тот факт, что и функционирование объекта (в рассматриваемом случае разрабатываемого ПО) отражается в различных схемах, таблицах, диаграммах, матрицах, картах и т.п. Можно смело утверждать, что девизом разработчиков CASE -технологий является фраза ‘одна картинка стоит тысячи слов’.

Некоторые из элементов CASE -технологий Вы будете изучать в последующих курсах.

Большинство CASE -технологий основано на парадигме методология/метод/нотация/ средство. Понятия методологии и метода мы с Вами уже давали.

Под нотацией понимаются правила формализованного описания структуры системы, элементов данных и других ее компонентов с помощью схем, диаграмм, формальных и естественных языков . Например, в качестве миниспецификаций некоторые CASE -технологии используют таблицы решений. Правила построения такой таблицы и представляют собой нотацию.

Средства - это инструментарий поддержки методов. Реализуются средства в ПО, которое создает среду разработчика ПО. Эти инструменты поддерживают работу пользователей-разработчиков при создании и редактировании проекта в интерактивном режиме, они выполняют проверки соответствия компонентов и кодируют на некотором языке программирования модули ПО (кодогенерация).

Следует отметить, что используемые в методологии структурного анализа средства весьма разнообразны, Наиболее часто и эффективно используются следующие:

DFD (Data Flow Diagrams ) - диаграммы потоков данных, совместно со словарями данных и спецификациями процессов или миниспецификациями;

ERD (Entity-Relationship Diagrams) - диаграммы ‘ сущность - связь ’;

STD (State Transition Diagrams ) - диаграммы переходов состояний.

Современные структурные методологии анализа и проектирования классифицируются по следующим признакам:

по отношению к школам - Software Engineering (SE) и Information Engineering (IE);

по порядку построения моделей - процедурно-ориентированные, ориентированные на данные и информационно-ориентированные;

по типу целевых систем - для систем реального времени и для информационных систем.

Основная особенность систем реального времени заключается в том, что они контролируют и контролируются внешними событиями: своевременное реагирование на эти события (отклик должен следовать не позднее регламентированного временного интервала) - основная и первоочередная функция таких систем. Другие отличия информационных систем от систем реального времени сведены в таблицу.

Средствами поддержки перечисленных в таблице особенностей и различаются соответствующие структурные методологии.

SE является нисходящим подходом к проектированию функций разрабатываемого ПО. Применяется при разработке как информационных систем, так и систем реального времени. По сравнению с IE появилась раньше и более апробирована.

IE - более новая дисциплина. С одной стороны, она имеет более широкую область применения, поскольку является дисциплиной построения систем вообще, а не только систем ПО. Она включает этапы более высокого уровня (например, стратегическое планирование). С другой стороны, IE используется для проектирования информационных систем, а SE дополнительно еще и систем реального времени.

Во всех структурных методологиях используется одна и та же концепция: данные входят в систему, обрабатываются и выходят из системы (вход -обработка-выход). Отличаются технологии порядком построения модели ПО (как бы по разному решается вопрос: что раньше яйцо или курица?). Традиционный процедурно-ориентированный подход регламентирует первичность проектирования функциональных компонентов по отношению к проектированию структур данных: требования к данным раскрываются через функциональные требования. При подходе, ориентированном на данные, вход и выход являются наиболее важными - структуры данных определяются первыми, а процедурные компоненты являются производными от данных. Информационно-ориентированный подход, как часть IE -дисциплины, отличается от предыдущего подхода тем, что позволяет работать с неиерархическими структурами данных.

CASE -средства можно классифицировать по типам, отражающим функциональную ориентацию в технологическом процессе.

Анализ и проектирование . Средства данной группы применяют для создания спецификаций системы и ее проектирования, они поддерживают методологии SE и IE :

• CASE - аналитик (Эйтекс);
• POSE (Computer Systems Advisers);
• Design/IDEF (Meta Software);
• BPWin (Logic Works);
• SELECT (Select Software Tools);
• CASE/4/0 (micro TOOl GmbH)

и ряд других средств.

Проектирование баз данных и файлов . Средства данной группы обеспечивают логическое моделирование данных, автоматическое моделей данных в третью нормальную форму, автоматическую генерацию схем БД и описаний форматов файлов на уровне программного кода. К таким средствам относятся:

• ERWin (Logic Works);
• S-Designor (SPD);
• Designtr/2000 (Oracle);
• Sillverrun (Computer Systems Advisers)/

Программирование . Средства поддерживабют этапы программирования и тестирования, а также автоматическую кодогенерацию из спецификаций, получая полностью документированную выполняемую программу:

• COBOL 2/Workbench (Mikro Focus);
• DECASE (DEC);
• NETRON/CAP (Netron);
• APS (Sage Softwfre).

Эти средства включают генераторы кодов, анализаторы кодов, генераторы тестов, анализаторы покрытия тестами, отладчики и средства интегрирования с результатами выполнения предыдущих этапов (диаграммеры для анализа спецификаций, средства поддержки работы с депозитарием (хранилище описаний данных, потоков и т.п.)).

Сопровождение и реинжениринг . Сюда относят документаторы, анализаторы программ, средства реструктурирования:

• Adpac CASE Tools (Adpac);
• Scan/COBOL и SuperStructure (Computer Data Systems):
• Inshtctor/Recoder (language Tecnologe).

Средства позволяют осуществлять поддержку всей системноц документации, включая коды, спецификации, наборы тестов, контролировать покрытие тестами для оценки полноты тестируемости, управлять функционированием смистемы.Особый интерес представляют средства обеспечения мобильности (в CASE они получили название: средства миграции), обеспечивающие перенос существующей системы в новое операционное или аппаратурное окружение.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

CASE-технологии и их использование

В последнее время сложилась своеобразная культура проектирования жизненного цикла компании, производства, деятельности. Естественно, в настоящих условиях такого рода проектирования производятся на базе компьютерных технологий. Примером такого рода является CASE-проектирование (Computer-Aided Software/System Engineering) - относительно новое направление в современных компьютерных технологиях. Эта область научного подхода к управлению бизнес-процессом настоящее время интенсивно развивается. Тем не менее, затруднительно дать точное общее определение CASE средств.

CASE - технологии это совокупность методологий анализа, проектирования, разработки и сопровождения сложных систем программного обеспечения, поддерживаемая комплексом взаимосвязанных средств автоматизации.

Базой CASE-развития стали методологии "классического" системного анализа. Для программного обеспечения (ПО) основным является понятие жизненного цикла (ЖЦ), как правило, разбиваемого на этапы: анализ требований, проектирование, кодирование, тестирование и отладка, эксплуатация и сопровождение.

На разных этапах развития информационных технологий существовали различные модели жизненных циклов: каскадная (70-80годы) - переход на следующий этап после полного окончания работ по предыдущему, поэтапная с промежуточным контролем (80-85годы) - итерационная модель разработки ПО с циклами обратной связи между этапами. Современная - спиральная (итерационная) модель ориентированна на развитие и модификацию ПО в процессе его проектирования, посредством накопления и повторного использования программных средств, моделей, прототипов. Несомненным преимуществом данной модели является и анализ риска издержек в процессе проектирования. Очевидно, что в свете изложенного первые две модели уже становятся устаревшими и бесперспективными.

Таким образом, в этом случае наиболее важными этапами ЖЦ являются первые два этапа: анализ и проектирование.

При успешном прохождении этих этапов следующие не представляют особой сложности и, наоборот, неразрешенные или неучтенные вопросы, возникающие на данных этапах, способны привести к неразрешимым проблемам, вплоть до неудачи проекта в дальнейшем.

Остановимся кратко на особенностях Анализа и Проектирования.

Анализ требований является первым этапом ЖЦ программного продукта. Этот этап должен решить ключевые для проекта вопросы -

Каковы требования, предъявляемые к системе?

Каковы средства, предоставляемые системе для решения предоставленных задач?

Эти вопросы должны определить исходную архитектуру, интерфейс продукта, ограничения, налагаемые на ресурсы.

Проектирование отвечает на вопрос "Как система будет удовлетворять предъявленным к ней требованиям?".

Результатом этого этапа должен стать проект системы, содержащий достаточно информации для реализации системы на его основе в рамках бюджета выделенных ресурсов и времени.

Бурным развитием CASE системы обязаны тому, что изначально они ориентированны на применение именно в начале жизненного цикла.

В своем развитии CASE средства прошли два основных этапа.

На первом этапе CASE - технология, предназначенная для системных аналитиков и проектировщиков, не ориентированная на поддержку полного жизненного цикла. Она включает средства поддержки графических моделей, проектирования спецификаций, словарей данных.

CASE на втором этапе - отличается более развитыми возможностями и исчерпывающим подходом к жизненному циклу. Прежде всего, необходимо указать поддержку автоматической кодогенерации на различных языках третьего и четвертого поколений, обеспечивающая построение скелета продукта, доступного к ручной корректировке и дополнению. Также обеспечивается функциональная поддержка графических требований, спецификаций проектирования, информации по управлению проектом, анализа и связывания системной информации. Обеспечиваются средства тестирования, верификации, анализа сгенерированных программ и генерации документов по проекту.

При использовании CASE систем изменяется распределение трудозатрат по фазам ЖЦ (ниже приведена таблица сравнения трудозатрат)

Таблица 1.

Итак, при разработке с использованием CASE-систем основной объем работы распределен на начальные этапы ЖЦ, на которых важен творческий фактор. Использование CASE сводит к минимуму рутинную работу на этапе кодирования и значительно уменьшает время тестирования продукта - "Фактически CASE представляют собой новый тип графически ориентированных инструментов, восходящих к системе поддержки ЖЦ ПО".

Тенденции развития современных информационных технологий

Тенденции развития современных информационных технологий приводят к постоянному возрастанию сложности информационных систем (ИС). Современные крупные проекты ИС характеризуются, как правило, следующими особенностями:

сложность описания (достаточно большое количество функций, процессов, элементов данных и сложные взаимосвязи между ними), требующая тщательного моделирования и анализа данных и процессов;

наличие совокупности тесно взаимодействующих компонентов (подсистем), имеющих свои локальные задачи и цели функционирования (например, традиционных приложений, связанных с обработкой транзакций и решением регламентных задач, и приложений аналитической обработки (поддержки принятия решений), использующих нерегламентированные запросы к данным большого объема);

отсутствие прямых аналогов, ограничивающее возможность использования каких-либо типовых проектных решений и прикладных систем;

необходимость интеграции существующих и вновь разрабатываемых приложений;

функционирование в неоднородной среде на нескольких аппаратных платформах;

разобщенность и разнородность отдельных групп разработчиков по уровню квалификации и сложившимся традициям использования тех или иных инструментальных средств;

существенная временная протяженность проекта, обусловленная, с одной стороны, ограниченными возможностями коллектива разработчиков, и, с другой стороны, масштабами организации-заказчика и различной степенью готовности отдельных ее подразделений к внедрению ИС.

Для успешной реализации проекта объект проектирования (ИС) должен быть прежде всего адекватно описан, должны быть построены полные и непротиворечивые функциональные и информационные модели ИС. Накопленный к настоящему времени опыт проектирования ИС показывает, что это логически сложная, трудоемкая и длительная по времени работа, требующая высокой квалификации участвующих в ней специалистов. Однако до недавнего времени проектирование ИС выполнялось в основном на интуитивном уровне с применением неформализованных методов, основанных на искусстве, практическом опыте, экспертных оценках и дорогостоящих экспериментальных проверках качества функционирования ИС. Кроме того, в процессе создания и функционирования ИС информационные потребности пользователей могут изменяться или уточняться, что еще более усложняет разработку и сопровождение таких систем.

В 70-х и 80-х годах при разработке ИС достаточно широко применялась структурная методология, предоставляющая в распоряжение разработчиков строгие формализованные методы описания ИС и принимаемых технических решений. Она основана на наглядной графической технике: для описания различного рода моделей ИС используются схемы и диаграммы. Наглядность и строгость средств структурного анализа позволяла разработчикам и будущим пользователям системы с самого начала неформально участвовать в ее создании, обсуждать и закреплять понимание основных технических решений. Однако, широкое применение этой методологии и следование ее рекомендациям при разработке конкретных ИС встречалось достаточно редко, поскольку при неавтоматизированной (ручной) разработке это практически невозможно. Действительно, вручную очень трудно разработать и графически представить строгие формальные спецификации системы, проверить их на полноту и непротиворечивость, и тем более изменить. Если все же удается создать строгую систему проектных документов, то ее переработка при появлении серьезных изменений практически неосуществима.

Ручная разработка обычно порождала следующие проблемы:

неадекватная спецификация требований;

неспособность обнаруживать ошибки в проектных решениях;

низкое качество документации, снижающее эксплуатационные качества;

затяжной цикл и неудовлетворительные результаты тестирования.

С другой стороны, разработчики ИС исторически всегда стояли последними в ряду тех, кто использовал компьютерные технологии для повышения качества, надежности и производительности в своей собственной работе (феномен "сапожника без сапог").

Перечисленные факторы способствовали появлению программно-технологических средств специального класса - CASE-средств, реализующих CASE-технологию создания и сопровождения ИС. Термин CASE (Computer Aided Software Engineering) используется в настоящее время в весьма широком смысле. Первоначальное значение термина CASE, ограниченное вопросами автоматизации разработки только лишь программного обеспечения (ПО), в настоящее время приобрело новый смысл, охватывающий процесс разработки сложных ИС в целом. Теперь под термином CASE-средства понимаются программные средства, поддерживающие процессы создания и сопровождения ИС, включая анализ и формулировку требований, проектирование прикладного ПО (приложений) и баз данных, генерацию кода, тестирование, документирование, обеспечение качества, конфигурационное управление и управление проектом, а также другие процессы. CASE-средства вместе с системным ПО и техническими средствами образуют полную среду разработки ИС.

Появлению CASE-технологии и CASE-средств предшествовали исследования в области методологии программирования. Программирование обрело черты системного подхода с разработкой и внедрением языков высокого уровня, методов структурного и модульного программирования, языков проектирования и средств их поддержки, формальных и неформальных языков описаний системных требований и спецификаций и т.д. Кроме того, появлению CASE-технологии способствовали и такие факторы, как:

подготовка аналитиков и программистов, восприимчивых к концепциям модульного и структурного программирования;

широкое внедрение и постоянный рост производительности компьютеров, позволившие использовать эффективные графические средства и автоматизировать большинство этапов проектирования;

внедрение сетевой технологии, предоставившей возможность объединения усилий отдельных исполнителей в единый процесс проектирования путем использования разделяемой базы данных, содержащей необходимую информацию о проекте.

CASE-технология представляет собой методологию проектирования ИС, а также набор инструментальных средств, позволяющих в наглядной форме моделировать предметную область, анализировать эту модель на всех этапах разработки и сопровождения ИС и разрабатывать приложения в соответствии с информационными потребностями пользователей. Большинство существующих CASE-средств основано на методологиях структурного (в основном) или объектно-ориентированного анализа и проектирования, использующих спецификации в виде диаграмм или текстов для описания внешних требований, связей между моделями системы, динамики поведения системы и архитектуры программных средств.

CASE-средства. Общая характеристика и классификация

Современные CASE-средства охватывают обширную область поддержки многочисленных технологий проектирования ИС: от простых средств анализа и документирования до полномасштабных средств автоматизации, покрывающих весь жизненный цикл ПО.

Наиболее трудоемкими этапами разработки ИС являются этапы анализа и проектирования, в процессе которых CASE-средства обеспечивают качество принимаемых технических решений и подготовку проектной документации. При этом большую роль играют методы визуального представления информации. Это предполагает построение структурных или иных диаграмм в реальном масштабе времени, использование многообразной цветовой палитры, сквозную проверку синтаксических правил. Графические средства моделирования предметной области позволяют разработчикам в наглядном виде изучать существующую ИС, перестраивать ее в соответствии с поставленными целями и имеющимися ограничениями.

В разряд CASE-средств попадают как относительно дешевые системы для персональных компьютеров с весьма ограниченными возможностями, так и дорогостоящие системы для неоднородных вычислительных платформ и операционных сред. Так, современный рынок программных средств насчитывает около 300 различных CASE-средств, наиболее мощные из которых так или иначе используются практически всеми ведущими западными фирмами.

Понятие CASE - средств

Обычно к CASE-средствам относят любое программное средство, автоматизирующее ту или иную совокупность процессов жизненного цикла ПО и обладающее следующими основными характерными особенностями:

мощные графические средства для описания и документирования ИС, обеспечивающие удобный интерфейс с разработчиком и развивающие его творческие возможности;

интеграция отдельных компонент CASE-средств, обеспечивающая управляемость процессом разработки ИС;

использование специальным образом организованного хранилища проектных метаданных (репозитория).

Интегрированное CASE-средство (или комплекс средств, поддерживающих полный ЖЦ ПО) содержит следующие компоненты;

репозиторий, являющийся основой CASE-средства. Он должен обеспечивать хранение версий проекта и его отдельных компонентов, синхронизацию поступления информации от различных разработчиков при групповой разработке, контроль метаданных на полноту и непротиворечивость;

графические средства анализа и проектирования, обеспечивающие создание и редактирование иерархически связанных диаграмм (DFD, ERD и др.), образующих модели ИС;

средства разработки приложений, включая языки 4GL и генераторы кодов;

средства конфигурационного управления;

средства документирования;

средства тестирования;

средства управления проектом;

средства реинжиниринга.

Общая характеристика и классификация. Характеристика CASE - средств

Все современные CASE-средства могут быть классифицированы в основном по типам и категориям. Классификация по типам отражает функциональную ориентацию CASE-средств на те или иные процессы ЖЦ. Классификация по категориям определяет степень интегрированности по выполняемым функциям и включает отдельные локальные средства, решающие небольшие автономные задачи (tools), набор частично интегрированных средств, охватывающих большинство этапов жизненного цикла ИС (toolkit) и полностью интегрированные средства, поддерживающие весь ЖЦ ИС и связанные общим репозиторием. Помимо этого, CASE-средства можно классифицировать по следующим признакам:

применяемым методологиям и моделям систем и БД;

степени интегрированности с СУБД;

доступным платформам.

Классификация по типам в основном совпадает с компонентным составом CASE-средств и включает следующие основные типы:

средства анализа (Upper CASE), предназначенные для построения и анализа моделей предметной области (Design/IDEF (Meta Software), BPwin (Logic Works));

средства анализа и проектирования (Middle CASE), поддерживающие наиболее распространенные методологии проектирования и использующиеся для создания проектных спецификаций (Vantage Team Builder (Cayenne), Designer/2000 (ORACLE), Silverrun (CSA), PRO-IV (McDonnell Douglas), CASE.Аналитик (МакроПроджект)). Выходом таких средств являются спецификации компонентов и интерфейсов системы, архитектуры системы, алгоритмов и структур данных;

средства проектирования баз данных, обеспечивающие моделирование данных и генерацию схем баз данных (как правило, на языке SQL) для наиболее распространенных СУБД. К ним относятся ERwin (Logic Works), S-Designor (SDP) и DataBase Designer (ORACLE). Средства проектирования баз данных имеются также в составе CASE-средств Vantage Team Builder, Designer/2000, Silverrun и PRO-IV;

средства разработки приложений. К ним относятся средства 4GL (Uniface (Compuware), JAM (JYACC), PowerBuilder (Sybase), Developer/2000 (ORACLE), New Era (Informix), SQL Windows (Gupta), Delphi (Borland) и др.) и генераторы кодов, входящие в состав Vantage Team Builder, PRO-IV и частично - в Silverrun;

средства реинжиниринга, обеспечивающие анализ программных кодов и схем баз данных и формирование на их основе различных моделей и проектных спецификаций. Средства анализа схем БД и формирования ERD входят в состав Vantage Team Builder, PRO-IV, Silverrun, Designer/2000, ERwin и S-Designor. В области анализа программных кодов наибольшее распространение получают объектно-ориентированные CASE-средства, обеспечивающие реинжиниринг программ на языке С++ (Rational Rose (Rational Software), Object Team (Cayenne)).

Вспомогательные типы включают:

средства планирования и управления проектом (SE Companion, Microsoft Project и др.);

средства конфигурационного управления (PVCS (Intersolv));

средства тестирования (Quality Works (Segue Software));

средства документирования (SoDA (Rational Software)).

Технология внедрения CASE-средств

Приведенная в данном разделе технология базируется в основном на стандартах IEEE (IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers - Институт инженеров по электротехнике и электронике). Термин "внедрение" используется в широком смысле и включает все действия от оценки первоначальных потребностей до полномасштабного использования CASE-средств в различных подразделениях организации-пользователя. Процесс внедрения CASE-средств состоит из следующих этапов :

Анализ возможностей организации

Первым действием данного этапа является анализ возможностей организации в отношении ее технологической базы, персонала и используемого ПО. Такой анализ может быть формальным или неформальным.

Формальные подходы определяются моделью оценки зрелости технологических процессов организации CMM (Capability Maturity Model), разработанной SEI (Software Engineering Institute), а также стандартами ISO 9001: 1994, ISO 9003-3: 1991 и ISO 9004-2:1991. В центре внимания этих подходов находится анализ различных аспектов происходящих в организации процессов.

Для получения информации относительно положения и потребностей организации могут использоваться неформальные оценки и анкетирование. Список простых вопросов, которые могут помочь в неформальной оценке текущей практики использования ПО, технологии и персонала, приведен ниже.

Ответы на данные вопросы могут определить те области, где автоматизация может принести эффект. В противном случае может оказаться, что совершенствование процесса разработки и сопровождения ПО, программ обучения и других функций более предпочтительно, чем приобретение новых средств. Некоторые из этих усовершенствований могут оказаться необходимыми для получения максимальной выгоды от внедрения любых средств.

Данные вопросы являются, по существу, руководством по сбору информации, необходимой для определения степени готовности организации к внедрению CASE-технологии.

Общие вопросы

используемая модель ЖЦ (каскадная или спиральная);

используемые методы (структурные, объектно-ориентированные). Степень адаптации метода к потребностям организации; квалификация сотрудников;

наличие документированных стандартов (формальных или неформальных) по анализу требований, спецификациям и проектированию, кодированию и тестированию;

количественные метрики, используемые в процессе разработки ПО, их использование;

виды документации, выпускаемой в процессе ЖЦ ПО;

наличие группы поддержки средств проектирования.

Проекты, ведущиеся в организации

средняя продолжительность проекта в человеко-месяцах;

среднее количество специалистов, участвующих в проектах различных категорий (небольших, средних и крупных);

средний размер проектов различных категорий в терминах кодовых метрик (например, в строках исходных кодов), способ измерения.

Технологическая база

Технологическая база организации включает не только технические средства, используемые при разработке ПО, но также языки, средства, методы и среду функционирования ПО. Эта база очень существенно влияет на выбор подходящих CASE-средств. Вопросы, касающиеся технологии, включают следующие:

доступные вычислительные ресурсы, платформа разработки;

уровень доступности ресурсов, узкие места, среднее время ожидания ресурсов;

ПО, используемое в организации, и его характер (готовые программные продукты, собственные разработки);

степень интеграции используемых программных продуктов, механизмы интеграции (существующие и планируемые);

тип и уровень сетевых возможностей, доступных группе разработчиков;

используемые языки программирования;

средний процент вновь разрабатываемых, повторно используемых и реально эксплуатируемых приложений.

Персонал

Главной целью оценки персонала является определение его отношения к возможным изменениям (позитивного, нейтрального или негативного). Вопросы, касающиеся оценки персонала, включают следующие:

реакция сотрудников организации (как отдельных людей, так и коллективов) на внедрение новой технологии. Наличие опыта успешных или безуспешных внедрений;

наличие лидеров, способных серьезно повлиять на отношение к новым средствам;

наличие стремления "снизу" к совершенствованию средств и технологии;

объем обучения, необходимого для ориентации пользователей в новой технологии;

стабильность и уровень текучести кадров.

Готовность

Целью оценки готовности организации является определение того, насколько она способна воспринять как немедленные, так и долгосрочные последствия внедрения CASE-средств. Вопросы, касающиеся оценки готовности, включают следующие:

поддержка проекта со стороны высшего руководства;

готовность организации к долгосрочному финансированию проекта;

готовность организации к выделению необходимых специалистов для участия в процессе внедрения и к их обучению;

готовность персонала к существенному изменению технологии своей работы;

степень понимания персоналом масштаба изменений;

готовность технических специалистов и менеджеров пойти на возможное кратковременное снижение продуктивности своей работы;

готовность руководства к долговременному ожиданию отдачи от вложенных средств.

Оценка готовности организации к внедрению CASE-технологии должна быть откровенной и тщательной, поскольку в случае отсутствия такой готовности все усилия по внедрению потерпят крах.

Процесс успешного внедрения CASE-средств не ограничивается только их использованием. На самом деле он охватывает планирование и реализацию множества технических, организационных, структурных процессов, изменений в общей культуре организации, и основан на четком понимании возможностей CASE-средств.

На способ внедрения CASE-средств может повлиять специфика конкретной ситуации. Например, если заказчик предпочитает конкретное средство, или оно оговаривается требованиями контракта, этапы внедрения должны соответствовать такому предопределенному выбору. В иных ситуациях относительная простота или сложность средства, степень согласованности или конфликтности с существующими в организации процессами, требуемая степень интеграции с другими средствами, опыт и квалификация пользователей могут привести к внесению соответствующих корректив в процесс внедрения.

Анализ рынка CASE-средств

Потребности организации в CASE-средствах должны соразмеряться с реальной ситуацией на рынке или собственными возможностями разработки. Исследование рынка проводится путем изучения литературы по CASE-средствам, посещения конференций и семинаров, проводимых поставщиками (их перечень приведен в конце данного обзора) и пользователями CASE-средств. При проведении данного анализа необходимо выяснить возможность интеграции конкретного CASE-средства с другими средствами, используемыми (или планируемыми к использованию) организацией. Кроме того, важно получить достоверную информацию о средствах, основанную на реальном пользовательском опыте и сведениях от пользовательских групп.

На сегодняшний день рынок программного обеспечения располагает следующими наиболее развитыми CASE-средствами:

Vantage Team Builder (Westmount I-CASE);

CASE.Аналитик.

Кроме того, на рынке постоянно появляются как новые системы (например, CASE /4/0, PRO-IV, System Architect, Visible Analyst Workbench, EasyCASE), так и новые версии и модификации перечисленных систем.

Оценка эффекта

Согласно обзору передовых технологий (Survey of Advanced Technology), составленному фирмой Systems Development Inc. в 1996 г. по результатам анкетирования более 1000 американских фирм, CASE-технология в настоящее время попала в разряд наиболее стабильных информационных технологий (ее использовала половина всех опрошенных пользователей более чем в трети своих проектов, из них 85% завершились успешно). Однако, несмотря на все потенциальные возможности CASE-средств, существует множество примеров их неудачного внедрения, в результате которых CASE-средства становятся "полочным" ПО (shelfware). В связи с этим необходимо отметить следующее:

CASE-средства не обязательно дают немедленный эффект; он может быть получен только спустя какое-то время;

реальные затраты на внедрение CASE-средств обычно намного превышают затраты на их приобретение;

CASE-средства обеспечивают возможности для получения существенной выгоды только после успешного завершения процесса их внедрения.

Ввиду разнообразной природы CASE-средств было бы ошибочно делать какие-либо безоговорочные утверждения относительно реального удовлетворения тех или иных ожиданий от их внедрения. Можно перечислить следующие факторы, усложняющие определение возможного эффекта от использования CASE-средств:

широкое разнообразие качества и возможностей CASE-средств;

относительно небольшое время использования CASE-средств в различных организациях и недостаток опыта их применения;

широкое разнообразие в практике внедрения различных организаций;

отсутствие детальных метрик и данных для уже выполненных и текущих проектов;

широкий диапазон предметных областей проектов;

различная степень интеграции CASE-средств в различных проектах.

Вследствие этих сложностей доступная информация о реальных внедрениях крайне ограничена и противоречива. Она зависит от типа средств, характеристик проектов, уровня сопровождения и опыта пользователей. Некоторые аналитики полагают, что реальная выгода от использования некоторых типов CASE-средств может быть получена только после одно- или двухлетнего опыта. Другие полагают, что воздействие может реально проявиться в фазе эксплуатации жизненного цикла ИС, когда технологические улучшения могут привести к снижению эксплуатационных затрат.

Условия успешного внедрения

Для успешного внедрения CASE-средств организация должна обладать следующими качествами:

Технология. Понимание ограниченности существующих возможностей и способность принять новую технологию;

Культура. Готовность к внедрению новых процессов и взаимоотношений между разработчиками и пользователями;

Управление. Четкое руководство и организованность по отношению к наиболее важным этапам и процессам внедрения.

Если организация не обладает хотя бы одним из перечисленных качеств, то внедрение CASE-средств может закончиться неудачей независимо от степени тщательности следования различным рекомендациям по внедрению.

Оценка СASE-средств

жизненный цикл программный case

Для того, чтобы принять взвешенное решение относительно инвестиций в CASE-технологию, пользователи вынуждены производить оценку отдельных CASE-средств, опираясь на неполные и противоречивые данные. Эта проблема зачастую усугубляется недостаточным знанием всех возможных "подводных камней" использования CASE-средств. Среди наиболее важных проблем выделяются следующие:

достоверная оценка отдачи от инвестиций в CASE-средства затруднительна ввиду отсутствия приемлемых метрик и данных по проектам и процессам разработки ПО;

внедрение CASE-средств может представлять собой достаточно длительный процесс и может не принести немедленной отдачи. Возможно даже краткосрочное снижение продуктивности в результате усилий, затрачиваемых на внедрение. Вследствие этого руководство организации-пользователя может утратить интерес к CASE-средствам и прекратить поддержку их внедрения;

отсутствие полного соответствия между теми процессами и методами, которые поддерживаются CASE-средствами, и теми, которые используются в данной организации, может привести к дополнительным трудностям;

CASE-средства зачастую трудно использовать в комплексе с другими подобными средствами. Это объясняется как различными парадигмами, поддерживаемыми различными средствами, так и проблемами передачи данных и управления от одного средства к другому;

некоторые CASE-средства требуют слишком много усилий для того, чтобы оправдать их использование в небольшом проекте, при этом, тем не менее, можно извлечь выгоду из той дисциплины, к которой обязывает их применение;

негативное отношение персонала к внедрению новой CASE-технологии может быть главной причиной провала проекта.

Пользователи CASE-средств должны быть готовы к необходимости долгосрочных затрат на эксплуатацию, частому появлению новых версий и возможному быстрому моральному старению средств, а также постоянным затратам на обучение и повышение квалификации персонала.

Несмотря на все высказанные предостережения и некоторый пессимизм, грамотный и разумный подход к использованию CASE-средств может преодолеть все перечисленные трудности. Успешное внедрение CASE-средств должно обеспечить такие выгоды как:

высокий уровень технологической поддержки процессов разработки и сопровождения ПО;

положительное воздействие на некоторые или все из перечисленных факторов: производительность, качество продукции, соблюдение стандартов, документирование;

приемлемый уровень отдачи от инвестиций в CASE-средства.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Анализ структуры и методологии CASE-средств. Методологии проектирования, используемые в CASE-средствах. Основные понятия о системах электронного документооборота, их создание с помощью CASE-средств. Объектно-ориентированное и структурное проектирование.

курсовая работа , добавлен 18.07.2014


Функционально-модульный и объектно-ориентированный подходы к разработке CASE-технологий, принцип алгоритмической декомпозиции с выделением функциональных элементов. Основные требования к блокам анализа, проектирования, реализации и инфраструктуры.

контрольная работа , добавлен 27.09.2010


Определение понятия CASE-технологий. Использование комплексного инструментария ER/Studio для создания логической и физической модели данных, генерирования баз данных на платформе СУБД Access. Процедура добавления атрибутов и сущностей, создания связей.

контрольная работа , добавлен 21.12.2011


Системы автоматического проектирования. Сравнительный анализ средств для проектирования автоматизированных информационных систем. Экспорт SQL-кода в физическую среду и наполнение базы данных содержимым. Этапы развития и характеристика Case-средств.

курсовая работа , добавлен 14.11.2017


Использование CASE-средств для поддержки процессов создания и сопровождения информационных систем. Задачи графического редактора диаграмм, документатора и администратора проекта. Основные возможности IBM Rational Professional Bundle и IBM Rational Rose.

реферат , добавлен 30.05.2012


Этапы разработки модели базы данных: составление логической схемы и создание на ее основе физической формы графическим инструментарием Erwin. CASE-технологии для проектирования прикладного программного обеспечения и конфигурационного управления проектом.

контрольная работа , добавлен 03.01.2011


Основы методологии проектирования информационных систем, понятие их жизненного цикла. Основные модели жизненного цикла. Методология функционального моделирования SADT. Состав функциональной модели. Моделирование данных, характеристика case-средств.

реферат , добавлен 28.05.2015


Основные методологии проектирования, модели жизненного цикла локальных систем, сущность структурного подхода. Моделирование потоков процессов и программные средства поддержки их жизненного цикла. Характеристика и технология внедрения CASE средств.

курсовая работа , добавлен 13.12.2010


Классификация автоматизированных информационных систем (АИС). Проектирование АИС складского учета с использованием CASE-средства Rational Rose. Подходы к проектированию, анализ CASE-средств. Программная реализация профессионально ориентированной АИС.

курсовая работа , добавлен 06.03.2012


Жизненный цикл автоматизированных информационных систем. Основы методологии проектирования автоматизированных систем на основе CASE-технологий. Фаза анализа и планирования, построения и внедрения автоматизированной системы. Каскадная и спиральная модель.

CASE - технологии

CASE-системами или CASE-технологиями называют реализованные в виде программных продуктов технологические системы, ориентированные на создание сложных программных систем и поддержку их полного жизненного цикла или его основных этапов. В настоящее время CASE-технологии прочно вошли в практику программной индустрии. При этом они используются не только для производства ПП, но и как мощный инструмент решения исследовательских и проектных задач. Такие задачи включают структурный анализ предметной области, моделирование деловых предложений с целью решения задач оперативного и стратегического планирования и управления ресурсами - тех видов деятельности, на который в России в ближайшее время ожидается большой спрос.

CASE-технологии являются естественным продолжением эволюции всей отрасли разработки ПО. Традиционно выделяют 6 периодов, качественно отличающихся применяемой техникой и методами разработки ПО.

В качестве инструментальных средств в эти периоды использовались:

ассемблеры, дампы памяти, анализаторы;

компиляторы, интерпретаторы, трассировщики;

символические отладчики, пакеты программ;

систем анализа и управления исходными текстами;

CASE-средства анализа требований, проектирования спецификаций и структуры, редактирования интерфейсов(1-ая генерация CASE-1;

CASE-средства генерации исходных текстов и реализации интегрированного окружения поддержки полного ЖЦ разработки ПО (2-ая генерация CASE-II).

Таким образом, CASE-средства являются результатом естественного эволюционного развития отрасли инструментальных (или технологических) средств. CASE-технологии начали развиваться с целью преодоления ограничений методологии структурного программирования. Эта методология, несмотря на формализацию в составлении программ, характеризуется все же сложностью понимания, большой трудоемкостью и стоимостью использования, трудностью внесения изменений в проектные спецификации. Однако заложенные в ней принципы позволили развивать эту методологию и повысить ее эффективность за счет автоматизации наиболее рутинных этапов. Напомню, что автоматизация рутинных работ возможна только в случае их формализации. Формализация в структурном программировании оказалась наиболее приемлемой для автоматизации.

CASE обладают следующими основными достоинствами:

улучшают качество создаваемого ПО за счет средств автоматического контроля, прежде всего, контроля проекта;

позволяют за короткое время создавать прототип будущей системы, что позволяет на ранних этапах оценить ожидаемый результат;

ускоряют процесс проектирования и разработки;

позволяют разработчику больше времени уделять творческой работе по созданию ПО, освобождая его от рутинной работы;

поддерживают развитие и сопровождение разработки (заметим, что этот аспект не затрагивался ни одной из рассмотренных нами технологий проектирования);

поддерживают технологии повторного использования компонент разработки).

При использовании CASE-технологий изменяются фазы жизненного цикла ПП как показано ниже:

При традиционной технологии: При CASE-технологии:

Анализ Прототипирование

Проектирование Проектирование спецификаций

Контроль проекта

Кодирование Кодогенерация

Тестирование Системное тестирование

Сопровождение Сопровождение

Необходимо отметить, что наиболее просто автоматизируемыми фазами в CASE-технологии оказались контроль проекта и кодогенерация, хотя все другие фазы ЖЦ также поддерживаются CASE-средствами. Кроме изменения содержания фаз, существенно изменилось распределение трудозатрат по фазам, как показано в табл.

В следующей таблице сравниваются цели и содержание этапов при традиционной разработке и с применением CASE-средств.

Модель ЖЦ ПО определяет порядок выполнения этапов, а также критерии перехода от этапа к этапу.

Традиционная модель ЖЦ ПО строится по каскадному принципу (переход на следующий этап происходит после окончания работ по предыдущему этапу) или по поэтапному принципу с промежуточным контролем (с циклами обратной связи между этапами, что предполагает корректировки в процессе проектирования, но растягивает все этапы на весь период разработки).

CASE-технология базируется на спиральной модели ЖЦ ПП, суть которой в следующем. Делается упор на начальные этапы ЖЦ: анализ требований, проектирование спецификаций, предварительное и детальное проектирование. На этих этапах проверяется и обосновывается реализуемость технических решений путем создания прототипов. Все эти этапы выполняются на каждом витке спирали ЖЦ. Каждый виток спирали соответствует некоторому уровню детализации проекта Каждый следующий виток характеризуется более высокой степенью детализации создаваемого ПО. Каждый виток заканчивается тем, что уточняются цели и характеристики проекта и планируются работы следующего витка спирали. Тем самым реализуется нисходящий принцип проектирования.

Специалистами отмечаются следующие преимущества спиральной модели:

накопление и повторное использование программных средств, моделей и прототипов;

ориентация на развитие и модификацию ПО в процессе проектирования;

анализ риска и издержек в процессе проектирования.

Чем же принципиально CASE-технология отличается от традиционной?

Для ответа на этот вопрос несколько отвлечемся и вспомним, что нас интересует прежде всего, если мы встречаем предмет, который раньше никогда не видели? Смею утверждать, что это будут вопросы ‘Что оно делает?’ и ‘ Из чего оно состоит?’. Ответы на эти вопросы представляют собой функциональный и структурный аспект описания объекта. Исторически так сложилось, что при проектировании новых объектов структурный аспект отражается в виде схем (принципиальные электрические схемы, механические схемы, комбинированные схемы и т.п.). Так вот CASE-технологии иначе еще называют структурным системным анализом, что отражает тот факт, что и функционирование объекта (в рассматриваемом случае разрабатываемого ПО) отражается в различных схемах, таблицах, диаграммах, матрицах, картах и т.п. Можно смело утверждать, что девизом разработчиков CASE-технологий является фраза ‘одна картинка стоит тысячи слов’.

Некоторые из элементов CASE-технологий Вы будете изучать в последующих курсах.

Большинство CASE-технологий основано на парадигме методология/метод/нотация/ средство. Понятия методологии и метода мы с Вами уже давали.

Под нотацией понимаются правила формализованного описания структуры системы, элементов данных и других ее компонентов с помощью схем, диаграмм, формальных и естественных языков . Например, в качестве миниспецификаций некоторые CASE-технологии используют таблицы решений. Правила построения такой таблицы и представляют собой нотацию.

Средства - это инструментарий поддержки методов. Реализуются средства в ПО, которое создает среду разработчика ПО. Эти инструменты поддерживают работу пользователей-разработчиков при создании и редактировании проекта в интерактивном режиме, они выполняют проверки соответствия компонентов и кодируют на некотором языке программирования модули ПО (кодогенерация).

Следует отметить, что используемые в методологии структурного анализа средства весьма разнообразны, Наиболее часто и эффективно используются следующие:

DFD (Data Flow Diagrams) - диаграммы потоков данных, совместно со словарями данных и спецификациями процессов или миниспецификациями;

ERD (Entity-Relationship Diagrams) - диаграммы ‘сущность -связь’;

STD (State Transition Diagrams) - диаграммы переходов состояний.

Современные структурные методологии анализа и проектирования классифицируются по следующим признакам:

по отношению к школам - Software Engineering (SE) и Information Engineering (IE);

по порядку построения моделей - процедурно-ориентированные, ориентированные на данные и информационно-ориентированные;

по типу целевых систем - для систем реального времени и для информационных систем.

Основная особенность систем реального времени заключается в том, что они контролируют и контролируются внешними событиями: своевременное реагирование на эти события (отклик должен следовать не позднее регламентированного временного интервала) - основная и первоочередная функция таких систем. Другие отличия информационных систем от систем реального времени сведены в таблицу.

Средствами поддержки перечисленных в таблице особенностей и различаются соответствующие структурные методологии.

SE является нисходящим подходом к проектированию функций разрабатываемого ПО. Применяется при разработке как информационных систем, так и систем реального времени. По сравнению с IE появилась раньше и более апробирована.

IE - более новая дисциплина. С одной стороны, она имеет более широкую область применения, поскольку является дисциплиной построения систем вообще, а не только систем ПО. Она включает этапы более высокого уровня (например, стратегическое планирование). С другой стороны, IE используется для проектирования информационных систем, а SE дополнительно еще и систем реального времени.

Во всех структурных методологиях используется одна и та же концепция: данные входят в систему, обрабатываются и выходят из системы (вход -обработка-выход). Отличаются технологии порядком построения модели ПО (как бы по разному решается вопрос: что раньше яйцо или курица?). Традиционный процедурно-ориентированный подход регламентирует первичность проектирования функциональных компонентов по отношению к проектированию структур данных: требования к данным раскрываются через функциональные требования. При подходе, ориентированном на данные, вход и выход являются наиболее важными - структуры данных определяются первыми, а процедурные компоненты являются производными от данных. Информационно-ориентированный подход, как часть IE-дисциплины, отличается от предыдущего подхода тем, что позволяет работать с неиерархическими структурами данных.

CASE-средства можно классифицировать по типам, отражающим функциональную ориентацию в технологическом процессе.

Анализ и проектирование . Средства данной группы применяют для создания спецификаций системы и ее проектирования, они поддерживают методологии SE и IE:

CASE- аналитик (Эйтекс);

POSE (Computer Systems Advisers);

Design/IDEF (Meta Software);

BPWin (Logic Works);

SELECT (Select Software Tools);

CASE/4/0 (micro TOOl GmbH)

и ряд других средств.

Проектирование баз данных и файлов . Средства данной группы обеспечивают логическое моделирование данных, автоматическое моделей данных в третью нормальную форму, автоматическую генерацию схем БД и описаний форматов файлов на уровне программного кода. К таким средствам относятся:

ERWin (Logic Works);

S-Designor (SPD);

Designtr/2000 (Oracle);

Sillverrun (Computer Systems Advisers)/

Программирование . Средства поддерживабют этапы программирования и тестирования, а также автоматическую кодогенерацию из спецификаций, получая полностью документированную выполняемую программу:

COBOL 2/Workbench (Mikro Focus);

• NETRON/CAP (Netron);

  APS (Sage Softwfre).

Эти средства включают генераторы кодов, анализаторы кодов, генераторы тестов, анализаторы покрытия тестами, отладчики и средства интегрирования с результатами выполнения предыдущих этапов (диаграммеры для анализа спецификаций, средства поддержки работы с депозитарием (хранилище описаний данных, потоков и т.п.)).

Сопровождение и реинжениринг . Сюда относят документаторы, анализаторы программ, средства реструктурирования:

Adpac CASE Tools (Adpac);

Scan/COBOL и SuperStructure (Computer Data Systems):

Inshtctor/Recoder (language Tecnologe).

Средства позволяют осуществлять поддержку всей системноц документации, включая коды, спецификации, наборы тестов, контролировать покрытие тестами для оценки полноты тестируемости, управлять функционированием смистемы.Особый интерес представляют средства обеспечения мобильности (в CASE они получили название: средства миграции), обеспечивающие перенос существующей системы в новое операционное или аппаратурное окружение.

Введение

Целью данного обзора является введение в особенности современных методов и средств проектирования информационных систем, основанных на использовании CASE-технологии.

Несмотря на высокие потенциальные возможности CASE-технологии (увеличение производительности труда, улучшение качества программных продуктов, поддержка унифицированного и согласованного стиля работы) далеко не все разработчики информационных систем, использующие CASE-средства, достигают ожидаемых результатов.

Существуют различные причины возможных неудач, но, видимо, основной причиной является неадекватное понимание сути программирования информационных систем и применения CASE-средств. Необходимо понимать, что процесс проектирования и разработки информационной системы на основе CASE-технологии не может быть подобен процессу приготовления пищи по поваренной книге. Всегда следует быть готовым к новым трудностям, связанным с освоением новой технологии, последовательно преодолевать эти трудности и последовательно добиваться нужных результатов.

Тенденции развития современных информационных технологий приводят к постоянному возрастанию сложности информационных систем (ИС), создаваемых в различных областях экономики. Современные крупные проекты ИС характеризуются, как правило, следующими особенностями:

сложность описания (достаточно большое количество функций, процессов, элементов данных и сложные взаимосвязи между ними), требующая тщательного моделирования и анализа данных и процессов;

наличие совокупности тесно взаимодействующих компонентов (подсистем), имеющих свои локальные задачи и цели функционирования (например, традиционных приложений, связанных с обработкой транзакций и решением регламентных задач, и приложений аналитической обработки (поддержки принятия решений), использующих нерегламентированные запросы к данным большого объема);

отсутствие прямых аналогов, ограничивающее возможность использования каких-либо типовых проектных решений и прикладных систем;

необходимость интеграции существующих и вновь разрабатываемых приложений;

функционирование в неоднородной среде на нескольких аппаратных платформах;

разобщенность и разнородность отдельных групп разработчиков по уровню квалификации и сложившимся традициям использования тех или иных инструментальных средств;

существенная временная протяженность проекта, обусловленная, с одной стороны, ограниченными возможностями коллектива разработчиков, и, с другой стороны, масштабами организации-заказчика и различной степенью готовности отдельных ее подразделений к внедрению ИС.

Для успешной реализации проекта объект проектирования (ИС) должен быть прежде всего адекватно описан, должны быть построены полные и непротиворечивые функциональные и информационные модели ИС. Накопленный к настоящему времени опыт проектирования ИС показывает, что это логически сложная, трудоемкая и длительная по времени работа, требующая высокой квалификации участвующих в ней специалистов. Однако до недавнего времени проектирование ИС выполнялось в основном на интуитивном уровне с применением неформализованных методов, основанных на искусстве, практическом опыте, экспертных оценках и дорогостоящих экспериментальных проверках качества функционирования ИС. Кроме того, в процессе создания и функционирования ИС информационные потребности пользователей могут изменяться или уточняться, что еще более усложняет разработку и сопровождение таких систем.

В 70-х и 80-х годах при разработке ИС достаточно широко применялась структурная методология, предоставляющая в распоряжение разработчиков строгие формализованные методы описания ИС и принимаемых технических решений. Она основана на наглядной графической технике: для описания различного рода моделей ИС используются схемы и диаграммы. Наглядность и строгость средств структурного анализа позволяла разработчикам и будущим пользователям системы с самого начала неформально участвовать в ее создании, обсуждать и закреплять понимание основных технических решений. Однако, широкое применение этой методологии и следование ее рекомендациям при разработке конкретных ИС встречалось достаточно редко, поскольку при неавтоматизированной (ручной) разработке это практически невозможно. Действительно, вручную очень трудно разработать и графически представить строгие формальные спецификации системы, проверить их на полноту и непротиворечивость, и тем более изменить. Если все же удается создать строгую систему проектных документов, то ее переработка при появлении серьезных изменений практически неосуществима. Ручная разработка обычно порождала следующие проблемы:

неадекватная спецификация требований;

неспособность обнаруживать ошибки в проектных решениях;

низкое качество документации, снижающее эксплуатационные качества;

затяжной цикл и неудовлетворительные результаты тестирования.

С другой стороны, разработчики ИС исторически всегда стояли последними в ряду тех, кто использовал компьютерные технологии для повышения качества, надежности и производительности в своей собственной работе (феномен "сапожника без сапог").

Перечисленные факторы способствовали появлению программно-технологических средств специального класса - CASE-средств, реализующих CASE-технологию создания и сопровождения ИС. Термин CASE (Computer Aided Software Engineering) используется в настоящее время в весьма широком смысле. Первоначальное значение термина CASE, ограниченное вопросами автоматизации разработки только лишь программного обеспечения (ПО), в настоящее время приобрело новый смысл, охватывающий процесс разработки сложных ИС в целом. Теперь под термином CASE-средства понимаются программные средства, поддерживающие процессы создания и сопровождения ИС, включая анализ и формулировку требований, проектирование прикладного ПО (приложений) и баз данных, генерацию кода, тестирование, документирование, обеспечение качества, конфигурационное управление и управление проектом, а также другие процессы. CASE-средства вместе с системным ПО и техническими средствами образуют полную среду разработки ИС.

Появлению CASE-технологии и CASE-средств предшествовали исследования в области методологии программирования. Программирование обрело черты системного подхода с разработкой и внедрением языков высокого уровня, методов структурного и модульного программирования, языков проектирования и средств их поддержки, формальных и неформальных языков описаний системных требований и спецификаций и т.д. Кроме того, появлению CASE-технологии способствовали и такие факторы, как:

подготовка аналитиков и программистов, восприимчивых к концепциям модульного и структурного программирования;

широкое внедрение и постоянный рост производительности компьютеров, позволившие использовать эффективные графические средства и автоматизировать большинство этапов проектирования;

внедрение сетевой технологии, предоставившей возможность объединения усилий отдельных исполнителей в единый процесс проектирования путем использования разделяемой базы данных, содержащей необходимую информацию о проекте.

CASE-технология представляет собой методологию проектирования ИС, а также набор инструментальных средств, позволяющих в наглядной форме моделировать предметную область, анализировать эту модель на всех этапах разработки и сопровождения ИС и разрабатывать приложения в соответствии с информационными потребностями пользователей. Большинство существующих CASE-средств основано на методологиях структурного (в основном) или объектно-ориентированного анализа и проектирования, использующих спецификации в виде диаграмм или текстов для описания внешних требований, связей между моделями системы, динамики поведения системы и архитектуры программных средств.

Согласно обзору передовых технологий (Survey of Advanced Technology), составленному фирмой Systems Development Inc. в 1996 г. по результатам анкетирования более 1000 американских фирм, CASE-технология в настоящее время попала в разряд наиболее стабильных информационных технологий (ее использовала половина всех опрошенных пользователей более чем в трети своих проектов, из них 85% завершились успешно). Однако, несмотря на все потенциальные возможности CASE-средств, существует множество примеров их неудачного внедрения, в результате которых CASE-средства становятся "полочным" ПО (shelfware). В связи с этим необходимо отметить следующее:

CASE-средства не обязательно дают немедленный эффект; он может быть получен только спустя какое-то время;

реальные затраты на внедрение CASE-средств обычно намного превышают затраты на их приобретение;

CASE-средства обеспечивают возможности для получения существенной выгоды только после успешного завершения процесса их внедрения.

Ввиду разнообразной природы CASE-средств было бы ошибочно делать какие-либо безоговорочные утверждения относительно реального удовлетворения тех или иных ожиданий от их внедрения. Можно перечислить следующие факторы, усложняющие определение возможного эффекта от использования CASE-средств:

широкое разнообразие качества и возможностей CASE-средств;

относительно небольшое время использования CASE-средств в различных организациях и недостаток опыта их применения;

широкое разнообразие в практике внедрения различных организаций;

отсутствие детальных метрик и данных для уже выполненных и текущих проектов;

широкий диапазон предметных областей проектов;

различная степень интеграции CASE-средств в различных проектах.

Вследствие этих сложностей доступная информация о реальных внедрениях крайне ограничена и противоречива. Она зависит от типа средств, характеристик проектов, уровня сопровождения и опыта пользователей. Некоторые аналитики полагают, что реальная выгода от использования некоторых типов CASE-средств может быть получена только после одно- или двухлетнего опыта. Другие полагают, что воздействие может реально проявиться в фазе эксплуатации жизненного цикла ИС, когда технологические улучшения могут привести к снижению эксплуатационных затрат.

Для успешного внедрения CASE-средств организация должна обладать следующими качествами:

Технология. Понимание ограниченности существующих возможностей и способность принять новую технологию;

Культура. Готовность к внедрению новых процессов и взаимоотношений между разработчиками и пользователями;

Управление. Четкое руководство и организованность по отношению к наиболее важным этапам и процессам внедрения.

Если организация не обладает хотя бы одним из перечисленных качеств, то внедрение CASE-средств может закончиться неудачей независимо от степени тщательности следования различным рекомендациям по внедрению.

Для того, чтобы принять взвешенное решение относительно инвестиций в CASE-технологию, пользователи вынуждены производить оценку отдельных CASE-средств, опираясь на неполные и противоречивые данные. Эта проблема зачастую усугубляется недостаточным знанием всех возможных "подводных камней" использования CASE-средств. Среди наиболее важных проблем выделяются следующие:

достоверная оценка отдачи от инвестиций в CASE-средства затруднительна ввиду отсутствия приемлемых метрик и данных по проектам и процессам разработки ПО;

внедрение CASE-средств может представлять собой достаточно длительный процесс и может не принести немедленной отдачи. Возможно даже краткосрочное снижение продуктивности в результате усилий, затрачиваемых на внедрение. Вследствие этого руководство организации-пользователя может утратить интерес к CASE-средствам и прекратить поддержку их внедрения;

отсутствие полного соответствия между теми процессами и методами, которые поддерживаются CASE-средствами, и теми, которые используются в данной организации, может привести к дополнительным трудностям;

CASE-средства зачастую трудно использовать в комплексе с другими подобными средствами. Это объясняется как различными парадигмами, поддерживаемыми различными средствами, так и проблемами передачи данных и управления от одного средства к другому;

некоторые CASE-средства требуют слишком много усилий для того, чтобы оправдать их использование в небольшом проекте, при этом, тем не менее, можно извлечь выгоду из той дисциплины, к которой обязывает их применение;

негативное отношение персонала к внедрению новой CASE-технологии может быть главной причиной провала проекта.

Пользователи CASE-средств должны быть готовы к необходимости долгосрочных затрат на эксплуатацию, частому появлению новых версий и возможному быстрому моральному старению средств, а также постоянным затратам на обучение и повышение квалификации персонала.

Несмотря на все высказанные предостережения и некоторый пессимизм, грамотный и разумный подход к использованию CASE-средств может преодолеть все перечисленные трудности. Успешное внедрение CASE-средств должно обеспечить такие выгоды как:

высокий уровень технологической поддержки процессов разработки и сопровождения ПО;

положительное воздействие на некоторые или все из перечисленных факторов: производительность, качество продукции, соблюдение стандартов, документирование;

приемлемый уровень отдачи от инвестиций в CASE-средства. 1. Основы методологии проектирования ИС 1.1. Жизненный цикл по ИС

Одним из базовых понятий методологии проектирования ИС является понятие жизненного цикла ее программного обеспечения (ЖЦ ПО). ЖЦ ПО - это непрерывный процесс, который начинается с момента принятия решения о необходимости его создания и заканчивается в момент его полного изъятия из эксплуатации.

Основным нормативным документом, регламентирующим ЖЦ ПО, является международный стандарт ISO/IEC 12207 (ISO - International Organization of Standardization - Международная организация по стандартизации, IEC - International Electrotechnical Commission - Международная комиссия по электротехнике). Он определяет структуру ЖЦ, содержащую процессы, действия и задачи, которые должны быть выполнены во время создания ПО.

Структура ЖЦ ПО по стандарту ISO/IEC 12207 базируется на трех группах процессов:

основные процессы ЖЦ ПО (приобретение, поставка, разработка, эксплуатация, сопровождение);

вспомогательные процессы, обеспечивающие выполнение основных процессов (документирование, управление конфигурацией, обеспечение качества, верификация, аттестация, оценка, аудит, решение проблем);

организационные процессы (управление проектами, создание инфраструктуры проекта, определение, оценка и улучшение самого ЖЦ, обучение).

Разработка включает в себя все работы по созданию ПО и его компонент в соответствии с заданными требованиями, включая оформление проектной и эксплуатационной документации, подготовку материалов, необходимых для проверки работоспособности и соответствующего качества программных продуктов, материалов, необходимых для организации обучения персонала и т.д. Разработка ПО включает в себя, как правило, анализ, проектирование и реализацию (программирование).

Эксплуатация включает в себя работы по внедрению компонентов ПО в эксплуатацию, в том числе конфигурирование базы данных и рабочих мест пользователей, обеспечение эксплуатационной документацией, проведение обучения персонала и т.д., и непосредственно эксплуатацию, в том числе локализацию проблем и устранение причин их возникновения, модификацию ПО в рамках установленного регламента, подготовку предложений по совершенствованию, развитию и модернизации системы.

Управление проектом связано с вопросами планирования и организации работ, создания коллективов разработчиков и контроля за сроками и качеством выполняемых работ. Техническое и организационное обеспечение проекта включает выбор методов и инструментальных средств для реализации проекта, определение методов описания промежуточных состояний разработки, разработку методов и средств испытаний ПО, обучение персонала и т.п. Обеспечение качества проекта связано с проблемами верификации, проверки и тестирования ПО. Верификация - это процесс определения того, отвечает ли текущее состояние разработки, достигнутое на данном этапе, требованиям этого этапа. Проверка позволяет оценить соответствие параметров разработки с исходными требованиями. Проверка частично совпадает с тестированием, которое связано с идентификацией различий между действительными и ожидаемыми результатами и оценкой соответствия характеристик ПО исходным требованиям. В процессе реализации проекта важное место занимают вопросы идентификации, описания и контроля конфигурации отдельных компонентов и всей системы в целом.

Управление конфигурацией является одним из вспомогательных процессов, поддерживающих основные процессы жизненного цикла ПО, прежде всего процессы разработки и сопровождения ПО. При создании проектов сложных ИС, состоящих из многих компонентов, каждый из которых может иметь разновидности или версии, возникает проблема учета их связей и функций, создания унифицированной структуры и обеспечения развития всей системы. Управление конфигурацией позволяет организовать, систематически учитывать и контролировать внесение изменений в ПО на всех стадиях ЖЦ. Общие принципы и рекомендации конфигурационного учета, планирования и управления конфигурациями ПО отражены в проекте стандарта ISO 12207-2 .

Каждый процесс характеризуется определенными задачами и методами их решения, исходными данными, полученными на предыдущем этапе, и результатами. Результатами анализа, в частности, являются функциональные модели, информационные модели и соответствующие им диаграммы. ЖЦ ПО носит итерационный характер: результаты очередного этапа часто вызывают изменения в проектных решениях, выработанных на более ранних этапах. 1.2. Модели жизненного цикла ПО

Стандарт ISO/IEC 12207 не предлагает конкретную модель ЖЦ и методы разработки ПО (под моделью ЖЦ понимается структура, определяющая последовательность выполнения и взаимосвязи процессов, действий и задач, выполняемых на протяжении ЖЦ. Модель ЖЦ зависит от специфики ИС и специфики условий, в которых последняя создается и функционирует). Его регламенты являются общими для любых моделей ЖЦ, методологий и технологий разработки. Стандарт ISO/IEC 12207 описывает структуру процессов ЖЦ ПО, но не конкретизирует в деталях, как реализовать или выполнить действия и задачи, включенные в эти процессы.

К настоящему времени наибольшее распространение получили следующие две основные модели ЖЦ:

каскадная модель (70-85 г.г.);

спиральная модель (86-90 г.г.).

В изначально существовавших однородных ИС каждое приложение представляло собой единое целое. Для разработки такого типа приложений применялся каскадный способ. Его основной характеристикой является разбиение всей разработки на этапы, причем переход с одного этапа на следующий происходит только после того, как будет полностью завершена работа на текущем (рис. 1.1). Каждый этап завершается выпуском полного комплекта документации, достаточной для того, чтобы разработка могла быть продолжена другой командой разработчиков.

Положительные стороны применения каскадного подхода заключаются в следующем :

на каждом этапе формируется законченный набор проектной документации, отвечающий критериям полноты и согласованности;

выполняемые в логичной последовательности этапы работ позволяют планировать сроки завершения всех работ и соответствующие затраты.

Рис. 1.1. Каскадная схема разработки ПО

Каскадный подход хорошо зарекомендовал себя при построении ИС, для которых в самом начале разработки можно достаточно точно и полно сформулировать все требования, с тем чтобы предоставить разработчикам свободу реализовать их как можно лучше с технической точки зрения. В эту категорию попадают сложные расчетные системы, системы реального времени и другие подобные задачи. Однако, в процессе использования этого подхода обнаружился ряд его недостатков, вызванных прежде всего тем, что реальный процесс создания ПО никогда полностью не укладывался в такую жесткую схему. В процессе создания ПО постоянно возникала потребность в возврате к предыдущим этапам и уточнении или пересмотре ранее принятых решений. В результате реальный процесс создания ПО принимал следующий вид (рис. 1.2):

Рис. 1.2. Реальный процесс разработки ПО по каскадной схеме

Основным недостатком каскадного подхода является существенное запаздывание с получением результатов. Согласование результатов с пользователями производится только в точках, планируемых после завершения каждого этапа работ, требования к ИС "заморожены" в виде технического задания на все время ее создания. Таким образом, пользователи могут внести свои замечания только после того, как работа над системой будет полностью завершена. В случае неточного изложения требований или их изменения в течение длительного периода создания ПО, пользователи получают систему, не удовлетворяющую их потребностям. Модели (как функциональные, так и информационные) автоматизируемого объекта могут устареть одновременно с их утверждением.

Для преодоления перечисленных проблем была предложена спиральная модель ЖЦ (рис. 1.3), делающая упор на начальные этапы ЖЦ: анализ и проектирование. На этих этапах реализуемость технических решений проверяется путем создания прототипов. Каждый виток спирали соответствует созданию фрагмента или версии ПО, на нем уточняются цели и характеристики проекта, определяется его качество и планируются работы следующего витка спирали. Таким образом углубляются и последовательно конкретизируются детали проекта и в результате выбирается обоснованный вариант, который доводится до реализации.

Разработка итерациями отражает объективно существующий спиральный цикл создания системы. Неполное завершение работ на каждом этапе позволяет переходить на следующий этап, не дожидаясь полного завершения работы на текущем. При итеративном способе разработки недостающую работу можно будет выполнить на следующей итерации. Главная же задача - как можно быстрее показать пользователям системы работоспособный продукт, тем самым активизируя процесс уточнения и дополнения требований.

Основная проблема спирального цикла - определение момента перехода на следующий этап. Для ее решения необходимо ввести временные ограничения на каждый из этапов жизненного цикла. Переход осуществляется в соответствии с планом, даже если не вся запланированная работа закончена. План составляется на основе статистических данных, полученных в предыдущих проектах, и личного опыта разработчиков.

Рис 1.3. Спиральная модель ЖЦ 1.3. Методологии и технологии проектирования ИС 1.3.1. Общие требования к методологии и технологии

Методологии, технологии и инструментальные средства проектирования (CASE-средства) составляют основу проекта любой ИС. Методология реализуется через конкретные технологии и поддерживающие их стандарты, методики и инструментальные средства, которые обеспечивают выполнение процессов ЖЦ.

Технология проектирования определяется как совокупность трех составляющих:

пошаговой процедуры, определяющей последовательность технологических операций проектирования (рис. 1.4);

критериев и правил, используемых для оценки результатов выполнения технологических операций;

нотаций (графических и текстовых средств), используемых для описания проектируемой системы.

Рис. 1.4. Представление технологической операции проектирования

Технологические инструкции, составляющие основное содержание технологии, должны состоять из описания последовательности технологических операций, условий, в зависимости от которых выполняется та или иная операция, и описаний самих операций.

Технология проектирования, разработки и сопровождения ИС должна удовлетворять следующим общим требованям:

технология должна поддерживать полный ЖЦ ПО;

технология должна обеспечивать гарантированное достижение целей разработки ИС с заданным качеством и в установленное время;

технология должна обеспечивать возможность выполнения крупных проектов в виде подсистем (т.е. возможность декомпозиции проекта на составные части, разрабатываемые группами исполнителей ограниченной численности с последующей интеграцией составных частей). 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;

технология должна обеспечивать возможность ведения работ по проектированию отдельных подсистем небольшими группами (3-7 человек). Это обусловлено принципами управляемости коллектива и повышения производительности за счет минимизации числа внешних связей;

технология должна обеспечивать минимальное время получения работоспособной ИС. Речь идет не о сроках готовности всей ИС, а о сроках реализации отдельных подсистем. Реализация ИС в целом в короткие сроки может потребовать привлечения большого числа разработчиков, при этом эффект может оказаться ниже, чем при реализации в более короткие сроки отдельных подсистем меньшим числом разработчиков. Практика показывает, что даже при наличии полностью завершенного проекта, внедрение идет последовательно по отдельным подсистемам;

технология должна предусматривать возможность управления конфигурацией проекта, ведения версий проекта и его составляющих, возможность автоматического выпуска проектной документации и синхронизацию ее версий с версиями проекта;

технология должна обеспечивать независимость выполняемых проектных решений от средств реализации ИС (систем управления базами данных (СУБД), операционных систем, языков и систем программирования);

технология должна быть поддержана комплексом согласованных CASE-средств, обеспечивающих автоматизацию процессов, выполняемых на всех стадиях ЖЦ. Общий подход к оценке и выбору CASE-средств описан в разделе 4, примеры комплексов CASE-средств - в подразделе 5.7.

Реальное применение любой технологии проектирования, разработки и сопровождения ИС в конкретной организации и конкретном проекте невозможно без выработки ряда стандартов (правил, соглашений), которые должны соблюдаться всеми участниками проекта. К таким стандартам относятся следующие:

стандарт проектирования;

стандарт оформления проектной документации;

стандарт пользовательского интерфейса.

Стандарт проектирования должен устанавливать:

набор необходимых моделей (диаграмм) на каждой стадии проектирования и степень их детализации;

правила фиксации проектных решений на диаграммах, в том числе: правила именования объектов (включая соглашения по терминологии), набор атрибутов для всех объектов и правила их заполнения на каждой стадии, правила оформления диаграмм, включая требования к форме и размерам объектов, и т. д.;

требования к конфигурации рабочих мест разработчиков, включая настройки операционной системы, настройки CASE-средств, общие настройки проекта и т. д.;

механизм обеспечения совместной работы над проектом, в том числе: правила интеграции подсистем проекта, правила поддержания проекта в одинаковом для всех разработчиков состоянии (регламент обмена проектной информацией, механизм фиксации общих объектов и т.д.), правила проверки проектных решений на непротиворечивость и т. д.

Стандарт оформления проектной документации должен устанавливать:

комплектность, состав и структуру документации на каждой стадии проектирования;

требования к ее оформлению (включая требования к содержанию разделов, подразделов, пунктов, таблиц и т.д.),

правила подготовки, рассмотрения, согласования и утверждения документации с указанием предельных сроков для каждой стадии;

требования к настройке издательской системы, используемой в качестве встроенного средства подготовки документации;

требования к настройке CASE-средств для обеспечения подготовки документации в соответствии с установленными требованиями.

Стандарт интерфейса пользователя должен устанавливать:

правила оформления экранов (шрифты и цветовая палитра), состав и расположение окон и элементов управления;

правила использования клавиатуры и мыши;

правила оформления текстов помощи;

перечень стандартных сообщений;

правила обработки реакции пользователя. 1.3.2. Методология RAD

Одним из возможных подходов к разработке ПО в рамках спиральной модели ЖЦ является получившая в последнее время широкое распространение методология быстрой разработки приложений RAD (Rapid Application Development). Под этим термином обычно понимается процесс разработки ПО, содержащий 3 элемента:

небольшую команду программистов (от 2 до 10 человек);

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

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

Команда разработчиков должна представлять из себя группу профессионалов, имеющих опыт в анализе, проектировании, генерации кода и тестировании ПО с использованием CASE-средств. Члены коллектива должны также уметь трансформировать в рабочие прототипы предложения конечных пользователей.

Жизненный цикл ПО по методологии RAD состоит из четырех фаз:

фаза анализа и планирования требований;

фаза проектирования;

фаза построения;

фаза внедрения.

На 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. Определение требований выполняется в основном силами пользователей под руководством специалистов-разработчиков. Ограничивается масштаб проекта, определяются временные рамки для каждой из последующих фаз. Кроме того, определяется сама возможность реализации данного проекта в установленных рамках финансирования, на данных аппаратных средствах и т.п. Результатом данной фазы должны быть список и приоритетность функций будущей ИС, предварительные функциональные и информационные модели ИС.

На фазе проектирования часть пользователей принимает участие в техническом проектировании системы под руководством специалистов-разработчиков. CASE-средства используются для быстрого получения работающих прототипов приложений. Пользователи, непосредственно взаимодействуя с ними, уточняют и дополняют требования к системе, которые не были выявлены на предыдущей фазе. Более подробно рассматриваются процессы системы. Анализируется и, при необходимости, корректируется функциональная модель. Каждый процесс рассматривается детально. При необходимости для каждого элементарного процесса создается частичный прототип: экран, диалог, отчет, устраняющий неясности или неоднозначности. Определяются требования разграничения доступа к данным. На этой же фазе происходит определение набора необходимой документации.

После детального определения состава процессов оценивается количество функциональных элементов разрабатываемой системы и принимается решение о разделении ИС на подсистемы, поддающиеся реализации одной командой разработчиков за приемлемое для RAD-проектов время - порядка 60 - 90 дней. С использованием CASE-средств проект распределяется между различными командами (делится функциональная модель). Результатом данной фазы должны быть:

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, отчетов, диалогов.

Все модели и прототипы должны быть получены с применением тех CASE-средств, которые будут использоваться в дальнейшем при построении системы. Данное требование вызвано тем, что в традиционном подходе при передаче информации о проекте с этапа на этап может произойти фактически неконтролируемое искажение данных. Применение единой среды хранения информации о проекте позволяет избежать этой опасности.

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 фазе построения выполняется непосредственно сама быстрая разработка приложения. На данной фазе разработчики производят итеративное построение реальной системы на основе полученных в предыдущей фазе моделей, а также требований нефункционального характера. Программный код частично формируется при помощи автоматических генераторов, получающих информацию непосредственно из репозитория CASE-средств. Конечные пользователи на этой фазе 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:

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 фазы является готовая система, удовлетворяющая всем согласованным требованиям.

На фазе внедрения производится 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. Приведенная схема разработки ИС не является абсолютной. Возможны различные варианты, зависящие, например, от начальных условий, в которых ведется разработка: разрабатывается совершенно новая система; уже было проведено обследование предприятия и существует модель его деятельности; на предприятии уже существует некоторая ИС, которая может быть использована в качестве начального прототипа или должна быть интегрирована с разрабатываемой.

Следует, однако, отметить, что методология RAD, как и любая другая, не может претендовать на универсальность, она хороша в первую очередь для относительно небольших проектов, разрабатываемых для конкретного заказчика. Если же разрабатывается типовая система, которая не является законченным продуктом, а представляет собой комплекс типовых компонент, централизованно сопровождаемых, адаптируемых к программно-техническим платформам, СУБД, средствам телекоммуникации, организационно-экономическим особенностям объектов внедрения и интегрируемых с существующими разработками, на первый план выступают такие показатели проекта, как управляемость и качество, которые могут войти в противоречие с простотой и скоростью разработки. Для таких проектов необходимы высокий уровень планирования и жесткая дисциплина проектирования, строгое следование заранее разработанным протоколам и интерфейсам, что снижает скорость разработки.

Методология RAD неприменима для построения сложных расчетных программ, операционных систем или программ управления космическими кораблями, т.е. программ, требующих написания большого объема (сотни тысяч строк) уникального кода.

Не подходят для разработки по методологии RAD приложения, в которых отсутствует ярко выраженная интерфейсная часть, наглядно определяющая логику работы системы (например, приложения реального времени) и приложения, от которых зависит безопасность людей (например, управление самолетом или атомной электростанцией), так как итеративный подход предполагает, что первые несколько версий наверняка не будут полностью работоспособны, что в данном случае исключается.

Оценка размера приложений производится на основе так называемых функциональных элементов (экраны, сообщения, отчеты, файлы и т.п.) Подобная метрика не зависит от языка программирования, на котором ведется разработка. Размер приложения, которое может быть выполнено по методологии RAD, для хорошо отлаженной среды разработки ИС с максимальным повторным использованием программных компонентов, определяется следующим образом.