Спиральная модель (Бари Боэм, 1988.)

На практике, при решении достаточно большого количества задач, разработка ПО имеет циклический характер, когда после выполнения некоторых стадий приходится возвращаться на предыдущие. Можно указать две основные причины таких возвратов:

· Ошибки разработчиков, допущенные на ранних стадиях и выявленные на поздних стадиях – ошибки анализа, проектирования, кодирования, выявляемые, как правило, на стадии тестирования.

· Изменение требований в процессе разработки («ошибки» заказчиков). Это или неготовность заказчиков сформулировать требования («Сказать, что должна делать программа я смогу только после того, как увижу как она работает»), или изменения требований, вызванные изменениями ситуации в процессе разработки (изменения рынка, новые технологии, …).

Циклический характер разработки программного обеспечения отражен в спиральной модели ЖЦ, описанной Б. Боэмом в 1988 году. Спиральная модель была предложена как альтернатива каскадной модели, учитывающая повторяющийся характер разработки программного обеспечения. Основные принципы спиральной модели можно сформулировать следующим образом:

· Разработка вариантов продукта, соответствующих различным вариантам требований с возможностью вернуться к более ранним вариантам

· Создание прототипов программного обеспечения как средства общения с заказчиком для уточнения и выявления требований

· Планирование следующих вариантов с оценкой альтернатив и анализом рисков, связанных с переходом к следующему варианту

· Переход к разработке следующего варианта до завершения предыдущего в случае, когда риск завершения очередного варианта (прототипа) становится неоправданно высок.

· Использование каскадной модели как схемы разработки очередного варианта

· Активное привлечение заказчика к работе над проектом. Заказчик участвует в оценке очередного прототипа программного обеспечения, уточнении требований при переходе к следующему, оценке предложенных альтернатив очередного варианта и оценке рисков.

Схема работы спиральной модели выглядит следующим образом. Разработка вариантов продукта представляется как набор циклов раскручивающейся спирали. Каждому циклу спирали соответствует такое же количество стадий, как и в модели каскадного процесса. При этом, начальные стадии, связанные с анализом и планированием представлены более подробно с добавлением новых элементов.

В каждом цикле спиральной модели выделяются четыре базовые фазы:

· определение целей, альтернативных вариантов и ограничений.

· оценка альтернативных вариантов, идентификация и разрешение рисков.

· разработка продукта следующего уровня.

· планирование следующей фазы.

Рис. 4. Циклы спиральной модели.

«Раскручивание» проекта начинается с анализа общей постановки задачи на разработку программного обеспечения. Здесь на первой фазе определяются общие цели, устанавливаются предварительные ограничения, определяются возможные альтернативы подходов к решению задачи. Далее проводится оценка подходов, устанавливаются их риски. На шаге разработки создается концепция (видение) продукта и путей его создания.

Следующий цикл начинается с планирования требований и деталей жизненного цикла продукта для оценки затрат:

На фазе определения целей устанавливаются альтернативные варианты требований, связанные с аранжировкой требований по важности и стоимости их выполнения.

На фазе оценки устанавливаются риски вариантов требований.

На фазе разработки – спецификация требований (с указанием рисков и стоимости), готовится демо-версия программного обеспечения для анализа требований заказчиком.

Следующий цикл – разработка проекта – начинается с планирования разработки:

На фазе определения целей устанавливаются ограничения проекта (по срокам, объему финансирования, ресурсам,…), определяются альтернативы проектирования, связанные с альтернативами требований, применяемыми технологиями проектирования, привлечением субподрядчиков, …

На фазе оценки альтернатив устанавливаются риски вариантов и делается выбор варианта для дальнейшей реализации.

На фазе разработки выполняется проектирование и создается демо-версия, отражающая основные проектные решения.

Следующий цикл – реализация программного обеспечения – также начинается с планирования. Альтернативными вариантами реализации могут быть применяемые технологии реализации, привлекаемые ресурсы. Оценка альтернатив и связанных с ними рисков на этом цикле определяется степенью «отработанности» технологий и «качеством» имеющихся ресурсов. Фаза разработки выполняется по каскадной модели с выходом – действующим вариантном (прототипом) продукта.

Отметим некоторые особенности спиральной модели:

· До начала разработки программного обеспечения есть несколько полных циклов анализа требований и проектирования.

· Количество циклов модели (как в части анализа и проектирования, так и в части реализации) не ограничено и определяется сложностью и объемом задачи

· В модели предполагаются возвраты на оставленные варианты при изменении стоимости рисков.

Спиральная модель (по отношению к каскадной) имеет следующие очевидные преимущества:

· Более тщательное проектирование (несколько начальных итераций) с оценкой результатов проектирования, что позволяет выявить ошибки проектирования на более ранних стадиях.

· Поэтапное уточнение требований в процессе выполнения итераций, что позволяет более точно удовлетворить требованиям заказчика

· Участие заказчика в выполнении проекта с использованием прототипов программы. Заказчик видит, что и как создается, не выдвигает необоснованных требований, оценивает реальные объемы финансирования.

· Планирование и управление рисками при переходе на следующие итерации позволяет разумно планировать использование ресурсов и обосновывать финансирование работ.

· Возможность разработки сложного проекта «по частям», выделяя на первых этапах наиболее значимые требования.

Основные недостатки спиральной модели связаны с ее сложностью:

· Сложность анализа и оценки рисков при выборе вариантов.

· Сложность поддержания версий продукта (хранение версий, возврат к ранним версиям, комбинация версий)

· Сложность оценки точки перехода на следующий цикл

· Бесконечность модели – на каждом витке заказчик может выдвигать новые требования, которые приводят к необходимости следующего цикла разработки.

Спиральную модель целесообразно применять при следующих условиях:

· Когда пользователи не уверены в своих потребностях или когда требования слишком сложны и могут меняться в процессе выполнения проекта и необходимо прототипирование для анализа и оценки требований.

· Когда достижение успеха не гарантировано и необходима оценка рисков продолжения проекта.

· Когда проект является сложным, дорогостоящим и обоснование его финансирования возможно только в процессе его выполнения

· Когда речь идет о применении новых технологий, что связано с риском их освоения и достижения ожидаемого результата

· При выполнении очень больших проектов, которые в силу ограниченности ресурсов можно делать только по частям.