Тема 1.4. Стадии разработки программ и программной документации
Стадии разработки ПО, регламентированных ГОСТами.
В нашей стране жизненный цикл разработки ПО установлен стандартом ГОСТ 19.102-77 Стадии разработки программ и программной документации и содержит следующие стадии и этапы
1. Техническое задание (ТЗ).
2. Эскизный проект (ЭП).
3. Технический проект (ТП).
4. Рабочий проект (РП).
5. Внедрение.
В табл.1 показаны стадии разработки и этапы, их составляющие.
Неверно предполагать, что жизненный цикл разработки ПО согласно ГОСТ 19.102-77 есть последовательное выполнение стадий и этапов, определенных в таблице 2. В реальном жизненном цикле трудно провести четкую и определенную границу между этапами, а сам процесс создания ПО является итеративным: после завершения некоторого этапа почти всегда есть необходимость в коррекции уже выполненных этапов и стадий с целью внесения уточнений. При разработке принципиально нового ПО иногда бывает необходимо осуществить пробную реализацию с целью получения информации, требующейся для принятия решения на некоторой стадии.
Таблица 2.
| Стадии разработки | Этапы работ |
| Техническое задание | 1. Обоснование необходимости разработки программ. 2. Выполнение научно-исследовательских работ (НИР). 3. Разработка и утверждение технического задания. |
| Эскизный проект | 1. Разработка эскизного проекта. 2. Утверждение эскизного проекта. |
| Технический проект | 1. Разработка технического проекта. 2. Утверждение технического проекта. |
| Рабочий проект | 1. Разработка программы. 2. Разработка программной документации. 3. Испытание программы. |
| Внедрение | 1. Подготовка и передача программы. |
Специалистам в области разработки ПО известно, что наиболее важными стадиями в жизненном цикле разработки являются начальные, так как ошибки, допущенные на них, требуют значительных затрат на исправление на конечных стадиях.
Техническое задание.
На стадии Техническое задание выполняются следующие работы, входящие в состав соответствующих этапов.
1.1. Обоснование необходимости разработки программ:
постановка задачи;
сбор исходных материалов;
выбор и обоснование критериев эффективности и качества;
обоснование необходимости проведения НИР.
1.2. Выполнение научно-исследовательских работ:
определение структуры входных и выходных данных;
предварительный выбор методов решения задач;
обоснование целесообразности применения ранее разработанных программ;
определение требований к техническим средствам;
обоснование принципиальной возможности решения поставленных задач.
1.3. Разработка и утверждение технического задания:
определение требований к программе;
разработка технико-экономического обоснования разработки программы;
определение стадий, этапов и сроков разработки программы и документации на нее;
выбор языков программирования;
определение необходимости проведения НИР на последующих стадиях;
согласование и утверждение ТЗ.
Результатом выполнения данной стадии является техническое задание, оформленное в соответствии с ГОСТ 19.105-78 (изм. 09.1981.) Общие требования к программным документам и ГОСТ 19.106-78 Общие требования к программным документам, выполненным печатным способом на листах формата 11 и 12 (по ГОСТ 2.301-68).
2. Эскизный проект.
Основные этапы и содержание работ на стадии Эскизный проект приведены в таблице 2.
Таблица 2
| Этапы работ | Содержание |
| Разработка ЭП | 1. Предварительная разработка структуры входных и выходных данных. 2. Уточнение методов решения задач. 3. Разработка общего описания алгоритма решения задачи. 4. Разработка технико-экономического обоснования. |
| Утверждение ЭП | 1. Разработка пояснительной записки. 2. Согласование и утверждение эскизного проекта. |
Конкретное содержание работ стадии эскизного проекта и их объем определяет степень сложности разрабатываемого ПО. Результатом выполнения данной стадии является полное описание архитектуры ПО. Как правило, это описание делается на нескольких уровнях иерархии. На верхнем уровне детализации выделяются основные подсистемы, которым присваиваются имена, устанавливаются связи между подсистемами, их функции, получаемые путем декомпозиции предполагаемых функций ПО. Затем процедура декомпозиции выполняется для каждой подсистемы, выделяются модули, составляющие данную подсистему. В конечном итоге, получается иерархически организованная система, состоящая из уровней, каждый из которых представляет собой совокупность взаимосвязанных модулей.
Единицы, выделяемые на различных иерархических уровнях функциональной архитектуры системы, определяются по усмотрению разработчика. Стандарты ЕСПД различают программные единицы только с точки зрения их документирования.
Результаты эскизного проекта отображаются в документе Пояснительная записка к эскизному проекту, оформленному в соответствии с ГОСТ 19.105-78 и ГОСТ 19.404-79.
После утверждения пояснительной записки она становится программным документам, правила дублирования, учета, хранения которого определяется ГОСТ 19.601-78 Общие правила дублирования, обращения, учета и хранения и ГОСТ 19.602-78 Правила дублирования, учета и хранения программных документов, выполненных печатным способом. Последующие стадии и этапы разработки ПО могут выявить необходимость внесения изменений в ЭП. Эти изменения должны быть отражены в пояснительной записке в соответствии с ГОСТ 19.603-78 Общие правила внесения изменений в программные документы и ГОСТ 19.602-78 Правила внесения изменений в программные документы, выполненные печатным способом.
3. Технический проект.
Основные этапы и содержание работ на стадии Технический проект приведены в таблице 3.
Содержанием работ на этой стадии является проектирование структуры ПО. Результатом - реализующий заданный и утвержденный в техническом задании комплекс программ как иерархическая структура программных модулей, заданных своими функциональными спецификациями. Форма представления результата - Пояснительная записка к техническому проекту согласно ГОСТ 19.105-78, ГОСТ 19.404-79.
Разработка структуры ПО заключается в выделении всех программных компонентов по функциональным признакам, определение функциональных спецификаций модулей и уточнение внешних функциональных спецификаций, структуры входных и выходных данных, определении операционной среды, языковых средств и конфигурации аппаратных средств.
Спецификации модулей являются внешними характеристиками и содержат все сведения, необходимые вызывающим модулям. На последующих стадиях разработки спецификации оформляются в виде комментариев в начале текста исходной программы модуля. На данной стадии спецификации оформляются в виде комментария на принятом в организации, занимающейся разработкой ПО, языке спецификаций
Таблица 3.
| Этапы работ | Содержание |
| Разработка ТП | 1. Уточнение структуры входных и выходных данных. 2. Разработка алгоритмов решения задач. 3. Определение формы представления входных и выходных данных. 4. Определение синтаксиса и семантики языка. 5. Разработка структуры программы. 6. Окончательное определение конфигурации технических средств. |
| Утверждение ТП | 1. Разработка плана мероприятий по разработке и внедрению программ. 2. Разработка пояснительной записки. 3. Согласование и утверждение ТП. |
4. Рабочий проект.
Основные этапы и содержание работ на стадии Рабочий проект приведены в таблице 4.
Таблица 4
| Этапы работ | Содержание |
| Разработка ПО | 1. Программирование и отладка программ. |
| Разработка программной документации | 1. Разработка программных документов в соответствии с требованиями ГОСТ 19.101-77. |
| Испытание ПО | 1. Разработка, согласование и утверждение программ и методики испытаний 2. Проведение предварительных государственных, межведомственных приемо-сдаточных и других видов испытаний. 3. Корректировка ПО и программной документации по результатам испытаний. |
Содержанием работ на этой стадии является описание ПО на выбранном проблемно-ориентированном языке (кодирование), отладка, разработка, согласование и утверждение порядка и методики испытаний, разработка программных документов, проведение тестирования, корректировка программ и программной документации по результатам тестирования, проведение приемо-сдаточных испытаний. Результат - ПО в форме программной документации, в форме документации на ПО или в форме программного изделия.
5. На стадии Внедрения осуществляется подготовка и передача ПО и программной документации для сопровождения и/или изготовления, оформление и утверждение акта о передаче ПО на сопровождение или изготовление, передача ПО в фонд алгоритмов и программ.
Кроме рассмотренного выше жизненного цикла программ, установленного 19 - ой системой стандартов, необходимо иметь в виду, что существует жизненный цикл автоматизированных систем, установленный ГОСТ 34.601-90. Имеет смысл рассмотреть стадии и этапы разработки АС, так как 19-я система стандартов в настоящее время морально устарела и более современным представляется жизненный цикл АС. Анализ жизненных циклов разработки ПО, установленных ГОСТ 19.102 и ГОСТ 34.601, а также международных стандартов, регламентирующих данный процесс, будет приведен ниже.
Стандарт ГОСТ 34.601 распространяется на автоматизированные системы (АС), представляющие собой организационно-технические системы, обеспечивающую выработку решений на основе автоматизации информационных потоков в различных видах деятельности (исследование, проектирование, управление и т.п.), включая их сочетания, создаваемые в организациях, объединениях и на предприятиях. Данный стандарт устанавливает стадии и этапы создания АС.
В процессе разработки АС создают, в общем случае, следующие виды обеспечения: техническое, программное, информационное математическое и др. Проектные решения по программному, техническому и информационному обеспечению реализуют как изделия в виде взаимоувязанной совокупности компонент и комплексов, входящей в состав АС с необходимой документацией. Справочное приложение к ГОСТ 34.601 устанавливает, что программное обеспечение АС - совокупность программ на носителях информации с программной документацией по ГОСТ 19.101. Таким образом, при разработке программного обеспечения можно пользоваться как стандартом ГОСТ 19.102, так и ГОСТ 34.601.
Процесс создания АС представляет собой совокупность упорядоченных во времени, взаимосвязанных, объединенных в стадии и этапы работ, выполнение которых необходимо и достаточно для создания АС, соответствующей заданным требованиям. Стадии и этапы создания АС выделяются как части процесса создания по соображениям рационального планирования и организации работ, заканчивающих заданным результатом.
Как и в стандарте ГОСТ 19.102, работы по развитию АС осуществляются по стадиям и этапам, применяемым для создания АС. Состав и правила выполнения работ на установленных настоящим стандартом стадиях и этапах определяют в соответствующей документации организаций, участвующих в создании конкретных видов АС.
Стадии и этапы создания АС в общем случае приведены в таблице 5.
Стандартом ГОСТ 34.601 допускается исключать стадию Эскизный проект и отдельные этапы работ на всех стадиях, объединять стадии Технический проект и Рабочая документация в одну стадию Технорабочий проект. В зависимости от специфики создаваемых АС и условий их создания допускается выполнять отдельные этапы работ до завершения предшествующих стадий, параллельное во времени выполнения этапов работ, включение новых этапов работ.
Рассмотрим этапы, касающиеся разработки программного обеспечения.
При Обследование объекта и обоснование необходимости создания АС проводят: сбор данных об объекте автоматизации и осуществляемых видах деятельности; оценку качества функционирования объекта и осуществляемых видов деятельности, выявления проблем, решение которых возможно средствами автоматизации; оценку (технико-экономической, социальной и т.п.) целесообразности создания АС.
На этапе Формирование требований пользователя к АС проводят:
подготовку исходных данных для формирования требований к АС (характеристика объекта автоматизации, описание требований к системе, ограничения допустимых затрат на разработку, ввод в действие и эксплуатацию, эффект, ожидаемый от системы, условия создания и функционирования);
формулировку и оформление требований пользователя к АС.
Таблица.5.
| Стадии | Этапы работ |
| 1. Формирование требований к АС | 1.1. Обследование объекта и обоснование необходимости создания АС 1.2. Формирование требований пользователя к АС 1.3. Оформление отчета о выполненной работе и заявки на разработку АС (тактико-технического задания) |
| 2. Разработка концепции АС | 2.1. Изучение объекта 2.2. Проведение необходимых научно - исследовательских работ 2.3. Разработка вариантов концепции АС и выбор варианта концепции АС, удовлетворяющего требованиям пользователя 2.4. Оформление отчета о выполненной работе |
| 3. Техническое задание | 3.1. Разработка и утверждение технического задания на создание АС |
| 4. Эскизный проект | 4.1. Разработка предварительных проектных решений по системе и ее частям 4.2. Разработка документации на АС и ее части |
| 5. Технический проект | 5.1. Разработка проектных решений по системе и ее частям 5.2. Разработка документации на АС и ее части 5.3. Разработка и оформление документации на поставку изделий для комплектования АС и/или технических требований (технических заданий) на их разработку 5.4. Разработка заданий на проектирование в смежных частях проекта объекта автоматизации |
| 6. Рабочая документация | 6.1. Разработка рабочей документации на систему и ее части 6.2. Разработка или адаптация программ |
| 7. Ввод в действие | 7.1. Подготовка объекта автоматизации к вводу АС в действие 7.2. Подготовка персонала 7.3. Комплектация АС поставляемыми изделиями (программными и техническими средствами, программно-техническими комплексами, информационными изделиями) 7.4. Строительно-монтажные работы 7.5. Пусконаладочные работы 7.6. Проведение предварительных испытаний 7.7. Проведение опытной эксплуатации 7.8. Проведение приемочных испытаний |
| 8. Сопровождение АС | 8.1. Выполнение работ в соответствии с гарантийными обязательствами 8.2. Послегарантийное обслуживание |
На этапе Оформление отчета о выполненной работе и заявки на разработку АС (тактико-технического задания) проводят оформление отчета о выполненных работах на данной стадии и оформление заявки на разработку АС (тактико-технического задания) или другого заменяющего ее документа с аналогичным содержанием.
При Изучении объекта и Проведении необходимых НИР организация-разработчик проводит детальное изучение объекта автоматизации и необходимые НИР, связанные с поиском путей и оценкой возможности реализации требований пользователя, оформляют и утверждают отчеты о НИР.
Этап Разработка вариантов концепции АС и выбор варианта концепции АС, удовлетворяющего требованиям пользователя направлен на разработку альтернативных вариантов концепции создаваемой АС и планов реализации; оценку необходимых ресурсов на их реализацию и обеспечение функционирования; оценку преимуществ и недостатков каждого варианта; сопоставление требований пользователя и характеристик предлагаемой системы и выбор оптимального варианта; определение порядка оценки качества и условий приемки системы; оценку эффектов, получаемых от системы.
На этапе Оформление отчета о выполненной работе подготавливают и оформляют отчет, содержащий описание выполненных работ на стадии, описание и обоснование предлагаемого варианта концепции системы.
На этапе Разработка и утверждение технического задания на создание АС проводят разработку, оформление, согласование и утверждение технического задания на АС и, при необходимости, технических заданий на части АС.
Результатом выполнения этапа Разработка предварительных проектных решений по системе и ее частям является: функции АС; функции подсистем, их цели и эффекты; состав комплекса задач и отдельных задач; концепции информационной базы, ее укрупненная структура; функции СУБД; состав вычислительной системы; функции и параметры основных программных средств.
На этапе Разработка проектных решений по системе и ее частям обеспечивают разработку общих решений: по системе и ее частям, функционально-алгоритмической структуре системы; по функциям персонала и организационной структуре; по структуре технических средств; по алгоритмам решения задач и применяемым языкам; по организации и ведению информационной базы, системе классификации и кодирования информации; по программному обеспечению.
На этапах 4.2 и 5.2 Разработка документации на АС и ее части проводят разработку, оформление, согласование и утверждение документации в объеме, необходимом для описания полной совокупности принятых проектных решений и достаточном для дальнейшего выполнения работ по созданию АС.
На этапе Разработка и оформление документации на поставку изделий для комплектации АС и (или) технических требований (технических заданий) на их разработку проводят: подготовку и оформление документации на поставку изделий для комплектования АС; определение технических требований и составление ТЗ на разработку изделий, не изготавливаемых серийно.
На этапе Разработка заданий на проектирование в смежных частях проекта объекта автоматизации осуществляют разработку, оформление, согласование и утверждение заданий на проектирование в смежных частях проекта объекта автоматизации для проведения строительных, электротехнических, санитарно-технических и других подготовительных работ, связанных с созданием АС.
При выполнении этапа Разработка рабочей документации на систему и ее части осуществляют разработку рабочей документации, содержащей все необходимые и достаточные сведения для обеспечения выполнения работ по вводу АС в действие и ее эксплуатации, а также для поддерживания уровня эксплуатационных характеристик (качества) системы в соответствии с принятыми проектными решениями, ее оформление, согласование и утверждение. Виды документов - по ГОСТ 34.201.
На этапе Разработка и адаптация программ проводят разработку программ и программных средств системы, выбор, адаптацию и (или) привязку приобретенных программных средств, разработку программной документации в соответствии с ГОСТ 19.101.
На этапе Подготовка объекта автоматизации к вводу АС в действие проводят работы по организационной подготовке объекта автоматизации к вводу АС в действие, в том числе: реализацию проектных решений по организационной структуре АС; обеспечение подразделений объекта управления инструктивно-методическими материалами; внедрение классификаторов информации.
Этап Подготовка персонала направлен на обучение персонала и проверку его способности обеспечить функционирование АС.
На этапе Комплектация АС поставляемыми изделиями обеспечивают получение комплектующих изделий серийного и единичного производства, материалов и монтажных изделий. Проводят входной контроль их качества.
На этапе Пусконаладочные работы проводят автономную наладку технических и программных средств, загрузку информации в БД и проверку системы ее ведения; комплексную наладку всех средств системы.
На этапе Проведение предварительных испытаний осуществляют: испытание АС на работоспособность и соответствие ТЗ в соответствии с программой и методикой предварительных испытаний; устранение неисправностей и внесение изменений в документацию на АС, в том числе эксплуатационную в соответствии с протоколом испытаний; оформление акта о приемке АС в опытную эксплуатацию.
На этапе Проведение опытной эксплуатации проводят: опытную эксплуатацию АС; анализ результатов опытной эксплуатации АС; доработку (при необходимости) программного обеспечения АС; дополнительную наладку (при необходимости) технических средств АС; оформление акта о завершении опытной эксплуатации.
На этапе Проведение приемочных испытаний проводят испытания на соответствие ТЗ в соответствии с программой и методикой приемочных испытаний, анализ результатов испытаний АС и устранение недостатков, выявленных при испытаниях, а также оформление акта о приемке АС в постоянную эксплуатацию.
На этапе Выполнение работ в соответствии с гарантийными обязательствами осуществляются работы по устранению недостатков, выявленных при эксплуатации АС в течение установленных гарантийных сроков, внесению необходимых изменений в документацию на АС.
На этапе Послегарантийное обслуживание осуществляются работы по анализу функционирования системы, выявлению отклонений фактических эксплуатационных характеристик АС от проектных значений, установлению причин этих отклонений, устранению выявленных недостатков и обеспечение стабильности эксплуатационных характеристик АС, внесению необходимых изменений в документацию на АС.
Требования к содержанию документов, разрабатываемых на каждой стадии и этапе, устанавливает руководящий документ РД-50-34.698-90. Кроме того, необходимо использовать для из разработки соответствующие стандарты Единой системы программной документации, Единой системы конструкторской документации и ГОСТ 34.602. Виды и комплектность документов регламентированы в ГОСТ 34.201.
Контрольные вопросы
1. Перечислите стадии разработки программного продукта и этапы, их составляющие
2. Какие работы выполняются на стадии Техническое задание.
3. Опишите основные этапы и содержание работ на стадии Эскизный проект.
4. Опишите основные этапы и содержание работ на стадии Технический проект.
5. Опишите основные этапы и содержание работ на стадии Рабочий проект.
6. Какие работы выполняются на стадии Рабочий проект?
7. Каким стандартом кроме ГОСТ 19.102 можно пользоваться при разработке программного обеспечения. Почему?
8. Опишите стадии и этапы создания АС. Дополните таблицу 5 характеристикой отдельных этапов по образцу
| Стадии | Этапы работ | Характеристика этапа |
| 1. Формирование требований к АС | 1.1. Обследование объекта и обоснование необходимости создания АС | |
| 1.2. Формирование требований пользователя к АС | подготовка исходных данных для формирования требований к АС (характеристика объекта автоматизации, описание требований к системе, ограничения допустимых затрат на разработку, ввод в действие и эксплуатацию, эффект, ожидаемый от системы, условия создания и функционирования); формулировка и оформление требований пользователя к АС |