Документ разработан для руководителей отделов программирования, директоров компаний, занимающихся разработкой собственного программного обеспечения, директоров по качеству, директоров по развитию, аналитиков бизнес-процессов.
Описываются общие подходы к повышению качества выпускаемых программных продуктов. Описанные методы анализа также применимы и к разовым работам по улучшению программ, так называемым «кастомизациям» существующего программного обеспечения.
Бизнес-процессы организации
Любая организация, выполняя свои функции, представляет себе, какие из них являются основными, какие обеспечивающими или дополнительными. Начиная с 2000 года, большинство методических рекомендаций определяет так называемый процессный подход к деятельности любых организаций. Для того, чтобы понять, что обозначает этот термин, необходимо определить понятия Процесс, Функция.
Функция – это элементарное действие (совокупность действий), выполняемое группой сотрудников (одним сотрудником), предназначенное для переработки информации, материалов с целью получения новой информации или новых свойств материалов. Проще говоря, функция, это действие, преобразующее некоторый вход в выход.
Процесс – это конечная последовательность функций, в общем непрерывная, имеющая владельца процесса, цели процесса, регламент и ресурсы, входной и выходной поток информации, материалов.
Отличие функции от процесса существенно и, помимо организации (владельца, цели и т.п.) заключающееся в том, что процесс является непрерывным, а функция имеет начало и окончание. В качестве примера можно привести процесс управления качеством, которые в общем случае начинает выполняться сразу после появления организации и не прекращается до ее закрытия. Одним из выходов процесса управления качеством является поток «записей по качеству». Пример функции – это распечатанный документ, заготовки, собранный автомобиль и т.п. – во всех этих случаях есть начальная информация, материал, который перерабатываясь, превращается в конкретный документ или изделие.
Очевидно, что даже если в организации не определены процессы, они существуют в том или ином виде.
Задачей любого менеджера, в соответствии с современными представлениями об организации, является определение всех процессов (бизнес-процессов) организации в соответствии с определением процесса, а именно описать:
1. Цели и задачи бизнес-процесса (прагматические характеристики);
2. Владельца (хозяина) бизнес-процесса;
3. Последовательность выполняемых функций;
4. Поток входной/выходной информации (материалов);
5. Используемые ресурсы;
6. Регламент бизнес-процесса (руководящие, описательные документы, стандарты).
При анализе бизнес-процессов менеджер (аналитик) должен определить основные производственные бизнес-процессы и вспомогательные. Например, основными производственными процессами являются: сборка автомобилей для сборочного завода, процесс разработки ПО для программистской организации, прокачка газа для газотранспортного предприятия. Вспомогательные (обеспечивающие) процессы, как правило, очень похожи во всех организациях и описаны в стандарте ИСО 9001:2008. Это такие процессы как: управление (включающее управление персоналом), закупки, продажи, складское хранение, контроль (обеспечение) качества продукции и др.
Общность процессов
Все бизнес-процессы организаций известны и определены стандартом ISO 9001:2008.
Список бизнес-процессов включает в себя:
1. Производство;
2. Управление;
3. Документирование;
4. Управление закупками;
5. Сбыт;
6. Корректирующие и предупреждающие действия;
7. Управление качеством;
8. Управление жалобами клиентов.
Уникальность программистских организаций
Описанные выше требования к бизнес-процессам относятся к любой организации. Однако, у компаний, занимающихся разработкой программного обеспечения, основным производственным процессом является именно процесс разработки программного обеспечения. Уникален не только основной процесс (как, впрочем, и в любом другом производстве), но и обеспечивающие процессы, в частности процесс контроля качества продукции (в том числе тестирование).
Известные программистские организации (Микрософт, Моторола, IBM, ORACLE) уделяют вопросам качества программного кода огромное значение. Как правило, на проверку правильности программ уходит в 5-10 раз больше ресурсов, чем на их производство. В этом как раз и заключается уникальность таких организаций. Трудно себе представить, чтобы измерение детали после токарной обработки занимало в 10 раз больше времени, чем сама обточка этой детали.
Необходимость таких усилий определяется необходимостью увеличения технологичности процесса создания ПО. Не секрет, что большинство программистов считают свой труд сродни искусству. Именно для повышения технологичности и разрабатываются известные стандарты разработки ПО, такие как SW-CMM, внутрифирменные стандарты и методики программистских организаций. Как правило, внутрифирменные методики разработки ПО строго засекречены, и каждая компания использует собственные методики. Однако общее есть и во внутрифирменных методиках. Описанию этого «общего» и посвящен следующий раздел, в котором говорится только об организациях, разрабатывающих ПО.
Уникальность процесса производства
Руководителям различных уровней организаций известно, что главный метод повышения рентабельности предприятия заключается во всемерном увеличении производительности труда. На машиностроительных предприятиях приветствуется изобретательская и инновационная деятельность, позволяющая резко увеличивать производительность труда. Например, на заводах ручные операции заменяют роботизированными, производство новых изделий после их ручной обработки в начале производства стараются производить с использованием новых инструментов и технологий (иногда мотивируя рабочих простым уменьшением норм времени и материалов).
Как поступить с производством ПО? Ведь программа – это не кусок железной заготовки, которую можно обрабатывать сначала напильником, потом токарным резцом вручную, а потом с помощью робота. В институтах преподаватели часто учат программистов именно искусству программирования (с точки зрения надежности, оптимальности, быстродействия кода, например). В результате на производство приходят единичные «люди искусства», которые программируют быстро и даже корректно, но на которых нельзя положиться в критических производственных ситуациях, потому что их максимум производительности никак не совпадает с максимумом потребностей клиентов.
Большая часть оставшихся выпускников производит «сырой» продукт, который подчас страшно отдавать клиенту. Развивать бизнес, основываясь на тех или других типах программистов нереально и все чаще российские руководители программистских организаций задумываются над вопросами технологичности производства ПО.
Первые шаги в этом направлении, как правило, натыкаются на полное отсутствие российских методик и технологий, непонятность западных методологий, большую ресурсоемкость подобных работ. Данная статья предназначена как раз для помощи руководителям программистских коллективов в выборе стратегии инновации через увеличение технологичности программистского труда.
Итак, как уже было определено выше, существуют и иностранные, и локализованные стандарты, позволяющие даже при прямом их использовании существенно повысить производительность труда. А при известных затратах на разработку собственной методики удается повысить производительность (а вместе с ней и надежность, и эффективность, и безопасность, и стоимость ПО) на порядок. Эти стандарты перечислены в Источниках, в начале статьи.
С чего начать разработку собственной фирменной методики производства ПО?
Естественно с целей, которые должны достигаться применением данной методики. В настоящей статье мы делаем упор на качество программного кода, поэтому рассмотрим только те цели, которые связаны с увеличением качественных характеристик ПО, остальные цели мы рассмотрим в следующих публикациях.
В области качества программного продукта цели ставятся достаточно стандартные. Это:
1. Уменьшение сроков и стоимости разработки;
2. Корректность кода;
3. Исключение ошибок;
4. Повышение надежности;
5. Повышение эффективности автоматизируемых функций;
Все эти цели (или подцели) полностью соответствуют целям более высокого уровня:
1. Уменьшение издержек производства и технической поддержки;
2. Увеличение прибыли;
3. Увеличение производительности труда;
4. Захват большей доли рынка;
5. А также различных социальных целей, как работников предприятия, так и клиентов.
Известно, что технология разработки любого продукта включает в себя методику и инструмент, обеспечивающий выполнение методики. В свою очередь, методика включает в себя описание жизненного цикла программного продукта, регламент его производства, шаблоны проектных и организационных документов и записи по качеству. Помимо производственной методики, как уже упоминалось выше, должны быть стандартизованы обеспечивающие (поддерживающие) процессы. Ниже мы также определим обеспечивающие процессы, специфические для программистских организаций.
Большинство компаний-производителей программ, так или иначе, стандартизуют жизненный цикл. Но для целей улучшения качественных характеристик ПО необходимо детализировать соответствующие стадии и этапы разработки программ в соответствии с действующими стандартами. Как правило, все методики предусматривают следующие стадии работ (их названия могут отличаться значительно, однако последовательность работ примерно одинакова, и определена в стандартах):
1. Определение требований клиента (клиентом могут быть и внутренние структуры организации);
2. Системное проектирование (разработка требований, спецификаций, анализ и синтез будущей системы с точки зрения элементного состава, межэлементных и внешних связей, границ системы, функциональных требований и т.п.);
3. Техническое проектирование (детализация требований, спецификаций, проектирование и разработка отдельных элементов и т.д.);
4. Разработка системы;
5. Верификация (тестирование, опытная эксплуатация и т.п.);
6. Выпуск системы (релиз, версия);
7. Сопровождение системы.
Параллельно с процессом производства ПО выполняются следующие процессы:
Общие для любого производства:
- Управление;
- Управление качеством;
- Документирование;
- Управление закупками/продажами;
- Управление маркетингом;
Специфические для производства ПО:
- Управление конфигурацией;
- Управление требованиями;
- Тестирование (модульное, интегральное, нагрузочное и т.п.).
Эти, последние процессы определяются достаточно подробно стандартами. Именно эти процессы и их взаимодействие мы и будем рассматривать далее.
Управление конфигурацией
Основы процесса Управление конфигурацией определены локализованным в России стандартом: ГОСТ Р ИСО 10007-2007. К сожалению, локализованный стандарт в силу языкового (и процессного) барьера нетривиален в своем применении, поэтому мы попытаемся в упрощенной форме изложить его требования. Благодаря такому изложению любая компания может построить процесс управления конфигурацией в течение 2-3 месяцев.
Начнем с терминологии, причем приведем термин конфигурация в контексте действующих российских компаний, не противореча в то же время стандарту.
Базовая конфигурация - целостная совокупность данных о продукте, прошедшая процедуру утверждения и принятая в качестве базового описания конфигурации (эталона). Базовые конфигурации периодически обновляются, образуя новую базовую линию в последующий момент времени путем учета истории авторизуемых изменений. Например, часто программистские компании выпускают версии своих продуктов под номерами 3.02, 3.03, … 3.10… 4.00. При этом подразумевается, что целая часть числа обозначает базовую конфигурацию программного продукта, десятые и сотые части – обозначают промежуточные версии программного продукта, отличающиеся от базовой конфигурации исправленным кодом (вследствие устранения ошибок), добавлением небольших модификаций для конкретного предприятия-клиента или для группы предприятий.
Управление конфигурацией – действия, направленные на формирование базовой конфигурации и контроль над изменениями конфигурации (версии).
Как и все процессы, процесс Управления конфигурацией состоит из следующих подпроцессов:
1. Планирование;
2. Идентификация конфигурации;
3. Управление изменениями;
4. Аудит конфигурации.
Нет смысла в такой небольшой статье описывать подробно действия, выполняемые в каждом из подпроцессов. Все они описаны подробно в указанном стандарте.
Главное, что следует понимать – это то, что базовыми конфигурациями (если хотите, версиями) продукта необходимо управлять. Большинство специалистов знают, какой хаос происходит обычно в программистских коллективах, причем с возможностью параллельного развития продукта этот хаос возрастает в степенной функции.
Управление требованиями
Целями процесса Управления требованиями является получение окончательного продукта, соответствующего актуальным требованиям заказчика на момент выпуска этого продукта. Если говорить проще, то процесс Управления требованиями предназначен для отслеживания постоянных изменений требований заказчика, учета новых требований в производимом продукте и выпуске соответствующего продукта.
Большинство специалистов любого производства скажут, что такое невозможно, ведь требования к продукту могут меняться на противоположные уже по ходу производства, что исключит выполнение таких критериев качества, как стоимость и сроки разработки продукта. Но в том и заключается окончательный результат процесса Управления требованиями – ведь если требования изменились на противоположные относительно начала работ, следовательно, заказчику уже не нужен продукт с начальными характеристиками и требованиями. Какой смысл производить то, что уже не нужно?
В процесс Управления требованиями входят следующие подпроцессы:
1. Планирование;
2. Определение начальных требований;
3. Выявление пропущенных требований (например, тех, которые заказчик предполагал в силу своего собственного контекста);
4. Проверка требований на: выполнимость (принципиальную возможность или в рамках заданных бюджетов), корректность, непротиворечивость (в общем случае в списке требований всегда присутствуют противоречивые требования, которые необходимо или исключить или выбрать оптимальное соотношение между ними), тестируемость (возможно ли в результате работы доказать, что требования выполнены, в случае если протестировать требования невозможно, их детализируют до уровня когда возможность тестирования появляется);
5. Отслеживание требований. В случае изменения требований, проводится специальная процедура изменения требований, в результате которой, как правило, часть работ по идентификации требований необходимо выполнить повторно;
6. Проверка выполнения требований в продукте (верификация, валидация).
Процесс Управления требованиями подробно описан в стандарте SW CMM, Уровень 2.
Тестирование
Процесс Тестирование проводится постоянно и частично включен в другие обеспечивающие процессы, обсуждаемые выше. Однако его выделение в отдельный процесс необходимо, т.к., как правило, программный продукт является сложной системой и проверка качества производимого продукта только в рамках отдельных процессов не приведет к желаемому результату – удовлетворению потребителя.
Процесс тестирование также состоит из подпроцессов:
1. Планирование;
2. Разработка отдельных тестов для каждого требования, подсистемы, модуля и т.п.;
3. Управление изменениями тестовых процедур и тестов по мере изменения требований;
4. Тестирование отдельных элементов (требований) системы;
5. Интегральное тестирование, нагрузочное тестирование (если предусмотрено техническим заданием).
На первый взгляд, это нетрудоемкий процесс, однако, необходимо понимать, что перед реализацией элементов системы сначала разрабатываются сами тесты с целью доказательства правильности реализации требований, затем тесты модифицируются с модификацией требований, затем проводятся тесты по подсистемам и только потом интегральное тестирование.
Помимо линейного тестирования (элементы-подсистемы-система) обязательно необходимо разрабатывать стандарты многоуровневого тестирования. Например, в программистской организации должны быть предусмотрены следующие уровни тестов:
1. Разработчика (программист проверяет собственный код);
2. Независимого разработчика (проверку исполнения алгоритмов проводит программист, не занимающийся данной реализацией);
3. QA (Quality Assurance) – проверку кода осуществляет специальная тестовая группа в соответствии со стандартными правилами;
4. Пользовательский (до выпуска продукции необходимо, чтобы тестирование провел специалист предметной области, например, бухгалтер).
По оценкам специалистов Motorola, ORACLe трудоемкость (затраты) тестирования должны составлять не менее 100% от трудоемкости (затрат) на собственно кодирование.
Существует нормальное распределение отношения затрат к количество выявленных ошибок. Из этого распределения следует, что после некоторой суммы затрат на тестирование, дальнейшие затраты на выявление каждой ошибки растут экспоненциально. Обычно эта зависимость возникает после затрат, превышающих в 5-10 раз затраты на производство кода. То есть, оптимальное соотношение тестирование/производство должно составлять от 1 до 5.
Выводы
Таким образом, если процессы управления требованиями и конфигурацией являются для некоторых специалистов чем-то новым, то, как тестировать, вроде бы все знают. На практике же получается совершенно обратное: после реализации стандартных процессов и процедур в рамках Управления требованиями и конфигурацией, затраты на эти процессы становятся минимальны (хотя их исполнение предотвращает появление серьезных ошибок на 80-90%), а на тестирование тратится совершенно недостаточно ресурсов, что приводит к тому, что оставшиеся 10-20% ошибок не выявляются процедурами тестирования и продукт выпускается «сырой». Это, в свою очередь, приводит к тому, что продукт не устраивает потребителя, исправление ошибок в «чужом» коде превосходит все разумные затраты и в конечном итоге предприятие откладывает большую часть этих ошибок до реализации новой базовой конфигурации продукта.
Очевидно, что это приводит уже к потере качества продукта, потере клиентской базы и, как следствие, к потере прибылей компании.
