Очерки истории отечественной программной инженерии в 1940-е – 80-е годы - Владимир Липаев

Для этого было необходимо научиться измерять и прогнозировать характеристики качества программ, а также изучить зависимость этих характеристик от различных параметров. Было установлено, что комплексы программ целесообразно характеризовать, прежде всего, конкретными функциональными показателями качества или показателями: назначения, номенклатуры и значениями характеристик, которые определяются целями и областью применения программных продуктов. Эти показатели весьма разнообразны, их выбор отражает основные функции конкретной программы, их номенклатуру трудно унифицировать и сопоставлять для программ, значительно отличающихся задачами. Наиболее общее качество программ – эффективность процессов использования отражает, прежде всего, назначение и выполняемые функции, вследствие чего может полностью изменяться для разных программ. Функциональные показатели в том или ином виде характеризуют эффект от использования программ с учетом затрат на их создание.

Каждый комплекс программ, кроме того, можно характеризовать конструктивными показателями качества, состав которых почти не зависит от назначения и области использования программ. Набор этих показателей весьма близок к общим характеристикам обычных сложных промышленных систем и включает сложность, трудоемкость, конструктивную корректность, надежность, безопасность применения. Эти показатели в той или иной степени характеризуют любые программы и позволяют сопоставлять программы разного назначения по показателям качества.

Выделение конструктивных показателей из полного набора свойств, характеризующих комплексы программ, несколько условно. Особенно это относится к показателю корректность программ, которая в основном оценивается по адекватности назначения и функций программ исходным требованиям заказчика.

Вследствие роста сфер применения и ответственности функций, выполняемых программами, в 70-е годы резко возросла необходимость гарантирования высокого качества программных продуктов, регламентирования и корректного формирования требований к характеристикам качества реальных программных продуктов и их достоверного определения. В результате специалисты в области теории, методов и стандартов, определяющих качество продукции, были вынуждены обратить внимание на область развития и применения понятия качества программных комплексов и систем в целом, а также на их качество, надежность и безопасность использования. Вследствие этого начало развиваться новое направление теории, методов и практики управления качеством технической продукции – качество программных продуктов [17,11].

Формализация и оценивание реального качества программных продуктов часто зависели от интуиции, вкусов и квалификации их заказчиков, пользователей и разработчиков. Имевшиеся достижения в области теории и практики управления качеством промышленной продукции, как правило, были не известны и не использовались специалистами, создающими и применяющими программы. С другой стороны, специалисты по управлению качеством продукции не исследовали и не развивали методы и культуру обеспечения и оценивания качества программных продуктов. Это во многих случаях определяло относительно низкое качество, дефекты при применении, конфликты между заказчиками и разработчиками из-за неопределенностей качества и не конкурентоспособность отечественных программных продуктов на мировом рынке.

Во многих случаях реальные контракты, спецификации требований и предварительные планы на создание программных комплексов для сложных систем подготавливались и оценивались неквалифицированно, на основе неформализованных представлений заказчиков и разработчиков о требуемых функциях и характеристиках качества комплекса программ. Значительные системные ошибки при определении требуемых показателей качества, оценке трудоемкости, стоимости и длительности создания программного продукта являлись достаточно массовыми и типичными. Многие созданные в эти годы системы были не способны выполнять полностью, требуемые функциональные задачи с гарантированным качеством, и их приходилось долго и иногда безуспешно дорабатывать для достижения необходимого качества и надежности процессов функционирования, затрачивая дополнительно большие средства и время. Проекты оказывались неудачными или даже терпели полный провал из-за недостаточной компетентности привлекаемых разработчиков, их неадекватного «оптимизма», а также вследствие отсутствия у них современных методов и технологий, обеспечивающих требуемое высокое качество программных продуктов.

Имевшийся опыт отдельных организаций, а также успешно реализованные ими планы и процессы разработки программных продуктов высокого качества, как правило, игнорировались, не обобщались и не использовались в качестве реальной базы для обучения специалистов, для прогнозирования и планирования новых проектов. Вследствие этого во многих проектах систем:

• не полностью реализовались цели и требования заказчика к функциям и качеству комплексов программ;

• была низка достоверность первичных оценок, необходимых бюджетов, сроков и ресурсов для разработки программ при заключении контрактов, вследствие чего не выполнялись требования заказчика к качеству;

• плохо осуществлялся контроль за ходом проектирования, из-за чего был велик риск: отсутствия у конечного продукта заданного качества; нарушения начальных планов; невыполнения функциональных и экономических требований контрактов на разработку.

В технических заданиях и реализованных проектах систематически умалчивались и/или недостаточно формализовались понятия и метрики качества программного продукта, какими характеристиками они описываются, как их следует измерять и сравнивать с требованиями, отраженными в контракте, техническом задании или спецификациях. Кроме того, некоторые из характеристик часто вообще отсутствовали в требованиях и согласованных документах, что приводило к произвольному их учету или к пропуску при испытаниях. Высокая сложность анализируемых объектов – комплексов программ, и психологическая самоуверенность ряда специалистов в собственной «непогрешимости», часто приводили к тому, что реальные характеристики качества функционирования программ оставались неизвестными не только для заказчиков и пользователей, но также для самих разработчиков.

Основные проблемы этого нового направления в области качества, по существу, были близки к типичным проблемам исследования и управления качеством других видов сложных технических систем, и в конце 70-х годов были поставлены в НИР ПРОМЕТЕЙ. Задачи по анализу и исследованию качества программных комплексов включали:

• разработка понятий и систематизация достаточно полного набора регламентированных базовых характеристик и атрибутов качества программных продуктов, адекватно отражающих специфику этого вида продукции в различных областях использования;

• создание методов выбора и адаптации комплектов базовых характеристик качества для формирования сопоставимых требований к качеству конкретных проектов с учетом особенностей, назначения и сферы их применения;

• исследование и разработка методов, процессов и технологий реализации заданных требований к характеристикам качества программных продуктов в условиях ограниченных ресурсов на поддержку жизненного цикла комплексов программ;

• исследование и разработка методов испытаний программных продуктов и оценивания достигнутых характеристик качества на различных этапах их жизненного цикла;

• подготовка методов и специалистов, способных обеспечивать и контролировать высокое качество жизненного цикла крупных комплексов программ для различных сфер применения.

Исследования показали, что радикальное повышение качества отечественных программных продуктов и обеспечение их конкурентоспособности возможно только на базе внедрения регламентированных технологий и систем качества, поддерживающих и контролирующих весь жизненный цикл производства программного продукта. Основой обеспечения высокого качества сложных комплексов программ является полнота тестирования программных компонентов – модулей (ПМ) [19]. Для отладки программ наиболее полно в 80-е годы исследованы методы и характеристики тестирования структуры ПМ и обработки в них потоков данных (Борис Аронович Позин). Тестирование структуры ПМ позволяло выявлять наиболее грубые и опасные ошибки в программах, которые могли приводить к резким отличиям результатов их исполнения, от предполагаемых эталонов. Имевшиеся всегда реальные ограничения ресурсов на разработку программных компонентов, вызывали необходимость рационального их использования, и систематизированного применения различных методов в целях достижения наивысшего качества программ.