Качество и надежность программного обеспечения

Показатели качества

 

Критерии качества программного обеспечения [2] представляют собой измеряемые численные показатели в виде показателей целевой функции, характеризующие степень выполнения программами своего назначения. Принципиальной особенностью требований качества комплекса программ является невозможность выделения единственного критерия качества. В ходе анализа выделяется приоритетный критерий, удовлетворяющий следующим требованиям:

 

· он должен численно характеризовать степень выполнения основной целевой функции системы наиболее важной для этапа анализа программного обеспечения;

· критерий должен обеспечивать возможность определения затрат, необходимых для достижения его значений, а также степени влияния на показатель качества различных внешних факторов и параметров;

· он должен быть по возможности простым по содержанию, хорошо измеряемым и слабо зависеть от множества неконтролируемых факторов.

 

Наиболее широко в информационных системах применяются экономические критерии. Эти критерии представляют собой эффективность в виде повышения производительности труда, снижения потребления, увеличения объема выполнения работ, качества, надежности и т.д. Выделение и измерение показателей характеризующих качество программ необходимо, прежде всего, для целевого управления разработкой ПО. Показатели качества подлежат измерению и численной оценке, для чего осуществляется их формализация вводом так называемых метрик. Применение метрик (числовых оценок параметров) к комплексам программ позволяет упорядочить их разработку, испытания, эксплуатацию и сопровождение. Качество ПО при этом может оцениваться количественно. На практике применяют следующие виды метрик и шкал для измерения показателей:

 

· первый вид числовых параметров - метрик характеризуется относительными величинами или реально измеряемыми физическими показателями, например временем наработки на отказ, вероятностью ошибки, числом маршрутов в программе и т.д.

· второй вид метрик - порядковая шкала позволяет ранжировать некоторые характеристики путем сравнения с опорными значениями. При этом устанавливается приоритетность признаков.

· третий вид метрик (категорийная шкала) характеризует только наличие рассматриваемого свойства или признака у объекта. Фиксируется есть или нет данное качество в зависимости от наличия рассматриваемого показателя у комплекса программ (например, наличие структурирования, гибкости, простоты освоения и т.д.).

 

Реальные значения показателей качества могут поэтапно уточняться в процессе создания и эксплуатации программ. На первом этапе формирования технического задания и спецификаций на ПО выявляются доминирующие показатели, устанавливается относительная важность каждого из показателей и строится обобщенная функция качества.

По мере создания комплекса программ после завершения отладки и проведения испытаний уточняется достигнутое реальное значение каждого из показателей и обобщенной функции качества всего комплекса. Показатели качества могут определяться в процессе эксплуатации, в результате чего обеспечивается долгосрочная перспектива объективного измерения и повышения качества программ. В течение жизненного цикла ПО возможно изменение удельного веса и роли анализируемых критериев. На каждом этапе жизненного цикла можно выделить важнейший доминирующий критерий качества и основные потребляемые ресурсы, которые значительно отличаются от соответствующих показателей на других этапах. Существует несколько моделей выборок критериев качества и их связей с различными факторами. Анализ качества ПО проводится с использованием деления критериев качества на функциональные и конструктивные. Выделены также факторы, влияющие на основные показатели, которые иногда рассматриваются как частные критерии качества программ.

Функциональные критерии отражают основную специфику применения и степень соответствия программ их целевому назначению. Для программ управления в них входят показатели точности выходных данных, диапазон изменения параметров, время реакции, адаптивность к внешним воздействиям и т.д. В системах обработки информации функциональные показатели отражают номенклатуру исходных данных, достоверность результатов, разнообразие функций редактирования и др. При анализе и выборе функциональных критериев качества необходимо учитывать совокупную эффективность комплекса программ на всем жизненном цикле программного обеспечения с учетом затрат на проектирование, эксплуатацию и сопровождение.

Конструктивные критерии качества ПО более или менее инвариантны (независимы) к их целевому назначению и основным функциям. К ним относятся сложность программ, надежность функционирования, используемые ресурсы ЭВМ и т.д.

 

 

Таблица 2.1. Критерии качества и определяющие их факторы

Проектирование	Эксплуатация	Сопровождение
ОСНОВНЫЕ КРИТЕРИИ КАЧЕСТВА КОМПЛЕКСА ПРОГРАММ
1. Сложность создания ПО	1. Функциональная сложность ПО	1. Способность к модернизации программ
2. Корректность программ	2. Надежность функционирования	2. Мобильность программ относительно типов ЭВМ
3. Трудоемкость разработки ПО	3. Эффективность использования ресурсов	3. Трудоемкость обучения и модернизации ПО
	4. Объем исходных и результирующих данных
ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ КАЧЕСТВО
1. Структурная упорядоченность программ и данных	1. Корректность постановки задачи		1. Структурная упорядоченность комплекса программ и данных
2. Степень стандартизации структуры модулей и переменных	2. Полнота и точность спецификаций		2. Степень стандартизации структуры модулей и переменных
3. Документированность компонент и комплекса	3. Уровень языков программирования		3. Документированность для модификаций
4. Методическая обеспеченность технологии проектирования	4. Полнота тестирования программ		4. Уровень языков программирования
5. Степень комплексной автоматизации технологии проектирования	5. Степень помехозащищенности программ		5. Степень комплексной автоматизации технологии проектирования
6. Уровень языков спецификаций, программирования и отладки	6. Документированность для эксплуатации		6. Обеспеченность контроля изменений версий и распространения копий
7. Квалификация специалистов и методы организации работ

 

 

Выделенные факторы, определяющие качество проектирования программ, можно разделить на группы структурного проектирования (п. 1-3), технологического обеспечения (п. 4-6) и организационно- человеческие факторы (п. 7). В заключение следует особо выделить временные показатели жизненного цикла ПО:

 

· длительность проектирования;

· продолжительность эксплуатации очередной версии и длительность проведения каждой модификации.

 

Продолжительность проведения этих работ в ряде случаев может быть более важным критерием, чем трудоемкость. В некоторых случаях суммарная длительность эффективной эксплуатации является доминирующим критерием качества программ.

Рассмотрим управление качеством ПО. Такое управление включает:

 

· анализ системных требований к ПО и ранжирование показателей качества с выделением обязательных и желательных значений характеристик;

· разработку методик и стандартов контроля степени выполнения заданной технологии модульно-иерархического проектирования комплекса программ и его компонент;

· создание методов, средств, технологии объективного измерения и поэтапного контроля степени выполнения заданных требований к качеству программ;

· создание средств инструментальной технологической поддержки автоматизации программирования, отладки, испытаний, обеспечивающих создание комплекса программ с заданными показателями качества;

· организацию коллектива специалистов и организацию процесса проектирования с целевой задачей максимального удовлетворения требований заказчика к качеству комплекса программ.

 

Управление качеством можно разделить на подготовительную фазу и фазу активного контроля и управления. На подготовительной фазе разрабатываются стандарты, методы и средства, потенциально способствующие созданию комплекса программ с заданными характеристиками качества. Выбор и подготовка технологии проектирования в значительной мере определяют последующее качество программ.

Важнейшим для качества программ является этап системного анализа, формирования технического задания и общей спецификации на комплекс программ. При этом для управления качеством ПО необходимо учитывать два типа ограничений. Первый тип ограничений характеризует уровень современных знаний теории и методов решения поставленных задач, как с позиции формализации основных функциональных алгоритмов, так и с точки зрения методов структурного построения сложных систем и технологии их проектирования. Второй тип ограничений составляют в основном технические параметры средств, на которых предполагается реализовать комплекс программ, трудовые и финансовые ресурсы, которые могут быть выделены на разработку и эксплуатацию ПО.