Стандартизация качества. Методы обеспечения качества ПО.

Стандартизация в современном бизнесе и промышленности. Развитие мирового рынка привело к тому, что многие товары и услуги стали распространяться по всему миру, стали развиваться глобальные сервисы, в частности, телекоммуникационные, банковские. Для того, чтобы устранить технические барьеры в промышленности, торговле и бизнесе, которые возникли вследствие того, что в разных странах для одних и тех же технологий и товаров действовали разнородные стандарты, стали создаваться национальные и международные комитеты по стандартизации. Остановимся на самых известных международных комитетах.

1. 1865 год – образован комитет, который ныне называется ITU (International Telecommunication Union). Сейчас штаб-квартира в Женеве (Швейцария), а ITU является частью ООН. Его основная задача – стандартизация телекоммункационных протоколов и интерфейсов с целью поддержания и развития глобальной мировой телекоммуникационной сети. Самыми известными стандартами ITU являются:

o ISDN (цифровая телефонная связь, объединяющая телефонные сервисы и передачу данных),

o ADSL (широко известная модемная технология, позволяющая использовать телефонную линию для выхода в Интернет, не блокируя при этом обычного телефонного сервиса),

o OSI (модель открытого 7-уровневого сетевого протокола, на которой базируются все современные стандартные сетевые интерфейсы и протоколы; также является стандартом ISO),

o языки визуального проектирования телекоммуникационных систем, SDL и MSC, влившиеся позднее в UML.

Многие стандарты ITU переводятся на русский язык и превращаются в российские стандарты в виде ГОСТов.

2. 1946 год – создана организация ISO (International Organization for Standardization). Цель – содействие развитию стандартизации, а также смежных видов деятельности в мире с целью обеспечения международного обмена товарами и услугами, способствование и развитие сотрудничества в интеллектуальной, научно-технической и экономической областях. К настоящему времени создано около 17 000 стандартов в самых разных областях промышленности – продовольственные и иные товары, различное оборудование, банковские сервисы и т.д. Вот некоторые стандарты.

o Серия стандартов ISO 9000. Направлены на стандартизацию качества товаров и услуг. Определение качества, определение системы поддержки качества на всех жизненных фазах изделия, товара, услуги (проектирование, разработка, коммерциализация, установка и обслуживание), описание процедур по улучшению деятельности компании, промышленного производства.

o ISO / IEC 90003:2004 – адаптация стандартов ISO 9000 к производству ПО в русле обеспечения качества в жизненном цикле ПО.

o ISO 9126:2001 – определение качественного ПО и различных атрибутов, описывающих это качество.

Многие стандарты ISO переводятся на русский язык и превращаются в российские стандарты в виде ГОСТов. Имеется много стандартов в области информационных технологий, а также несколько – в области программной инженерии. На соответствие стандартам ISO существует сертификация. В частности, компании сертифицируются на соответствие стандартам ISO 9000, то есть на качественный процесс разработки ПО.

3. 1988 год, образование организации ETSI (European Telecommunications Standards Institute), штаб-квартира в г. София Антиполис (Франция). Является независимой, некоммерческой, организацией по стандартизации в телекоммуникационной промышленности (изготовители оборудования и операторы сети) в Европе. Самые известные стандарты – GSM, система профессиональной мобильной радиосвязи TETRA.

Остановимся теперь на ряде комитетов, непосредственно связанных с разработкой ПО.

1. 1984 год – создание SEI (Software Engineering Institute) на базе университета Карнеги-Меллон в г.Питсбурге (США). Инициатор и главный спонсор – министерство обороны США. Основная задача – стандартизация в области программной инженерии, выработка критериев для сертификации надежных и зрелых компаний (что в первую очередь интересует Минобороны США для выполнения его заказов). Самые известные продукты – стандарт CMM, CMMI, разработки в области семейства программных продуктов (product lines). Эти продукты шагнули далеко за пределы военных разработок США, их использование и развитие стало международной деятельностью. Некоторые продукты SEI стандартизованы также ISO. На соответствие CMM / CMMI проводится сертификация.

2. 1963 год – создание IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers). Ведет историю с конца XIX века, в контексте промышленной стандартизацией в США. Сейчас IEEE международная некоммерческая ассоциация специалистов в области техники, мировой лидер в области разработки стандартов по радиоэлектронике и электротехнике. Штаб-квартира в США, существуют многочисленные подразделения в разных странах, включая Россию. IEEE издаёт третью часть мировой технической литературы, касающейся применения радиоэлектроники, компьютеров, систем управления, электротехники, в том числе (январь 2008) 102 реферируемых научных журнала и 36 отраслевых журналов для специалистов, проводит в год более 300 крупных конференций, принимала участие в разработке около 900 действующих стандартов.

3. 1989 год – группа американских IT-компаний (в том числе Hewlett Packard, Sun Microsystems, Canon) организовали OMG (Object Management Group). Сейчас включает около 800 компаний членов. Основное направление - разработка и продвижение объектно-ориентированных технологий и стандартов, в том числе для создания платформо-независимых программных приложений уровня предприятий. Известные стандарты CORBA, UML, MDA.

Все эти комитеты и организации включают программную инженерию в сферу своей деятельности, сотрудничают, выпускают совместные стандарты, используют наработки друг друга и т.д.

Стандартизация качества. С точки зрения тестирования ПО нас интересует в этих стандартах стандартизация качества (как контекст тестирования) – сначала выпускаемой продукции, а потом и процессов по ее разработке. Здесь срабатывает идея о том, что качественного результата не создать без качественного процесса. Обеспечение качества является более общим контекстом для тестирования.

Качество продукта или сервиса, предназначенного потребителю, определяется в стандарте ISO 9000:2005 как степень соответствия его характеристик требованиям - обязательным или подразумеваемым.

Методы обеспечения качества ПО. Не претендуя на абсолютную полноту, перечислим различные способы контроля качества, используемые на практике при разработке ПО.

· Наладка качественного процесса, другими словами совершенствование процесса. Для комплексного улучшения процессов в компании (подход technology push) компаниями-разработчиками ПО используются стандарты CMM / CMMI, а также по стандартам серии ISO 9000 (с последующей официальной сертификацией). Применяются и локальные стратегии, менее дорогостоящие и более направленные на решение отдельных проблем (подход organization pull).

· Формальные методы¹ – использование математических формализмов для доказательства корректности, спецификации, проверки формального соответствия, автоматической генерации и т.д.:

o доказательство правильности работы программ,

o проверка на моделях определенных свойств (model cheking),

o статический анализ кода по дереву разбора программы (например, проверка корректности кода по определенным критериям – аккуратная работа с памятью, поиск мертвого кода и пр.),

o модельно-ориентированное тестирование (model- based testing): автоматическая генерация тестов и тестового окружения по формальным спецификациям требований к системе) и т.д.

На практике применяются ограниченно из-за необходимости серьезной математической подготовки пользователей, сложности в освоении, большой работы по развертыванию. Эффективны для систем, имеющих повышенные требования к надежности. Также имеются случаи эффективного использования средств, основанных на этих методах, в руках высококвалифицированных специалистов.

· Исследование и анализ динамических свойств ПО. Например, широко используется профилирование – исследование использования системой памяти, ее быстродействие и др. характеристик путем запуска и непосредственных наблюдений в виде графиков, отчетов и пр. В частности, этот подход используется при распараллеливании программ, при поиске "узких" мест. Еще пример – область, называемая "моделирование и анализ производительности " (performance modeling and analysis). Здесь моделируется нагрузочное окружение системы (число одновременных пользователей системы, сетевой трафик и пр.) и наблюдается поведение системы.

· Обеспечение качества кода. Сюда относится целый комплекс различных мероприятий и методов. Вот некоторые, самые известные из них.

o Разработка стандартов оформления кода в проекте и контроль за соблюдением этих стандартов. Сюда входят правила на создание идентификаторов переменных, методов и имен классов, на оформление комментариев, правила использования стандартных для проекта библиотек и т.д.

o Регулярный рефакторинг для предотвращения образования из кода "вермишели". Существует тенденция ухудшения структуры кода при внесении в него новой функциональности, исправления ошибок и пр. Появляется избыточность, образуются неиспользуемые или слабо используемые фрагменты, структура становится запутанной и трудной для понимания. Рефакторинг – это регулярная деятельность по переписыванию кода, но не с целью добавления новой функциональности, а для улучшения его структуры. Рефакторинг появился в контексте "гибких" методов, в данный момент активно поддерживается различными средами разработки ПО.

o Различные варианты инспекции кода, например, техника peer code review. Последняя заключается в том, что код каждого участника проекта, выборочно, читается и обсуждается на специальных встречах (code review meetings), и делается это регулярно. Практика показывает, что в целом код улучшается.

o Еcть еще такой подход, как "вычитка" кода, используемый, например, при разработке критических систем реального времени. Ею занимаются также разработчики, но их роль в данном проекте – вычитка, а не разработка.

· Тестирование. Самый распространенный способ контроля качества ПО, представленный, фактически, в каждом программном проекте