На правах рукописи

Меламед Александр Яковлевич

Методы оценки трудоемкости разработки программного

обеспечения корпоративных информационных систем

Специальность: 05.13.11 - Математическое и программное

обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных

сетей

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва – 2006 2

Работа выполнена в Московском государственном институте электроники и математики (техническом университете)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Жданов Владимир Сергеевич

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Защита диссертации состоится «» 2006г. в _ часов на заседании диссертационного совета Д 212.133.01 в Московском государственном институте электроники и математики (техническом университете) по адресу:

109028, Москва, Б. Трехсвятительский пер., д. 3/12.

Отзывы на автореферат (в 2-х экземплярах, заверенных печатью учреждения) просьба присылать по адресу:

109028, Москва, Б. Трехсвятительский пер., д. 3/12, Ученый Совет МИЭМ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИЭМ (ТУ).

Автореферат разослан «» _ 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.133.01 к.т.н., доцент С.Е. Бузников.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Рост сложности объектов автоматизации предприятий различных сфер деятельности, а также переход от частичной автоматизации к комплексным интегрированным решениям, учитывающим специфические особенности конкретного предприятия, приводят к увеличению сложности и количества проектов по комплексной автоматизации предприятий. При разработке сложных программных систем (ПС), которые, как правило, входят в состав корпоративных информационных систем (КИС), необходимо снизить зависимость качества результатов от таких субъективных факторов, как квалификация исполнителей, их опыт, понизить риск неуспешного завершения проекта. Для этого требуются промышленные технологические методы оценки и разработки программного обеспечения (ПО), позволяющие получать качественные и предсказуемые во времени результаты и подключать большое количество специалистов средней квалификации с самых первых этапов проекта.

Также, еще на этапе предпроектного исследования, большое значение имеет точность и быстрота оценки времени и ресурсов требуемых для разработки системы.

На сегодняшний день существует острая потребность в научно обоснованных технологических методах разработки программных систем. Сложность объектов автоматизации в большинстве случаев предопределяет итерационный характер методов разработки, а потребность в их промышленном характере означает необходимость глубокой формализации технологии проектировании, выполнения и оценки всех этапов проекта.

В соответствии с ISO/IEC 12207 начальным этапом процесса "Разработка" является этап анализа, цель которого - выявление, классификация и формализация информации обо всех аспектах предметной области, влияющих на свойства конечного продукта, и именно этот этап оказывает определяющее влияние на качество результатов всего проекта. Отсюда следует особая значимость задач, относящихся к данному этапу. В рамках названной выше проблемы первоочередными являются задачи, направленные на формализацию начального этапа жизненного цикла ПО - анализа предметной области и формализацию последующей оценки трудоемкости реализации выявленных требований.

Проблемам моделирования и проектирования программных систем посвящено значительное количество работ. Среди наиболее известных работ, посвященных методам проектирования и оценки программных систем следует отметить работы российских ученых: В.В. Липаева, А.М. Вендрова, С.А. Орлова, Е.З. Зиндера, Г.Н. Калянова и др. Среди зарубежных можно выделить работы таких авторов как G. Booch, E. Yourdon, I. Jacobson, D. Longstreet, B. Boem, R. Ganter и др. В тоже время, довольно мало внимания уделяется проблеме оценки сложности ПС на ранних этапах разработки. В современных методах практически не представлены формализованные критерии и процедуры для обеспечения функциональной полноты и логической целостности результатов анализа предметной области, отсутствуют гибкие формализованные методы классификации и подсчета трудоемкости разработки программной системы, позволяющие быстро провести такой анализ. Применение существующих методов оценки ПС на практике оказывается весьма трудоемким, кроме того, они не достаточно формализовано и гибко учитывают разнообразные факторы, влияющие на сроки и длительность проекта.

В результате, на сегодняшний день, существуют два противоречащих друг другу фактора: с одной стороны - рост потребностей в заказных проектах, направленных на разработку корпоративных информационных систем, и высоких требований к срокам и качеству результатов, с другой стороны - недостаточное развитие технологий оценки и проектирования программных систем в составе КИС, обеспечивающих качество, структурированность и логическую целостность технико-экономического обоснования (ТЭО) проекта разработки. Таким образом, разработка научно обоснованных методов проектирования и оценки программных систем является актуальной научно-технической проблемой, имеющей существенное значение для экономики страны.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка научно обоснованной технологии оценки трудоемкости разработки программных систем на основе формализованной информации о предметной области и специфике проекта, позволяющей повысить оперативность и качество планирования процесса производства программных систем.

Для достижения вышеуказанной цели поставлены и решены следующие задачи:

Исследование методологий проектирования и оценки ПС и их применимости для предварительной формализации требований к системе и дальнейшего измерения трудоемкости разработки программной системы.

Разработка адаптируемых к предметной области и условиям конкретного проекта методов моделирования бизнес-процессов корпоративной программной системы, позволяющих формализовать измерение результатов моделирования.

производства ПС и связи между ними, позволяющих имитировать процесс выполнения плана программного проекта, а также визуализировать результаты исполнения и измерения плана проекта.

Определение набора метрик и дефектов плана программного проекта, позволяющих формализовать методы анализа его характеристик.

Разработка технологии оценки трудоемкости разработки ПС, на основе первичных данных о предметной области и специфике проекта с дальнейшей подготовкой ТЭО проекта разработки корпоративной программной системы.

Экспериментальное подтверждение применимости предложенной технологии на реальных данных предприятия-разработчика программных систем.

Методы исследования. В работе применены аппарат теории матриц и логических операций, методы реляционной алгебры, элементы математической логики.

Научная новизна. Разработана новая технология оценки трудоемкости разработки корпоративных программных систем.

К новым результатам относятся:

Формальная технология оценки трудоемкости разработки ПС, адаптируемая к предметной области и условиям конкретного проекта, инвариантная к размеру исходных данных.

Методы моделирования предметной области программной системы, обеспечивающие возможность оперативной формальной оценки размера программной системы.

Формальные реляционные модели, позволяющие имитировать процесс производства программного обеспечения и его свойства.

Метрики и дефекты плана программного проекта, позволяющие формализовать проведение его анализа.

Практическая значимость работы состоит в разработке программных средств, реализующих новые методы и технологии, позволившие осуществить снижение затрат на предпроектные исследования программной системы и её предметной области у разработчиков ПС, а также уменьшение рисков срыва сроков проекта и/или увеличения сметной стоимости разработки системы. Таким образом, полученные в диссертации научные результаты имеют конкретную прикладную направленность, связанную с повышением качества планирования процесса производства ПС, а также с сокращением по сравнению с существующими технологиями сроков создания ПС.

Результаты проведенных научных исследований и разработок были использованы при разработке КИС на предприятиях сферы услуг, в банковской отрасли и показали экономическую целесообразность применения новых технологий оценки и проектирования ПС.

Основные положения, выносимые на защиту:

Структурные методы оценки трудоемкости разработки корпоративных программных систем;

Реляционные модели процессов производства прикладных корпоративных программного систем:

Метрики и дефекты плана программного проекта, позволяющие формализовать процесс его анализа;

Методы моделирования предметной области программной системы, обеспечивающие возможность формальной оценки трудоемкости программной системы.

Реализация результатов.

Результаты работы применяются в «ОАО «Мехкомплект» на этапах предпроектного исследования и анализа предметной области при разработке заказных программных систем и были использованы при реализации различных проектов для Центрального Банка РФ, МЧС – Госпожарнадзора, ТНК-Украина и др.

Апробация работы и публикации. По теме диссертации опубликованы работ и сделаны доклады на следующих семинарах и конференциях:

Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ 2003-2006 гг.

Международная научно-техническая конференция МГТУГА, 2003 г.

Международная конференции “Information and Telecommunication Technologies in Intelligent Systems”, Spain, 2003-2005 гг.

IX научно-практический семинар "Новые информационные технологии в автоматизированных системах", МИЭМ, МГТУ им. Н.Э. Баумана, Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения, содержащего акты внедрения результатов работы.

Список использованной литературы содержит 69 наименований. Текст диссертации содержит 137 страниц машинописного текста, включая 30 рисунков и 8 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приводится обоснование актуальности темы диссертационной работы, определены цели и задачи диссертации, показана научная новизна, практическая ценность и результаты апробации.

Первая глава содержит обзор и сравнительный анализ основных стандартов, регламентирующих процесс создания ПС, существующих методов проектирования программных систем, методов моделирования предметной области и методов оценки трудоемкости разработки ПС. Сформулированы основные задачи исследования.

Современные модели процесса производства (представленные в ISO/IEC 12207 или СММ) предполагают, что модель плана конкретного программного проекта должна конструироваться путем адаптации моделей процесса более высокого уровня, компоненты которых в значительной степени стандартизованы.

Недостатком большинства традиционно применяемых в данной области формализмов (таких как, например, сети Петри), является то, что динамика построенных с их помощью моделей плохо отражает реальное выполнение программных проектов, основные роли в которых играют люди, а не механизмы.

Анализ рассмотренных моделей процесса производства программных систем, таких как сетевые и PERT-диаграммы, сети Петри, графовая модель позволяет сделать вывод о том, что удобные для визуального представления модели не позволяют осуществлять автоматическое моделирование выполнения процесса в то время как формальные модели, пригодные для автоматического исполнения и анализа, не имеют удобного визуального представления и требуют хорошей математической подготовки для работы с ними.

На стадии планирования проекта важно иметь возможность измерить, формально оценить созданный план, в случае необходимости модифицировать его, а затем выбрать наилучший вариант плана. В существующих средствах планирования проектов отсутствует возможность проводить измерение планов, их оценивание по каким-либо критериям.

В связи с этим возникла необходимость создания подхода, позволяющего формализовать оценку и автоматизировать процесс планирования проектов по разработке ПС со следующими особенностями:

1. Использование высокоуровневой модели процесса производства ПС для создания и поддержки модели процесса производства ПС в организации.

2. Создание плана программного проекта путём адаптации модели процесса производства ПС в организации.

3. Измерение созданного плана проекта (вычисление значений метрик и поиск дефектных элементов плана).

В соответствии с ISO/IEC 12207 и спиральной моделью жизненного цикла начальным этапом программного проекта является анализ системных требований, заключающийся в обследовании, моделировании и анализе предметной области, подлежащей автоматизации. Важнейшим элементом анализа является моделирование предметной области. В соответствии с современными методологиями модель предметной области представляет собой совокупность диаграмм, выполненных в какой-либо нотации, структурированных спецификаций, а также перечень требований предметной области, являющихся первоисточником информации, представленной на диаграммах и в спецификациях.

Для крупных корпоративных ПС трудоемкость взаимосвязанной формализации полного объема информационных сущностей очень велика. Кроме того, трудоемкость этой работы нелинейно возрастает при увеличении количества элементов. В результате моделирования необходимо выявить наиболее значимые элементы предметной области, и представить информацию о предметной области в виде, пригодном для формальной оценки взаимной зависимости элементов будущей системы. Существующие методологии не предоставляют таких методов на этапе моделирования. Поэтому, при параллельной разработке несколькими аналитиками программных систем корпоративного масштаба, для обеспечения возможности использования в процессе оценки трудоемкости разработки системы, методы моделирования должны обеспечивать:

1. Необходимый и достаточный уровень детализации функциональной модели при ее построении.

2. Полноту состава информационных объектов модели предметной области.

3. Ограничение размера модели данных при сохранении ее логической целостности.

Самой простой и наиболее широко используемой метрикой является размер программы в строках ее кода (lines of code, LOC). Ее основное достоинство — понятность и простота вычисления. Ее недостатки — неадекватность в качестве метрики трудоемкости разработки программы, зависимость от используемых языков и технологий и трудность оценки размера ПС.

Одной из первых попыток отойти от метрики размера ПС, основанной на количестве строк кода была разработанная методика функциональных точек.

Метод функциональных точек на сегодняшний день является наиболее распространенным и хорошо документированным. Расчет функциональных точек – это метод измерения, при котором путем подсчета количества вводов, выводов, запросов, баз данных, а также системных интерфейсов программного обеспечения определяется его мера сложности и объема. В результате исследования в работе предложена высокоуровневая схема последовательности шагов при расчете количества функциональных точек (Рис. 1).

Рис. 1. Высокоуровневая схема расчета количества функциональных точек Метод функциональных точек может быть успешно применен для:

определения трудоемкости и стоимости планируемых проектов разработки программного обеспечения;

• проведения сравнительного анализа качества и производительности разработки разнотипных проектов, или однотипных проектов, при выполнении которых использовались различные технологии, • проведения анализа плановой и реальной оценки сложности и величины разработанного программного обеспечения и трудоемкости выполнения проекта, получения стандартной метрики сравнения программных продуктов.

Несмотря на преимущества метода оценки по функциональным точкам он имеет ряд недостатков, существенно ограничивающих возможности её применения. Ниже перечислены основные из них:

высококвалифицированные сертифицированные специалисты;

• расчет количества функциональных точек требует значительного времени на сбор данных о системе и получение полного понимания требований к системе;

• при применении метода на ранних этапах разработки многократно понижается точность оценки;

• метод «интуитивно» не понятен, так как оперирует многими понятиями, неиспользуемыми в современном объектно-ориентированном подходе.

По результатам анализа существующих методов оценки трудоемкости разработки, можно констатировать, что некоторые из них хоть и удовлетворяют основным требованиям, предъявляемым к технологии оценки трудоемкости, но в тоже время они не достаточно гибко учитывают разнообразные факторы, влияющие на сроки и длительность проекта, а их применение на практике оказывается весьма трудоемким и дорогостоящим.

Вторая глава посвящена разработке методов формального моделирования программных систем с возможностью последующего измерения размера системы.

Предложен новый метод верификации состава информационных объектов модели предметной области основанный на признаках, которые позволяют формализовать контроль полноты состава информационных объектов в модели предметной области после их выявления на основе результатов функционального моделирования. 1) Каждое требование предметной области, присутствующее в функциональной модели, должно входить в состав Списка Требований.

2) Каждый элемент Списка Требований должен присутствовать в функциональной модели хотя бы на одном потоке данных. 3) Каждому элементу Списка Требований должен соответствовать хотя бы один элемент Списка Сущностей. 4) Каждый элемент Списка Сущностей должен иметь в качестве источника хотя бы один элемент Списка Требований.

Представленные формальные признаки являются необходимыми, но не являются достаточными, т.к. семантическая корректность выявления сущностей на основе документов и требований не может быть формально проверена.

Для обеспечения необходимого и достаточного уровня детализации функциональной модели предлагается новый критерий определения минимального уровня детализации, который применяется на первой итерации моделировании: каждому потоку данных нижнего уровня функциональной модели должно соответствовать одно идентифицируемое требование предметной области (ТР).

Данный критерий обеспечивает выявление всей совокупности используемых в предметной области информационных объектов, что является необходимым для выполнения следующих шагов анализа и перехода к проектированию программной системы.

Применение данного метода позволяет: обеспечить необходимый и достаточный уровень детализации исходных данных для следующих шагов и этапов проекта; обеспечить единый уровень абстракции модели, построенной несколькими аналитиками; ограничить совокупную сложность функциональной модели.

Для ограничения сложности модели данных на первой итерации моделирования разработан метод определения базовых сущностей, которые имеют наибольшее значение в процессе оценки трудоемкости разработки ПС. На основании списков требований и сущностей строятся следующие прямоугольные матрицы:

1 ( K, L) - отражает соответствие логических сущностей (ЛС) и ТР, т.е. атрибуты каких ЛС входят в состав каких ТР, где K - количество ЛС; L - количество ТР;

- отражает соответствие ТР и бизнес-процессов конечной функциональной модели, где M - количество бизнес-процессов в конечной функциональной модели;

Анализ использования сущностей в бизнес-процессах реализован посредством умножения матриц и приведения значений результата:

где ( K, M ) - отражает соответствие ЛС и бизнес-процессов функциональной модели, т.е.

Определение абсолютных количественных характеристик использования ЛС выполняется путем построчного суммирования элементов матрицы, в результате чего получается матрица-столбец, количественные характеристики в разрезе каждой ЛС.

где 4 ( K ) - содержит абсолютные количественные характеристики использования ЛС в функциональной модели предметной области, причем i = 0 показывает некорректное состояние модели предметной области.

Определение относительных характеристик использования ЛС выполняется путем деления матрицы-столбца 4, содержащей абсолютные характеристики, на скаляр, соответствующий количеству бизнес-процессов в модели, в результате чего формируется матрица-столбец 5 :

Формирование перечня базовых ЛС (БЛС) ( K ) производится путем выбора из матрицы-столбца 5 тех элементов, которые удовлетворяют условию признания сущности базовой:

M - коэффициент минимального использования БЛС, определяющий минимальное значение коэффициента использования ЛС в бизнес-процессах для признания данной ЛС базовой. M - количество значимых при первичной оценке трудоемкости проекта бизнес-процессов функциональной модели, которые характеризует свойства предметной области. Его значение экспериментально определяется для предметной области и может корректироваться для конкретного Разработанные методы моделирования предметной области корпоративной программной системы с возможностью измерения результатов представляют собой решение второй задачи диссертационной работы.

В третьей главе приведены разработанные реляционные модели компонентов процесса производства ПС, представляющие процессы производства на уровне организации и на уровне отдельного плана программного проекта, и позволяющие имитировать процесс выполнения плана, а также графовая модель плана, обеспечивающие его удобное специфицирование и визуализацию.

Компоненты модели процесса производства ПС ниже рассматриваются как объекты, каждый из которых представлен списком своих атрибутов. Связи между объектами тоже рассматриваются как их атрибуты. Модель описана в форме проблемно-ориентированного исчисления. Проблемно-ориентированные правила определяют операции добавления множества новых кортежей к текущему состоянию рабочей среды Wi. Ниже приведено одно из выведенных правил, позволяющих исполнить статическую реляционную модель плана программного проекта и смоделировать процесс выполнения плана.

Выполнение части работы на шаге проекта. Исполнители в равных долях занимаются всеми назначенными им видами работ.

Current-time (time-moment, delta) & step (Project-steps (step, _, _, _, _, _, _, _, efforts, _) & Current-ratio (time-moment, step, effort-ratio) & effort-ratio < 100 & (&(agent-name (Assignments (effort-unit, agent-name, _, step, _) & Assumptions (time-moment, Current-efforts = (delta/Length (List-of) * 100 / efforts) Performs (time-moment, time-moment + delta, agent-name, Current-ratio (time-moment + delta, step, effort-ratio + Current-efforts)) В качестве универсального правила вывода в данном исчислении, используется правило дедуктивного вывода «modus ponens» и гипотеза о замкнутости мира, в соответствии с которой отрицание интерпретируется как неудача (т.е. как отсутствие в текущем состоянии рабочей среды Wi соответствующего кортежа).

Предложенная графовая модель отражает видение плана программного проекта как сети задач; такое видение является широко распространенным (task network, network of tasks). В качестве структурной модели плана проекта будем использовать связный размеченный ориентированный граф Task - множество вершин графа, представляющих множество задач плана программного проекта, Task = {task-name1, …, task-namek}, i = 1,k (task-namei Task-names), и при этом S - разметка множества вершин Task, определяющая шаги программного проекта и частичный порядок их выполнения.

TaskS — размеченное множество вершин графа, где множества меток, сопоставленных задачам, не пересекаются, т. е.

task-name1, task-name2 Task R1 - множество дуг графа, представляющих передачи продуктов между задачами плана проекта, R1 = {(task-namei, task-namej)}, 1 i k, 1 j k, k = |Task|.

Res - множество вершин графа, представляющих те ресурсы, использование которых планируется в моделируемом проекте.

R2 - множество дуг, представляющих назначение ресурсов для выполнения шагов проекта. Дуги, указывающие назначение исполнителей, помечены ролями, на которые назначаются эти исполнители.

R2 = {(resource-namei, task-namej(t,K))role-name}, 1 i n, 1 j p, (resource-name, task-name(t,K))role-name R resource-name Resource-names Четвертая глава содержит описание новой технологии оценки трудоемкости разработки программных систем, основанной на структурных методах оценки. Также представлены методы формального измерения метрик и дефектов плана проекта разработки программной системы. Приводятся результаты практического применения технологии.

Наиболее широко применяемой методикой оценки трудоемкости разработки программных систем на сегодняшний день является методика оценки по методу функциональных точек. Данная методика имеет много серьезных недостатков, существенно ограничивающих возможности её применения. Для решения большинства из перечисленных выше проблем предлагается новая технология, основанная на структурных методах оценки трудоемкости разработки прикладных корпоративных программных систем, которые обобщают накопленный автором опыт анализа, моделирования и оценки прикладных программных систем разной сложности. Данные методы являются важнейшим элементом при подготовке технико-экономического обоснования или техникокоммерческого предложения проекта по разработке программных систем. В технологии заложены наиболее успешные принципы известных методик трудоемкости разработки программных систем оценки, а также используются базовые понятия, применяемые сегодня при разработке прикладных программных систем.

В общем виде алгоритм действий при подготовке технико-экономического обоснования структурными методами представлен на Рис. 2 и включает следующие основные блоки:

1. Метод формализации влияния общесистемных характеристик проекта на его трудоемкость (путем заполнения вопросника проекта).

2. Метод определения дифференцированной трудоемкости этапа разработки (заполнение таблицы трудозатрат по подсистемам).

3. Метод формирования плана проекта на основе его шаблона и таблицы 4. Метод коррекции плана проекта по формализованным общесистемным характеристикам проекта, взятым из вопросника.

5. Балансировка плана проекта в зависимости от его размера и количества разработчиков.

Рис. 2. Детализированный алгоритм структурного метода оценки Наиболее важным на этапе заполнения таблицы трудозатрат по подсистемам является принцип декомпозиции системы. Система рекурсивно разделяется на дерево вложенных друг в друга подсистем. Далее в рамках каждой из подсистем определяется количество содержащихся в ней элементов следующих типов:

логические сущности (logical entity); экраны интерфейса пользователей; бизнес функции (use-cases); отчеты; интерфейсы с внешними системами.

При этом критерий глубины декомпозиции может быть сформулирован как необходимость дальнейшей декомпозиции подсистемы, пока выполняется следующее неравенство:

где j 0 (1, k) – тип элемента, и в базовом варианте метода k = 5; tj – заданная удельная трудоемкость, элемента j-го типа Обозначив Nj как общее количество элементов j-го типа в подсистеме, получим трудоемкость подсистемы:

и трудоемкость системы в целом:

где i 0 (1, n) – подсистемы Кроме того, можно задать удельную трудоемкость элемента j-го типа (tj) для различных подсистем (tij) и получить более гибкий метод нахождения трудоемкости системы в целом:

Таблица 1. Зависимость между этапами создания ПС Метод формирования плана проекта на основе его шаблона и таблицы трудозатрат опирается на закономерность, подтверждающую, что в большинстве проектов существуют одинаковые зависимости между различными этапами разработки программной системы. На предыдущем шаге (заполнение таблицы трудозатрат по подсистемам) была найдена трудоемкость непосредственно этапа разработки (кодирования) системы. Далее в соответствии с вышеуказанными закономерностями (они могут быть уточнены для каждой организации) находится трудоемкость каждого из этапов ЖЦ ПС и входящих в него задач. Таблица отражает типовую зависимость между этапами:

Так как все понятия, используемые при построении формальной модели плана программного проекта, были определены формально, метрики плана программного проекта также могут быть формально определены в тех же терминах, что и модель плана проекта. Ниже представлены формальные определения метрик, связанных с наиболее важными свойствами планов программных проектов:

Продолжительность проекта Current-time (time-moment, _) net-process-time = time-moment Занятость исполнителя в проекте agent-name Agent-names (time-intervals = {time-moment | (Performs (time-moment,_,agent-name,_,_) & agent-usage-time-ratio (agent-name) = Средний уровень занятости исполнителей в проекте agent-name Agent-names (all-agent-usage-time-ratios = { agent-usage-time-ratio (agent-name) } resource-capacity-usage-ratio = median (all-agent-usage-time-ratios)) Дефектом плана программного проекта считается несоответствие значения некоторой его характеристики заранее установленному пороговому значению. В работе представлены формальные определения наиболее распространённых дефектов планов программных проектов такие как: Назначение на роль исполнителя с недостаточным опытом; Не назначен исполнитель на некоторую роль, необходимую для выполнения шага; Существует шаг, начало выполнения которого задерживается в течение значительного промежутка времени из-за неготовности незначительной доли его входных продуктов; Существует исполнитель, который простаивает в течение длительного промежутка времени;

Продолжительность выполнения проекта значительно превышает плановое значение.

В работе проанализированы результаты измерения характеристик проектов разработки прикладных корпоративных программных систем выполнявшихся в организации-разработчике ПО (см. Рис. 3). В выборке представлены завершенных проектов среднего и крупного масштаба с трудоемкостью разработки от 0,8 до 7 человеко-лет. По результатам измерения видно, что оценочные данные о трудоемкости проекта, полученные после второго шага технологии (заполнения таблицы трудозатрат) отличаются от фактических в среднем на 10-20%. Данные о трудоемкости проекта, которые были получены в результате полного применения технологии оценки отличаются от реальных, зафиксированных по завершению проекта всего на 1-3% для крупных проектов и 5-8% для средних и небольших проектов, что свидетельствует о высокой достоверности оценки трудоемкости с помощью предлагаемой технологии.

Можно найти величину относительной ошибки оценки трудоемкости разработки ПС структурными методами:

где Tсистемы – оценочная трудоемкость системы; T’системы – реальная трудоемкость системы;

Ошибка в оценке трудоемкости (%) Рис. 4. Графики зависимости точности и времени оценки от масштаба Эмпирически получена степенная зависимость точности оценки трудоемкости разработки программной системы от её размера, а также экспоненциальная зависимость трудоемкости применения технологии оценки от размера будущей системы (Рис. 4). С увеличением размера системы (больше чел/мес.), существенно увеличивается точность оценки, но в тоже время трудоемкость самой оценки возрастает не так быстро.

Итак, в четвертой главе приведено решение четвертой, пятой и шестой задач работы, что позволило достигнуть поставленную в диссертационной работе цель.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований в настоящей диссертационной работе получены следующие основные результаты:

1. Разработана технология оценки трудоемкости разработки программных систем, основанная на предложенных новых методах анализа, моделирования и оценки.

2. Технология оценки трудоемкости разработки программных систем практически апробирована в ряде проектов. Подтверждена работоспособность предложенного алгоритма оценки и практическая применимость разработанных шаблонов документов и программных средств, автоматизирующих процесс применения технологии. Экспериментально доказана целесообразность ее применения.

3. Предложены новые признаки минимального уровня детализации и верификации функциональной модели предметной области. Признаки обеспечивают необходимый и достаточный уровень детализации модели для её адекватной оценки, позволяют формализовать контроль полноты состава информационных объектов.

4. Разработана графовая модель плана программного проекта, позволяющая специфицировать реляционную модель плана программного проекта, визуализировать результаты её исполнения, а также результаты измерения плана проекта.

Также, в дополнение к вышеперечисленным, можно выделить следующие новые результаты, полученные в диссертационной работе:

1. Разработан новый формальный, не зависящий от размера программной системы, адаптируемый к предметной области и условиям конкретного проекта метод определения базовых сущностей. Метод позволяет выявить подмножество сущностей, имеющих наибольшие значение в процессе оценки трудоемкости разработки ПС.

2. Разработана реляционная модель, определяющая компоненты процесса производства ПС, их атрибуты, связи между ними. Эта обобщённая модель позволяет построить модель процесса производства ПС в конкретной организации и используется для адаптации предлагаемой технологии оценки трудоемкости разработки ПС. Также разработано формально определенное проблемно-ориентированное исчисление, позволяющее смоделировать процесс выполнения реляционной модели плана программного проекта и позволяющее производить оперативное изменение плана проекта.

3. Формально определен набор метрик и дефектов плана программного проекта с использованием его реляционной и графовых моделей, позволяющий специфицировать методы анализа его характеристик. Метрики и дефекты плана проекта обеспечивают возможность количественного анализа его свойств. Они позволяют задать формальный критерий качества плана программного проекта и оценить его на соответствие этому критерию.

4. Разработаны программные средства типовые шаблоны документов структурного метода оценки и инструкции по их использованию, для автоматизации выполнения формализованных процедур алгоритма структурного метода оценки трудоемкости разработки программных систем.

5. Результаты диссертационной работы внедрены в организацииразработчике программных систем Открытое Акционерное Общество «Мехкомплект».

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Меламед. А.Я., Аппаратно - программный комплекс для решений задач автоматизации CRM. // В кн. «Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ. Тезисы докладов», М. 2003.

2. Меламед. А.Я., Анализ современных методологий разработки и моделирования программного обеспечения // В кн. «Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ. Тезисы докладов», М. 2003. с. 54.

3. Меламед. А.Я., Rational unified process как основа для коллективной разработки информационных систем // В кн. «Международная научнотехническая конференция. МГТУГА. Тезисы докладов» М. 2003. с. 89.

4. Меламед. А.Я., Ефимов А.А., Увеличение производительности разработки сложных пользовательских интерфейсов // В кн. «Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ. Тезисы докладов», М. 2004. с. 142-143.

5. Меламед. А.Я., Королев П.Е., Comparative analysis of the Microsoft Solution Framework and the Rational Unified Process // В кн. “Information and Telecommunication Technologies in Intelligent Systems. Proceedings of Internaional Conference”. Spain. 2003. p. 83-88.

6. Джугели Т.П., Меламед. А.Я., Ефимов А.А., Using Function Points Analysis for Estimating Software Development Projects // В кн. “Information and Telecommunication Technologies in Intelligent Systems. Proceedings of Internaional Conference”. Spain. 2004. p. 96-99.

7. Меламед. А.Я., Ефимов А.А., Методы оценки сложности разработки информационных систем // В кн. «Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ. Тезисы докладов».

М. 2005. c. 115-117.

8. Меламед. А.Я., Using use cases for software requirements specification // В кн.

“Information and Telecommunication Technologies in Intelligent Systems.

Proceedings of Internaional Conference”. Spain. 2005. p. 147-153.

9. Меламед. А.Я., Анализ основных функциональных возможностей систем календарного планирования // В кн. «Информационные, сетевые и телекоммуникационные технологии. Сборник научных трудов. Кафедра «Вычислительные системы и сети», МИЭМ. М. 2005. с. 251-261.

10. Меламед. А.Я., Жданов В.С., Особенности проблемной области, связанной с оценкой ресурсных показателей разработки программного обеспечения // В кн. «Информационные, сетевые и телекоммуникационные технологии.

Сборник научных трудов. Кафедра «Вычислительные системы и сети», МИЭМ. М. 2005. с. 261-272.

11. Меламед. А.Я., Методы автоматизации верификации программного обеспечения // В кн. "Новые информационные технологии в автоматизированных системах. Труды IX научно-практического семинара", МИЭМ, МГТУ им. Н.Э. Баумана, ИПМ им. М.В. Келдыша, М. 2006 c. 130-134.

12. Меламед. А.Я., Структурный метод оценки трудоемкости разработки программных систем // В кн. «Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ. Тезисы докладов». М. 2006. c.