Надійність програмного забезпечення

Надежность програмного обеспечения

Характеристики якості програмних продуктов..

Стандартизация систем качества..

В початку 1970;х років багато фахівців дійшли висновку необхідність поширення індустріальних (інженерних) методів у галузі побудови програм (див, § 1.1). Індустріальні методи базуються на суворої регламентації і автоматизації технологічних процесів. Отже, стандартизація й області побудови програм стала життєвої необходимостью.

В рамках Єдиної Системи Програмної Документації (ЕСПД) розроблено й введено на дію близько 30 стандартів, що упорядковують розробку програмної документації. Багато видів стандартів для програмної продукції ще розроблено (загальні технічні вимоги, загальні технічні умови, технічні умови на види ПП, номенклатура показників якості, методи виконання окремих видів робіт у технологічними процесами, порядок проведення цих робіт і др.).

При розробці ПМК системи КК ПП прийнято такі вихідні положения:

1) розробка ПП здійснюється відповідно до діючими стандартами, технічними умовами, ТЗ чи інші які заміняють його документами, що містять вимоги до якості ПП, встановлені виходячи з аналізу вимог конкретного і (чи) потенційного користувача до споживчим властивостей цього виду ПП;

2) якість ПП забезпечується переважно у процесі її розробки; після завершення кожного етапу розробки проекту має проводитися документований, систематичний і критичний аналізи результатів разработки;

3) з якості розроблюваної ПП відповідальна розробник, яка поставляється — поставщик;

4) керівництво організації — розробника відповідає за визначення політики у сфері якості і за рішення, що стосуються розробки, вживлення і ведення системи качества;

5) управління якістю ПП грунтується насамперед стимулюванні зацікавленості розроблювачів і постачальників у забезпеченні високої якості ПП, підвищенні профессионализма:

6) задля забезпечення необхідного якості ПП управління якістю складає всіх стадіях і етапах життєвого циклу ПП, починаючи від самих ранних;

7) в що розробляє організації слід визначити система якості (керівні органи й обличчя, які мають відповідальність з якості), і навіть політика у сфері якості ПП; відповідальність і відповідних повноважень кожний вид діяльності, впливає на якість ПП; визначення обов’язків та обмеження повноважень має забезпечувати досягнення поставленої мети на заданому рівні эффективности;

8) управління якістю ПП виходить з контроль знань у процесі разработки;

9) все формализуемые функції, процедури та постійні операції із управління якістю зрештою мали бути зацікавленими передані ЕОМ і реалізовані у ньому як інструментальних программ;

10) в ідейному (концептуальному) плані інструментальні програми розвитку й методики, що входять до склад ПМК, повинні представляти єдине ціле, узгоджується з прийнятою технологією програмування і що є складовою цієї технологии;

11) у складі ПМК підсистеми У До ПП можна назвати базову (умовно постійну) і змінну частину. Базова часть-ПМК розробляється як типове проектне рішення з допомогою принципів модульної структури та можна використовувати у різних організаціях, незалежно від відомчої належності і власної специфіки. Змінна часть-ПМК враховує специфіку що розробляє організації, структури та завдань підсистеми КК ПП. Вона створюється у певній організації шляхом настройки базової частини ПМК і розробки нових, саме ті частин підсистеми КК ПП;

12) все компоненти базової частини ПМК повинні мати властивостями автономності (незалежності) розробки, настроювання й застосування. Проте максимальний ефект повинен досягатися від комплексного використання всіх компонентів ПМК.

Основными методами стандартизації КК ПП в що розробляє організації є: систематизація і класифікація: типізація і уніфікація; регламентирование.

Систематизация і класифікація спрямовані на впорядкування елементів управління (ГКК, СКК та інших.), встановлення їх правий і обов’язків, і навіть взаємодії між ними.

Типизация і уніфікація спрямовані на виявлення процес формування подібних компонентів програм, тож програмних комплексів профілем організації, па створення бібліотек уніфікованих компонентів, коштів генерації програм з цих компонентів, интерфейсных соглашении.

Регламентирование спрямоване на впорядкування організаційних і технологічних процедур щодо забезпечення необхідного рівня якості усім стадіях життєвого циклу ПП.

В США, наприклад, у середині 80-х років стануть до ладу такі стандарти: ANSI/IEEE «Специфікація вимог до ПО» (Guide to Software Requirements Specifications); «Планування управління конфігурацією ПО» (Software Configuration Management Plans); «Документування тестів ПО» (Software Test Documentation); «Планування рівня якості ПО» (Software Quality Assurance Plan?). Як проектів апробуються та інші стандарти, в тому числі «Довідник гарантії якості», «Класифікація відмов, збоїв і помилок ПО».

При організації управління якістю ПП багато корисні рекомендації можна запозичати з відповідних стандартів із управління якістю промислової продукции.

В 1987 р. затверджено п’ять міжнародних стандартів ISO, які визначають вимоги до системам забезпечення своєї продукції підприємствах: «Стандарти по управлінню якістю й забезпечення якості. Керівництво для вибору і застосування» (ISO 9000); «Система якості. Моделі забезпечення під час проектування, розробці, виробництві, монтажі і обслуговуванні» (ISO 900S); «Система якості. Моделі забезпечення при виробництві й монтажі» (ISO 9002); «Система якості. Моделі забезпечення у процесі контролю та випробування готової продукції» (ISO 9003); «Управління якістю й елементи системи якості. основні напрями» (ISO 9004).

Классификация показників качества..

Под показником якості програмної продукції відповідність до ГОСТ 15 467–79 слід розуміти кількісну характеристику однієї чи кількох властивостей продукції, з яких складається якість, аналізовану стосовно певним умовам її створення і експлуатації. Властивість продукції — це об'єктивна особливість, яка може проявитися під час створення чи експлуатації продукції. У визначенні поняття «Показник якості» слова «Кількісна характеристика» годі було розуміти в буквальному значенні. При визначенні значень показників якості успішно можна застосовувати і нечисловые характеристики, хоча у загальному разі наявність суворо кількісних, числових характеристик предпочтительней.

Показатели якості програмної продукції, залежно від характеру розв’язуваних завдань із оцінці якості продукції можна класифікувати за такими ознаками: характеризуемые властивості; спосіб висловлювання; кількість характеризуемых властивостей; місце застосування у процедурі оцінки; стадії визначення значень показателей.

По способу висловлювання розрізняють показники, виражені в натуральних одиницях, і отримала показники, виражені в вартісних одиницях. Як натуральних одиниць зазвичай використовують одиниці фізичних величин (кілограми, метри, секунди тощо. п.), і навіть бали і безрозмірні одиниці. ПС є інформаційними об'єктами. Певними власними фізичними властивостями вони мають, тому одиниці фізичних величин у традиційному вигляді щодо значень показників якості ПС майже застосовуються, крім одиниць часу. Але як складовою елемент системи обробки даних ПС вносить певну частку похибки в точність вихідних результатів. Ця похибка може вимірюватися в одиницях преобразуемых фізичних величин. Разом із цим у програмуванні широко використовують такі натуральні одиниці, як біт, байт, умовна машинна команда, рядок тексту і т. п. Вартісні одиниці застосовують щодо значень економічних показників якості програмної продукції.

По кількості характеризуемых властивостей розрізняють одиничні й комплексні показники. Одиничні показники якості характеризують одна з властивостей ПС, комплексный—несколько. Комплексні показники може бути груповими, узагальненими чи интегральными.

В залежність від місця застосування у процедурі оцінки рівня якості ПС розрізняють базові і відносні показники. Базовим значенням показника якості продукції називають значення показника, прийняте в основі при порівняльної оцінці якості продукції. Відносне значення показника якості продукції є ставлення фактичного значення показника якості оцінюваної продукції до базового значенням цього показателя.

По стадії визначення значень показників якості розрізняють прогнозовані, проектні, виробничі і експлуатаційні показники. Прогнозованими показниками оперують на стадіях виконання науково-дослідницьких робіт і складання ТЗ розробці ПС, т. е. за тими стадіях, коли ще немає ні детального проекту ПС, ні, тим паче, самого ПС. Значення прогнозованих показників переважно визначають з урахуванням інтуїції і надзвичайно досвіду аналогічних розробок, тому ті показники носять суб'єктивний характер.

Значения проектних показників визначають з урахуванням аналізу проектів ПС (ескізного, технічного, робочого), а також шляхом випробування досвідченого зразка ПС. Ці показники мають більш об'єктивного характеру. Ступінь їхньої достовірності залежить від ефективності використовуваних інструментальних коштів аналізу та испытания.

Производственные показники мало від проектних, якщо виготовлення ПС зводиться до простого копіювання. Якщо ж копіювання передують операції складання чи генерації ПС, то виробничі показники якості таких ПС може істотно відрізнятися від проектных.

Значения експлуатаційних показників визначають за результатами промислової експлуатації ПС. При дотриманні певних правил збирання та опрацювання даних якість ПС в процесі експлуатації експлуатаційні показники дають найбільш об'єктивну і достовірну оцінку. Лише з цих показників можна провести справжню оцінку науково-технічного рівня та якості ПС.

Выбор номенклатури показників качества..

Выбор номенклатури показників якості програмної продукції полягає у встановленні переліку найменувань характеристик властивостей продукції, визначальних якість цього виду продукції і на які забезпечують можливість повною і достовірною оцінки її якості. Порядок вибору номенклатури показників якості програмної продукції повинен встановлюватися з огляду на специфіку цієї категорії продукції. Вибір номенклатури показників якості конкретного ПС залежить від виду (групи) ПС, мети застосування і стадії визначення показателей.

Для кожного виду (групи), а часом і конкретного ПС встановлюють свою номенклатуру показників якості, враховує специфіку призначення п умов застосування. Номенклатура показників якості кожному за підкласу, групи і виду ПС оформляється як таблиць применяемости показників якості. Крім переліку які рекомендуються і обов’язкових показників якості для даного підкласу (виду, групи) ПС, в таблицях применяемости слід вказувати і коефіцієнти (параметри) вагомості (значимості) кожного з показників. Визначення коефіцієнтів вагомості показників якості — найсуттєвіша і важке завдання вибору номенклатури показників якості. У принципі так під час вирішення це завдання можна використовувати або метод стоимостно-регрессионных залежностей, або метод граничних номінальних значень. Але їх використання утруднено через відсутності необхідних вихідних даних. Тому на згадуваній практиці найбільш поширений експертний метод визначення коефіцієнтів весомости.

Таблицы применяемости є керівним чи довідковим матеріалом для вибору робочої номенклатури показників якості конкретного ПС. Робоча номенклатура ПС встановлюється з урахуванням призначення і використання ПС; результатів аналізу вимог користувача (замовника), поставлених завдань управління; складу, структури та специфіки характеризуемых свойств.

Цели застосування номенклатури показовий якості встановлюють відповідно до завданнями управління програмної продукції. Такими цілями, зокрема, можуть бути такими: складання технічного завдання па розробку ПС; складання технічних умови на ПС; заповнення карти технічного рівня; встановлення контрольованих показників під час проектування ПС; встановлення контрольованих показників при досвідченої експлуатації ПС; атестація ПС за категоріями качества.

Стадии визначення значенні показників якості відповідають стадіям життєвого циклу ПС.

При виділенні властивостей і відповідних показників якості ПС необхідно керуватися такими основними принципами :

выделение груп властивостей має здійснюватися по чітко певним признакам;

свойства, що входять до одну групу, повинні, зазвичай, взаємно виключати одне одного й бути незалежними. Якщо властивості залежать друг від друга, то методиках визначення значенні показників якості би мало бути дано чіткі вказівки по виключенню багаторазового (кількаразового) впливу однієї й тієї самого штибу на узагальнену оцінку якості ПС;

всякая вихідна номенклатура показників мусить бути відкритої, т. е. повинна допускати можливість мені винятки з неї окремих елементів. Це вимога зумовлено, з одного боку, недостатнім досвідом оцінки якості програмної продукції, і з другой,—большим розмаїттям ПС і умов його применения;

для кожного з виділених властивостей має бути можливість висловлювання в шкалах «краще — гірше», «більше — меньше»;

в групу слід залучити властивості, необхідні і достатні визначення відповідного складного свойства;

формулировка властивостей мусить бути однозначной;

совокупность властивостей, характеризуючих якість що оцінюється ПС, мусить бути впорядкована за певним правилу як багаторівневої ієрархічної структури — дерева свойств;

дерево властивостей має відбивати все основні особливості використання зв функціонування ПС;

выбранные показники якості повинні прагнути бути скоррелнрованы з відповідними властивостями ПС. Це означає, що між кожним із виділених властивостей і котрі характеризують його показниками має бути встановлено однозначне відповідність. Встановлення такої відповідності дозволяє замість дерева властивостей використовувати дерево показників якості програмної продукции;

показатели якості, що характеризують властивості ПС, сприятимуть забезпечення відповідності якості ПС вимогам в їхніх користувачів й уміти враховувати сучасні досягнення науку й техніки. На виконання цього принципу часто необхідно проводити спеціальні дослідження, позаяк у загальному разі між показниками якості можуть бути серйозні протиріччя, а поліпшення одного показника можуть призвести погіршення другого.

Для перевірки працездатності обраної системи показників якості необхідно встановлювати ступінь кореляції кожного аналізованого показника із високою якістю ПС, корисність показника, можливість кількісного подання, і автоматичної оцінки показника. Зокрема, оцінку корисності кожного з вибраних показників для конкретних ПС рекомендується виробляти за такою шкале:

5—крайне важливо, щоб цей показник мав високе значение;

4—важно, щоб цей показник мав високе значение;

3—хорошо хотів би мати високе значення даного показателя;

2— певною мірою корисно мати високе значення даного показателя;

1—при низьких значеннях даного показника суттєвих втрат нет, Около 50% приватних показників можна визначити автоматично з допомогою ЕОМ, 25% —з допомогою компаратора. Отже, оцінка близько 75% показників то, можливо формалізовано. Оцінка 20% показників то, можливо проведена лише кваліфікованим фахівцем. Більшість показників встановлюють шляхом статичного аналізу програм, тож лише майже п’ять % — у процесі динамічних випробувань (Дані відповідають стану цій галузі у 80-ті годы).

Следует пам’ятати, що оцінка якості, отже, до вибір показників якості складних багатофункціональних програмних комплексів типу операційними системами, системам управління базами даних, пакетів прикладних програм, тож таке інше має свої особливості. Кожна функція таких ПС реалізується програмним шляхом, що ставлять певний технологічний процес перетворення вхідних даних у вихідні. Відомі мета цього процесу потреба у ньому, Щоб задовольнити цю потреба, ПС повинна мати певні властивості. Причому властивості ПС, які задовольняють потреби лише у функції, може істотно відрізнятиметься від властивостей ПС, необхідні реалізації інший функції. Тому ступінь задоволення потреби у виконанні кожної з функцій ПС у випадку характеризується своїми показниками чи, по крайнього заходу, параметрами вагомості показників. Виникає потреба вибору показників та визначенням їх вагомості з оцінки якості (ефективності) реалізації кожної з основних функцій ПС. Спроба вибору єдиної номенклатури показників якості виявляється, як правило, безрезультатною. У цьому переконаємося з прикладу оцінки якості операційними системами (ОС) ЕОМ. На ОС ЕОМ покладаються такі функції: управління даними, завданнями, уведенням-висновком; обслуговування бібліотек пользователей;

трансляция і редагування програм; протоколювання станів і подій; перезапис і сортування інформації та ін. Вочевидь, що вимоги, наприклад, до трансляторам істотно від вимог до ПС протоколювання подій як у своєму переліку, і за вагомістю кожного з показників. Натомість відмінність вимог обумовлює необхідність використання різних показників якості, характеризуючих споживчі властивості програм, що реалізують ці функции.

Группы показників качества.

Любому класу продукції притаманні певних властивостей, характерні для даного класу. Натомість кожен підклас, група, вид цієї категорії продукції має приватні властивості, що відрізняють вироби однієї класифікаційної угруповання одної. Розглянемо формування номенклатури показників якості, що характеризує загальні властивості класу програмної продукції. Ця номенклатура можна використовувати як вихідної під час виборів робочої номенклатури показників якості будь-якого конкретного ПС.

Номенклатуры показників якості мають ієрархічну структуру. Їх формування починається з виділення груп верхнього рівня ієрархії, та був номенклатури детализируются до отримання одиничних показателей.

Выделение груп показників якості є важливим та дуже складною завданням формування номенклатури показників якості. Невдалий комплектування груп можуть призвести до ускладнення взаємозв'язків між групами й окремими показниками, і навіть зробити номенклатуру показників якості малоконструктивной.

Известно, що з оцінки якості промислової продукції використовують такі групи показників: призначення; економічного використання сировини, матеріалів, палива, енергії; надійності; эргономичности; естетичності; технологічності; патентно-правовые; уніфікації і стандартизації; екологічності; безопасности.

Все ці показники можна використовувати й в оцінці якості ПП. По через особливості ПП деякі групи показників в оцінці її якості застосовувати недоцільно (неконструктивно). До таких показниками відносять показники екологічності, безопасности.

Экологические показники і показники безпеки нехарактерні для ПП, оскільки програмні вироби безпосередньо що неспроможні надавати шкідливих впливів і довкілля, і здоров’я. У принципі так, такі впливу можливі у випадках, коли ПІ використовують як елементів управляючих об'єктів, наприклад, у АСУ. І тут вироблювані ЕОМ по певному алгоритму управляючі впливу можуть викликати й несприятливі екологічні наслідки, і «бути небезпечні у плані людини. Але то це вже непряме вплив через керівні органи і виконавчі механізми автоматизованих технологічних комплексів (АТК). Вони враховуються як відповідні показники AT К.

Патентно-правовые показники програмної продукції неможливо знайти використані до того часу, поки що питання патентно-правової захисту цієї категорії продукції ні вирішено у законодавчому (юридичному) плане.

Относительно надійності програмної продукції є багато суперечливих думок. Разом про те більшість фахівців одностайні у думці у тому, що природа надійності програмних і технічних засобів різна. Для програмної продукції малопродуктивними є такі показники надійності, як довговічність, сохраняемость, ремонтопридатність. Джерелами низькою надійності ПС переважно є помилки у програмах, внесені на стадії проектування й невиявлені при налагодженні і випробуваннях. Заслуговує на увагу думка американського фахівця Фокса Д., який вважає, що використання терміна «надійність програмного забезпечення» завдає шкоди, оскільки сприяє неправильного розумінню природи програмного забезпечення. Разом про те треба враховувати те що, що з аналізі деяких властивостей ПП, які виявляються у її функціонуванні, доводиться користуватися категоріями надійності (працездатність, відмова, збій, відновлення та ін.). Тож у номенклатурі показників якості ПП визнано доцільним виділяти на окрему групу показники, що характеризують властивості ПП, близькі за своїми зовнішнім проявам показниками надійності апаратури. Ця група названа показниками надійності функционирования.

Таким чином, у базовій номенклатурі показників якості ПП на верхньому рівні виділяємо такі показники: призначення, надійності функціонування, эргономичности, технологічності, уніфікації і стандартизації. Якість ПП переважно формується під час створення продукції і на значною мірою залежить від ефективності структурних (конструктивних) рішень. Тому на згадуваній тому ж рівні у окрему групу виділимо структурні показатели.

Показатели призначення, надійності функціонування, эргономичности і технологічності характеризують властивості ПП, які у процесі її використання (експлуатації). У цій ознакою їх вважатимуться експлуатаційними. Структурні показники і показники уніфікації і стандартизації характеризують властивості структури (конструкції) ПС, їх можна поєднати до однієї групи конструктивних показників. Стосовно групі експлуатаційних показників цю групу носить допоміжний характер. Досягнення певного рівня значень цих показників неспроможна служити самоціллю, це лише засіб (шлях) забезпечення необхідних значень однієї чи кількох показників, які стосуються основний групі — групі експлуатаційних показателей.

Майерс. Мистецтво тестування програмного обеспечения.

Майерс. Надійність програмного обеспечения.

Кулаков. Управління якістю програмного обеспечения.

Для підготовки даної роботи було використано матеріали із сайту internet.

5 червня 2002 г.