PROCESO INGENIERÍA DE SOFTWARE I 2º DE GRADO EN INGENIERÍA INFORMÁTICA CURSO 2019/2020 Francisco José García Peñalvo / fgarcia@usal.es Alicia García Holgado / aliciagh@usal.es Andrea Vázquez Ingelmo / andreavazquez@usal.es Departamento de Informática y Automática Universidad de Salamanca Ingeniería de Software I - Proceso CONCEPTOS 2 Ingeniería de Software I - Proceso CONCEPTOS Proceso • Define el marco de trabajo y permite un desarrollo racional y oportuno de la Ingeniería del Software Método • Indica cómo construir técnicamente el software. Se incluyen técnicas de modelado y otras técnicas descriptivas Herramientas • Proporcionan el soporte automático o semiautomático para el proceso y para los métodos Notación • Conjunto de reglas gráficas o textuales para la representación de un modelo Metodología • Colección de métodos para resolver un tipo de problemas • Descompone el proceso de desarrollo en actividades y proporciona los métodos adecuados para llevar a cabo dichas actividades 3 Ingeniería de Software I - Proceso CONCEPTOS 4 ■ Recapitulación del desarrollo de software ProductoProyecto Personas plantilla participante resultado Clientes Usuarios Ingenieros software... Artefactos modelos código manuales... Conjunto de actividades (Flujos de trabajo)Proceso requisitos usuarioDominio Aplicación Ingeniería de Software I - Proceso DEFINICIÓN DE PROCESO Conjunto ordenado de actividades; una serie de pasos que involucran tareas, restricciones y recursos que producen una determinada salida esperada (Pfleeger, 2002) Marco de trabajo de las tareas que se requieren para construir software de alta calidad (Pressman, 2010) 5 Ingeniería de Software I - Proceso UN PROCESO SOFTWARE DEBE ESPECIFICAR ■ La secuencia de actividades a realizar por el equipo de desarrollo ■ Flujo de actividades ■ Los productos que deben crearse ■ Resultados del trabajo (modelos, documentos, datos informes...) ■ Qué y cuándo ■ La asignación de tareas a cada miembro del equipo y al equipo como un todo ■ Los criterios para controlar el proceso ■ Se establece el control de gestión de los proyectos software ■ Establecimiento de hitos ■ Las posibles heurísticas 6 Ingeniería de Software I - Proceso IMPORTANCIA DEL PROCESO ■ Facilita la gestión del proyecto ■ Establece una división del trabajo ■ Facilita la comunicación de los miembros del equipo ■ Permite la reasignación y la reutilización de personal especializado ■ Transferencia entre proyectos ■ Mejora la productividad y el desarrollo ■ El desarrollo es reproducible ■ Establece el contexto en el que se aplican los métodos técnicos ■ Gestiona el cambio adecuadamente ■ Asegura la calidad 7 Ingeniería de Software I - Proceso CICLO DE VIDA DEL SOFTWARE Cuando un proceso implica la construcción de algún producto, suele referirse al proceso como un ciclo de vida • El proceso de desarrollo de software suele denominarse ciclo de vida del software La evolución del software representa el ciclo de actividades involucradas en el desarrollo, uso y mantenimiento de sistemas software (Scacchi, 1987) Los proyectos software se desarrollan en una serie de fases • Van desde la concepción del software y su desarrollo inicial hasta su puesta en funcionamiento y posterior retirada por otra nueva generación de software • Estas fases pueden ser • Temporales • Forman una secuencia en el tiempo • Lógicas • Cuando representan pasos o etapas que no constituyen una secuencia temporal 8 Ingeniería de Software I - Proceso CICLO DE VIDA DEL SOFTWARE Ciclo de vida Las distintas fases por las que pasa el software desde que nace una necesidad de mecanizar un proceso hasta que deja de utilizarse el software que sirvió para ese objetivo, pasando por las fases de desarrollo y explotación (Frakes et al., 1991) Ciclo de desarrollo El período de tiempo que comienza con la decisión de desarrollar un producto software y finaliza cuando se ha entregado este. Este ciclo incluye, en general, una fase de requisitos, una fase de diseño, una fase de implantación, una fase de pruebas, y a veces, una fase de instalación y aceptación (AECC, 1986) 9 Ingeniería de Software I - Proceso MODELO DE PROCESO Un modelo de proceso software es una representación abstracta de un proceso software (Sommerville, 2005) Hay varios modelos de procesos definidos en la bibliografía de Ingeniería del Software Cada modelo de proceso representa un proceso desde una perspectiva particular, por lo que sólo ofrece una información parcial sobre dicho proceso Los modelos de proceso genéricos, también llamados paradigmas de proceso • Presentan un proceso desde una perspectiva arquitectónica, es decir, ofrecen un marco de definición para el proceso, pero no detallan las actividades específicas • No son descripciones definitivas de los procesos software, más bien son abstracciones útiles que se utilizan para explicar diferentes aproximaciones al desarrollo del software 10 Ingeniería de Software I - Proceso MODELO GENERAL DE PROCESO EN INGENIERÍA Especificación • Formulación de los requisitos y restricciones del sistema Diseño • Elaboración de un documento con el modelo del sistema Fabricación • Construcción del sistema Prueba • Comprobación de que el sistema cumple las especificaciones requeridas Instalación • Entrega del sistema al cliente y garantía de que es operativo Mantenimiento • Reparación de los fallos que aparecen en el sistema 11 Ingeniería de Software I - Proceso MODELO GENERAL DE PROCESO EN INGENIERÍA DE SOFTWARE En el proceso de construcción de sistemas informáticos se pueden distinguir tres fases genéricas • La definición (Análisis de Sistemas; Análisis de Requisitos) • El desarrollo (Diseño; Codificación; Prueba) • El mantenimiento (Correctivo; Adaptativo; Perfectivo; Preventivo) 12 Ingeniería de Software I - Proceso ESTÁNDAR ISO/IEC/IEEE 12207:2017 El estándar ISO/IEC/IEEE 12207:2017 (ISO/IEC/IEEE, 2017) relativo a los procesos del ciclo de vida del software • Se aplica a la adquisición de sistemas de software, productos y servicios, al suministro, desarrollo, operación, mantenimiento y eliminación de productos de software o componentes de software de cualquier sistema, ya sea que se realice interna o externamente a una organización • Se incluyen aquellos aspectos de la definición del sistema necesarios para proporcionar el contexto de los productos y servicios de software • También proporciona procesos que pueden emplearse para definir, controlar y mejorar los procesos del ciclo de vida del software dentro de una organización o de un proyecto 13 Ingeniería de Software I - Proceso ESTÁNDAR ISO/IEC/IEEE 12207:2017 • Esta norma no fomenta o especifica ningún modelo concreto de ciclo de vida, gestión del software o método de ingeniería, ni prescribe cómo realizar ninguna de las actividades 14 Ingeniería de Software I - Proceso 15 ES TÁ N D A R IS O /IE C /IE EE 12 20 7: 20 17 Ingeniería de Software I - Proceso MODELO PRIMITIVO • Se le conoce también con el nombre de Modelo Prueba y Error o Modelo Codifica y Mejora • Proceso de desarrollo aplicado en las primeras experiencias de programación • Supone una iteración de fases codificación-depuración sin ninguna planificación ni diseños previos 16 Prueba Codificación Empezar a codificar Continuar codificando Final TiempoComienza el proyecto Ingeniería de Software I - Proceso MODELO PRIMITIVO Inconvenientes • Código pobremente estructurado tras varias iteraciones • Código espagueti / Código pizza • Caro de desarrollar por las numerosas recodificaciones • Posible rechazo del usuario al no existir análisis de requisitos • Caro de depurar por la falta de planificación • Caro de mantener por la falta de estructura y documentación 17 Ingeniería de Software I - Proceso MODELO CLÁSICO • Conocido también como modelo lineal o “en cascada” • Versión original se debe a W. Royce (Royce, 1970), pero aparecen después numerosos refinamientos • Características • Está compuesto por una serie de fases que se ejecutan secuencialmente • Paso de fase al conseguir los objetivos • Obtención de documentos como criterio de finalización de fase • El final de una fase puede suponer un punto de revisión • Se encuentra definido en la norma estándar 2167-A del DoD de EEUU 18 Análisis Diseño Codificación Prueba Mantenimiento Investigación preliminar Ciclo de vida clásico Ingeniería de Software I - Proceso MODELO CLÁSICO • Apoyo a los gestores • Distintas configuraciones • Muchos modelos más complejos son variaciones del modelo en cascada que incorporan lazos de realimentación y fases adicionales • Modelo satisfactorio solo en desarrollos conocidos y estables • El desconocimiento y el riesgo suele ser alto en el desarrollo del software • Desconocimiento de las necesidades por parte del cliente • Incomprensión de las necesidades por parte del proveedor • Inestabilidad de las necesidades • Opciones tecnológicas • Movimientos de personal • La linealidad no se corresponde con la realidad • Los retornos de información entre las fases se hacen necesarios para incorporar correcciones hacia arriba, en función de los descubrimientos realizados hacia abajo 19 Ingeniería de Software I - Proceso MODELO CLÁSICO 20 Análisis Especificación de requisitos Diseño Especificación de diseño Codificación Módulos implementados Prueba Módulos probados Mantenimiento Investigación preliminar Sistema funcionando y actualizadoCiclo de vida clásico con realimentación Ingeniería de Software I - Proceso MODELO CLÁSICO • Inconvenientes • Su progresión secuencial o lineal no refleja la manera en que realmente se desarrolla el software (Pfleeger, 2002; Pressman, 2006) • Es un modelo que adolece de rigidez (Pressman, 2010) • Exige al usuario que exponga explícitamente todos los requisitos al principio, presentando problemas para gestionar la incertidumbre natural propia del comienzo de la mayoría de los proyectos • Se tarda mucho tiempo en pasar por todo el ciclo (Piattini et al., 2004) • Es un modelo monolítico (Pressman, 2010) • Hasta llegar a las etapas finales del desarrollo no habrá una versión operativa del programa, lo que influye negativamente en el descubrimiento a tiempo de errores o incongruencias en los requisitos • Impone una estructura de gestión de proyecto al desarrollo del sistema (McCracken y Jackson, 1981) • No trata al software como un proceso de resolución de problemas (Curtis et al., 1987) 21 Ingeniería de Software I - Proceso MODELO CLÁSICO • Consideraciones finales • Tiene un lugar destacado en la Ingeniería del Software • Proporciona una plantilla para adecuar los métodos • Es muy utilizado • Tiene problemas pero es mejor que desarrollar sin guías 22 Ingeniería de Software I - Proceso MODELOS BASADOS EN PROTOTIPOS Un prototipo es un modelo experimental de un sistema o de un componente de un sistema que tiene los suficientes elementos que permiten su uso Objetivos • Son un medio eficaz para aclarar los requisitos de los usuarios e identificar las características de un sistema que deben cambiarse o añadirse • Mediante el prototipo se puede verificar la viabilidad del diseño de un sistema Características • Es una aplicación que funciona • Su finalidad es probar varias suposiciones con respecto a las características requeridas por el sistema • Se crean con rapidez • Evolucionan a través de un proceso iterativo • Tienen un costo bajo de desarrollo 23 Ingeniería de Software I - Proceso MODELOS BASADOS EN PROTOTIPOS 24 ■ Enfoques de desarrollo ■ Desechable: El prototipo es una versión rudimentaria del sistema que posteriormente es desechada ■ Evolutivo: El prototipo debe convertirse, eventualmente, en el sistema final usado (alternativa al ciclo de vida) (Basili y Turner, 1975) ■ Mixto (prototipado operativo) (Davis, 1992) ■ Se aplican técnicas convencionales para los requisitos bien conocidos ■ Combinación de prototipos desechables y evolutivos para los requisitos poco conocidos Diferencias entre los prototipos desechables y evolutivos Ingeniería de Software I - Proceso PROTOTIPOS DESECHABLES ■ Características ■ Se desarrolla código para explorar factores críticos para el éxito del sistema ■ La implementación usa lenguajes y/o métodos de desarrollo más rápidos que los definitivos ■ Se usa como herramienta auxiliar de la especificación de requisitos y el diseño ■ Determinar la viabilidad de los requisitos ■ Validar la funcionalidad del sistema ■ Encontrar requisitos ocultos ■ Determinar la viabilidad de la interfaz de usuario ■ Examinar alternativas de diseño ■ Validar una arquitectura de diseño particular ■ Este enfoque suele derivar en un modelo lineal una vez que el prototipo ha cumplido su misión 25 Ingeniería de Software I - Proceso PROTOTIPOS DESECHABLES ■ Características ■ Idea del software en líneas generales desde el punto de vista del usuario ■ Idealmente sirve para identificar los requisitos del software ■ Introduce cierta flexibilidad en la introducción de requisitos ■ Proceso iterativo ■ La iteración ocurre cuando el prototipo se pone a punto para satisfacer las necesidades del cliente, permitiendo a la vez que el desarrollador comprenda mejor lo que necesita hacer 26 Obtención de requisitos Diseño rápido Construcción del prototipo Evaluación del prototipo Producto final Refinamiento del prototipo Modelo de prototipos Ingeniería de Software I - Proceso PROTOTIPADO EVOLUTIVO (CICLO DE VIDA ITERATIVO) • Características • Enfoque de desarrollo que se utiliza cuando no se conoce con seguridad lo que se quiere construir • Se comienza diseñando e implementando las partes más destacadas del sistema • La evaluación del prototipo proporciona la realimentación necesaria para aumentar y refinar el prototipo • El prototipo evoluciona y se transforma en el sistema final 27 Concepto inicial Diseño e implementación del prototipo inicial Refinar el prototipo hasta que sea aceptable Completar y entregar el prototipo Modelo de prototipado evolutivo Ingeniería de Software I - Proceso VENTAJAS DEL PROTOTIPADO • Permite solventar objeciones del usuario • Sirve para formalizar la aceptación previa • Introduce flexibilidad en la captura de requisitos • Es útil cuando el área de aplicación no está definida, cuando el riesgo de rechazo el alto, o como forma de evaluar el impacto de una aplicación • El prototipado es un subproceso que puede incluirse como parte de otros modelos de proceso • Por ejemplo puede combinarse con un ciclo en cascada para intentar solventar ciertas carencias de este 28 Modelo en cascada con prototipado (Pfleeger, 2002) Ingeniería de Software I - Proceso INCONVENIENTES DEL PROTOTIPADO • El sistema se puede llegar a deteriorar tendiendo hacia el modelo primitivo • Se suele refinar el prototipo hacia el sistema final en lugar de desecharlo y empezar desde el principio • El cliente puede encontrar atractivo el prototipo y quedarse con el prototipo como sistema final • Relajación de los desarrolladores • No disminuye el tiempo entre la definición de los requisitos y la entrega del producto • Al usuario le desagrada que se deseche código 29 Ingeniería de Software I - Proceso MODELOS EVOLUTIVOS • El software, al igual que todos los sistemas complejos, evolucionan con el tiempo (Gilb, 1988) • Se caracterizan porque permiten desarrollar versiones cada vez más completas del software, teniendo en cuenta la naturaleza evolutiva del software • Presentan la filosofía de poner un producto en explotación cuanto antes • Están muy ligados a la idea de prototipado evolutivo • Existen muchos modelos de proceso evolutivos • Los modelos evolutivos son iterativos (Pressman, 2010) • Se caracterizan por la forma en que permiten a los ingenieros de software desarrollar versiones cada vez más completas del producto software, que puede ir entregándose al cliente en forma de incrementos 30 Ingeniería de Software I - Proceso MODELOS EVOLUTIVOS • Los desarrollos orientados a objetos se ajustan a un modelo de proceso iterativo e incremental • Se puede argumentar lo mismo para los desarrollos basados en componentes • Esto es así porque • Las tareas de cada fase se llevan a cabo de una forma iterativa • A la vez que existe un ciclo de desarrollo análisis-diseño- implementación-análisis que permite hacer evolucionar al sistema • En el desarrollo incremental el sistema se divide en un conjunto de particiones • Cada una se desarrolla de forma completa hasta que se finaliza el sistema • Esta idea de iteratividad máxima propia de la orientación a objetos ha sido equiparada por autores como James Rumbaugh (1992) o L. B. S. Raccoon (1995) a las fractales o la teoría del caos 31 Ingeniería de Software I - Proceso DIMENSIÓN INCREMENTAL 32 Análisis Diseño Código Prueba Entrega del primer incremento Análisis Diseño Código Prueba Entrega del segundo incremento Análisis Diseño Código Prueba Entrega del tercer increm ento . . . Tiempo de calendario Incremento 1 Incremento 2 Incremento 3 Modelo incremental (Pressman, 2010) Ingeniería de Software I - Proceso DIMENSIÓN ITERATIVA 33 Análisis Diseño Codificación Integración N veces Fases Planificación Análisis Diseño Codificación Evaluación Entrega Transición progresiva Ingeniería de Software I - Proceso MODELO EN ESPIRAL • Fue propuesto inicialmente por B. Boehm (Boehm, 1986, 1988) • Es un modelo de proceso de software evolutivo, que proporciona el potencial para el desarrollo rápido de versiones incrementales del software • Características • Puede considerarse como un metamodelo de proceso • Reúne características del modelo clásico y de prototipos • Aparece el análisis de riesgo • Se divide en un número de actividades estructurales, también denominadas regiones de tareas. En el modelo original de Boehm aparecen cuatro regiones de tareas • Planificación, Análisis de riesgos, Ingeniería, Evaluación del cliente • El avance se realiza desde el centro de la espiral hacia el exterior 34 Ingeniería de Software I - Proceso MODELO EN ESPIRAL 35 Determinar objetivos, alternativas y restricciones Evaluar alternativas Identificar y resolver riesgos Plan para la próxima fase Desarrollo, verificación del siguiente nivel del producto Plan de requisitos y del ciclo de vida Análisis de riesgo Análisis de riesgo Análisis de riesgo Análisis de riesgo Proto- tipo 1 Proto- tipo 2 Proto- tipo 3 Prototipo operativo Simulaciones Plan de desarrollo Plan de integración y prueba Operación Espec. requisitos Validación requisitos Diseño V & V diseño Diseño detallado Codifi- cación Pruebas unidadPruebas aceptación.Servicio. Ciclo de vida en espiral (Boehm, 1988) Planificación Análisis de riesgo Evaluación del cliente Ingeniería Ingeniería de Software I - Proceso MODELO EN ESPIRAL ■ Variante del modelo de Boehm con 6 regiones de tareas (Pressman, 2002) ■ Se define un eje con diferentes puntos de entrada para diferentes tipos de proyectos 36Modelo en espiral de Pressman Comunicación con el cliente Análisis de riesgos Evaluación del cliente Planificación Construcción y adaptación ingeniería Puntos de entrada al proyecto Proyecto de mantenimiento de productos Proyecto de mejora de productos Proyecto de desarrollo de productos nuevos Proyecto de desarrollo de conceptos Ingeniería de Software I - Proceso MODELO EN ESPIRAL Ventajas • Refleja de forma más realista la idiosincrasia del desarrollo de software • Toma lo mejor y evita lo peor de los demás modelos, según la situación en cada momento • Las opciones de reutilización se tienen en cuenta desde el primer momento • Proporciona una preparación para la evolución, crecimiento y cambio • Proporciona un mecanismo para incorporar objetivos de calidad en el desarrollo • Se centra en la eliminación de errores y opciones no atractivas desde el principio • Determina el nivel de esfuerzo de cada fase en cada proyecto • Se sigue el mismo procedimiento para el desarrollo que para el mantenimiento, con lo que se evitan los problemas de las “mejoras rutinarias” de alto riesgo • Permite una gran flexibilidad • Se adapta bien al diseño y programación orientado a objetos 37 Ingeniería de Software I - Proceso BIBLIOGRAFÍA • F. J. García-Peñalvo, A. García-Holgado y A. Vázquez-Ingelmo, "Introducción a la Ingeniería del Software," Recursos docentes de la asignatura Ingeniería de Software I. Grado en Ingeniería Informática. Curso 2019-2020, F. J. García-Peñalvo, A. García- Holgado y A. Vázquez-Ingelmo, Eds., Salamanca, España: Grupo GRIAL, Universidad de Salamanca, 2020. [Online]. Disponible en: https://bit.ly/2TbJnTG. doi: 10.5281/zenodo.3688047. (pp. 42-64) • F. J. García-Peñalvo, A. García-Holgado y A. Vázquez-Ingelmo, "Modelos de proceso," Recursos docentes de la asignatura Ingeniería de Software I. Grado en Ingeniería Informática. Curso 2019-2020, F. J. García-Peñalvo, A. García-Holgado y A. Vázquez- Ingelmo, Eds., Salamanca, España: Grupo GRIAL, Universidad de Salamanca, 2020. [Online]. Disponible en: https://bit.ly/2uwVvX7. doi: 10.5281/zenodo.3688167 38 PROCESO INGENIERÍA DE SOFTWARE I 2º DE GRADO EN INGENIERÍA INFORMÁTICA CURSO 2019/2020 Francisco José García Peñalvo / fgarcia@usal.es Alicia García Holgado / aliciagh@usal.es Andrea Vázquez Ingelmo / andreavazquez@usal.es Departamento de Informática y Automática Universidad de Salamanca