Функциональные и нефункциональные требования. Требования к программным продуктам

Разрабатывая новую информационную систему или внедряя уже существующую, вы неизбежно сталкиваетесь с необходимостью определить нефункциональные требования к вашей системе.

В этой статье я расскажу о следующем:

• какими бывают нефункциональные требования,
• как определять нефункциональные требования,
• откуда берутся численные значения для нефункциональных требований.

Нефункциональные требования: какие они бывают

Начнем с того, что требования к программным продуктам или информационным системам можно разделить на две большие группы. Это функциональные требования (описывающие, что необходимо реализовать в продукте или системе, в т.ч. какие действия должны выполнять пользователи при взаимодействии с ними) и нефункциональные требования (описывающие, как должна работать система или программный продукт, и какими свойствами или характеристиками она должна обладать).

Как правило, говоря о нефункциональных требованиях, чаще всего говорят об атрибутах качества (т.е. требованиях, определяющих качественные характеристики разрабатываемого программного обеспечения или системы, такие как производительность, надежность, масштабируемость), не обращая внимания на другие виды нефункциональных требований, а именно:

• Ограничения - условия, ограничивающие выбор возможных решений по реализации отдельных требований или их наборов. Они существенно ограничивают выбор средств, инструментов и стратегий при разработке внешнего вида и структуры (в т.ч. архитектуры) продукта или системы.

Примеры ограничений : «Разработка должна вестись на платформе вендора X », «При аутентификации пользователя должны использоваться биометрические методы идентификации».

• Бизнес-правила - политика, руководящие принципы или положения, которые определяют или ограничивают некоторые аспекты бизнеса, в т.ч. правила, определяющие состав и правила выполнения определенных бизнес-процессов. К бизнес-правилам относятся корпоративные политики, правительственные постановления, промышленные стандарты и вычислительные алгоритмы, которые используются при разработке продукта или системы либо непосредственно влияют на разработку.

Примеры бизнес-правил : «При отгрузке заказа менеджер должен запросить у бухгалтера товарно-транспортную накладную и счет-фактуру», «Если оплата по счету не поступила в течение 15 дней, заказ считается отменённым».

• Внешние интерфейсы - описание аспектов взаимодействия с другими системами и операционной средой. К ним относятся требования к API продукта или системы, а также требования к API других систем, с которыми осуществляется интеграция.

Примеры внешних интерфейсов : «Обеспечить запись в журнал операционной системы следующих событий: сообщения о запуске и остановке сервиса XX »; «Обеспечить запись в журнал параметров модулей программы: сканера, ядра, антивирусных баз (информация должна заноситься в журнал при запуске программы и при обновлении модулей)»

• Предложения по реализации - предложения, оценивающие возможность использования определенных технологических и архитектурных решений.

• Предложения по тестированию разрабатываемого ПО - дополнения к требованиям, указывающие, каким образом то или иное требование должно быть протестировано.

• Юридические требования - требования к лицензированию, патентной чистоте, etc.

Все эти требования должны быть определены и зафиксированы, прежде чем вы приступите к реализации вашей системы или продукта.

Нефункциональные требования: как их определять

Теперь, когда мы познакомились с различными видами нефункциональными требований, неплохо понять, что нужно делать дальше.

Для начала необходимо составить шаблон, в котором нужно перечислить основные виды нефункциональных требований. Этот шаблон необходим главным образом для того, чтобы не забыть ни одного из указанных типов требований. Для составления этого шаблона можно воспользоваться следующими источниками:

• Книга Карла Вигерса "Разработка требований к программному обеспечению " - в разделе «Приложение Г» этой книги находятся примеры документации требований.

Нефункциональные требования: работа над определением

Как для определения функциональных, так и для определения нефункциональных требований используются рабочие группы, члены которых определяют, проверяют и утверждают требования. Для групп по определению нефункциональных требований особенно важно привлечь к этой работе не только аналитиков и пользователей, но и архитекторов и ключевых разработчиков продукта или системы, а также группу тестирования. Архитектор воспринимает нефункциональные требования как входные данные для выбора и проектирования архитектуры приложения, а группа тестирования планирует те сценарии нагрузочного тестирования, которые будут использоваться для проверки выполнения нефункциональных требований (в основном это касается атрибутов качества).

Роли, которые при этом играют участники рабочей группы по определению нефункциональных требований, описаны далее.

• Пользователи - дают оценки значений параметров, которые используются для определения нефункциональных требований. Параметры, как правило, привязаны к сценариям - пользовательским сценариям, в которых должны выполняться определенные действия с определенными ограничениями за определенное время.
• Системный аналитик - собирает, анализирует и документирует и систематизирует нефункциональные требования.
• Системный архитектор, ключевые разработчики - участвуют в определении и анализе нефункциональных требований и проверяют их на реализуемость.
• Группа тестирования - участвует в определении и анализе нефункциональных требований и разрабатывает сценарии тестирования для проверки нефункциональных требований.

Пример сценария , используемого для определения требований к производительности модуля системы, рассылающего уведомления пользователям сайта по электронной почте:

1. Система получает оповещение о событии, инициирующем рассылку уведомлений.
2. Система осуществляет рассылку оповещений по адресам из списка рассылки X, используя шаблон Y. Для рассылки сообщений используется сервис Z.
3. В случае невозможности завершения рассылки, система предпринимает повторные попытку рассылки.

Требования к времени оповещения о событии, инициирующем рассылку уведомлений: система должна получать оповещение не позднее чем через XX секунд после возникновения события.
Требования к времени отправки уведомлений: все уведомления должны быть отправлены не позднее YY минут после получения оповещения о событии
Требования к повторной отправке рассылки после неудачной попытки: число повторных попыток должно быть равным 10, с интервалом в 10 мин после каждой неудачной попытки отправки.

Какие вопросы при этом нужно задавать заказчику? В сущности, только один: через сколько времени после возникновения события все пользователи сайта должны гарантированно получить уведомление.

Критерии качественных нефункциональных требований

Как к функциональным, так и к нефункциональным требованиям применяются критерии качества требований - т.е. описание тех качеств, которым должны удовлетворять качественные требования.

Ниже приведены основные характеристики качественных требований.

• Полнота (отдельного требования и системы требований) - требование должно содержать всю необходимую информацию для его реализации. В него включается вся информация об описываемом параметре, известная на момент описания. Система требований также не должна содержать невыявленных и не определенных требований. Причины неполноты описания следует явно объявлять.
• Однозначность - требование должно быть внутренне непротиворечиво и все работающие с ним должны понимать его одинаково. Требования следует выражать просто, кратко и точно, используя известные термины. Обычно базовые знания читателей спецификации требований к ПО различаются. Поэтому в ее состав нужно включить раздел с определением понятий прикладной области, используемых при определении требований. Пример, неоднозначного требования. «Период обновления экрана должен быть не менее 20 сек.»
• Корректность отдельного требования и согласованность (непротиворечивость) системы требований - требование не должно содержать в себе неверной, неточной информации, а отдельные требования в системе требований не должны противоречить друг другу.
• Необходимость - требование должно отражать возможность или характеристику ПО, действительно необходимую пользователям, или вытекающую из других требований.
• Осуществимость - включаемое в спецификацию требование должно быть выполнимым при заданных ограничениях операционной среды. Осуществимость требований проверяется в процессе анализа осуществимости разработчиком. В частности, для нефункциональных требований проверяется возможность достижения указанных численных значений при существующих ограничениях.
• Проверяемость - проверяемость требования означает, что существует конечный и разумный по стоимости процесс ручной или машинной проверки того, что ПО удовлетворяет этому требованию. Каждое требование (особенно нефункциональное) должно содержать достаточно информации для однозначной проверки его реализации. Иначе, факт реализации будет основываться на мнении, а не на анализе, что приведет к проблемам при сдаче готового ПО. Для атрибутов качества (как мы помним, отдельной разновидности нефункциональных требований) критерием проверямости можно считать наличие численных значений характеристик качества продукта или системы

Качество нефункциональных требований непосредственно определяет качество разрабатываемого продукта или системы и достигается за счет итеративного процесса определения и анализа нефункциональных требований при слаженной работе всей группы, участвующей в их разработке.

Атрибуты качества

Этот раздел будет посвящен характеристикам качества продукта или системы.

Характеристики качества и модель качества ПО

Определение атрибутов качества тесно связано с выбранной для вашего продукта моделью качества. Разработкой модели качества занимается группа обеспечения качества (в которую входят тестировщики и которая ими, разумеется, не ограничивается).

В индустрии ПО есть несколько моделей качества, принятых в качестве стандарта. Эти модели были разработаны в 70-е-80-е годы прошлого века и продолжают совершенствоваться.

Среди них можно выделить следующие:

• Модель качества по МакКоллу (McCall’s Quality Model)
• Модель качества по Боэму (Boehm’s Quality Model)

Также можно назвать еще два стандарта, которые могут послужить источником для определения вашей модели качества:

• 1061-1998 IEEE Standard for Software Quality Metrics Methodology
• ISO 8402:1994 Quality management and quality assurance

Характеристики качества с точки зрения влияния на архитектуру системы

Все атрибуты качества с точки зрения архитектуры системы можно разделить на две большие группы: первая группа (runtime) – это атрибуты, относящиеся ко времени работы приложения или системы; вторая группа (design time) определяет ключевые аспекты проектирования приложения или системы. Многие из этих атрибутов взаимозависимы.

Рассмотрим более подробно каждую из этих групп.

Группа runtime

• Доступность - атрибут качества, определяющий время непрерывной работы приложения или системы. Чтобы определить этот параметр, обычно указывают максимально допустимое время простоя системы.
• Надежность - требование, описывающее поведение приложения или системы в нештатных ситуациях (примеры: автоматический перезапуск, восстановление работы, сохранение данных, дублирование важных данных, резервирование логики)
• Требования к времени хранения данных (например, использование БД в качестве постоянного хранилища данных, продолжительность хранения данных)
• Масштабируемость - требования к горизонтальному и/или вертикальному масштабированию приложения или системы. Говоря о вертикальной масштабируемости, мы определяем требования к вертикальной архитектуре системы или приложения. К требованиям вертикальной масштабируемости могут относиться, например, возможность переноса приложений на более мощные SMP-системы, поддержка большого объема памяти и файлов. Говоря о горизонтальной масштабируемости, мы определяем требования к горизонтальной архитектуре системы или приложения. К требованиям горизонтальной масштабируемости могут относиться, например, возможность использования технологий кластеризации. Следует особо заметить, что вертикальное масштабирование обычно направлено на повышение производительности системы. Горизонтальное масштабирование, помимо производительности, позволяет повысить отказоустойчивость системы. Более подробно о вертикальном и горизонтальном масштабировании можно прочитать, например, .
• Требования к удобству использования системы/приложения (с точки зрения пользователя) и требования к удобству и простоте поддержки (Usability)
• Требования к безопасности , как правило, включают в себя три большие категории: требования, связанные с разграничением доступа, требования, связанные с работой с приватными данным, и требования, направленные на снижение рисков от внешних атак.
• Требования к конфигурируемости приложения, взаимодействия и расположения компонентов можно условно разделить на четыре уровня:
  1. конфигурируемость на основе предопределенного набора параметров (predefined configurability), когда необходимый уровень модификации достигается путем изменения значений параметров из предопределенного набора;
  2. конфигурируемость на основе предопределенного набора базовых объектов (framework constrained configurability), когда необходимый уровень модификации достигается путем перекомпоновки предопределенного набора процессов, сущностей и служебных процедур;
  3. конфигурируемость путем реализации новых базовых объектов (basis reimplementation), когда обеспечивается расширение набора процессов и сущностей;
  4. конфигурируемость путем новой реализации системы (system reimplementation), когда система должна устанавливаться и настраиваться с нуля.
• Требования к производительности решения, определяемые в терминах количества одновременно работающих пользователей, обслуживаемых транзакций, времени реакции, продолжительности вычислений, а также скорости и пропускной способности каналов связи
• Ограничения , накладываемые на объем доступной памяти, процессорного времени, дискового пространства, пропускную способность сети, при которых приложение должно эффективно выполнять возложенные на него задачи

Группа design time

К этой группе относятся следующие атрибуты качества:

• Требования к повторному использованию реализации или компонентов приложения или системы (Reusability). О том, как это выражается в конкретной реализации, будет рассказываться далее. Пока ограничимся лишь тем, что чаще всего эти требования будут возникать там, где общие компоненты используются несколькими модулями разрабатываемой вами системы.
• Требования к расширяемости (Extensibility) приложения или системы в связи с появлением новых функциональных требований, тесно связанное с таким архитектурным атрибутом качества, как переносимость кода. Как правило, на начальном этапе сбора требований можно ограничиться указанием тех функциональных областей, которые в дальнейшем должны удовлетворять требованию расширяемости.
• Требования к переносимости (Portability) приложения или системы на другие платформы.
• Требования к взаимодействию между компонентами решения, между внешними компонентами, использование стандартных протоколов и технологий взаимодействия (Interoperability). Например, к таким требованиям можно отнести возможность использования нескольких стандартных протоколов для обмена данными между одной из подсистем разрабатываемой системы и внешней системой-поставщиком данных (на примере ArcGIS)
• Требования к поддержке системы или приложения (Supportability). Среди этих параметров могут быть названы такие как, напрмер, дешевизна и скорость разработки, прозрачность поведения приложения, простота анализа ошибок и проблем в работе
• Требования к модульности приложения или системы (Modularity). Обычно такие требования указывают, каким образом система должна быть разделена на модули, или перечисляют список обязательных модулей, которые должны входить в состав системы.
• Требования к возможности тестирования (Testability) приложения или системы определяют объем требований к автоматическому и ручному тестированию, наличие необходимого инструментария
• Требования к возможности и простоте локализации (Localizability) приложения или системы определяют возможности и специфические архитектурные требования, накладываемые процессом локализации. Эти требования содержат также перечень языков, на которые предполагается выполнять локализацию приложения или системы

О том, как, где, когда и откуда нужно взять конкретные значения для всех этих параметров, я расскажу в продолжении этой статьи.

Теги:

• требования
• нефункциональные требования

Добавить метки

Акроним FURPS обозначает следующие категории требований:

• Functionality (Функциональность)
• Usability (Применимость)
• Reliability (Надежность)
• Performance (Производительность)
• Supportability (эксплуатационная пригодность).

Символ "+" расширяет FURPS-модель, добавляя к ней:

• ограничения проекта,
• требования выполнения,
• требования к интерфейсу,
• физические требования,

часть из которых уже была рассмотрена выше.

Кроме того, в спецификациях RUP выделяются такие категории требований, как

• требования, указывающие на необходимость согласованности с некоторыми юридическими и нормативными актами;
• требования к лицензированию,
• требования к документированию.

FURPS (Functionality Usability Reliability Performance Supportability: функциональность, удобство использования, надежность, производительность, удобство сопровождения)- классификация требований к программным системам, разработанная в Hewlett-Packard. Согласно классификации, все требования подразделяются на 5 категорий, непосредственно следующих из составляющих наименования классификации. В настоящее время используется, как составная часть более общей классификации FURPS+.

Требования к программной системе часто классифицируются как:

Функциональные требования – это перечень сервисов, которые должна выполнять система, причём должно быть указано, как система реагирует на те или иные входные данные, как она ведёт себя в определённых ситуациях и т.д. В некоторых случаях указывается, что система не должна делать.

Нефункциональные требования описывают характеристики системы и её окружения, а не поведение системы. Здесь также может быть приведён перечень ограничений, накладываемых на действия и функции, выполняемые системой. Они включают временные ограничения, ограничения на процесс разработки системы, стандарты и т.д.

Требования предметной области характеризуют ту предметную область, где будет эксплуатироваться система. Эти требования могут быть функциональными и не функциональными.

Нефункциональные требования не связаны непосредственно с функциями, выполняемыми системой. Они связаны с такими интеграционными свойствами системы, как надёжность, время ответа или размер системы. Кроме того, нефункциональные требования могут определять ограничения на систему, например на пропускную способность устройств ввода-вывода, или форматы данных, используемых в системном интерфейсе.

Многие функциональные требования относятся к системе в целом, а не к отдельным её средствам. Это означает, что они более значимы и критичны, чем отдельные функциональные требования. Ошибка, допущенная в функциональном требовании, может снизить качество системы, ошибка в нефункциональных требованиях может сделать систему неработоспособной.

Вместе с тем нефункциональные требования могут относиться не только к самой программной системе: одни могут относиться к технологическому процессу создания ПО, другие – содержать перечень стандартов качества, накладываемых на процесс разработки.

Нефункциональные требования отображают пользовательские требования: при этом они основываются на бюджетных ограничениях, учитывают организационные возможности компании-разработчика и возможность взаимодействия разрабатываемой системы с другими программными и вычислительными системами, а также такие внешние факторы, как правила техники безопасности, законодательство о защите интеллектуальной собственности и т.п.

Все нефункциональные требования делятся на три большие группы:

Требования к продукту. Описывают эксплуатационные свойства программного продукта. Сюда относятся требования к производительности системы, объёму необходимой памяти, надёжности (определяет частоту возможных сбоев в системе), переносимости системы на разные компьютерные платформы и удобству эксплуатации.

Организационные требования. Отображают политику и организационные процедуры заказчика и разработчика ПО. Они включают стандарты разработки программного продукта, требования к реализации ПО (т.е. к языку программирования и методам проектирования), выходные требования, которые определяют сроки изготовления программного продукта, и сопутствующую документацию.

Внешние требования. Учитывают факторы, внешние по отношению к разрабатываемой системе и процессу её разработки. Они включают требования, определяющие взаимодействие данной системы с другими системами, юридические требования, следование которым гарантирует, что система будет разрабатываться и функционировать в рамках существующего законодательства, а также этические требования. Последние должны гарантировать, что система будет приемлемой для пользователей или заказчика.

Недавно мой друг, программист, рассказал, что он не читает требования, а вместо этого приглашает аналитика на чашку чая, они вместе садятся, и аналитик рассказывает, что должно быть реализовано. Мой друг - умный человек и хороший программист, и причина, почему он получает знания о требованиях именно так, не в том, что ему лень читать документацию, а в том, что, даже прочитав ее, он до конца не разберется, что же надо сделать. В данной статье я хочу рассказать, как можно написать требования к программному продукту так, что программисты не просто используют требования, но и участвуют в их написании; на основе собственно опыта я хочу показать, каким образом можно описать требования, чтобы эти описания были достаточными для реализации системы.

Целью нашей разработки было создание с нуля учетной системы для одной из крупных российских компаний. Система была призвана заменить текущую, написанную в конце 90-х. В результате были реализованы платформа и один из бизнес-модулей. В реализованной части было порядка 120 объектов, 180 таблиц, около 30 печатных форм.

Хочу оговориться, что подход, описанный ниже, не универсален для написания любого ПО. Он подходит для систем уровня предприятия, которые строятся на основе объектно-ориентированного подхода: учетных, CRM-, ERP-систем, систем документооборота и т.п.

Вся документация на наш программный продукт состояла из следующих разделов:

• Общая часть
  Список терминов и определений
  Описание бизнес-ролей
• Требования
  Бизнес-требования
  • Общие сценарии
  • Сценарии использования
  • Алгоритмы и проверки
  Системные требования
  Нефункциональные требования
  Требования к интеграции
  Требования к пользовательскому интерфейсу
• Реализация
• Тестирование
• Руководства
• Управление

Общая часть состояла всего из двух разделов: списка терминов и их определений и описания бизнес-ролей пользователей. Любая документация по системе, включая, например, тестовые сценарии, опиралась на определения, данные здесь.

Системные требования описывали свойства и методы всех объектов системы.

Нефункциональных требований в данной статье мы касаться не будем. Могу лишь отослать вас к отличной книге Architecting Enterprise Solutions авторов Paul Dyson, Andrew Longshaw.

Требования к интеграции описывали низкоуровневый интерфейс взаимодействия новой системы с несколькими другими системами компании. Здесь мы их рассматривать не будем.

Требования к пользовательскому интерфейсу – отдельная большая тема, возможно, для другой статьи.

Также здесь я не буду касаться других разделов документации, которые относятся к реализации, тестированию, руководствам и управлению.

Давайте рассмотрим подробнее, что такое список терминов и зачем он нужен.

Список терминов и определений

Очень часто при обсуждении функциональности системы разговор заходит в тупик. Еще хуже, если стороны расходятся, думая, что обо всем договорились, но в результате имеют разное понимание того, что надо сделать. Это происходит не в последней степени из-за того, что изначально участники проекта не смогли договориться о том, что значат те или иные термины. Бывает, что даже самые простые слова вызывают проблемы: что такое пользователь, чем отличается группа от роли, кто является клиентом. Поэтому в отличие от описания бизнес-ролей для терминов необходимо давать как можно более точные определения.

Поясню это на примере термина Пользователь . Википедия дает такое определение:

Пользователь - лицо или организация, которое использует действующую систему для выполнения конкретной функции.

Но нас оно не устраивало по нескольким причинам. Во-первых, в систему может зайти только человек, но не организация. Во-вторых, для нашей системы некорректно настоящее время глагола «использует» - система хранит данные о неактивных или удаленных пользователях, т.е. о тех, которые использовали систему ранее, но не могут в настоящее время. И наконец, у нас есть данные о потенциальных пользователях. Например, мы регистрируем сотрудника компании-клиента, который в дальнейшем может получить (а может и не получить) доступ в систему. Наше определение:

Пользователь - человек, который имеет, имел, или, возможно, будет иметь доступ в систему для совершения операций.
Теперь программист, прочитав определение, сразу поймет, почему свойство Логин в объекте Пользователь не обязательное.

Термины связаны друг с другом. В термине Пользователь используется «операция», поэтому приведу и ее определение:

Операция - совокупность действий, составляющих содержание одного акта бизнес-деятельности. Операция должна соответствовать требованиям ACID (Atomicity, Consistency, Isolation, Durability). Совокупность операций одного модуля представляет интерфейс взаимодействия клиент-сервер этого модуля.

Как видите, это определение очень важно для всей системы – оно не только связывает пользователя и его бизнес-действия с тем, что должно быть реализовано, но и накладывает требования на то, КАК должна быть реализована система (это КАК было определено ранее при разработке архитектуры) – бизнес-действия внутри операции должны быть внутри транзакции.

Работа над списком терминов происходила постоянно. Мы поддерживали его полноту, т.е. старались, чтобы в документации не было термина, который бы не был определен в этом списке. Кроме того, были случаи, когда мы меняли термины. Например, по прошествии нескольких месяцев с начала написания требований мы решили заменить Контрагент на Компания. Причина была проста: оказалось, что никто не в состоянии в речи, при разговоре, использовать слово «контрагент». А если так, то он должен был быть заменен на что-то более благозвучное.

Часто бывали случаи, когда приходилось прерывать обсуждение и лезть в требования, чтобы понять, подходит ли обсуждаемая функциональность под существующие определения. И для того, чтобы поддержать непротиворечивость требований, мы в итоге должны были или изменять реализацию, или корректировать описания терминов.

В итоге в списке у нас оказалось порядка 200 бизнес- и системных определений, которые мы использовали не только во всей документации, включая, например, и технический дизайн, разрабатываемый программистами, но и в разговоре, при устном обсуждении функциональности системы.

Второй частью, на которую опиралась вся документация, было описание бизнес-ролей.

Описание бизнес-ролей

Все знают, что используют систему пользователи. Но даже в небольшой системе они обладают разными правами и/или ролями. Наверное, самое простое деление – это администратор и рядовой пользователь. В большой системе ролей может быть несколько десятков и аналитику необходимо заранее об этом подумать и указывать роли при описании общих сценариев (смотри ниже) и в заголовках сценариев использования. Список бизнес-ролей используется для реализации групп и ролей пользователей, назначения им функциональных прав, он необходим тестировщикам, чтобы тестировать сценарии под нужными ролями.

Бизнес-роли пользователей нам не пришлось выдумывать, поскольку в компании были устоявшиеся отделы, роли, функции. Описание ролей было дано на качественном уровне на основе анализа основных функций сотрудников. Окончательное наделение ролей конкретными правами происходило ближе к концу разработки, когда набор функциональных прав стал устойчивым.

Пара примеров:

Уровни требований

Одной из важных концепций, которую мы применяли при разработке требований, было разделение их на уровни. Алистер Коберн в книге Современные методы описания функциональных требований к системам выделяет 5 уровней. Мы использовали 4 – три уровня бизнес-требований плюс системные требования:

Бизнес-требования

1. Общие сценарии (соответствует уровню очень белого у Коберна)
2. Сценарии использования (соответствует голубому)
3. Алгоритмы и проверки (скорее черный)

4. Системные требования (нет прямого аналога, скорее черный)

Кроме того наши требования представляли из себя дерево (с циклами). Т.е. общие сценарии уточнялись сценариями использования, которые, в свою очередь, имели ссылки на проверки и алгоритмы. Поскольку мы использовали wiki, физическая реализация такой структуры не представляла проблем. Сценарии использования, алгоритмы и проверки использовали объекты, их свойства и методы, описанные на системном уровне.

Такая методология позволяла нам с одной стороны описывать текущий сценарий настолько подробно, насколько нужно на данном уровне, вынося детали на нижний уровень. С другой стороны, находясь на любом уровне можно было подняться выше, чтобы понять контекст его выполнения. Это так же обеспечивалось функциональностью wiki: сценарии и алгоритмы были написаны на отдельных страницах, а wiki позволяла посмотреть, какие страницы ссылаются на текущую. Если алгоритм использовался в нескольких сценариях, то он в обязательном порядке выносился на отдельную страницу. Такие фрагменты программисты обычно реализовывали в виде отдельных методов.

На картинке ниже представлена часть нашей иерархии (о содержании речь пойдет дальше).

Важно отметить, что если системный уровень описывал все без исключения объекты системы, то сценарии были написаны далеко не для всех случаев поведения пользователя. Ведь многие объекты, по сути, являлись справочниками, и требования к ним более-менее очевидны и похожи. Таким образом мы экономили время аналитика.

Интересен вопрос, кому в проектной команде какой из уровней нужен. Будущие пользователи могут читать общие сценарии. Но уже сценарии использования для них сложны, поэтому аналитик обычно обсуждает сценарии с пользователями, но не отдает их им для самостоятельного изучения. Программистам обычно нужны алгоритмы, проверки и системные требования. Вы однозначно можете уважать программиста, который читает сценарии использования. Тестировщикам (как и аналитикам) нужны все уровни требований, поскольку им приходится проверять систему на всех уровнях.

Использование wiki позволяло работать над требованиями параллельно всем членам проектной команды. Замечу, что в один и тот же момент разные части требований находились в разных состояниях: от находящихся в работе до уже реализованных.

Бизнес-требования

Общие сценарии

Корневая страница нашего дерева требований состояла из общих сценариев, каждый из которых описывал один из 24 бизнес-процессов, подлежащих реализации в данном модуле. Сценарии на странице располагались в той последовательности, в которой они осуществлялись в компании: от создания объекта с проданными товарами, до передачи их клиенту. Некоторые специфические или вспомогательные сценарии помещались в конце в отдельном разделе.

Общий сценарий – это последовательность шагов пользователя и системы для достижения определенной цели. Описания общих сценариев были значительно менее формальны по сравнению со сценариями использования, поскольку они не предназначались для реализации. Основная цель общего сценария – это обобщить сценарии использования, подняться над системой и увидеть, что же в конечном итоге хочет сделать пользователь, и как система ему в этом помогает. Хочу заметить, что общие сценарии также содержали шаги, которые пользователь осуществлял вне системы, поскольку надо было отразить его работу во всей полноте, со всеми этапами, необходимыми для достижения бизнес-цели. На этом уровне хорошо видна роль системы в работе сотрудника компании, видно какая часть этой работы автоматизирована, а какая нет. Именно здесь становилось ясно, что некоторая последовательность действий, которую мы предлагали выполнить пользователю в системе, избыточна, что часть шагов можно сократить.

Некоторые другие цели общих сценариев:

• упорядочение знаний о работе пользователей и системы
• согласование бизнес-процессов с будущими пользователями
• основа для понимания того, что требования полны, что ничего не упущено
• входная точка при поиске нужного сценария или алгоритма

Вот пример одного из общих сценариев:

Как видите, только половина шагов автоматизирована, да и те описаны как можно более кратко. Также из первого шага видно, что ручной перевод задания на печать в статус ‘В работе’ в принципе лишний, можно упростить работу пользователя и автоматически переводить задание в этот статус при печати.

Ссылка «Задание на печать», указывающая на описание объекта в системных требованиях, лишняя, поскольку никому не требуется перепрыгнуть на него из общего сценария. А вот ссылка «пакетная печать документов на груз» важна – она ведет на сценарий использования, формально описывающий действия пользователя и системы.

Наши сценарии использования имели следующий формат:

• Заголовок со следующими полями:
  статус (В работе | Готов к рецензированию | Согласован)
  пользователи (по описанию бизнес-ролей)
  цель
  предусловия
  гарантированный исход
  успешный исход
  ссылка на описание пользовательского интерфейса (разработанного проектировщиком интерфейсов)
  ссылка на сценарий тестирования (заполнялось тестировщиками)
• Основной сценарий
• Расширения сценария

Сценарии использования

Сценарий использования содержал пронумерованные шаги, которые в 99% случаев очевидным образом начинались со слов Пользователь или Система . Нумерация важна, поскольку позволяла в вопросах и комментариях сослаться на нужный пункт. Каждый шаг – это обычно простое предложение в настоящем времени. Проверки и алгоритмы выносились на следующий уровень и часто на отдельные страницы, чтобы упростить восприятие сценария, а также для повторного использования.

Приведу сценарий использования, на который ссылается общий сценарий выше.

Часто аналитики рисуют пользовательский интерфейс и на его основе пишут сценарии, объясняя это тем, что так нагляднее. Доля истины в этом есть, но мы придерживались позиции, что интерфейс – это дело проектировщика интерфейса. Сначала аналитик описывает, что должно происходить, а затем проектировщик интерфейса рисует эскиз web-страницы или диалога. При этом бывало так, что сценарий приходилось менять. В этом нет ничего страшного, ведь наша цель - спроектировать все части системы так, чтобы было удобно пользователю. При этом каждый участник проектной команды, будь то аналитик или проектировщик интерфейса, обладая специфическими знаниями и внося свой вклад в общее дело, оказывает влияние на работу других членов команды проекта. Только вместе, объединив усилия, можно получить отличный результат.

Алгоритмы и проверки

Интересная проблема возникла при написании алгоритмов. Аналитик пытался их описать как можно более полно, т.е. включать все возможные проверки и ответвления. Однако получившиеся тексты оказывались плохо читабельны, и, как правило, все равно какие-то детали упускались (вероятно, сказывалось отсутствие компилятора -). Поэтому аналитику стоит описывать алгоритм настолько полно, насколько это важно в плане бизнес-логики, второстепенные проверки программист сам обязан предусмотреть в коде.

Например, рассмотрим простой алгоритм ниже.

В алгоритме указана всего одна проверка, но очевидно, что при написании кода метода программист должен реализовать проверки на входные параметры; выбросить исключение, если текущий пользователь не определен и т.д. Также программист может объединить данный алгоритм с алгоритмами переходов в другие статусы и написать единый непубличный метод. На уровне API останутся те же операции, но вызывать они будут единый метод с параметрами. Выбрать лучшую реализацию алгоритмов – это как раз компетенция программиста.

Системные требования

Как известно, программирование – это разработка и реализация структур данных и алгоритмов. Таким образом, по большому счету, все, что надо знать программисту – это структуры данных, необходимые для реализации системы, и алгоритмы, которые ими манипулируют.

При разработке системы мы использовали объектно-ориентированный подход, а поскольку в основе ООП лежат понятия класса и объекта, то наши структуры данных – это описания классов. Термин «класс» специфичен для программирования, поэтому мы использовали «объект». Т.о. объект в требованиях равен классу в объектно-ориентированном языке программирования (в скобках замечу, что в паре разделов требований пришлось изгаляться, чтобы в тексте разделить объект-класс и объект-экземпляр этого класса).

Описание каждого объекта располагалось на одной wiki-странице и состояло из следующих частей:

• Определение объекта (копия из списка терминов)
• Описание свойств объекта
• Описание операций и прав
• Данные
• Дополнительная информация

Все, что только можно, мы старались описать в табличном виде, поскольку таблица более наглядна, ее структура способствует упорядочению информации, таблица хорошо расширяема.

Первая таблица каждого объекта описывала признаки его свойств, необходимые для того, чтобы программист смог создать структуры данных в БД и реализовать объект на сервере приложения:

Название
Названием свойства оперирует как пользователь (например, «я изменил номер счета», Номер – свойство объекта Счет), так и проектная команда. Повсеместно в документации использовались ссылки на свойства в виде простой нотации Объект.Свойство, очевидной для любого участника проекта.

Тип
Мы использовали Datetime, Date, Time, GUID, String, Enum, Int, Money, BLOB, Array(), Float, Timezone, TimeSpan. Тип имел отражение на всех уровнях приложения: на уровне БД, сервера приложения, в пользовательском интерфейсе в виде кода и графического представления. Каждому типу было дано определение, чтобы их реализация не вызывала вопросов у программистов. Например, было дано такое определение типу Money: содержит вещественное число с точностью до 4-го знака после запятой, число может быть отрицательным и положительным; одновременно со значением система хранит валюту; валюта по умолчанию - российский рубль.

Признак редактируемости
Да или Нет в зависимости от того, позволяет ли система пользователям менять значение этого свойства в операции редактирования. В нашей системе это ограничение реализовывалось на сервере приложения и в пользовательском интерфейсе.

Признак наличия нуля
Да или Нет в зависимости от того, может ли поле не содержать значения. Например, поле типа Bool должно содержать одно из возможных значений, а поле типа String обычно может быть пустым (NULL ). Это ограничение реализовывалось на уровне БД и на сервере приложения.

Признак уникальности
Да или Нет в зависимости от того, является ли это поле уникальным. Часто уникальность определяется на группе полей, в этом случае у всех полей в группе стояло Да+ . Это ограничение реализовывалось на уровне БД (индекс) и на сервере приложения.

Проблемы, которые приходится решать специалистам в процессе создания программного обеспечения, обычно очень сложны. Природа этих проблем не всегда ясна, особенно если разрабатываемая программная система инновационная. В частности, трудно четко описать те действия, которые должна выполнять система. Описание функциональных возможностей и ограничений, накладываемых на программную систему, называется требованиями к этой системе, а сам процесс формирования, анализа, документирования и проверки этих функциональных возможностей и ограничений - разработкой требований (requirements engineering).

Термин требования (к программной системе) может трактоваться по-разному. В некоторых случаях под требованиями понимаются высокоуровневые обобщенные утверждения о функциональных возможностях и ограничениях системы. Другая крайняя ситуация- детализированное математическое формальное описание системных функций

Например, если компания хочет выиграть контракт на разработку большого программного проекта, она вынуждена, пока решение не принято, представлять требования в самом обобщенном виде, чтобы, с одной стороны, удовлетворить требования заказчика, а с другой - иметь возможность для маневра при конкуренции с другими компаниями-разработчиками. После того как контракт выигран, компания должна представить заказчику более подробное описание системы с указанием всех выполняемых ею функ­ций. В обеих ситуациях предоставляются документы, которые называются документированными требо­ваниями к системе.

На практике часто применяется подход, используемый в различных методологиях разработки ПО и базирующийся на определении групп требований к продукту. Такой подход обычно включает группы (типы, категории) требований, например: системные, программные, функциональные, нефункциональные (в частности, атрибуты качества) и т.п.

Некоторые проблемы, возникающие в процессе разработки требований, порождены отсутствием четкого понимания различия между этими разными уровнями требований. Чтобы различить требования разных уровней, здесь используются термины пользователь­ские требования (user requirements) для обозначения высокоуровневых обобщенных требований и системные требования (system requirements) для детализированного описания вы­полняемых системой функций. Кроме требований этих двух уровней, применяется еще более детализированное описание системы - проектная системная спецификация (software design specification), которая может служить мостом между этапом разработки требований и этапом проектирования системы. Три перечисленных вида требований можно определить следующим образом.

Пользовательские требования- описание на естественном языке (плюс поясняющие диа­граммы) функций, выполняемых системой, и ограничений, накладываемых на нее.

Системные требования. - детализированное описание системных функций и ограниче­ний, которое иногда называют функциональной спецификацией. Она служит основой для заключения контракта между покупателем системы и разработчиками ПО.

Проектная системная спецификация- обобщенное описание структуры программной системы, которое будет основой для более детализированного проектирования системы и се последующей реализации. Эта спецификация дополняет и детализи­рует спецификацию системных требований.

Различие между пользовательскими и системными требованиями показаны в примере, представленном примере 1. Здесь показано, как пользовательские требования могут быть преобразованы в системные.

Пример 1. Пользовательские и системные требования

Пользовательские требования

1. ПО должно предоставить средство доступа к внешним файлам, созданным в других программах.

Спецификация системных требований

1.1.Пользователь должен иметь возможность определять тип внешних файлов.

1.2.Для каждого типа внешнего файла должно иметься соответствующее средство, при­менимое к этому типу файлов.

1.3.Внешний файл каждого типа должен быть представлен соответствующей пикто­граммой на дисплее пользователя.

1.4.Пользователю должна быть предоставлена возможность самому определять пикто­грамму для каждого типа внешних файлов.

1.5.При выборе пользователем пиктограммы, представляющей внешний файл, к этому файлу должно быть применено средство, ассоциированное с внешними файлами данного типа.

Пользовательские требования пишутся для заказчика ПО и для лица, заключающего контракт на разработку программной системы, причем они могут не иметь детальных технических знаний по разрабатываемой системе (рис. 4.2). Спецификация системных требований предназначена для руководящего технического состава компании-разработчика и для менеджеров проекта. Она также необходима заказчику ПО и субпод­рядчикам по разработке. Эти оба документа также предназначены для конечных пользо­вателей программной системы. Наконец, проектная системная спецификация является документом, который ориентирован на разработчиков ПО.

Рис.4.2. Различные типы спецификаций требований и их читатели

4.5. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ И НЕФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ (Functional and Non-functional Requirements)

Требования к программной системе часто классифицируются как функциональные, нефункциональные и требования предметной области.

Функциональные требования задают “что” система должна делать; нефункциональные – с соблюдением “каких условий” (например, скорость отклика при выполнении заданной операции); часто функциональные требования представляют в виде сценариев (вариантов использования) Use Сase.

1. Функциональные требования. Это перечень сервисов, которые должна выполнять система, причем должно быть указано, как система реагирует на те или иные вход­ные данные, как она ведет себя в определенных ситуациях и т.д. В некоторых слу­чаях указывается, что система не должна делать.

2. Нефункциональные требования. Описывают характеристики системы и ее окружения, а не поведение системы. Здесь также может быть приведен перечень ограничений, накладываемых на действия и функции, выполняемые системой. Они включают временные ограничения, ограничения на процесс разработки системы, стандарты и тд.

3. Требования предметной области. Характеризуют ту предметную область, где будет эксплуатироваться система. Эти требования могут быть функциональными и не­функциональными.

В действительности четкой границы между этими типами требований не существует. Например, пользовательские требования, касающиеся безопасности системы, можно отнести к нефункциональным. Однако при более детальном рассмотрении такое требование можно отнести к функциональным, поскольку оно порождает необходимость включения в систему средства авторизации пользователя. Поэтому, рассматривая далее эти виды требований, мы должны всегда помнить, что данная классификация в значительной степени искусственна.

Классический пример (см. рисунок 4.3) высокоуровневого структурирования групп требований как требований к продукту описан в работах одного из классиков дисциплины управления требованиями – Карла Вигерса.

Рисунок 4.3. Уровни требований по Вигерсу

• Группа функциональных требований

o Бизнес-требования (Business Requirements) – определяют высокоуровневые цели организации или клиента (потребителя) – заказчика разрабатываемого программного обеспечения.

o Пользовательские требования (User Requirements) – описывают цели/задачи пользователей системы, которые должны достигаться/выполняться пользователями при помощи создаваемой программной системы. Эти требования часто представляют в виде вариантов использования (Use Cases) .

o Функциональные требования (Functional Requirements) – определяют функциональность (поведение) программной системы, которая должна быть создана разработчиками для предоставления возможности выполнения пользователями своих обязанностей в рамках бизнес-требований и в контексте пользовательских требований.

• Группа нефункциональных требований (Non-Functional Requirements)

o Бизнес-правила (Business Rules) – включают или связаны с корпоративными регламентами, политиками, стандартами, законодательными актами, внутрикорпоративными инициативами (например, стремление достичь зрелости процессов по CMMI 4-го уровня), учетными практиками, алгоритмами вычислений и т.д. На самом деле, достаточно часто можно видеть недостаточное внимание такого рода требованиям со стороны сотрудников ИТ-департаментов и, в частности, технических специалистов, вовлеченных в проект. Business Rules Group дает понимание бизнес-правила, как “положения, которые определяют или ограничивают некоторые аспекты бизнеса. Они подразумевают организацию структуры бизнеса, контролируют или влияют на поведение бизнеса”. Бизнес-правила часто определяют распределение ответственности в системе, отвечая на вопрос “кто будет осуществлять конкретный вариант, сценарий использования” или диктуют появление некоторых функциональных требований. В контексте дисциплины управления проектами (уже вне проекта разработки программного обеспечения, но выполнения бизнес-проектов и бизнес-процессов) такие правила обладают высокой значимостью и, именно они, часто определяют ограничения бизнес-проектов, для автоматизации которых создается соответствующее программное обеспечение.

o Внешние интерфейсы (External Interfaces) – часто подменяются “пользовательским интерфейсом”. На самом деле вопросы организации пользовательского интерфейса безусловно важны в данной категории требований, однако, конкретизация аспектов взаимодействия с другими системами, операционной средой (например, запись в журнал событий операционной системы), возможностями мониторинга при эксплуатации – все это не столько функциональные требования (к которым ошибочно приписывают иногда такие характеристики), сколько вопросы интерфейсов, так как функциональные требования связаны непосредственно с функциональностью системы, направленной на решение бизнес-потребностей .

o Атрибуты качества (Quality Attributes) – описывают дополнительные характеристики продукта в различных “измерениях”, важных для пользователей и/или разработчиков. Атрибуты касаются вопросов портируемости, интероперабельности (прозрачности взаимодействия с другими системами), целостности, устойчивости и т.п.

o Ограничения (Constraints) – формулировки условий, модифицирующих требования или наборы требований, сужая выбор возможных решений по их реализации. В частности, к ним могут относиться параметры производительности, влияющие на выбор платформы реализации и/или развертывания (протоколы, серверы приложений, баз данных, ...), которые, в свою очередь, могут относиться, например, к внешним интерфейсам.

• Системные требования (System Requirements) – иногда классифицируются как составная часть группы функциональных требований (не путайте с как таковыми “функциональными требованиями”). Описывают высокоуровневые требования к программному обеспечению, содержащему несколько или много взаимосвязанных подсистем и приложений. При этом, система может быть как целиком программной, так и состоять из программной и аппаратной частей. В общем случае, частью системы может быть персонал, выполняющий определенные функции системы , например, авторизация выполнения определенных операций с использованием программно-аппаратных подсистем.