מודלים של מחזור חיי תוכנה

תמליל

1 תהליך הפיתוח של עתירת The Development Processes of a Software Intensive System תהליך הפיתוח - 1

2 הגישה הית לתהליך הפיתוח הגדרה צירוף של אלמנטים )מרכיבים( הפועלים במשותף יותר 15288] [ISO/IEC ומאורגנים לצורך השגת מטרה מוצהרת אחת או מאורגנת במבנה היררכי-רקורסיבי מרכיב של יכול להיות בעצמו עניין מרכיב מרכיב מרכיב מרכיב מרכיב מרכיב מרכיב מרכיב עניין אליה מתייחס תהליך פיתוח נתון, הכולל פעילויות ותוצרים עתירת מע"ת SIS) (Software Intensive System - אשר ה מהווה בה חלק משמעותי מבחינת הפונקציונליות, עלות הפיתוח, סיכוני הפיתוח או משך הפיתוח. תהליך הפיתוח - 2

3 עניין וסביבתה בעלי עניין Stakeholders בעלי עניין הם גורמים המשפיעים על פעולת ה או מושפעים מפעולתה, אך אין להם אינטראקציה איתה B בסביבה התפעולית אינטראקציה עם מערכות המרכיבות את הסביבה התפעולית (Operational Environment) של העניין C בסביבה התפעולית A בסביבה התפעולית מאפשרת A מאפשרת B -עניין מאפשרת C אינטראקציה עם מערכות מאפשרות (Enabling Systems) בשלבים שונים של מחזור החיים של ה, מלבד שלב התפעול אינטראקציית אדם-מכונה עם משתמשים / מפעילים תהליך הפיתוח - 3

4 רמות העניין האופייניות בפיתוח עתירת בעלי עניין אחרים ארגון/עסק משתמשי הארגון רמת הארגון / העסק המסגרת התפעולית בה מותקנת ה ואותה נועדה לשמש ציוד אנשים עתירת עתירת רמת המיחשוב חומרה+ המשרתת את הארגון לצורך מסויים... פריט חומרה פריט פריט פריט חומרה יחידת רכיב רמת פריט ה )CSCI( יישום ה המותקן על גבי החומרה ומולו פועלים משתמשים ומערכות אחרות רמת רכיב ה המרכיבים מהם בנוי היישום מרכיבי בניה: למשל ספריות מרכיבי ריצה: למשל dll רמת יחידת ה מודולי הקוד )למשל מחלקות( מהם נוצר הרכיב רכיב יחידת תהליך הפיתוח - 4

5 רמות העניין האופייניות בהקשר של מערכות צבאיות )דוגמה( ציוד מפעילים מפקדים יחידה צבאית סוללת טילים... משגר בעלי עניין: גופים צבאיים נוספים גופים פוליטיים אזרחים שו"ב תוכנת תוכנת טיל /... מקטע ראש ביות... משגר יחידת רכישה ועקיבה ניווט... וניהוג... יחידת משתמשים: מפקדה ממונה גופי צבא נוספים המשתמשים בשירותי היחידה רמת הארגון / העסק היחידה הצבאית בה מותקנת ה. המשימה הצבאית: הגנה מפני מתקפה לוגיקת העבודה: תו"ל רמת המיחשוב חומרה+ המסייעת ליחידה בביצוע משימותיה המשימה התפעולית: יירוט איומים לוגיקת העבודה: אופיון תפעול רמת פריט ה )CSCI( ייעודית, מוכוונת משימה המשימה הטכנית: גילוי, זיהוי, עקיבה, השמדה לוגיקת העבודה: תהליכי רמת רכיב ה אבני בניין מהם מורכבת ה מרכיבי בניה: למשל ספריות עיבוד תמונה מרכיבי ריצה: למשל חוג בקרת עקיבה רמת יחידת ה מודולי הקוד )למשל מחלקות( מהם נוצר הרכיב תהליך הפיתוח - 5

6 רמות העניין האופייניות בהקשר של מערכות רפואיות )דוגמה( מוסד רפואי CT ציוד רפואי מפעילים רופאים... עמדת פיענוח בעלי עניין: רגולטורים רפואיים חוקרים הציבור ניטור תוכנת מיטה + תוכנת ביצוע... מצלמה תהליך צילום... פיענוח יחידת בקרת מצלמה בקרת... מיטה... יחידת משתמשים: פציינטים רמת הארגון / העסק המוסד הרפואי בו מותקנת ה המשימה הרפואית: אבחון / טיפול לוגיקת העבודה: פרוצדורה רפואית רמת המיחשוב חומרה+ המסייעת למוסד הרפואי לתת את השירות המשימה התפעולית: צילום CT לוגיקת העבודה: צילום, עיבוד תמונות, פיענוח רמת פריט ה )CSCI( ייעודית, מוכוונת משימה המשימה הטכנית: הפקת אוסף תמונות לוגיקת העבודה: תפעול המכשיר רמת רכיב ה אבני בניין מהם מורכבת ה מרכיבי בניה: למשל ספריות עיבוד תמונה מרכיבי ריצה: למשל חוג בקרת עקיבה רמת יחידת ה מודולי הקוד )למשל מחלקות( מהם נוצר הרכיב תהליך הפיתוח - 6

7 Prof. Amir Tomer תרגיל: הבדלי אפיון ברמת הארגון, ה וה על בסיס רציונאל הפירוק שבשקפים הקודמים בולט( עבור מעליות: כיתבו אפיון קצר )משפט אחד לכל רמת הארגון )שירות המעליות בבניין המשרדים( המשימה/המטרה: תפקיד ה בהשגת המטרה: רמת ה ) המעליות( המשימה/המטרה: אופן השימוש ב: רמת האפליקציה )תוכנת המעליות( המשימה/המטרה: לוגיקת הביצוע: תה

8 ההבדלים באפיון ברמות השונות ) רפואית( Brochure דמ"צ תו"ל User Manual SW Req. Spec. ברמת הארגון )היחידה ה"עסקית"( work? How does the BUSINESS לוגיקה עסקית: האופן בו חדר הניתוח נערך למשימה ומבצעת אותה תהליכים/שירותים: הכנות חדר הניתוח, הצוות ותפקידיו, תכנון הפרוצדורה, הכנת ה, ניהול הפרוצדורה, איסוף התוצאות, תחזוקה,... work? How does the SYSTEM רמת ה אופיון תפעול: כיצד מפעילים את ה הרפואית תהליכים: איתחול ובדיקה, כיול, חיבור לפציינט, ביצוע פרוצדורה, התגברות על תקלות,... SOFWARE How does the רמת היישום )תוכנת המכשיר / תוכנת הפיענוח( work? לוגיקת הפעולה: אינטראקציה עם המשתמשים, אלגוריתמים, ניטור ובקרה,... תהליכים: איתחול, שליטה ובקרה על המכשיר, איסוף נתונים, פיענוח,... מהי רמת האפיון הנדרשת כבסיס מינימאלי לפיתוח ה? מי אחראי לכתיבת האפיון בכל רמה? תהליך הפיתוח - 8

9 הנדסת נקודת המבט וחלוקת האחריות המקובלות "רחוק מן העין רחוק מן הלב" בעלי עניין אחרים משתמשי הארגון ארגון/עסק ציוד אנשים עתירת... עתירת פריט חומרה פריט פריט פריט חומרה איזור ה"כאב" רכיב הנדסת רכיב... יחידת יחידת... תהליך הפיתוח - 9

10 התוצאות הישירות של חלוקת אחריות שרירותית )"השלכה מעבר לגדר"(??? מפרטים??? אחריות לא ברורה מי כותב מה? חילוקי דעות תפיסות שונות עבודה חוזרת אי-הבנת המפרטים תהליך הפיתוח - 10

11 (Relay Race) הפתרון הבלתי נמנע "מרוץ שליחים" הבנה משותפת של המשימה אחריות משותפת על אי-שמיטת המקל ריצה במקביל העברה מובטחת delivery) (guaranteed תהליך הפיתוח - 11

12 מחזור החיים של עתירת מוצר רעיון conception הוצאה משירות retirement אספקה תיקונים ושידרוגים צרכים, רצונות ואילוצים של הלקוח ובעלי עניין אחרים פיתוח / אחזקה פעילויות תוצרים מחזור חיים - הגדרה "אבולוציה של, מוצר, שרות, פרויקט או ישות אחרת מעשה-ידי-אדם מהרעיון (conception) ועד להוצאה משירות "(retirement) [ISO/IEC 15288] תהליך הפיתוח - 12

13 Software CSU CSC CSCI System Business מסגרת פיתוח ה של עתירת רמת עניין ארגון/עסק עתירת עתירת פריט חומרה פריט חומרה פריט פריט רכיב... רכיב זמן יחידת יחידת... הגדרה ופירוט Definition and Specification מימוש, שילוב ובחינה Implementation, Integration and Testing תהליך הפיתוח - 13

14 System Business הנדסת Software CSC CSCI הנדסת CSU פיתוח עתירת פעילויות, תוצרים וחלוקת אחריות רמת עניין תפעול תיקוף הגדרת דרישות הלקוח ובעלי העניין : שילוב ובדיקות : שילוב ובדיקות בניה ובדיקה של רכיבי אימות אימות אימות תיכון : תהליכים וארכיטקטורה : תהליכים וארכיטקטורה זמן קידוד ובדיקה של יחידות הגדרה ופירוט Definition and Specification מימוש, שילוב ובחינה Implementation, Integration and Testing תהליך הפיתוח - 14

15 מאפייני הסוגים השונים של מחזורי חיים בפרויקטי פיתוח * מ ונ ע י-תוכנית / ניתנים לחיזוי Plan-driven / Predictive מ ונ ע י-שינויים / כפופים להתאמות Change-driven / Adaptive הדרישות נקבעות במהלך הייזום והתכנון הסיכונים והעלות מבוקרים באמצעות תוכנית מפורטת המבוססת על ניתוח מעמיק של הדרישות והאילוצים לפני תחילת הפיתוח בעלי עניין עיקריים מעורבים באבני דרך מתוכננות הדרישות מורחבות ומפורטות במרווחי זמן תקופתיים לאורך הפיתוח הסיכונים והעלות מבוקרים באמצעות תכנון המתקדם בהדרגה בנקודות הזמן של הגדרת הדרישות והאילוצים במהלך הפיתוח בעלי עניין עיקריים מעורבים במרווחי זמן קבועים הדרישות מורחבות ומפורטות במרווחי זמן תכופים לאורך הפיתוח הסיכונים והעלות מבוקרים בעקבות שינויים בדרישות בעלי עניין עיקריים מעורבים באופן שוטף *Software Extension to the PMBOK Guide Fifth Edition "מפל המים" פיתוח אג'ילי פיתוח איטרטיבי/אינקרמנטלי תהליך הפיתוח - 15

16 חייו )התמוהים( ומותו )הצפוי( של מודל "מפל המים"... the implementation described above is risky and invites failure. W. W. Royce, 1970 DOD- STD- 2167A תהליך הפיתוח - 16

17 build n פיתוח איטרטיבי / אינקרמנטלי של עתירת ASR = Architecture-Significant Requirements build 2 build 1 הערכת ה- build לעומת התכנון דרישות וארכיטקטורת + תוכנית איטרציות בדיקת build Builds תוצרי הפיתוח איטרציות )סבבי פיתוח( על מודל V מסירת build הגדרת דרישות build שילוב build סבב אחד ניתוח ותכן build סבבים קצרים ומהירים מימוש build "מפל המים" פיתוח אג'ילי תהליך הפיתוח - 17

18 מפל מים לעומת פיתוח איטרטיבי: הורדת סיכונים במהלך הפרויקט Transition העברה למבצעיות Construction בניית המוצר Elaboration ארכיטקטורה ותיכון Inception בניית הקונספט מפל-מים אב-טיפוס להדגמה איטרטיבי אבות-טיפוס תפעולים שחרור המוצר הסופי builds לתיקוף בשטח builds לשימוש ובחינה ולהמשך פיתוח סיכון Initial Iteration Elab. Iteration Elab. Iteration Const. Iteration Const. Iteration Const. Iteration Transition Iteration Transition Iteration Postdeployment זמן תהליך הפיתוח - 18

19 מסגרת ניהולית לפיתוח זריז )אג'ילי( של SCRUM Picture Source: תהליך הפיתוח - 19

20 עקרון מפתח בפיתוח האג'ילי: צוות המנהל את עצמו (selef-managed team) לפני כל sprint עדכון product backlog עם ה"לקוח" )ממ"ע,...( יזם, ר"פ, אומדן מאמץ לכל feature/story ב- backlog product קביעת sprint backlog במהלך sprint הצוות לוקח אחריות מלאה product owner scrum master בתיאום עם ה"לקוח" refactoring, coding, integration, testing burn-down chart sprint backlog לאחר כל sprint release review לא משתנה עם ה"לקוח" )למעט קטסטרופות( רפלקציה/רטרוספקטיבה )הצוות מתבונן על עצמו( והסקת מסקנות לגבי העבודה בהמשך תהליך הפיתוח - 20

21 ותפעול בשטח (Operations) DevOps תהליך מחזורי רציף )ואינסופי(: פיתוח (Development) Picture Source: Picture Source: תהליך הפיתוח - 21

22 מחזור החיים האופייני של עתירת התמונה הכוללת לקוח / שוק לקוח / שוק מפתחים מוצרים חדשים "דורות" גרסאות קווי מוצרים שידרוג )אבולוציה( פיתוח איטרטיבי/ אינקרמנטלי דרישות רכיבים דרישות בעלי עניין דרישות ארכיטקטורת גרסאות פיתוח אג'ילי תכן רכיבים DevOps תפעול שוטף מימוש רכיבים מימוש, שילוב ובחינה הגדרה ופירוט תהליך הפיתוח - 22

23 חלוקת האחריות על מחזור החיים בפיתוח בודדת plan driven )הנדסת ( גרסאות פיתוח איטרטיבי/ אינקרמנטלי אחריות משותפת! change driven )הנדסת ( תפעול שוטף גרסאות פיתוח אג'ילי DevOps תהליך הפיתוח - 23

24 Model Based Development פיתוח מבוסס מודלים Modeling A means to capture ideas, relationships, decisions and requirements in a well-defined notation that can be applied to many different domains [Pilone, D., UML 2.0 in a Nutshell, O REILLY, 2005 מודלים משמשים לתיאור מופשט abstract) (simplified, של ישויות מורכבות מודל מתמקד באלמנטים העקרוניים ללא ירידה לפרטים מודל דורש "תרגום" לישות האמיתית במודל יש דרגות חופש לפרשנויות שונות תהליך הפיתוח - 24

25 מודלים סטטיים ומודלים דינמיים מודל סטטי / מבני מודל המתאר ישויות וקשרים ביניהם. מבנה ארגוני שרטוט של חלק מכני מבנה מולקולרי טבלה מודל דינמי )רלציה( / התנהגותי בבסיס-נתונים / תפקודי דוגמאות: מודל המתאר זרימה של תהליך או שינויי מצב. תרשים זרימה / אלגוריתם גרף של פונקציה על ציר זמן אוטומט אנימציה מודל יכול להיות )במדעי המחשב( / סימולציה גראפי, טקסטואלי או משולב דוגמאות: תהליך הפיתוח - 25

26 השימוש במודלים מודלים משמשים בשני כיוונים מידול לפנים: מידול לפני המימוש סקיצות של רעיונות חדשים סיעור מוחות לגבי פתרונות הערכת חלופות פתרון הנחיית הפיתוח מידול לאחור: מידול לאחר המימוש תיעוד של ה "כפי שהיא" built) (as הסברת ה לאחרים תמיכה בייצור / תחזוקה / שדרוג של ה שימוש חוזר ב"מידול לפנים" של פרויקטים עתידיים תהליך הפיתוח - 26

27 מידול סטטי מקובל: תרשים מלבנים Diagram) (Block יתרונות קל לציור חסרונות פשוט ואינטואיטיבי להבנה רב-תכליתי כושר ביטוי בלתי מספק למשל: מה התכנים המועברים על החיצים )אותות? מידע?( כללי מדי עלול להוביל להבנה לא נכונה למשל הבחנה בין פריטי חומרה ו תהליך הפיתוח - 27

28 מידול דינאמי מקובל: תרשים זרימה Chart) (Flow יתרונות קל לציור מוכר וידוע חסרונות כושר ביטוי מוגבל למשל אי-יכולת לתאר זרימה מקבילית תהליך הפיתוח - 28

29 מידול - שפה ויזואלית אוסף של סמלים חוקיים )אלף-בית(: {text} צירופים חוקיים )תחביר(: x "תהליך A מעביר מידע "מחשב A מחובר למחשב B לתהליך " B x" באמצעות ממשק משמעויות )סמנטיקה(: x A B? כושר ביטוי :(expressiveness) "מחשב A מחובר לפחות למחשב אחד מסוג B, אבל לא ליותר מ- 10 מחשבים מסוג B בו-זמנית " "מחשב A מחובר למחשב B " x באמצעות ממשק תהליך הפיתוח - 29

30 ע( UML = Unified Modeling Language )OOA&D( שפה )גראפית( לניתוח ולתכן מונחה עצמים גרסה נוכחית 2.5 UML )יוני )2015 מכילה אוסף של כלי מידול לתיאור היבטים שונים של ה התפתחה תוך כדי מיזוג של מספר שיטות: Grady Booch, James Rumbaugh (OMT), Ivar Jacobson (Objectory), Rational (IBM) פיתוח השפה וכלי CASE בחברת 1997: אומצה כתקן בפועל standard( ad-hoc י OMG OMG = Object Management Group 800 מעין ועדה ממליצה בחסות חברות וארגונים תהליך הפיתוח - 30

31 משפחת המודלים של UML מודלים בהם נעסוק בקורס זה תהליך הפיתוח - 31

32 CSU Software CSC CSCI System Business מתודולוגיה: החוליה המקשרת בין שפה לתהליך רמת עניין בדיקות בסביבת התפעול תיקוף הגדרת דרישות הלקוח ובעלי העניין שילוב חומרה / ובדיקות אימות ניתוח וארכיטקטורת שילוב רכיבים ובדיקות פריטים אימות ניתוח וארכיטקטורת השאלות העיקריות עליהן עונה מתודולוגית MBSD מתי וכיצד משתמשים בכל סוג של מודל? כיצד שומרים על עקביות בין המודלים? זמן שילוב יחידות ובדיקות רכיבים קידוד ובדיקת יחידות תכן הגדרה ופירוט Definition and Specification מימוש, שילוב ובחינה Implementation, Integration and Testing אימות תהליך הפיתוח - 32