Каскадная и спиральная модели

Однако стандарт ISO/IEC 12207 не предлагает конкретной модели жизненного цикла и методов разработки, его рекомендации являются общими для любых моделей жизненного цикла. Под моделью обычно понимается структура, определяющая последовательность выполнения и взаимосвязи процессов, действий и задач на протяжении жизненного цикла. Из существующих в настоящее время моделей наиболее распространены две: каскадная и спиральная. Они принципиально различаются самим подходом к информационной системе и ее программному обеспечению. Суть различий в том, что в каскадной модели информационная система является однородной и ее программное обеспечение определяется как единое (с ней) целое. Данный подход характерен для более ранних информационных систем (каскадный метод применяется с 1970 года), а также для систем, для которых в самом начале разработки можно достаточно точно и полно сформулировать все требования. При выполнении этих условий каскадный метод позволяет достичь хороших резуль татов.

Суть каскадного метода (рис. 1) заключается в разбиении всей разработки на этапы, причем переход от предыдущего этапа к последующему осуществляется только после полного завершения работ предыдущего этапа. Соответственно на каждом этапе формируется законченный набор проектной документации, достаточной для того, чтобы разработка могла быть продолжена другой группой разработчиков. Другим положительным моментом каскадной модели является возможность планирования сроков завершения работ и затрат на их выполнение. Однако у каскадной модели есть один существенный недостаток — очень сложно уложить реальный процесс создания программного обеспечения в такую жесткую схему и поэтому постоянно возникает необходимость возврата к предыдущим этапам с целью уточнения и пересмотра ранее принятых решений. Результатом такого конфликта стало появление модели с промежуточным контролем (рис. 2), которую представляют или как самостоятельную модель, или как вариант каскадной модели. Эта модель характеризуется межэтапными корректировками, удлиняющими период разработки изделия, но повышающими надежность.

Однако и каскадная модель, и модель с промежуточным контролем обладают серьезным недостатком — запаздыванием с получением результатов. Данное обстоятельство объясняется тем, что согласование результатов возможно только после завершения каждого этапа работ. На время же проведения каждого этапа требования жестко задаются в виде технического задания. Так что существует опасность, что из-за неточного изложения требований или их изменения за длительное время создания программного обеспечения конечный продукт окажется невостребованным. Для преодоления этого недостатка и была создана спиральная модель, ориентированная на активную работу с пользователями и представляющая разрабатываемую информационную систему как постоянно корректируемую во время разработки. В спиральной модели (рис. 3) основной упор делается на этапы анализа и проектирования, на которых реализуемость технических решений проверяется путем создания прототипов. Спиральная модель позволяет начинать работу над следующим этапом, не дожидаясь завершения предыдущего. Спиральная модель имеет целью как можно раньше ознакомить пользователей с работоспособным продуктом, корректируя при необходимости требования к разрабатываемому продукту и каждый «виток» спирали означает создание фрагмента или версии. Основная проблема спирального цикла — определение момента перехода на следующий этап, и возможным ее решением является принудительное ограничение по времени для каждого из этапа жизненного цикла. Наиболее полно достоинства такой модели проявляются при обслуживании программных средств.

Сравнивая эти модели, можно сказать, что каскадная модель более универсальна, т. е. она применима к производству разных изделий, будь то отбойный молоток или графический редактор. Для разных изделий просто будут изменяться количество и название этапов модели. Спиральная же модель более ориентирована именно на информационные системы, особенно на программные продукты, поэтому при разработке информационных систем и их программного обеспечения она предпочтительнее каскадной.

Следующим шагом в вопросе поддержания жизненного цикла информационной системы, как, впрочем, и любого другого изделия, является его автоматизация. Однако автоматизация различных процессов, связанных с разработкой, производством и эксплуатацией как изделий промышленности, так и информационных систем наиболее эффективна в том случае, когда она охватывает все этапы жизненного цикла изделия. При этом необходимо преодоление следующих проблем: наличие множества различных систем, ориентированных на решение конкретных задач, относящихся к разным этапам жизненного цикла, приводит к трудностям обмена данными между смежными системами; участие в поддержке жизненного цикла изделия нескольких предприятий требует эффективного обмена информацией об изделии между партнерами; сложность изделия, наличие множества его модификаций, заимствование, стандартизация, унификация, требуют поддержки многоуровневых многовариантных сборочных моделей. Эти проблемы могут быть преодолены путем реализации концепции CALS.

CALS

Аббревиатура CALS расшифровывается как Continuous Acquisition and Life cycle Support — непрерывная информационная поддержка жизненного цикла продукта. Встречается также другой перевод, менее схожий с исходным названием, но более близкий по смыслу: обеспечение неразрывной связи между производством и прочими этапами жизненного цикла изделия. Данная технология, разработанная в 80-х годах в Министерстве обороны США, распространилась по всему миру и охватила практически все сферы мировой экономики. Она предназначена для повышения эффективности и качества бизнес-процессов, выполняемых на протяжении всего жизненного цикла продукта, за счет применения безбумажных технологий. Началом создания системы CALS-технологий явилась разработка системы стандартов описания процессов на всех этапах жизненного цикла продукции.

В международных стандартах серии ISO 9004 (управление качеством продукции) введено понятие «жизненный цикл изделия». Данное понятие включает в себя следующие этапы жизненного цикла изделия: маркетинг, поиск и изучение рынка; проектирование и/или разработка технических требований к создаваемой продукции; материально-техническое снабжение; подготовка и разработка технологических процессов; производство; контроль, проведение испытаний и обследований; упаковка и хранение; реализация и/или распределение продукции; монтаж, эксплуатация; техническая помощь в обслуживании; утилизация после завершения использования продукции.

Для развития методологии CALS в США были созданы Управляющая промышленная группа по вопросам CALS (ISG) и ее исполнительный консультативный комитет. В настоящий момент в мире действует более 25 национальных организаций (комитетов или советов по развитию CALS), в том числе в США, Японии, Канаде, Великобритании, Германии, Швеции, Норвегии, Австралии и других странах, а также в НАТО.

Основные усилия этих и подобных организаций были направлены на создание разного уровня нормативной документации. За последние несколько лет разработаны следующие документы: ISO 10303 (Industrial automation systems and integration — Product data representation and exchange), ISO 13584 (Part Library), Def Stan 00-60 (Integrated Logistic Support), MIL-STD-2549 (Configuration Management. Data Interface), MIL-HDBK-61 (Configuration Management. Guidance), AECMA Specification 2000M (International Specification for Materiel Management Integrated Data Processing for Military Equipment), AECMA Specification 1000D (International Specification for Technical Data Publications, Utilising a Common Source Data Base) и т. д.

Стандарты CALS

Стандарты, разработанные ISO для CALS-технологий, можно разбить на три группы: представление информации о продукте, представление текстовой и графической информации и общего назначения. К первой группе относятся: ISO/IEC 10303 Standard for the Exchange of Product Model Data (STEP) и ISO 13584 Industrial Automation — Parts Library.

Во вторую группу входят: ISO 8879 Information Processing — Text and Office System — Standard Generalized Markup Language (SGML); ISO/IEC 10179 Document Style Semantics and Specification Language (DSSSL); ISO/IEC IS 10744 Information Technology — Hypermedia/Time Based Document Structuring Language (HyTime); ISO/IEC 8632 Information Processing Systems — Computer Graphics — Metafile; ISO/IEC 10918 Coding of Digital Continuous Tone Still Picture Images (JPEG); ISO 11172 MPEG2 Motion Picture Experts Group (MPEG); Coding of Motion Pictures and associated Audio for Digital Storage Media и ISO/IECS 13522 Information Technology — Coding of Multimedia and Hypermedia Information (MHEG).

Третья группа: ISO 11179 Information Technology — Basic Data Element Attributes; ISO 3166 Information Processing — Country Name Representations; ISO 31 Information Processing Representation of Quantities and Units; ISO 4217 Information Processing — Currencies and Funds; ISO 639 Information Processing Coded Representation of Names of Languages и ISO 8601 Information Processing — Date/Time Representations.

Кроме международных стандартов, разработанных ISO, стандарты CALS широко представлены стандартами с индексами MIL и FIPS, которые лишний раз подчеркивают приоритетность разработки технологии CALS Соединенными Штатами и их военным ведомством изначально (самая многочисленная группа стандартов CALS имеет индекс MIL — стандартный индекс для документов, разработанных в МО США). Аббревиатура FIPS означает федеральный стандарт обработки информации (Federal Information Processing Standard).

Стандарты CALS военного ведомства США, имеющие индекс MIL, также можно разбить на три группы: общих принципов электронного обмена и управления данными; представления текстовой и графической информации; электронных технических руководств.

Стандарты FIPS не так многочисленны, как ISO и MIL, и делятся всего на две группы: описания процессов и безопасности информации.

Госстандарт РФ готовит набор ГОСТов, отражающих, в частности, требования CALS-ориентированных стандартов серии ISO 10303 (Системы автоматизации производства и их интеграция; представление данных об изделии и обмен этими данными). Однако внедрение CALS-подхода в России имеет специфические сложности: часто для использования CALS-решений требуется предварительное проведение реинжиниринга бизнес-процессов; невысок уровень компьютеризации предприятий; отсутствует нормативная база; не хватает специалистов; нет рынка CALS-продуктов и услуг; нет денег на внедрение CALS технологий.

Понятно, что первоочередной задачей для развития CALS-технологий в России является создание соответствующей нормативной базы. Поэтому Госстандартом России и Минэкономики России было принято решение о совместном финансировании разработки ряда первоочередных стандартов, которые открывают путь к внедрению CALS-технологий в отечественной промышленности. В настоящее время уже утверждены первые стандарты в области CALS. Создан и уже действует Технический комитет №431 при Госстандарте России, организованный на базе научно-исследовательского центра CALS, основная задача которого — разработка стандартов в области CALS.

К настоящему времени приняты следующие стандарты серии «Системы автоматизации производства и их интеграция»:

ГОСТ Р ИСО 10303-1-99. Методы описания. Общий обзор и основополагающие принципы;

ГОСТ Р ИСО 10303-21-99. Представление и обмен данными об изделии. Методы реализации. Текстовый обменный файл;

ГОСТ Р ИСО 10303-41-99. Представление и обмен данными об изделии. Интегрированные родовые ресурсы. Принципы описания продукта.

Перспективность внедрения технологии CALS не вызывает сомнений. Другое дело, что на пути ее внедрения приходится преодолевать различные трудности. И если в странах «развитого капитализма» данные проблемы часто ограничиваются неверным восприятием обывателями самой технологии (живучим оказался стереотип о принадлежности CALS военному ведомству), то препятствия к продвижению этой перспективной технологии на российских просторах значительно более серьезны. Тем более обидно, что теоретические положения по описанию жизненного цикла изделий в отечественной науке разработаны достаточно давно.

Процесс внедрения технологий в России не стоит на месте. Так, 24 октября 2000 года Министерство промышленности, науки и технологий России и научно-исследовательский центр CALS-технологий «Прикладная логистика», при содействии и участии Госстандарта России и государственной компании «Росвооружение», провело II научно-техническую конференцию «CALS-технологии — ключ к обеспечению успеха предприятий на внутреннем и внешнем рынках». На конференции присутствовало более 300 участников, представлявших 125 предприятий и организаций из 35 регионов России.