CC BY
6ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
УДК 621.396
Об основах методологии повышения качества программных систем
Фортинский А.Г., Билятдинов К.З. Спивак А.И.
Аннотация. В работе дано соответствие понимания программной системы, под которой предлагается понимать систему, состоящую из программного обеспечения и компьютерного оборудования для его выполнения. Актуальность темы происходит из-за высокой степени автоматизации процессов управления в последнее время и увеличения, как объемов обрабатываемой информации, так и количества источников информации. Вследствие этого возникает необходимость эффективного развития и совершенствования математического и программного обеспечения вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей. Оценку качества программных продуктов предлагается проводить в несколько этапов. На первом этапе проводится выбор показателей. На втором этапе осуществляется расчет их действительных значений. На третьем реализуется сравнение их с базовыми показателями (требованиями). На четвертом этапе (при необходимости) производится определение (уточнение) этих базовых показателей (требований), учитывая специфику и условия функционирования системы управления. На основе предложенных этапов оценки программной системы в статье рассмотрены основные актуальные научно-методологические аспекты применения апробированных методологических решений в сфере оценки качества в интересах повышения (обеспечения) качества программных систем в процессе эксплуатации. Сформулировано определение методологии и возможные направления рационального использования. В методологии предлагается повышение качества программных систем обеспечивать за счет принятия своевременных обоснованных управленческих решений по результатам оценки качества программных систем в процессе эксплуатации. В статье отмечена практическая направленность предлагаемой методологии повышения качества программных систем, вследствие развития и использования современных технологий, что обеспечивает предпосылки для повышения ее универсальности при применении большого количества разнообразных программных систем в составе взаимодействующих систем управления различного назначения.
Ключевые слова: оценка качества, риск системы, программная система, управленческое решение, ошибки первого и второго рода
Введение
Сегодня эффективность современной системы управления в значительность степени зависит от качества программных систем, эксплуатируемых в ее составе.
В данной статье для единообразного понимания применяемой терминологии, целесообразно отметить, что в соответствии с ГОСТ Р 51904-2002 «Программное обеспечение встроенных систем. Общие требования к разработке и документированию» программная система - это система, состоящая из программного обеспечения и компьютерного оборудования для его выполнения.
Актуальность темы
В конце ХХ - начале XXI века произошло значительное увеличение влияния качества программных систем на функционирование органов государственного и военного управления. Это произошло вследствие высокой степени автоматизации процессов управления и увеличения, как объемов обрабатываемой информации, так и количества источников информации. Отсюда возникает необходимость эффективного развития и совершенствования математического и программного обеспечения вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей, применяемых в составе автоматизированных систем управления органов государственного и военного управления.
Вышеприведенные обстоятельства обуславливают актуальность разработки новых универсальных путей повышения качества программных систем в процессе эксплуатации без существенных затрат дополнительных ресурсов и времени. Для этого целесообразно решить задачу разработки и внедрения методологии повышения качества программных систем.
Основы предлагаемой методологии могут состоять в том, что в современных условиях одним из рациональных направлений повышения качества программных систем является принятие своевременных и обоснованных управленческих решений по повышению качества программных систем непосредственно в процессе эксплуатации. При этом на практике в большинстве случаев управленческие решения принимаются лицом, принимающим решения (ЛИР), на основе результатов оценки качества программных систем в процессе их эксплуатации по предназначению. Соответственно, уменьшение затрат ресурсов и времени на оценку качества будет являться определяющим фактором для достижения требуемого положительного эффекта в исследуемой предметной области.
Очевидно, что объективная оценка качества программных систем в основном возможна на этапе эксплуатации. На этом этапе жизненного цикла особенно важно провести оценку качества программных систем в минимальные сроки, что позволит ЛИР, принять своевременные и обоснованные управленческие решения.
Таким образом существует объективная потребность в разработке методологии повышения качества программных систем, в том числе позволяющей провести оценку качества в период эксплуатации за минимальное время при заданных минимальных ресурсах. Все более широкое применение программных систем с целью повышения эффективности управления усиливает актуальность создания и использования данной методологии как важнейшей части математического и программного обеспечения оценки качества [1, 2].
Основные этапы оценки качества программных продуктов
Оценка качества программных продуктов будет включать в себя выбор показателей, расчет их действительных значений, сравнение их с базовыми показателями (требованиями) в сфере обеспечения эффективности управления, а при необходимости и определение (уточнение) этих базовых показателей (требований), учитывая специфику и условия функционирования системы управления.
С учетом важности и сложности систем управления оценку качества программных систем в их составе целесообразно проводить на основе оценки изменения количественных значений выбранных показателей оценки эффективности системы управления после ввода в эксплуатацию оцениваемых программных систем, в процессе их эксплуатации и (или) после модернизации программных систем. Однако, в процессе сопровождения программных систем на этапе эксплуатации ЛИР необходимо получать и использовать большое количество информации об их качестве, поступающей из различных источников. Так как, развитие современных информационных технологий привело к тому, что большинство программных систем, входящих в системы управления, имеют аналоги, в том числе по условиям эксплуатации. Основная часть такой информации размещена на внешних информационных ресурсах, включая информационно-телекоммуникационную сеть «Интернет» [1, 2].
Вышеприведенные обстоятельства не позволяют в полной мере использовать апробированные методы оценки качества и теории надежности [3-8], что усложняет оценку качества программных систем при сопровождении оцениваемых систем в процессе их эксплуатации. Исходя из этого, методология повышения качества программных систем в процессе эксплуатации должна представлять собой учение об организации деятельности в области методологического, математического и программного обеспечения оценки качества в интересах принятия ЛИР своевременных и обоснованных управленческих решений.
Отсюда можно сделать вывод, что основой создания и внедрения методологии будет также являться необходимость выполнения совокупности условий по рациональному
использованию больших объемов статистической и экспертной информации, полученной из множества различных источников.
В свою очередь увеличение объемов информации и количества их источников приведет к существенному увеличению расхода времени и ресурсов. Дополнительно потребуется повышение квалификации ЛИР и персонала, проводящего оценку качества и обеспечивающего принятие управленческих решений.
Иоэтому следующим теоретическим базисом для создания методологии повышения эффективности программных систем будет выступать требование по обеспечению возможности применения элементов методологии по трем направлениям повышения (обеспечения) качества программных систем:
1) повышение эффективности управления, эксплуатации и технического обеспечения программных систем в составе системы управления;
2) повышение качества НИОКР по созданию и модернизации программных систем;
3) повышение качества подготовки персонала в сфере эксплуатации и технического обеспечения программных систем.
В качестве комментария важно отметить, что мировой опыт, накопленный специалистами по управлению качеством, свидетельствует о том, что «...устранение ... ошибки (допущенной на первом этапе жизненного цикла системы) в процессе выполнения работ на втором этапе в среднем обойдется в 10 раз дороже» [9].
В перспективе результаты применения методологии можно будет эффективно использовать, начиная с подготовки технических заданий на выполнения НИОКР. Цель применения данных результатов в НИОКР будет заключаться, в первую очередь, в заблаговременном устранении возможных ошибок, ухудшающих качество программных систем, и за счет этого будут созданы условия для достижения требуемого уровня качества на начальных этапах жизненного цикла систем, планируемых для эксплуатации в составе систем управления. В этом случае закладывается научно-методологическая основа снижения риска системы управления. Риском системы управления будем считать вероятность принятия неправильного и (или) несвоевременного решения.
При этом в современной науке отсутствует однозначное и обоснованное понимание риска системы. Что, в частности, подтверждается следующим утверждением Н.Д. Ильенковой: «..следует отметить, что методология исследования риска и рекомендации относительно возможности ее практического использования пока еще в полной мере не сформировались. До сих пор не устоялось однозначное понимание риска» [9]. Поэтому актуальность и практическая направленность теоретического базиса рассматриваемой методологии дополнительно должна состоять в раскрытии термина «риск системы» в отношении последствий от неправильных решений.
В этом случае риск системы управления вследствие принятия неправильного и несвоевременного решения по результатам оценки качества - это вероятность возникновения любого повышенного расхода ресурсов и времени по сравнению с прогнозируемым вариантом и (или) вероятность потери устойчивости функционирования системы управления, а также невыполнения задач по предназначению [1, 2].
При оценке качества и, соответственно, при принятии управленческих решений по результатам этой оценки могут быть ошибки первого и второго рода.
Ошибка первого рода - программная система, которая отвечает требованиям по качеству, может быть ошибочно признана не отвечающим этим требованиям или эффективная система может быть признана неэффективной.
Ошибка второго рода - программная система, которая не отвечает требованиям по качеству, может быть ошибочно признана отвечающим эти требованиям или неэффективная система может быть признана эффективной.
Понятие риска системы управления напрямую связано с вероятностью принятия неправильного решения, которое влечет ошибки первого или второго рода.
С учетом того, что своевременное решение - это важнейший элемент обеспечения эффективности систем управления, то, следовательно, уменьшение времени оценки будет выступать дополнительным важнейшим фактором снижения вероятности ошибок первого рода, а значит, повышения эффективности управления. В то же время эффективность любой системы будет связана с существенным изменением количественных показателей, характеризующих затраты всех видов ресурсов и затраты времени. Оценка качества обеспечивает некоторый полезный эффект, связанный, в свою очередь, с затратами. Сопоставление полезного эффекта с затратами на его получение позволяет судить об эффективности системы управления, в составе которой эксплуатируются оцениваемые программные системы. Таким образом, прослеживается взаимосвязь между эффективностью системы и направленностью на снижение риска этой системы в процессе эксплуатации [1, 2].
Вывод
В заключении важно отметить, что актуальность и практическая направленность предлагаемой методологии дополнительно основана на том, что при реализации предлагаемых подходов в процессе эксплуатации будут формироваться информационные резервы повышения качества программных систем, подготовки квалифицированных кадров, обеспечения научно-исследовательских и опытно конструкторских работ по совершенствованию и развитию программных систем в составе систем управления с учетом специфики эксплуатации. В перспективе методология повышения качества программных систем станет еще более востребованной вследствие развития и использования современных технологий, которые обеспечивают предпосылки для повышения ее универсальности при применении большого количества разнообразных программных систем в составе взаимодействующих систем управления различного назначения.
Литература
1. Билятдинов К.З., Шлянцев И. Меняйло В.В. О повышении эффективности управления эксплуатацией технических систем // Вестник воздушно-космической обороны. Вып. 4(28). 2020. С. 18-25.
2. Билятдинов К.З., Меняйло В.В. Методология оценки качества систем в сфере устойчивости больших технических объектов // Век качества. 2020. №2. С. 198-214.
3. Деминг Э. Выход из кризиса: Новая парадигма управления людьми, системами и процессами. -М.: Альпина Паблишерз, 2007. - 349 с.
4. Закс Л. Статистическое оценивание. - М.: Статистика, 1976. - 595 с.
5. Месарович М. Теория иерархических многоуровневых систем. - М.: Мир, 1973. - 344 с.
6. Местецкий Л.М. Математические методы распознавания образов: курс лекций [Электронный ресурс] http://www.ccas.ru/frc/papers/mestetskii04course.pdf (дата обращения 19.05.2021).
7. Могилевский В.Д. Методология систем: вербальный подход. - М.: Экономика, 1999. - 251 с.
8. Надежность и эффективность в технике: справочник. Ред. совет: В.С. Авдуевский (пред.) и др. Т. 1. Методология. Организация. Терминология. Под ред. А.И. Рембезы. - М.: Машиностроение, 1986. - 224 с.
9. Математические и инструментальные методы экономического анализа: управление качеством: Сб. науч. тр. Под науч. ред. проф. Б.И. Герасимова. - Тамб. гос. техн. ун-т. Тамбов. 2004. Вып.13. - 240 с.
References
1. Bilyatdinov K.Z., Shlyantsev I. Menyaylo V.V. On improving the efficiency of technical systems operation management. Bulletin of Aerospace Defense, vol. 4 (28), 2020. Pp. 18-25 (in Russian).
2. Bilyatdinov K.Z., Menyaylo V.V. Methodology for assessing the quality of systems in the field of stability of large technical facilities. Quality Century. №2. 2020. Pp. 198-214. (in Russian).
3. Deming E. Getting out of the crisis: A new paradigm for managing people, systems and processes. Moscow. Alpina Pabl., 2007. 349 p. (in Russian).
4. Zax L. Statistical assessment. Moscow. Statistics Pabl., 1976. 595 p. (in Russian).
5. Mesarovich M. Theory of hierarchical multilevel systems. Moscow. World Pabl., 1973. 344 pages.
6. Mestetsky L.M. Mathematical methods of pattern recognition: lecture course. Access mode: http://www.ccas.ru/frc/papers/mestetskii04course.pdf (accessed 19.05.2021) (in Russian).
7. Mogilev V.D. System methodology: verbal approach. Moscow. Economics Publ., 1999. 251 p. (in Russian).
8. Reliability and Efficiency in Technology: Reference. Ed. council: V.S. Avduevsky (before) and others. T. 1. Methodology. Organization. Terminology. Ed. A.I. Rembeza. Moscow. Engineering Publ., 1986. 224 p. (in Russian).
9. Mathematical and instrumental methods of economic analysis: quality management: Sat. scientific. tr. Under scientific. Ed. prof. B.I. Gerasimova. Tamb. State Technician. un-t. Tambov. 2004. Issue 13. 240 p. (in Russian).
Статья поступила 29 мая 2021 г.
Информация об авторах
Фортинский А.Г. - Кандидат технических наук, заместитель генерального директора АО «ЦНИИ ЭИСУ». E-mail: cniieisu@cniieisu.ru. Тел.: +7 (495) 539-22-49. Адрес: Россия, г. Москва, ул. Малая Бронная, д. 2/7, стр.1.
Билятдинов К.З. - Кандидат военных наук, доцент, доцент факультета инфокоммуникационных технологий Национальный исследовательский университет ИТМО. E-mail: od@mail.ifmo.ru. Тел.: +7 (812) 232-97-04. Адрес: Россия, г. Санкт-Петербург, Кронверкский проспект, д.49.
Спивак А.И. - Начальник отдела Центра защиты Государственной тайны НЦУО МО РФ. E-mail: intelteh@inteltech.ru. Тел.: +7(812)313-12-51. Адрес: Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Кантемировская, д. 8.
On the basics of the methodology for improving the quality of software systems
A.G. Fortinsky, K.Z. Bilyatdinov, A.I. Spivak
Annotation. The paper gives the correspondence of the understanding of the software system, by which it is proposed to understand a system consisting of software and computer equipment for its execution. The relevance of the topic is due to the high degree of automation of management processes in recent years and the increase in both the volume ofprocessed information and the number of information sources. As a result, there is a need for effective development and improvement of mathematical and software software for computers, complexes and computer networks. It is proposed to evaluate the quality of software products in several stages. At the first stage, the selection of indicators is carried out. At the second stage, their actual values are calculated. At the third stage, they are compared with the basic indicators (requirements). At the fourth stage (if necessary), these basic indicators (requirements) are determined (clarified), taking into account the specifics and conditions of the functioning of the management system. Based on the proposed stages of evaluation of the software system, the article considers the main current scientific and methodological aspects of the application ofproven methodological solutions in the field of quality assessment in the interests of improving (ensuring) the quality of software systems during operation. The definition of the methodology and possible directions of rational use are formulated. The methodology suggests improving the quality of software systems by making timely informed management decisions based on the results of evaluating the quality of software systems during operation. The article notes the practical orientation of the proposed methodology for improving the quality of software systems, due to the development and use of modern technologies, which provides prerequisites for increasing its versatility when using a large number of different software systems as part of interacting control systems for various purposes.
Keywords: quality assessment, system risk, software system, management decision, errors of the first and second kind.
Information about Autors
Fortinsky A.G. - Candidate of Technical Sciences, Deputy General Director of TsNII EISU JSC. E-mail: cniieisu@cniieisu.ru. Tel.: +7 (495) 539-22-49. Address: Russia, Moscow, Malaya Bronnaya St., 2/7, page 1.
Bilyatdinov K.Z. - Candidate of Military Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Faculty of Infocommunication Technologies, ITMO National Research University. E-mail: od@mail.ifmo.ru. Tel.: +7 (812) 232-97-04. Address: Russia, St. Petersburg, Kronverksky Prospekt, d.49.
Spivak A.I. - Head of the Department of the Center for the Protection of State Secrets of the NCUO of the Ministry of Defense of the Russian Federation. E-mail: intelteh@inteltech.ru. Tel.: +7 (812) 313-12-51. Address: 197342, Russia, St. Petersburg, 8 Kantemirovskaya St.
Для цитирования: Фортинский А.Г., Билятдинов К.З., Спивак А.И. Об основах методологии повышения качества программных систем // Техника средств связи. 2021. № 2 (154). С. 81-85.
For citation: Fortinsky A.G., Bilyatdinov K.Z., Spivak A.I. On the basics of the methodology for improving the quality of software systems. Means of Communication Equipment. 2021. No. 2 (154). Pp. 81-85 (in Russian).
