CC BY
96
СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТРУДОЁМКОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВЕБ-ПРИЛОЖЕНИЙ
Г.Н. Хубаев РГЭУ "РИНХ",Ростов-на-Дону С.Н. Широбокова (Россия)
Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт), г.Новочеркасск (ЮРГТУ(НПИ))
Р. Нзомвита (Бурунди) РГЭУ "РИНХ",Ростов-на-Дону
АННОТАЦИЯ
Предложена универсальная методика статистического анализа трудоёмкости процессов проектирования веб-приложений, создаваемых с помощью различных инструментальных средств. Процедура реализации разработанной методики рассматривается на примере статистического анализа процесса проектирования веб-приложения для оценки качества жизни населения административно-территориальных образований -субъектов РФ.
Ключевые слова. Универсальная методика, статистический анализ, трудоёмкость процессов, проектирование веб-приложений, оценка качества жизни населения, административно-территориальные образования
G.N. Khubaev, S.N. Shirobokova (Russia), R. Nzomwita (Burundi)
Rostov-on-don Rostov State economic University
STATISTICAL ANALYSIS OF THE LABOUR INTENSITY OF DESIGNING WEB APPLICATIONS
ABSTRACT
The universal methodology of statistical analysis of the labor intensity of processes of designing web applications created using various tools. Procedure of implementation of the developed method is considered on the example of the statistical analysis of the process of designing a web application for assessment of the quality of
life of the population of the administrative-territorial entities subjects of the Russian Federation.
Keywords. Universal methodology, statistical analysis, the complexity of processes, designing web applications, evaluation of the quality of life of the population, administrative-territorial units
Постановка задачи. Сегодня в мире существует множество свободно распространяемых и коммерческих инструментальных средств проектирования веб-приложений: HTML-PHP, CMS, Silverlight, ASP.net и др.
Спрашивается, какой из программных инструментов выбрать в каждом конкретном случае и каким способом осуществить этот выбор, чтобы, с одной стороны, минимизировать затраты на реализацию процесса проектирования, а с другой, получить оптимальное по критериям потребительского качества веб-приложение.
Ведь в зависимости от выбранного инструментария затраты ресурсов (трудовых, финансовых, времени) на реализацию процесса проектирования могут существенно различаться: разными будут затраты времени и
финансовых ресурсов на приобретение (покупку) и освоение программного средства, на оценку его функциональных возможностей, т.е. на определение того, какие функции проектируемого приложения могут быть реализованы рассматриваемым средством проектирования, с какими трудозатратами и с каким качеством. Перечень вопросов такого рода можно продолжать.
Ниже предлагается универсальная методика статистического анализа трудоёмкости процессов проектирования веб-приложений, создаваемых с помощью различных инструментальных средств. Процедуру реализации разработанной методики рассмотрим на примере статистического анализа процесса проектирования веб-приложения для оценки качества жизни населения административно-территориальных образований - субъектов РФ.
Предлагаемый алгоритм статистического анализа затрат трудовых ресурсов в процессе проектирования включает следующие шаги:
Шаг 1. Выполняется формирование состава функций проектируемого веб-приложения. Фрагмент перечня функций проектируемого вебприложения представлен в таблице 1.
Таблица 1
Фрагмент перечня функций, выполняемых проектируемым web _________________________________приложением___________________________________
ФРАГМЕНТ ПЕРЕЧНЯ ФУНКЦИЙ ВЕБ-ПРИЛОЖЕНИЯ
Обозначение функции Наименование функции
F1 Получение рейтинга субъекта по данным за отчётный год
F2 Получение рейтинга за выбранный пользователем год
F3 Регистрация и разграничение прав пользователей
Обозначение функции Наименование функции
F4 Экспорт отчета в Excel
F5 Организация опросов
F6 Сравнение рейтингов субъектов и построение графиков
Шаг 2 .На основе анализа литературных источников или экспертного опроса осуществляется выбор подмножества инструментальных средств-претендентов на применение при проектировании веб-приложения.
В настоящее время для разработки веб-приложений используется множество различных инструментальных средств, в т.ч. достаточно широко распространены перечисленные ниже:
-Для разработки сайтов приложения клиентского типа: DHTML-CSS,Java,Adobe flash,Silverlight,Active X и др.
-На уровне сервера языки программирования ASP.net, C/C++, Perl, PHP, Python, Ruby и др. и различные СУБД (Oracle, MySQL, MSSQLserver, Interbase и др.)
-CMS (Drupal, Joomla!, 1C: Битрикс и др.) позволяют достаточно быстро разработать сайт, не применяя языки программирования и т.д.
Шаг3. Сравнительный анализ функциональных возможностей инструментальных средств-претендентов.
На этом шаге выполняется анализ возможностей выбранного подмножества инструментов проектирования реализовать перечень всех выполняемых пользователем операций в процессе работы с проектируемым веб-приложением. С этой целью осуществляется экспресс-оценка функциональной полноты инструментов проектирования [1, 2].
Для примера выбрана следующая комбинации систем (DHML+PHP+MySQL+ APACHE). Из систем управления контентом была выбрана CMS Joomla в связи с ее гибкостью и универсальностью.
Шаг 4. Формирование перечня операций, обеспечивающих реализацию функций проектируемого веб-приложения (при использовании каждого инструментального средства из выделенного подмножества). В таблице 2 представлены варианты реализации функций веб-приложения при использовании выбранных инструментальных средств (CMS Joomla и HTML+PHP +MYSQL).
Таблица 2
ВАРИАНТЫ РЕАЛИЗАЦИИ ФУНКЦИЙ ВЕБ-ПРИЛОЖЕНИЯ
СРАВНИВАЕМЫЕ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА
PHP-MYSQL CMS JOOMLA
Обозна- чение операций Содержание операции Обозна- чение операци й Содержание операции
l 2 3 4
Fl: определение рейтинга за текущий (отчётный) год
Phpl Создание базы данных Jl Поиск версии, установка Joomla+ Создание базы данных
Php2 Наполнение базы данных J2 Наполнение базы данных
Php3 Создание кнопки обработки на главной странице J3 Поиск. Редактирование шаблона
Php4 Создать РНР-обработчик запроса о рейтинге субъектов J4 Поиск расширения, е поддерживающего е работу с формами
Php5 Вывод результата J5 Связь шаблона с MySQL-базой
Php6 Обработать ошибки системы J6 Создать РНР-обработчик запроса о рейтинге субъектов
J7 Вывод результата
J8 Обработать ошибки системы
F2: определение рейтинга за предшествующие годы
Php7 Наполнение базы данными предыдущих лет J9 Наполнение базы данными предыдущих лет
Php8 Создание формы для выбора периода исследования Jl0 Создание формы для выбора периода исследования
Php9 Создание HTML_CSS страниц для выбора субъектов и совокупности показателей качества жизни Jll Создание HTML_CSS страниц для выбора субъектов и совокупности показателей качества жизни
PhplO Создать РНР-обработчик запроса о рейтинге субъектов РФ (с учетом выбранного Jl2 Создать РНР обработчик запроса о рейтинге субъектов РФ (с учетом выбранного периода)
периода)
Phpll Вывод результата J13 Вывод результата
Phpl2 Обработать ошибки системы J14 Обработать ошибки системы
F3: Динамика рейтинга качества жизни (в графиках)
Phpl3 Поиск и изучение php-расширения J15 Поиск и изучение php-расширения
1 2 3 4
Phpl4 Создание кнопки обработки на главной странице Лб Оплата за php-расширение ARIDATables
Phpl5 Создание формы для выбора периода исследования J17 Изучение и использование приобретенного расширения
Phpl8 Обработать ошибки системы
F4: Регистрация
Phpl9 Создание дополнительной таблицы в MySQL, создание страницы для ввода реквизитов J20 Установка регистрации с помощью встроенного расширения Joomla
Php20 Создание файла регистрации (reg.php) J21 редактирование регистрации
Php2l Разграничение доступа к информации
F5:Опрос
Php22 Создание HTML формы (Вопрос +Вариант ответов) J22 Создание опроса с помощью встроенного расширения Joomla
Php23 Создание таблицы в базе и наполнение данными J23 Редактирования модуля, реализующего опрос в CMS Joomla
Php24 РНР-файл для отображения результатов опроса
Fб:Экспорт данных в Excel
Php25 Создание кнопки обработчика J24 У расширения ARIDA Tables уже возможность экспорта перевода данных в Excel
Php2б Написание кода для конвертирования с помощью расширения РНР-Ехсе1 J25 Редактирование кнопки для конвертирования данных
Шаг 5. Оцениваются (пооперационно) трудозатраты на проектирование веб-приложения при использовании разных инструментальных средств - путем натурных экспериментов (хронометраж), либо путем анкетирования самих программистов-проектировщиков, либо
путём опроса экспертов-руководителей служб разработки веб-приложений [3-6].
В качестве примера рассмотрим вариант получения исходной информации путём опроса экспертов. Особенность предлагаемого подхода состоит, во-первых, в использовании многошаговой процедуры, на каждом шаге которой осуществляется имитационное моделирование, и во-вторых, в интеграции метода Дельфи с экспертизой, направленной на получение обобщенного мнения группы экспертов о возможном диапазоне значений искомого показателя [7]. Такое объединение даёт ряд преимуществ, в частности, предоставляет специалистам, участвующим в экспертизе, рассматривать возражения и предложения других членов экспертной группы в атмосфере, свободной от влияния личных качеств участников. При этом непосредственное общение специалистов друг с другом заменяется последовательностью шагов, на каждом из которых реализуется полный цикл экспертизы, включая информирование специалистов о результатах предыдущего шага.
Алгоритм получения оценок трудозатрат на проектирование вебприложения предполагает реализацию следующих шагов:
1) Оценки каждого ,-го эксперта на j-м шаге Э®, (минимальное, максимальное и наиболее вероятное значения показателя) представляются в виде треугольного или равномерного (если указана только два значения затрат времени на проектирование веб-приложения распределений.
2) Обобщенное коллективное мнение п экспертов об искомом значении анализируемого показателя определяется как среднее п случайных величин, имеющих треугольное или равномерное распределения (мнений п участников экспертной группы) путем реализации на каждом к-ом шаге имитационного моделирования функции
Э(к|об=(2Э<к|,)/п, (,€п).
В качестве инструментальных средств для реализации имитационного моделирования может использоваться программная система [8].
3) В результате имитационного моделирования на каждом к-ом шаге получают статистические характеристики (математическое ожидание, дисперсию, коэффициент вариации, эксцесс, асимметрию) и распределение (в форме гистограммы и таблицы) значений искомого показателя - функции Э^ЦЭ®,).
4) После каждого шага (цикла экспертизы) участников экспертной группы знакомят с объяснениями, представленными в защиту сильно отличающихся оценок анализируемого показателя, и предлагают при желании изменить свои предыдущие ответы.
5) На каждом очередном j-ом шаге оценивают изменение значений коэффициента вариации К(’)уаг функции Э(’)об. При отклонении коэффициента вариации от предыдущего значения, например, на 5% и менее можно считать, что оценки экспертов стабилизировались и целесообразно завершать экспертизу, т.е. если
|К(’)уаг-К(’+1)уаг 1*100/ К(’)уаг %<5%, то можно завершать экспертизу. 6)На основании результатов имитационного моделирования на последнем шаге оценивают доверительные границы значений искомого показателя и вероятность того, что его значения окажутся больше или меньше определенного числа.
Экспертиза завершается, когда изменение коэффициента вариации мнений экспертов на очередном шаге не превысило заданный порог (например, 5%).
Так, пусть группа из 8 экспертов оценивает время, необходимое для разработки у модуля “Определение рейтинга субъекта РФ” Результаты 4-х шагов экспертизы представлены в таблице 3.
Таблица 3
Количественная информация о ресурсоёмкости операций по разработке модуля «Определение рейтинга субъектов РФ» с помощью инструментов
HTML-PHP-MySQL
Эксперт Шаг1 Шаг2 Шаг3 Шаг4
мин мода макс мин мода макс мин мода макс мин мода макс
Э1 500 900 2000 600 700 1500 600 700 1400 700 750 1300
Э2 100 1000 10000 900 1000 2000 650 750 1500 650 750 1500
Э3 400 800 1300 400 800 1300 600 710 1100 600 710 1100
Э4 450 790 2500 450 790 2500 600 800 1200 600 800 1200
Э5 456 560 4000 456 560 2000 650 700 1200 650 700 1200
Э6 700 900 3000 700 900 1500 700 900 1100 700 850 1100
Э4 450 790 2500 450 790 2500 600 800 1200 600 800 1200
Э5 456 560 4000 456 560 2000 650 700 1200 650 700 1200
Э6 700 900 3000 700 900 1500 700 900 1100 700 850 1100
Э7 500 788 14700 500 788 5000 650 788 1200 650 800 1200
Э8 900 1500 3000 900 1500 3000 700 800 1400 700 850 1400
Шаг 6. Осуществляется визуализация анализируемого процесса с использованием, например, IDEF0-моделей или ЦМЬ-диаграмм. Визуальные модели обеспечивают возможность исследования и представления процесса
проектирования, позволяют оценить в взаимосвязанность отдельных операций. Важным и исключительно полезным свойством визуальных моделей является и то, что однажды построенные и сохраненные в базе данных ЦМЬ модели можно в дальнейшем постоянно совершенствовать добавлением деталей, более подробно раскрывающих содержание процесса. А с помощью диаграмм деятельности и последовательностей в модели можно отражать динамические аспекты поведения системы.
Шаг 7. Осуществляется автоматизированный синтез имитационной модели процесса проектирования. Для этого может, например,
использоваться система СИМ-ЦМЬ [8], если визуализация выполнена с помощью унифицированного языка моделирования ЦМЬ. Если модель создана с использованием нотации IDEF0, то сначала выполняется
конвертирование модели в ЦМЬ-диаграммы [9, 10], затем проводится синтез имитационной модели, после чего выполняется имитационное моделирование процессов проектирования веб-приложения с использованием сопоставляемых программных инструментов
В результате имитационного моделирования получают статистические характеристики (математическое ожидание, дисперсия, коэффициент вариации, эксцесс, асимметрия) и описание в виде таблиц и гистограмм распределения величины затрат конкретных ресурсов (время, материалы, энергия, живой и овеществленный труд) на реализацию различных
подмножеств функциональных операций и процесса проектирования вебприложения в целом. Зная распределение расхода j-го ресурса по анализируемому процессу, можно оценить вероятность того, что при проектировании этого веб-приложения потребуется конкретное количество ресурса j и, наоборот, определить, какое количество ресурса j будет необходимо для выполнения процесса с заданной вероятностью.
Результаты моделирования процесса проектирования
рассматриваемого веб-приложения с использованием сравниваемых
инструментальных средств - CMS Joomla, PHP-MySQL - представлены в табл. 4-7 и на рис. 1 и 2.
Таблица 4
Значения статистических характеристик трудоёмкости проектирования вебприложения при использовании инструментального средства CMS -Тоот1а.
Статистическая характеристика Значения
Переменная Шпс1
Комментарий Получение рейтинга субъекта в текущем году.
Число итераций 1000
Среднее 1198.560
Дисперсия 35930.808
Среднеквадратическое отклонение 189.554
Коэффициент вариации 0.158
Асимметрия 0.278
Эксцесс -0.134
Минимум 674.752
Максимум 1815.996
Модальный интервал 1090 : 1193
Таблица 5
Значения накопленной вероятности времени завершения процесса проектирования с использованием CMS 1оош1а
X -^min X -^max Частота Вероятность Накопленная
675 779 5 0.005 0.005
779 882 27 0.027 0.032
882 986 104 0.104 0.136
986 1090 173 0.173 0.309
1090 1193 204 0.204 0.513
1193 1297 189 0.189 0.702
1297 1401 157 0.157 0.859
1401 1505 75 0.075 0.934
1505 1608 41 0.041 0.975
1608 1712 20 0.020 0.995
1712 1816 5 0.005 1.000
Получение рейтина субъекта в текущем году (func1)
250
200
150
100
50
0
Рис. 1. Гистограмма моделирования процесса проектирования веб-приложения при
использовании СМБ ГООМЪА
Таблица 6
Значения накопленной вероятности времени завершения процесса проектирования с использованием инструментального средства PHP+MYSQL Функция «Рейтинг субъекта»
Xmin Xmax Частота Вероятность Накопленная
782 883 25 0.025 0.025
883 985 58 0.058 0.083
985 1087 138 0.138 0.221
1087 1188 195 0.195 0.416
1188 1290 196 0.196 0.612
П „
675 -779779 -882882 -986 986 - 1090 - 1193 - 1297 - 1401 - 1505 - 1608 - 1712 -
1090 1193 1297 1401 1505 1608 1712 1816
1290 1392 166 0.166 0.778
1392 1493 114 0.114 0.892
1493 1595 60 0.060 0.952
1595 1697 32 0.032 0.984
1697 1798 10 0.010 0.994
1798 1900 6 0.006 1.000
Таблица 8
Значения накопленной вероятности времени завершения процесса проектирования с использованием PHP+MYSQL Функция «Определение рейтинга субъекта»
Xmin Xmax Частота Вероятность Накопленная
782 883 25 0.025 0.025
883 985 58 0.058 0.083
985 1087 138 0.138 0.221
1087 1188 195 0.195 0.416
1188 1290 196 0.196 0.612
1290 1392 166 0.166 0.778
1392 1493 114 0.114 0.892
1493 1595 60 0.060 0.952
1595 1697 32 0.032 0.984
1697 1798 10 0.010 0.994
1798 1900 6 0.006 1.000
Получение рейтинга субъекта (func1)
П 1=1
Рис. 2. Гистограмма моделирования процесса проектирования веб-приложения при использовании PHP+MySQL (функция определения рейтинга субъекта)
Шаг 8. Выполняется сравнительная оценка трудоёмкости процессов
проектирования веб-приложений с использованием выделенного
подмножества инструментальных средств и выбор конкретного
программного инструмента из группы сопоставимых с учетом принятых
(установленных) критериев. По каждому инструментальному средству
проектирования выполняется оценка резервов снижения трудоёмкости
процессов проектирования путём вычисления величины коэффициента
10
вариации и величины правосторонней асимметрии распределения; при необходимости более точной оценки резервов снижения ресурсоёмкости в качестве точки отсчета берётся медиана эмпирического распределения затрат ресурса [11]. С использованием рассмотренной универсальной методики выполнена разработка веб-приложения для оценки качества жизни населения административно-территориальных образований [12].
ВЫВОДЫ.
1) Предложена универсальная методика статистического анализа при количественной оценке трудоёмкости процессов проектирования вебприложений, требующая для применения минимальных затрат ресурсов. При этом:
- показано, что имитационное моделирование позволяет получать статистические характеристики и распределение затрат ресурсов на выполнение процессов проектирования веб-приложений при любом распределении ресурсоёмкости отдельных операций процесса, даёт возможность оценить вероятность попадания затрат времени и различных ресурсов в заданный диапазон значений.
- предложено резервы снижения ресурсоёмкости процессов проектирования оценивать по величине коэффициента вариации и величине правосторонней асимметрии распределения; при необходимости более точной оценки резервов снижения ресурсоёмкости в качестве точки отсчета рекомендуется брать медиану эмпирического распределения затрат ресурса.
2) Показана экономическая обоснованность применения процессностатистического учета затрат ресурсов для оценки трудоёмкости процессов проектирования веб-приложений, т.е. возможность и целесообразность представления любого процесса проектирования в виде совокупности (суммы) операций, случайных по времени и затратам ресурсов (трудовых, финансовых, энергетических, материальных); визуализации процесса и автоматизированного синтеза имитационных моделей; получения статистических характеристик (математического ожидания, дисперсии, коэффициента вариации, эксцесса, асимметрии) и описаний распределения затрат ресурсов по каждой операции и процессу в целом (в виде таблиц и гистограмм); оценки вероятности выполнения процесса с заданным объёмом ресурсов.
3) Расширены возможности принятия оптимальных управленческих решений. Так, выполнив построение ЦМ^диаграмм и генерацию имитационных моделей, и получив в результате моделирования описание
распределения затрат ресурсов по каждому варианту организации процесса проектирования веб-приложений, можно:
-определять ресурсоемкость каждой операции процесса, выявлять наиболее ресурсоемкие операции;
-проводить сравнительный количественный анализ затрат ресурсов при различных вариантах организации процессов проектирования вебприложений;
-экономически обоснованно выбирать оптимальный вариант процесса проектирования веб-приложений (например, по критерию минимума затрат какого-либо ресурса или по критерию минимальной совокупной стоимости владения процессом);
-обосновывать целесообразность внедрения новых технологий проектирования веб-приложений и т.д.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Хубаев Г.Н. Сравнение сложных программных систем по критерию функциональной полноты// ПРОГРАММНЫЕ ПРОДУКТЫ И СИСТЕМЫ (SOFTWARE&SYSTEMS). - 1998. - № 2. - С. 6 - 9.
2. Хубаев Г.Н., Щербаков С.М., Аручиди Н.А. Программная система анализа сложных систем по критерию функциональной полноты // СВИДЕТЕЛЬСТВО ОБ ОФИЦИАЛЬНОЙ РЕГИСТРАЦИИ ПРОГРАММЫ для ЭВМ. - №2009615296. - М.: РОСПАТЕНТ, 2009.
3. Моделирование деловых процессов в налоговых инспекциях: Монография / Под общ. ред. Т.В. Шевцовой, Д.А. Чушкина / А.Б. Паскачев, Ю.Д.Джамурзаев, Г.Н. Хубаев, С.Н. Широбокова. - М.: Изд-во экономикоправовой литературы, 2006. - 304 с.
4. Хубаев Г., Родина О. Модели, методы и программный инструментарий оценки совокупной стоимости владения объектами длительного пользования (на примере программных систем) / Монография. -Saarbrucken: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2012. - 370 с.
5. Хубаев Г.Н. Информационные и программные системы как объекты активного экспериментирования // ПРОГРАММНЫЕ ПРОДУКТЫ И СИСТЕМЫ (SOFTWARE&SYSTEMS). - 1999. - № 2. - С. 2 - 7.
6. Хубаев Г.Н. Ресурсоемкость продукции и услуг: процессностатистический подход к оценке // Автоматизация и современные технологии. - 2009. - №4. - С. 22-29.
7. Хубаев Г.Н. Имитационное моделирование для получения групповой экспертной оценки значений различных показателей// Автоматизация и современные технологии. - 2011. - №11. - С. 19 - 23.
8. Хубаев Г.Н., Щербаков С.М., Рванцов Ю.А. Система автоматизированного синтеза имитационных моделей на основе языка UML «СИМ-UML» // СВИДЕТЕЛЬСТВО ОБ ОФИЦИАЛЬНОЙ РЕГИСТРАЦИИ ПРОГРАММЫ для ЭВМ. - №2009610414. - М.: РОСПАТЕНТ, 2009.
9. Хубаев Г.Н., Широбокова С.Н., Ткаченко Ю.В., Титаренко Е.В. Автоматизированный конвертер моделей IDEF0 в диаграммы деятельности языка UML «ToADConverter» («ToADConverter»)// СВИДЕТЕЛЬСТВО О ГОСУДАРСТВЕННОЙ РЕГИСТРАЦИИ ПРОГРАММ для ЭВМ №2009613137. - М.: РОСПАТЕНТ, 2009.
10. Хубаев Г.Н., Широбокова С.Н., Ткаченко Ю.В., Титаренко Е.В. Автоматизированный конвертер моделей IDEF0 в диаграммы деятельности языка UML для Web-серверов «ToADConverter.Web» («ToADConverter.Web»)// СВИДЕТЕЛЬСТВО О ГОСУДАРСТВЕННОЙ РЕГИСТРАЦИИ ПРОГРАММ для ЭВМ №2009616090. - М.: РОСПАТЕНТ, 2009.
11. Хубаев Г.Н. Оценка резервов снижения ресурсоёмкости товаров и
услуг: методы и инструментальные средства //ПРИКЛАДНАЯ
ИНФОРМАТИКА. - 2012. - №2(38). - С.84-90.
12. NZOMWITA Romaric, BURUNDI (НЗОМВИТА Ромарик, Бурунди). SPЙaFICITЙS DE LA MISE EN ftUVRE D'UNE APPLICATION WEB POUR
Valuer la qual™ de la vie ENTiras territoriales//
Материалы Международной конференции «Статистика в современном мире: Методы ,модели, инструменты». - Ростов-на-Дону, 2012. - С. 181 - 183.
