Разработка, внедрение и адаптация программного обеспечения отраслевой направленности

Г.Н. ФЕДОРОВА

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Москва
КУРС
ИНФРА-М

2020

РАЗРАБОТКА, ВНЕДРЕНИЕ 
И АДАПТАЦИЯ ПРОГРАММНОГО 
ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОТРАСЛЕВОЙ 
НАПРАВЛЕННОСТИ

Рекомендовано в качестве учебного пособия

для учебных заведений, реализующих программу среднего  профессионального 
образования по специальности 
2.09.02.05 Прикладная информатика (по отраслям),  
ПМ “Разработка, внедрение и адаптация программного обеспечения 
отраслевой направленности)

СРЕДНЕЕ  ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ  ОБРАЗОВАНИЕ

УДК 681.3.06(075.8)
ББК 32.973-018.2

Ф33

© Федорова Г.Н., 2016
© КУРС, 2016

Г.Н. Федорова
Разработка, внедрение и адаптация программного обеспечения отраслевой направленности: Учебное пособие / 
Г.Н. Федорова. — Москва : КУРС : ИНФРА-М, 2020. — 
336 с. (Среднее профессиональное образование).

ISBN 978-5-906818-41-6 (КУРС)
ISBN 978-5-16-011876-5 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-104356-1 (ИНФРА-М, online)

В учебном пособии рассматривается круг вопросов, связанных с разработкой, внедрением и адаптацией программного обеспечения. Излагаются
методы отладки, и тестирования программ, и особенности разработки технической и проектной документации. Анализируются методики измерений
характеристик программного обеспечения, оценки их эффективности, описываются стандарты качества программного обеспечения. Обсуждаются технологии сбора информации и создания информационных ресурсов.
Учебное пособие подготовлено для студентов учреждений среднего профессионального образования по специальности 2.09.02.05 — Прикладная информатика (по отраслям) по профессиональному модулю «Разработка, внедрение и адаптация программного обеспечения отраслевой направленности»
и полностью соответствует Федеральному Государственному образовательному стандарту СПО по данной специальности.

УДК 681.3.06(075.8)
ББК 32.973-018.2

Ф33

ISBN 978-5-906818-41-6 (КУРС)
ISBN 978-5-16-011876-5 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-104356-1 (ИНФРА-М, online)

Рецензенты:
Л.А. Ибрагимова — доктор педагогических наук, профессор, ФГБОУ ВПО « Нижневартовский государственный университет».
В.В. Кузьмин — кандидат технических наук, доцент, директор филиала ФГБОУ ВО
СГАСУ в г. Белебее РБ.

ФЗ 
№ 436-ФЗ
Издание не подлежит маркировке 
в соответствии с п. 1 ч. 4 ст. 11

Предисловие

Учебные издания по информатизации производства и управления 

теряют свою актуальность в короткие сроки, так как стремительно ме-
няются и информационные технологии, используемые на предприятиях, и экономические условия, в которых они работают. При этом 
подготовка в среднем учебном заведении предусматривает овладение 
будущими специалистами самыми новейшими знаниями вобласти разработки и внедрения программного обеспечения и умением активно 
использовать эти знания в своей профессиональной деятельности.

Предлагаемое учебное пособие не претендует на полномасштабное изложение материала по созданию отраслевых программных 
продуктов. Эта книга дает широкое представление о технологиях 
разработки программного обеспечения, процессах взаимодействия 
компонентов программных систем, особенностях решения тех или 
иных прикладных задач на различных программных платформах. 
Углубленно рассматриваются лишь некоторые наиболее важные 
аспекты разработки, тестирования, обеспечения надежности программного обеспечения. Для получения более подробных разъяснений к предлагаемому материалу следует обратиться к литературе, 
список которой приводится в конце книги.

Главы 1–4 посвящены вопросам технологии разработки про
граммного обеспечения. В них рассматривается жизненный цикл 
программного обеспечения, излагаются стратегии разработки программного обеспечения (каскадная, инкрементная, эволюционная), 
даются сравнительные характеристики и описываются поддерживающие их процессы. Разъясняются методы проведения обследования 
предметной области, составления функциональных и эксплуатационных спецификаций по требованиям заказчика. Даются раъяснения 
по основам объектно-ориентированного программирования.
В главе 5 рассматриваются вопросы, связанные с тестированием 

программного обеспечения — проверкой соответствия программного 
обеспечения требованиям. Особое внимание уделено тестированию 
производительности программного обеспечения — нагрузочному тестированию, тестированию стабильности идругим видам тестирования.

Глава 6 содержит материалы по стандартизации и документирова
нию разработки программного обеспечения. В ней сформулированы 
основные задачи и принципы стандартизации, рассмотрены основные 
нормативные документы по стандартизации — государственные стандарты РФ, международные (региональные) стандарты, правила, нормы 
и рекомендации по стандартизации, общероссийские классификаторы 
и т.д. Часть материалов посвящена рассмотрению вопросов документирования программного обеспечения в соответствии с российскими 
стандартами. Дается общее описание стандартов ЕСПД и ГОСТ Р. 

Представленные стандарты регламентируют процессы жизненного 
цикла, описывают характеристики программного обеспечения, регламентируют составление технического задания на разработку программного обеспечения, документации пользователя и других программных 
и эксплуатационных документов.

Главы 7–11 посвящены разработке и администрированию баз дан
ных. Без знаний в области данных невозможна разработка программного обеспечения. В указанных главах рассматриваются типовые 
модели логической организации данных, механизмы проектирования 
баз данных, основные методы и средства защиты данных, возможности языка SQL для работы с базами данных. Изложены вопросы 
обеспечения целостности данных, принципы и технологии обмена 
данными в компьютерных сетях.

В главах 12–15 излагаются основные принципы разработки интернет-приложений. Эти главы учебного издания охватывают достаточно широкий спектр технологий и подходов, используемых 
в web-разработке. Описываются способы реализации клиентской 
активности. Отдельная глава посвящена способам организации активных web-серверов, формированию динамических документов 
HTML с помощью CGI, языков Perl, PHP. Рассматриваются приложения ISAPI и их использование для формирования динамических 
документов. Рассказывается о среде ASP и ASP.NET.

Главы 16, 17 посвящены вопросам обеспечения качества про
граммного продукта и способам повышения его надежности. В этих 
главах описываются способы количественной оценки процесса разработки программного обеспечения, а именно, методы сбора, анализа 
и использования метрик и моделей измерения. Много внимания 
уделяется и вопросам обеспечения надежности программного продукта на различных этапах разработки, а также анализу рисков, возникающих в процессе его создания.

Глава 18 посвящена информационным системам на предприятии. 

В ней достаточно подробно раскрыты положения и методологические 
принципы современных информационных систем управления, а также 
изложена стратегия их развития. Проанализированы принципы построения интегрированных корпоративных информационных систем.

Учебное пособие подготовлено в полном соответствии с Федеральным Государственным образовательным стандартом СПО, может 
быть использовано студентами при освоении профессионального 
модуля «Разработка, внедрение и адаптация программного обеспечения отраслевой направленности» специальности 09.02.05 Прикладная информатика (по отраслям). Предлагаемый материал может стать 
полезным для студентов и преподавателей других специальностей, 
связанных с программным обеспечением, а также для широкого круга 
специалистов, занимающихся разработкой и внедрением программных продуктов на предприятиях.

Глава 1. ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ 

ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

1.1. Основные термины и определения

Программное обеспечение (ПО) представляет собой совокупность 

программ и сопровождающей их документации, обеспечивающую 
решение прикладных задач и функционирование аппаратных средств 
ЭВМ.
В каждой отрасли есть специфические бизнес-процессы, требо
вания и задачи. Для решения задач, специфичных для какой-либо 
отдельной отрасли, разрабатывается и используется отраслевое программное обеспечение, которое нацелено на максимальное соответствие потребностям в автоматизации важных для предприятий бизнес-процессов.
Бизнес-процесс — это совокупность взаимосвязанных действий 

или операций, которые используют ресурсы предприятия для создания или получения продукции (работ, услуг), необходимой потребителю.
Технология разработки программного обеспечения представляет со
бой совокупность методик, методологий и средств, обеспечивающих 
в заданных условиях получение программной продукции с заданными свойствами.
Технология разработки программного обеспечения охватывает 

содержание процесса программирования в его широком значении — 
от появления потребности в создании некоторых программ до ее 
изготовления, передачи пользователю, модификации в процессе 
эксплуатации и прекращения использования вследствие морального 
старения.
Программное обеспечение обладает внутренней организацией, 
или внутренней структурой, образованной взаимосвязанными программными модулями. Это справедливо для сложных и многофункциональных программных продуктов, которые называются программными системами. Структурное разбиение программ на отдельные 
составляющие служит основой и для выбора инструментальных 
средств их создания, хотя имеет место и обратное влияние — выбор 
инструментальных средств разработчика программного обеспечения 
определяет типы программных модулей. 
При создании программных продуктов выделяются многократно 
используемые модули, проводится их типизация и унификация, за 

счет чего сокращаются сроки и трудозатраты на разработку программного продукта в целом. Некоторые программные продукты 
используют модули из готовых библиотек стандартных подпрограмм, 
процедур, функций, объектов, методов обработки данных.
Информационная технология — это приемы, способы и методы 

применения средств вычислительной техники при выполнении 
функций сбора, хранения, обработки и использования данных.

Любой программный продукт (ПП) должен выполнять те функции, для которых был создан. Качественный ПП должен обладать 
еще рядом свойств, позволяющих успешно его использовать в течение продолжительного времени.
Качество программного обеспечения — это совокупность его характеристик, которые влияют на способность программного обеспечения удовлетворять заданные потребности пользователя. Это, однако, 
не означает, что разные программные продукты должны обладать 
одним и тем же набором свойств с одинаковыми значениями количественных показателей. Как и в случае технических устройств, показатели качества являются противоречивыми, что означает следующее — улучшение одних показателей качества может быть достигнуто за счет ухудшения других. Качество программного обеспечения 
является удовлетворительным, если количественные показатели 
свойств гарантируют успешное его использование. Ниже дается описание основных критериев качества программного обеспечения.
Функциональность можно определить как способность программного обеспечения выполнять набор функций, определенных его 
внешними спецификациями.
Надежностью называют способность программного обеспечения 
безотказно выполнять заданные функции при заданных условиях 
в течение заданного периода времени с высокой степенью вероятности. Надежность не означает безошибочности, для надежного программного обеспечения важно, чтобы ошибки появлялись при применении программного обеспечения достаточно редко и не приводили к катастрофическим последствиям.

Легкость применения — это способность минимизировать затраты 

пользователя на подготовку и ввод исходных данных и оценку полученных результатов, а также вызывать положительные эмоции пользователя.
Эффективность — это отношение уровня услуг, предоставляемых 

программным обеспечением, к объему используемых вычислительных ресурсов. Объем используемых вычислительных ресурсов количественно определяется затратами машинного времени и оперативной памяти на выполнение заданных функций.
Мобильность программных продуктов означает их независимость 
от технического комплекса системы обработки данных, операцион

ной среды, сетевой технологии обработки данных, специфики предметной области и т.п. Мобильный (многоплатформенный) программный продукт может быть установлен на различных моделях компьютеров и операционных систем, без ограничения на его эксплуатацию 
в условиях вычислительной сети.

Модифицируемость программного обеспечения означает способ
ность к внесению изменений, например расширение функций обработки, переход на другую техническую базу обработки и т.д.

Коммуникативность программного обеспечения основана на максимально возможной их интеграции с другими программами, обеспечении обмена данными (экспорт/импорт баз данных, внедрение 
или связывание объектов обработки и т.д.).

Сопровождаемость программного обеспечения — характеристики 

программного обеспечения, позволяющие минимизировать усилия 
по внесению в него изменений для устранения ошибок или для модификации в соответствии с изменяющимися потребностями пользователей

Точность — характеристика, определяющая точность результатов 

выполнения расчетов в соответствии с их назначением. Например, 
если в программе ведутся расчеты по банковским операциям, то разумная точность составляет три знака после запятой с последующим 
округлением до двух знаков. Если в программе производятся расчеты 
по биологическим экспериментам на молекулярном уровне, то может 
потребоваться точность до 10–12 десятичных знаков.

Устойчивость к ошибкам — предсказуемость работы программного 

продукта в условиях любых наборов входных данных или наличия 
ошибок при взаимодействии с оборудованием.

Информативность — одна из характеристик, обеспечивающая 
понятность программного обеспечения. Говорят, что программный 
продукт обладает характеристикой информативности, если содержит 
информацию, обеспечивающую понимание назначения программного обеспечения, принятых ограничений, смыслового значения 
результатов работы отдельных компонентов.
Открытость программного обеспечения при доступности его исходного кода дает возможность понять назначение каждого оператора 
программного обеспечения (например, каждый из идентификаторов 
программы должен нести смысловую нагрузку).
Согласованность как характеристика качественного программного 

обеспечения бывает внутренней и внешней. Внутренняя согласованность должна обеспечивать единую терминологию, единую трактовку 
понятий и значений. Особое значение эта характеристика приобретает при создании программных комплексов, когда над проектом 
работает группа специалистов, и в процессе работы необходимы контакты по взаимной увязке программных модулей. Внешняя согласо

ванность обеспечивается однозначным соответствием создаваемого 
программного обеспечения требованиям, изложенным в техническом 
проекте на его разработку, а также тем или иным отраслевым стандартам.

1.2. Стадии жизненного цикла  
программного обеспечения

Понятие жизненного цикла является одним из базовых понятий 
методологии разработки программного обеспечения.
Жизненный цикл программного обеспечения (ЖЦ ПО) представляет 
собой непрерывный процесс, начинающийся с момента принятия 
решения о создании программного обеспечения и заканчивающийся 
в момент полного изъятия его из эксплуатации.

Для того чтобы получить представление о возможной структуре 

жизненного цикла программного обеспечения, обратимся сначала 
к соответствующим стандартам, описывающим технологические 
процессы. Международным стандартом, регламентирующим жизненный цикл программного обеспечения, является ISO/IEC 12207 
(ISO — International Standards Organization, Международная организация по стандартизации; IEC — International Electrotechnical 
Commission, Международная комиссия по электротехнике). Стандарт 
ISO/IEC 12207 определяет структуру жизненного цикла, включая 
процессы, действия и задачи, которые должны быть выполнены во 
время создания программного продукта. Российским аналогом является ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207 — Информационная технология. 
Системная и программная инженерия. Процессы жизненного цикла 
программных средств.
Жизненный цикл программного обеспечения можно представить 

как ряд событий, происходящих с ПО в процессе его создания и использования. Разработка программного обеспечения, как правило, 
выполняется для определенной предметной области. Особенности 
предметной области и функционирования программного обеспечения в ней, безусловно, оказывают влияние на состав ПО. Программное обеспечение разрабатывается как некоторый проект. Многие 
особенности управления проектами и фазы разработки проекта (фазы 
жизненного цикла) являются общими, не зависящими не только от 
предметной области, но и от характера проекта. Каждый проект, независимо от сложности и объема работ, необходимых для его выполнения, проходит в своем развитии определенные состояния. Совокупность ступеней развития от возникновения идеи до полного завершения проекта принято разделять на стадии или этапы.

В определении количества стадий и их содержания имеются некоторые отличия, поскольку эти характеристики во многом зависят 

от условий осуществления конкретного проекта и опыта основных 
участников. Тем не менее логика и основное содержание процесса 
разработки информационной системы почти во всех случаях являются общими.
Можно выделить следующие стадии развития программного обеспечения:

1) анализ предметной области и формирование требований (концепции);

2) проектирование;
3) реализация;
4) тестирование;
5) ввод в эксплуатацию;
6) эксплуатация (сопровождение проекта).
Завершается жизненный цикл программного обеспечения выводом его из эксплуатации.

Для каждого этапа определяются состав и последовательность 

выполняемых работ, получаемые результаты, методы и средства, необходимые для выполнения работ, роли и ответственность участников и т.д. Такое формальное описание ЖЦ программного продукта 
позволяет спланировать и организовать процесс коллективной разработки и обеспечить управление этим процессом. Рассмотрим каждую из стадий более подробно.

Стадия формирования требований к программному обеспечению 

является одной из важнейших, поскольку определяет успех всего 
проекта. На этом этапе формулируются цели и задачи проекта, устанавливается область применения программного обеспечения и определяются граничные условия, выделяются базовые сущности и взаимосвязи между ними. Идентифицируются все внешние объекты, 
с которыми должно взаимодействовать разрабатываемое программное обеспечение, и определяется характер этого взаимодействия на 
высоком уровне, т.е. идентифицируются все функциональные возможности программ и производится описание наиболее существенных из них. Определяются сроки и стоимость разработки ПО, формируется и подписывается техническое задание на разработку программного обеспечения. Таким образом, создается основа для 
дальнейшего проектирования программного продукта.

Стадия анализа и формирования требований включает в себя следующие этапы:
1) планирование работ. Основными задачами этого этапа являются:
• определение целей разработки;
• предварительная экономическая оценка проекта;
• построение плана-графика выполнения работ;

2) проведение обследования автоматизируемого объекта, в рамках 

которого осуществляются:
• предварительное определение требований к программному обеспечению;

• анализ информации, поступающей из внешних источников;
• анализ внутренних информационных потоков;
• построение моделей предметной области на основании результатов обследования;
3) анализ существующих аналогичных программных продуктов.
Стадия проектирования, как правило, включает определение архитектуры программной системы, ее функций, внешних условий 
функционирования, интерфейсы и распределение функций между 
пользователями и системой, требования к программным и информационным компонентам. Проектирование системы проводится на 
основе результатов формирования требований. Методология проектирования соединяет в себе приемы представления физической, логической, а также динамической и статической моделей системы. 
Разрабатывается функциональная спецификация программного 
обеспечения, выбирается архитектура системы, определяется наиболее подходящая СУБД, проектируются структуры хранения данных, оговариваются требования к аппаратному обеспечению, определяется набор организационных мероприятий, которые необходимы 
для внедрения программного обеспечения, а также перечень документов, регламентирующих его использование. Оформляется эксплуатационная документация.
На этапе реализации строятся прототипы как целой программной 

системы, так и ее частей, осуществляется физическая реализация 
структур данных, разрабатываются программные коды, выполняется 
отладочное тестирование, создается техническая документация. В результате этапа реализации появляется рабочая версия продукта.
Тестирование программного продукта тесно связано с такими эта
пами разработки, как проектирование и реализация. В систему встраиваются специальные механизмы, которые дают возможность производить тестирование программного обеспечения на соответствие 
требований к нему, проверку оформления и наличия необходимого 
пакета документации. Результатом тестирования являются устранение всех недостатков программного продукта и заключение о ее качестве.

Внедрение (ввод в эксплуатацию) программного обеспечения 

обычно предусматривает такие шаги, как:
• установка программной системы;
• обучение пользователей;
• документирование (выдача соответствующих приказов, приемоч
ных актов и т.п.).