Aplicación del Estándar ISO 9001:2000 a la Metodología de Programación Extrema (XP): Una experiencia de Pregrado

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1 Aplicación del Estándar ISO 9001:2000 a la Metodología de Programación Extrema (XP): Una experiencia de Pregrado Nathali Chacabana Yato 1 Juan Manuel Gutiérrez Cárdenas 1 Lenin Orihuela Ordóñez 1 1 Universidad Católica San Pablo Resumen La calidad en el proceso de desarrollo de software va tomando cada vez una mayor importancia ya que los clientes o personas a las que esta dirigida el software se vuelven más exigentes y críticos al momento de aceptar o rechazar un producto. Entre una de las normativas clásicas en cuanto a calidad se encuentra el estándar internacional ISO 9001:2000 el cual establece definir un Sistema de Gestión de Calidad o SGC, el problema es el criticismo burocrático que se le da al seguimiento de una normativa ISO y la gran aceptación que están logrando las metodologías ligeras entre ellas la Programación Extrema - XP la cual goza de gran notoriedad en el ámbito académico e industrial. El presente trabajo describe la experiencia de aplicar el estándar ISO 9001:2000 a la metodología de programación extrema de tal manera que se pueda lograr un adecuado conjunto de prácticas aplicables en el desarrollo de software, esta investigación se ha centrado en un conjunto de casos de estudio enfocados a alumnos de pregrado. 1. Introducción En la actualidad la calidad en el proceso de desarrollo de software va adquiriendo una mayor importancia, donde el interés por conseguir la satisfacción de las necesidades del cliente toma cada vez más un mayor valor; esto hace que se convierta en un factor importante para la aceptación o rechazo de los proyectos de desarrollo, ya que el cliente optará por aquel software que responda a sus exigencias de una manera segura y confiable. La calidad en el sector informático, es el resultado de constantes investigaciones que tienen como fin la búsqueda de la mejora continua en los procesos de desarrollo (especificaciones, diseño, código, etc.), es por esto que no basta con considerar la calidad del producto una vez finalizado ya la solución a los problemas dados sea inalcanzable o demasiado costosa. Dentro de este contexto es que surge una interrogante A qué se denomina calidad de software? Según R. Pressman Calidad es: La Concordancia con los requisitos funcionales y de rendimiento explícitamente establecidos con los estándares de desarrollo y con las características implícitas que se espera de todo software desarrollado profesionalmente [PRESSMAN 2002], así mismo la Organización Internacional de Estándares (International Standard Organization - ISO) la define como: El conjunto de características de una entidad que le confieren su aptitud para satisfacer las necesidades expresadas y las implícitas [ISO 9001:2000] Considerando las definiciones anteriormente citadas, se puede decir que la determinación de requerimientos son la base para obtener un software de calidad y que la ausencia de concordancia en los requisitos es una causa por la cual los proyectos de desarrollo fracasen. Evaluar la calidad

2 en un software es totalmente diferente a evaluar la calidad en otros productos de fabricación industrial, ya que el software posee características especiales al ser un producto abstracto, el cual se desarrolla más no se fabrica y donde el diseño juega un rol importante; además un producto de software no se deteriora con el tiempo y su mantenimiento puede ser más complejo que otros productos manufacturados. El presente trabajo se enfoca obtener ciertas características del estándar ISO 9001:2000 las cuales sean aplicables a la metodología de Programación Extrema (XP). Cabe resaltar el gran auge que han logrado las metodologías ágiles al interior no sólo ámbito académico de la ingeniería del software sino también al desarrollo a nivel industrial del mismo, mostrando ser una metodología flexible y adaptable para dicho desarrollo, pero cabe resaltar que a pesar de mostrar una gran libertad y flexibilidad en el momento del desarrollo, XP no se mantiene alejada dentro de la búsqueda de la calidad en sus productos derivados. Nuestro artículo se estructura de la siguiente manera: En la sección 2 se describirá los trabajos previos los cuales fueron considerados para el desarrollo de esta investigación, en donde se podrá apreciar algunos intentos de realizar un híbrido entre XP y la normativa de calidad ISO. En la sección 3 se describe la propuesta metodológica planteada en este trabajo, el cual trata de tomar ciertos lineamientos del ISO 9001:2000 y adaptar XP a estas prácticas. En la sección 4 se presentan los casos de estudio y los resultados obtenidos al aplicar la metodología XP y el híbrido XP-ISO a un conjunto de alumnos de nivel avanzado de pregrado en Informática; finalizamos con las conclusiones derivadas de este proceso de experimentación en la sección Antecedentes Se han dado diversas tratativas a fin de realizar un estudio sobre como lograr la unión entre una metodología ágil del tipo XP y una norma de calidad bastante documentada como vendría a ser el ISO 9001:2000;uno de los investigadores en este rubro es el Dr. Michele Marchesi el cual provee un tutorial al respecto de esta unión [Marchesi, 2002]. Algunos trabajos proponen modificar la metodología XP a fin de que ésta pueda ser aplicable a alguna institución que esté certificada por ISO [Nawrocki, 2002], es decir se trata de tomar las ventajas de XP y tratar de conjugar sus principios con los requerimientos que propone el ISO 9001 en lo referente a sus normativas de calidad. Cabe resaltar también aquellos intentos exitosos en donde en un desarrollo de software desarrollado mediante la metodología XP fue capaz de pasar una auditoria de ISO [Namioka, 2004]. 3. Propuesta Metodológica: Integrando XP con ISO 9001:2000 Nuestro enfoque se orienta con respecto al estándar ISO 9001:2000 en las fases de desarrollo, supervisión y medición del software. En el proceso de desarrollo se modificaron algunas prácticas propuestas por la metodología de Programación Extrema XP con la finalidad de poder alcanzar la calidad deseada cumpliendo con las cláusulas que propone el estándar ISO anteriormente mencionado. Al realizar un análisis de la información utilizada para realizar la presente investigación es que determinamos que para lograr el nivel de calidad esperado, se debe establecer:

3 - Un Sistema de Gestión de la Calidad que opera sobre un nivel de abstracción alto. - Una base de datos que contenga el historial de trabajos previos y del proyecto en si, para apoyar en la mejora de los procesos de desarrollo del software Con la finalidad de adoptar algunas prácticas de XP a las necesidades de realización de producto en base a la ISO 9001:2000 se sugiere los siguientes enfoques: 3.1 Administración de Recursos La metodología XP plantea la practica Pair Programming la cual establece que mientras el programador va codificando el sistema el evaluador tiene la función de auditar el trabajo realizado de tal forma que el proceso de validación y verificación se ve reforzado, pero esta practica en realidad presenta algunos inconvenientes, ya que XP no propone criterios o guías de cómo se deben asignar las parejas de los programadores. Además de que cada participante al poseer un nivel diferente de conocimiento y experiencia puede generar cierto grado de descoordinación en el avance del proyecto. El estándar ISO 9001:2000 presenta la siguiente normativa al respecto la cual es la cláusula 6.2 esta manifiesta que: El personal que participe en el desarrollo del producto deberá ser competente, contar con una educación base apropiada, entrenándose, desarrollando habilidades y experiencia El enfoque de XP-ISO al respecto es que antes de comenzar con el proyecto se comience con un entrenamiento en el equipo desarrollador con la finalidad de igualar el nivel de desarrollo de los diferentes participantes. Además de analizar las habilidades de cada miembro del equipo para la asignación de responsabilidades en el proyecto. 3.2 Realización del Producto El modo de operación que XP propone para el desarrollo de software es bastante flexible por lo que puede generar ciertas informalidades en el proyecto de desarrollo como la problemática referente a los requisitos, en la cual en el contexto de XP se reduce a la especificación y seguimiento de los historiales de usuario. El planteamiento que propone al respecto dicha metodología es muy sencillo, pero debido a la gran cantidad de historiales de usuario que puede tener un proyecto y a la volatilidad de los requisitos es que su gestión puede llegar a ser complicada. Con la finalidad de cubrir este punto débil de XP, el estándar ISO 9001:2000 plantea la siguiente cláusula la cual menciona que: Los registros deberán ser establecidos y mantenidos para proveer evidencia de la conformidad de los requisitos y la efectividad del SGC. Los registros deberán ser legibles, fácilmente identificables y recuperables. Se establecerá un procedimiento documentado para la identificación, almacenamiento, protección, recuperación, tiempo de retención y disposición de registros [ISO 9001:2000] Es por tal motivo que XP-ISO plantea el uso de ciertos documentos con el propósito de tener un mejor control de requisitos y realizar un óptimo seguimiento de los mismos, los cuales serían:

4 - Historiales de Usuario: Documentos en los cuales se establecen los requisitos que el cliente solicite, además se describe la funcionalidad del sistema con el propósito de tener una mejor perspectiva del proyecto que se requiere. - Seguimiento de Actividades: Se aconseja dividir el proyecto en módulos para lograr un optimo desarrollo, cada modulo esta conformado por actividades. En este documento se identifica las actividades de cada modulo, estableciéndose un tiempo para su desarrollo y asignando un factor de riesgo para cada actividad en caso que exista; además se designan a las personas responsables de dicha actividad - Cambio de Requisitos: En el caso que existiese alguna inconformidad se utiliza este documento para registrar la modificación del requisito incumplido, se propone la nueva alternativa, se analiza el impacto de este cambio y se establece un tiempo estimado el cual debe ser breve para no obstaculizar el tiempo de desarrollo del proyecto Entre una de las secciones relevantes en la metodología XP se encuentra de que el cliente debe de estar integrado con el proyecto, de tal manera que las preguntas que surjan del mismo puedan ser resueltas de la mejor manera, ésta característica puede ser integrada a la metodología propuesta de XP-ISO ya que el estándar ISO 9001:2000 establece para la definición de requisitos relacionados con el cliente la siguiente cláusula ítem b) El desarrollo de los requisitos se llevara a cabo con la cooperación del cliente o usuarios, y se realizara con gran énfasis para evitar malentendidos. Por ejemplo, la definición de condiciones se puede realizar considerando los antecedentes de los requisitos. [ISO 9001:2000]. En lo concerniente a la participación del cliente en el proyecto de desarrollo establece la siguiente la cláusula : El cliente tiene la responsabilidad en el contrato. "Los asuntos particulares pueden incluir la necesidad que el cliente coopere con la organización, proveer información necesaria de una manera oportuna, y resolver detalles de acción [ISO 9001:2000]. Esta última cláusula no es para nada incompatible con el requisito que propone XP en la cual puede llegar al punto en el cual el cliente, aparte de escribir los casos de uso y pruebas funcionales, pueda incluso ser asignado a la parte de pruebas del modelo a ser desarrollado [Kent, 1999]. Es por esta razón que nuestra metodología plantea se establezca un cronograma para la realización de las conversaciones con el cliente, respetando su tiempo disponible para la elaboración del proyecto y reconociendo el papel importante que juega el cliente en el desarrollo del proyecto en los campos de: especificación de requisitos, cambios en la funcionalidad del sistema, determinación de alcance y otros. 3.3 Mejoramiento continúo Tanto la metodología XP como el estándar ISO 9001:2000 buscan lograr desarrollar un software de alta calidad mejorando los procesos de desarrollo, pero surge un punto débil en XP ya que este solo corrige errores que ocurren en el proceso de desarrollo mas no involucra ninguna actividad de acción correctiva como lo establece el estándar ISO 9001:2000 en su cláusula 8.5.3: La organización deberá determinar las acciones para eliminar las causas de inconformidades potenciales e impedir su incidencia. Las acciones preventivas serán apropiadas para los efectos de los problemas potenciales. La metodología XP también puede quedar entrampada en una búsqueda por la simplicidad de un modelo [Kent, 1999], la cual quizás no pueda llegar a darse por una falta de comunicación entre los desarrolladores y los clientes, este efecto sería minimizado en el caso de establecer la cláusula anteriormente mencionada [ISO 9001:2000].

5 Por tal motivo la extensión XP-ISO propone un control más detallado estableciendo el uso de un proceso documentado llamado Verificación de código el cual tiene como propósito la revisión del código avanzado, estableciendo se registren los posibles errores junto con su posible solución, la cual debe ser evaluada por el resto del equipo desarrollador para ser aprobada. 4. Experimentos y Resultados En la experimentación de la aplicación de las metodologías de XP y XP-ISO se planteó el desarrollo de diversos proyectos informáticos con un nivel de dificultad moderado, lo cual les permitió a los participantes del proyecto adaptarse de una mejor manera. Los proyectos fueron llevados a cabo por alumnos del VII y IX semestre de la carrera de Ingeniería Informática y se contó también con personal experto del área para las partes del proyecto que requerían de asesoría. Debido a que los participantes involucrados en la presente experimentación son alumnos regulares que cuentan con otras responsabilidades académicas, el tiempo que se acordó fue de 10 horas semanales, la supervisión estuvo a cargo de los autores del presente artículo. En el caso en el cual se hizo uso de la metodología XP se tuvo que hacer una que un integrante del grupo recibiera los roles de Cliente y Tracker, mientras que un investigador realizaba las tareas de Tester y uno recibiera el rol de Coach, también se contó con un soporte de asesoría externo al grupo tal y como es especificado en [Kent, 1999], para fines de los proyectos asignados estos roles eran intercambiables. En lo que respecta a la metodología XP-ISO se siguió con un esquema similar basado en cliente-desarrollador y estableciendo una política contractual. Cabe mencionar que los alumnos escogidos para estas pruebas cuentan con un nivel medianamente avanzado de programación y de otras técnicas computacionales a fin de que no pudiera surgir un sesgo debido a inexperiencia programativa por parte del equipo desarrollador. A continuación se describirá los proyectos desarrollados por los estudiantes en el periodo de experimentación: Caso 1: Curso: Arquitectura del Computador: Para este curso perteneciente al VII semestre de programa de Ingeniería Informática de nuestro Departamento, se pidió la implementación de un Kernel minimalista de un Sistema Operativo. Se establecieron 3 grupos de desarrollo de los cuales; 2 grupos optaron por utilizar la metodología XP-ISO y el otro por emplear la metodología XP. Resultados: El grupo de XP-ISO desarrollo de manera eficiente el Kernel, satisfaciendo de manera adecuada los requerimientos que el profesor del curso solicitó, (en este caso el docente de la materia desempeño el rol de cliente). Con la finalidad de un adecuado uso de los recursos en estos grupos se establecieron cronogramas y para la presentación de los entregables se realizaron entrevistas con el cliente y conversaciones dentro del equipo desarrollador.

6 Se utilizó también documentación escrita la cual tenia como finalidad un mejor control del proceso de desarrollo, a fin de definir un orden en el cumplimiento de las tareas que los desarrolladores fueron estableciendo. El grupo que empleo XP sólo cumplió con un 40% del desarrollo total del proyecto; la metodología empleada la cual propone un manejo del proceso del desarrollo de software simple se vio empañada por ciertos problemas mayormente en el campo de la comunicación; ya que al ser esta sólo del tipo oral llegó a generar ciertas complicaciones en el proyecto; tales como el surgimiento de informalidades en la comunicación y transmisión de información dentro del equipo y con el cliente; de tal manera que se originó una mala especificación y un deficiente seguimiento de requisitos, la cual se ve reflejada en un software de poca calidad al no cumplir con las expectativas que el cliente solicito. Se debe añadir que la practica Planning Game que la metodología XP plantea, se basa en estimaciones de tiempo, riesgos y de recursos, la cual se realiza de una mejor manera si se cuenta con una experiencia previa en el desarrollo de software, es por ello que se pudo observar que, para el caso de personas neófitas en esta actividad, no sería tan recomendable; salvo que se cuente dentro del equipo desarrollador con alguien de experiencia en este tipo de proyectos. En la figura 1 y gráfica 1 se puede observar el avance del proyecto para cada una de estas metodologías así como el visto bueno del cliente en mención: Grupos Avance del Proyecto Utilización de Recursos Cumplimiento de Expectativas XP - ISO (I) 80% Adecuado Satisfactorio XP - ISO (II) 90% Adecuado Satisfactorio XP 40% Inapropiado Inconforme Figura 1: Estadísticas para el caso del desarrollo del Kernel Caso 2: Curso: Simulación de Sistemas Gráfica 1: Avance Proyecto creación del Kernel

7 Para esta materia académica correspondiente al IX semestre del mismo programa profesional se pidió implementar un sistema simulador del tráfico vehicular. El cual se caracteriza por poseer un nivel de complejidad medio, dicho sistema pretende evitar los congestionamientos utilizando semáforos en lugares estratégicos para la correcta coordinación vehicular. En este proyecto se formaron 2 grupos de trabajo de los cuales uno empleo la metodología XP y el otro grupo la metodología XP-ISO, ambos grupos desarrollaron el mismo aplicativo con el fin de realizar las comparaciones respectivas del caso en relación a los resultados obtenidos en cada uno. Resultados El grupo que empleo la metodología XP, no cumplió con el resultado esperado, quedando en un 30% del proyecto en total. Entre uno de los problemas observables se vio que esta metodología no propone una guía clara para la determinación del cumplimiento de objetivos de acuerdo a fechas establecidas, por lo cual se provocó que muchas de las estimaciones planteadas en este grupo fracasasen. Cabe resaltar que el grupo a desarrollar el sistema siguiendo XP tenía una amplia experiencia en los rubros de computación gráfica y un adecuado conocimiento del problema, pero a pesar de esto no pudieron cumplir con las expectativas planteadas. Uno de los problemas que se pudo observar fue en la practica Pair Programming (Programación en parejas) que XP plantea, lo cual implica que mientras un miembro del equipo desarrollador va codificando el sistema el otro participante (su pareja de trabajo) tiene la función de auditar el trabajo realizado de tal forma que el proceso de validación y verificación se ve reforzado [Kent, 1999], pero esta practica se pudo determinar que presenta algunos inconvenientes, ya que la metodología XP no propone criterios o guías de cómo se deben asignar las parejas de los programadores. Además de que cada participante del equipo posea un nivel diferente de conocimiento técnico y de experiencia genera descoordinación en el avance del proyecto, rompiendo la practica de avanzar en parejas, surgiendo avances individualistas e incrementándose así el numero de errores así como el incumpliendo con de otras practicas como son iteraciones cortas e integración continua. Distinto fue el caso del grupo que utilizo XP ISO, dicho grupo mostró un mejor desempeño en comparación al equipo que empleó XP cumpliendo con un 60% de lo establecido con el cliente. En este grupo también se genero documentación escrita la cual tuvo como característica fundamental el ser sencilla y practica para la gestión del desarrollo de software, evitando así informalidades en el establecimiento de la funcionalidad del sistema. El resumen se puede observar en el cuadro 2 y en la figura 2: Grupos Avance del Proyecto Utilización de Recursos Cumplimiento de Expectativas XP - ISO 60% Adecuado Satisfactorio XP 30% Inapropiado Inconforme Cuadro 2: Estadísticas para el caso de Simulación de Tránsito Vehicular

8 Grafo 2: Avance del Proyecto Simulación Tránsito Vehicular Caso 3: Curso: Sistemas Expertos Para esta asignatura corresponde al IX semestre del programa de ingeniería Informática, se estableció desarrollar dos sistemas expertos uno orientado al campo medico, el cual identificaba enfermedades pulmonares basándose en sus principales síntomas, y el otro sistemas experto estaba enfocado al ámbito financiero, el cual debía indicarnos si era o no rentable invertir en ciertas acciones utilizando las formulas de Markowitz. Otro de los proyectos establecidos para esta experimentación fue el caso del desarrollo de un pequeño intérprete de un lenguaje de tipo funcional, con las características especificadas por el cliente. Resultados: El grupo que desarrolló el sistema de análisis y reconocimiento de enfermedades pulmonares llegó a cumplir las metas previstas en un 80%, haciendo entrega de la documentación del proyecto y del ejecutable del sistema en las fechas especificadas, cabe resaltar que las conversaciones con el cliente al estar éstas adecuadamente documentadas fluían de una mejor manera que en la metodología XP, a la vez que permitía un control de avance mucho más estricto y riguroso por parte del cliente. Los grupos que optaron por seguir la metodología XP abandonaron el proyecto, entre algunas de sus dificultades encontradas fueron la dificultad de realizar la denominada pair programming, así como la manera de desarrollar el sistema de una manera simplista y organizar los tests del sistema de una manera coherente. Entre los comentarios dados por ambos grupos se podía establecer que la dificultad más marcada fue por la falta de experiencia en el desarrollo de un sistema computacional siguiendo una metodología un tanto más libre y sencilla cómo es XP así como la falta de un asesor externo en el campo de estos proyectos de investigación. En el cuadro 3 y gráfica 3 se observan las estadísticas correspondientes al desarrollo de los proyectos anteriormente mencionados.

9 Grupos Avance del Proyecto Utilización de Recursos Cumplimiento de Expectativas XP - ISO 80% Casi completo Satisfactorio XP 10% Inapropiado Inconforme XP 0% Inapropiado Fallo total Cuadro 3: Estadísticas para los casos de Diagnosis Médica, Evaluador Bursátil y Lenguaje de Programación Avance del Proyecto 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% XP-ISO XP XP Avance del Proyecto Gráfica 3: Avance de Proyectos en Sistemas Expertos: Diagnosis, Evaluador Bursátil y Lenguaje de Programación 5. Conclusiones Se ha presentado un conjunto de casos planteados al interior de nuestro Departamento en diversos rubros de proyectos computacionales siguiendo una metodología ágil como es XP, así como el desarrollo utilizando un híbrido entre XP e ISO a fin de poder asegurar la calidad y la facilidad de desarrollo documentado dentro del proceso de creación de un sistema. Se observó que a pesar de que la metodología XP es de corte simplista y de principios fáciles de seguir, éstos presentan un inconveniente de ser empleados de forma eficiente con grupos desarrolladores con casi una nula experiencia en el campo de desarrollo de sistemas a mediana escala bajo los requerimientos de un cliente. A fin de coadyuvar esta problemática es que se planteó la inclusión del XP-ISO dentro de estos grupos de desarrollo logrando que los proyectos fueran cumplidos de una manera eficiente y orientándolos hacia la creación de sistemas computacionales de calidad tomando las mejores prácticas emanadas de cada una de estas metodologías. Referencias [ISO 9001:2000] ISO/IEC Software Engineering-Guidelines for the Application of ISO 9001:2000 to computer Software [Kent, 1999] Kent Beck (1999), Extreme Programming Explained: Embrace Change, Addison

10 Wesley, 1999 [Marchesi, 2002] M. Marchesi (2006). Tutorial: XP and ISO [Namioka, 2004]Namioka, A. and Bran, C extreme ISO?!?. In Companion To the 19th Annual ACM SIGPLAN Conference on Object-Oriented Programming Systems, Languages, and Applications (Vancouver, BC, CANADA, October 24-28, 2004). OOPSLA '04. ACM Press, New York, NY, [Nawrocki, 2002] Nawrocki, J. R., Jasiñski, M., Walter, B., and Wojciechowski, A Combining Extreme Programming with ISO In Proceedings of the First Eurasian Conference on information and Communication Technology (October 29-31, 2002). H. Shafazand and A. M. Tjoa, Eds. Lecture Notes In Computer Science, vol Springer-Verlag, London, [Pressman, 2000] Roger S. Pressman (2000). Software Engineering: A Practitioner s Approach, McGraw-Hill Science/Engineering/Math.

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