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1 INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DEL SOFTWARE Sira Vegas Hernández Ingeniería del Software II Octubre 2008

2 Índice Perspectiva histórica y conceptual de la IS Proceso software Ciclos de vida 2

3 PERSPECTIVA HISTÓRICA Y CONCEPTUAL DE LA IS 3

4 Índice Objetivo de la informática Estado de la construcción de software De la artesanía a la ingeniería en la construcción de software Principios de la Ingeniería del Software Componentes de un curso de Ingeniería del Software 4

5 Índice Objetivo de la informática Estado de la construcción de software De la artesanía a la ingeniería en la construcción de software Principios de la Ingeniería del Software Componentes de un curso de Ingeniería del Software 5

6 Objetivo de la Informática Instrumentos informáticos El objetivo de la informática es la creación de instrumentos que sustituyan o imiten al ser humano al resolver problemas Idea común a todas las ingenierías Pero el resto de ingenierías se refieren a tareas físicas Levantar pesos Trasladarse por tierra Trasladarse por mar Comunicación Etc. La informática construye instrumentos que imitan, aumentan, ayudan, facilitan o sustituyen tareas psíquicas del ser humano: Cálculo matemático Almacenamiento y manejo de datos Realización de algoritmos Ejecución de tareas inteligentes 6

7 Objetivo de la Informática Componente hw y componente sw Composición de los sistemas informáticos: Hardware (cerebro): Componente físico y tangible Software (mente): Componente lógico e intangible En otras ingenierías sólo hay hardware Esta división aplica al estudio de la informática Ayudas externas: Ingenierías (incluido hw): Matemática, física, química Construcción de sw: NO TIENE SOPORTE!!! Especialidades d poco maduras: Matemática discreta Teoría de conjuntos Cálculo l de predicados d Consecuencia: Construcción no muy fiable del componente software Esta materia se centra en el componente sw. 7

8 Índice Objetivo de la informática Estado de la construcción de software De la artesanía a la ingeniería en la construcción de software Principios de la Ingeniería del Software Componentes de un curso de Ingeniería del Software 8

9 Estado de la Construcción de Sw Arquitectos vs. albañiles Objetivo de esta materia: NO es formar programadores ( albañiles ) SÍ es formar arquitectos t que manejen métodos, técnicas herramientas de alto nivel para diseñar y construir sistemas sw Tradicionalmente: construcción sw = escritura de programas Si el edificio es simple, el arquitecto no es necesario Igual que el arquitecto, el informático no debe limitarse a escribir código 9

10 Estado de la Construcción de Sw Antecedentes: La crisis del software La informática ha tenido una expansión incontrolada: Rápida No había metodologías para el desarrollo Consecuencia: Crisis del software Síntomas: Expectativas Fiabilidad Costo Facilidad de modificación Plazos Portabilidad Eficiencia Término acuñado en la conferencia NATO 1969 También nace el término Ingeniería del Software Aún hoy no se puede decir que se haya alcanzado el nivel de ingeniería 10

11 Estado de la Construcción de Sw Un camino para la esperanza Los desastres serán cada vez más comunes y más perturbadores si no se imita a las ingenierías Inversión en la tendencia. Se ha aprendiendo d cómo medir: Calidad del proceso de desarrollo Densidad de errores Estancamiento en la productividad Siguiente paso => Hallar soluciones Las empresas tarda en usar las innovaciones Modelo CMM: Mide el nivel de calidad al construir software y de su gestión (escala 1-5) 11

12 Índice Objetivo de la informática Estado de la construcción de software De la artesanía a la ingeniería en la construcción de software Principios de la Ingeniería del Software Componentes de un curso de Ingeniería del Software 12

13 De la Artesanía a la Ingeniería Principios de ingeniería Definición: i ió Aplicación disciplinada de los conocimientos científicos para resolver limitaciones y requerimientos conflictivos de problemas de significación inmediata y práctica Hay muchas otras: Todas ellas coinciden en: Eficiencia Resolver problemas prácticos a personas fuera del dominio Modo especial de resolución de problemas Las soluciones son artefactos tangibles No sólo sirve al cliente. Da soporte a la sociedad Seguir las mismas fases La ingeniería capacita a la gente para crear sistemas sofisticados fiables Diseño innovativo vs. rutinario 13

14 Índice Objetivo de la informática Estado de la construcción de software De la artesanía a la ingeniería en la construcción de software Principios de la Ingeniería del Software Componentes de un curso de Ingeniería del Software 14

15 Principios de la IS (1/2) Haz de la calidad la razón de trabajar Es posible el software de alta calidad Una buena gestión es más importante que una buena tecnología Las personas y el tiempo no son intercambiables Seleccionar el modelo de ciclo de vida adecuado d Entregar productos al usuario lo más pronto posible Determinar el problema antes de escribir los requisitos Evaluar a las alternativas as de diseño Diseñar sin documentación es no diseñar 15

16 Principios de la IS (2/2) Minimizar la distancia intelectual Usar formalismos distintos para las distintas fases Las técnicas son anteriores a las herramientas Inspeccionar el código Primero hazlo correcto, luego hazlo rápido La gente es la clave del éxito Introduce las mejoras con cuidado Asunción de responsabilidades La entropía del software es creciente 16

17 Índice Objetivo de la informática Estado de la construcción de software De la artesanía a la ingeniería en la construcción de software Principios de la Ingeniería del Software Componentes de un curso de Ingeniería del Software 17

18 Componentes de un Curso de IS Iniciación Planificación Procesos de Gestión del Proyecto Monitorización y control Evaluación Exploración de conceptos Asignación del sistema Requisitos Diseño Instalación Operaciones y Soporte Mantenimiento Gestión de la Configuración Desarrollo de Documentación Importación de software Implementación Retirada Formación Pre-desarrollo Desarrollo Post-desarrollo Procesos Orientados al Desarrollo del Software Procesos de Soporte Proceso de ciclo de vida del software - Actividades 18

19 PROCESO SOFTWARE 19

20 Índice Introducción Definición del proceso software Adaptación del proceso software Modelos ágiles versus pesados 20

21 Índice Introducción Definición del proceso software Adaptación del proceso software Modelos ágiles versus pesados 21

22 Introducción Proceso de resolución de problemas En el día a día, el ser humano se enfrenta permanentemente t con problemas Proceso de resolución: Decidir qué hacer (identificar el problema) Decidir cómo hacerlo Hacerlo Probar el resultado Usar el resultado 22

23 Introducción El proceso de construcción de sw.(1/3) El proceso de construir software es también una actividad de resolución de problemas Transformación de una necesidad (problema) en un software (solución automatizada) que satisface esa necesidad Problema o necesidad Proceso Software Solución o software 23

24 Introducción El proceso de construcción de sw.(1/3) Problema o necesidad Modelos Conceptuales DOMINIO DE APLICACIÓN Modelos Formales DOMINIO DE IMPLEMENTACIÓN Solución o software 24

25 Introducción El proceso de construcción de sw. (3/3) Proceso de resolución Decidir qué hacer: Análisis y especificación de requisitos Decidir cómo hacerlo: Diseño del sistema software Hacerlo: Implementación Probar el resultado: Pruebas Usar el resultado: Instalación Además, hay que mantener el sistema 25

26 Introducción Proceso software vs. ciclo de vida (1/2) Proceso software: Colección de actividades que comienza con la identificación de una necesidad y concluye con el retiro del software que satisface dicha necesidad Ciclo de vida: Enfoque orientado al producto Estados por los que va pasando el producto en un proceso software 26

27 Introducción Proceso software vs. ciclo de vida (2/2) PROCESO DE CONSTRUCCIÓN Obtención Diseñar Programar Probar de el el el requisitos sistema código sistema Especificación Necesidad Diseño Código de requisitos Sistema software CICLO DE VIDA DEL PRODUCTO 27

28 Índice Introducción Definición del proceso software Adaptación del proceso software Modelos ágiles versus pesados 28

29 Definición del Proceso Software Ventajas Un proyecto sin estructura t es un proyecto inmanejable Muchos proyectos han terminado mal porque las fases de desarrollo se realizaron en un orden erróneo Al comienzo de un proyecto debe elegirse el ciclo de vida, lo que llevará a encadenar las tareas y actividades del proceso software Los procesos software se usan hoy como: Guía prescriptiva p sobre documentación a producir Base para determinar herramientas, técnicas y metodologías Marco para analizar o estimar patrones de asignación y consumo de recursos Base para llevar a cabo estudios empíricos 29

30 Definición del Proceso Software Visión general Técnicas Entradas PROCESO SOFTWARE Salidas Infraestructura (personal y herramientas) ACTIVIDADES Y TAREAS 30

31 Definición del Proceso Niveles Organización Proyecto Equipo Individual 31

32 Índice Introducción Definición del proceso software Adaptación del proceso software Modelos ágiles versus pesados 32

33 Adaptación del Proceso Software Mapa de actividades del proyecto No todos los proyectos de desarrollo de software son iguales Al inicio i i del proyecto: Selección del ciclo de vida Adaptar el proceso software genérico al modelo de ciclo de vida La adaptación se lleva a cabo mediante una tabla de actividades Tabla donde se marcan qué actividades del proceso software genérico se van a ejecutar para un determinado proyecto 33

34 Adaptación del Proceso Software Pasos Establecer los requisitos del proceso software Seleccionar el ciclo de vida Definir el proceso software del proyecto Asignar actividades a fases del ciclo de vida Colocar las actividades idades en secuencia encia ejecutable Desarrollar y justificar la lista de actividades no usadas Verificar el mapa Establecer el proceso software del proyecto Asignar entregables a las actividades Añadir información de la planificación del proyecto Validar el proceso software del proyecto 34

35 Índice Introducción Definición del proceso software Adaptación del proceso software Modelos ágiles versus pesados 35

36 Modelos de Proceso Ágiles Visión general Reacción a la complejidad de los modelos tradicionales de desarrollo más conocidos y utilizados Equilibrio entre: Inexistencia de proceso Proceso demasiado complejo Modificación de principios: Producción de gran cantidad de documentación Definición detallada de tareas y dependencia entre ellas 36

37 Modelos de Proceso Ágiles Modelos ágiles vs. pesados Modelos tradicionales: i Ordenar y normalizar el proceso de desarrollo Importancia de la planificación ió y documentación Ordenamiento normativo de actividades Modelos ágiles (MAs) Adaptables, orientados al cambio Desarrollo iterativo Planificación a largo plazo difusa Distinta relación con el cliente Orientados a las personas => Aceptación del proceso 37

38 Modelos de Proceso Ágiles Variedades extreme Programming (XP) Scrum Dynamic Systems Development Method (DSDM) Evo Crystal Methods Adaptive Software Development Agile Modeling Lean Development 38

39 CICLOS DE VIDA 39

40 Índice Introducción Modelos de ciclo de vida: Convencional Incremental Evolutivo Prototipado Selección de un modelo de ciclo de vida 40

41 Índice Introducción Modelos de ciclo de vida: Convencional Incremental Evolutivo Prototipado Selección de un modelo de ciclo de vida 41

42 Introducción Ciclo de vida: Define los estados por los que pasa cualquier producto software No hay uno único que sirva para cualquier proyecto, debido a la variedad de aplicaciones Un ciclo de vida debe: Determinar el orden de las fases del proceso software Establecer los criterios de transición para pasar de una fase a la siguiente Cada proyecto debe seleccionar el más apropiado Algunos son más antiguos y por tanto más ampliamente tratados Los ciclos de vida tienen distinto nivel de abstracción 42

43 Introducción Niveles de abstracción Davis y Alexander establecen 3 niveles: Nivel 3: Se caracterizan por: Trazan amplios grupos de actividades Adjuntan etiquetas a segmentos de tiempo para caracterizan las actividades del proyecto en curso Dirigen cualquier partición de las necesidades de los usuarios Nivel 2: Se caracterizan por: Refinan el agrupamiento y las relaciones entre las actividades prescritas Especifican una serie de actividades a realizar en cada segmento de tiempo Dirigen las diferentes representaciones del producto que será construido Nivel 1: Modelos que especifican herramientas particulares y métodos para llevar a cabo las actividades 43

44 Índice Introducción Modelos de ciclo de vida: Convencional Incremental Evolutivo Prototipado Selección de un modelo de ciclo de vida 44

45 Índice Introducción Modelos de ciclo de vida: Convencional Incremental Evolutivo Prototipado Selección de un modelo de ciclo de vida 45

46 Modelos de Desarrollo Convencional Descripción El problema no está subdividido Dividido en tres etapas: DETERMINAR DESARROLLAR UTILIZARLO EL EL Y PROBLEMA PRODUCTO MANTENERLO Modelos de nivel 2: Ciclo de vida tradicional o en cascada 46

47 Modelos de Desarrollo Convencional Ciclo de vida en cascada (1/3) Royce, 1970 Orden lineal Permite iteraciones: Dentro de una etapa Entre dos consecutivas Modelo más utilizado Requisitos Ha sufrido transformaciones Hoy se asume que: Diseño Deben seguirse todas las etapas El orden no implica secuencialidad absoluta Codificación Prueba Operación 47

48 Modelos de Desarrollo Convencional Ciclo de vida en cascada (2/3) Desventajas: Obliga a especificar lo que el sistema ha de hacer antes de construir el sistema No tiene en cuenta adaptación/compra Asume que los requisitos pueden ser congelados Envía al cliente el primer productos solamente después de que se han consumido el 99% de los recursos para el desarrollo Ventajas: Las etapas están organizadas de un modo lógico Se necesita una aceptación del producto para pasar de una etapa a otra El ciclo es iterativo 48

49 Modelos de Desarrollo Convencional Ciclo de vida en cascada (3/3) Funcionalidad Necesidades Capacidades del software t 0 t1 t2 t3 t4 t 5 tiempo 49

50 Índice Introducción Modelos de ciclo de vida: Convencional Incremental Evolutivo Prototipado Selección de un modelo de ciclo de vida 50

51 Modelos de Desarrollo Incremental Descripción El problema se subdivide id en grupos antes de comenzar el desarrollo Hirsch, 1995 El software satisface deliberadamente d unos pocos requisitos it Se construye para facilitar la incorporación de nuevos requisitos Entregas a intervalos regulares DETERMINAR EL PROBLEMA Etapa 1 DESARROLLAR EL PRODUCTO Etapa 1 OPERACIÓN Producto 1 DETERMINAR EL PROBLEMA Etapa 2 DESARROLLAR EL PRODUCTO Etapa 2 OPERACIÓN Producto 2 DETERMINAR EL PROBLEMA Etapa N DESARROLLAR EL PRODUCTO Etapa N OPERACIÓN y MANTENIMIENTO Producto Completo 51

52 Modelos de Desarrollo Incremental Comparación con cascada Funcionalidad Necesidades del usuario Aproximación con desarrollo incremental Aproximación clásica C D A B t t t t tiempo 52

53 Modelos de Desarrollo Incremental Ventajas y desventajas Desventajas: La solución de la primera iteración probablemente no sirva para las sucesivas La primera entrega se centra en requisitos funcionales. Alguna versión intermedia puede ser más lenta Los ingenieros olvidan realizar una buena etapa de análisis Ventajas: Se reduce el tiempo de desarrollo inicial Es más fácil mejorar el software y puede seguir mejorándose durante más tiempo Los momentos críticos no son el paso de etapa sino las emisiones de incrementos 53

54 Índice Introducción Modelos de ciclo de vida: Convencional Incremental Evolutivo Prototipado Selección de un modelo de ciclo de vida 54

55 Modelos de Desarrollo Evolutivo Descripción Similar al incremental Los productos provisionales se desarrollan antes de que la siguiente subdivisión se termine Modelo nivel 2 : Espiral DETERMINAR EL DESARROLLAR EL OPERACIÓN PROBLEMA Etapa 1 PRODUCTO Etapa 1 Producto 1 DETERMINAR EL PROBLEMA Etapa 2 DESARROLLAR EL PRODUCTO Etapa 2 OPERACIÓN Producto 2 DETERMINAR EL PROBLEMA Etapa N DESARROLLAR EL PRODUCTO Etapa N OPERACIÓN y MANTENIMIENTO Producto Completo 55

56 Modelos de Desarrollo Evolutivo Modelo en espiral (1/3) Enfoque dirigido por el riesgo Boehm, 1986 Combina: Naturaleza iterativa de construcción de prototipos Aspectos controlados y sistemáticos del modelo lineal secuencial Versiones incrementales. Cada incremento es un ciclo de desarrollo Cada giro de la espiral representa una fase del proceso software Asume que los requisitos cambian a a medida da que avanza el proceso de desarrollo y reconoce los riesgos 56

57 Modelos de Desarrollo Evolutivo Modelo en espiral (2/3) Costos acumulados Determinación de objetivos, alternativas, restricciones Progreso a través de pasos Análisis de riesgo Análisis de riesgo Evaluación de alternativas, Identificación, resolución de riesgos Análisis de riesgo Revisión Partición obligatoria Planificación de las próximas fases Planificación de requisitos Planificación del ciclo de vida Planificación del desarrollo Planificación de la integracióny prueba Análisis de riesgo Concepto de operación Validación de requisitos Validación y verificación del diseño Prototipo 1 Prototipo 2 Prototipo 3 Simulaciones, modelos, programas de prueba Requisitos del software Prueba de aceptación Implementación Integración y prueba Diseño del producto software Prueba de unidad Diseño detallado Codificación Prototipo operacional Desarrollo, verificación del producto del próximo nivel 57

58 Modelos de Desarrollo Evolutivo Modelo en espiral (3/3) Ventajas Combinación de modelos existentes Se presta atención a las opciones que permiten reutilización de software Se centra en la eliminación de errores y alternativas poco atractivas No establece una diferenciación entre desarrollo y mantenimiento Proporciona un marco estable para desarrollos integrados hw-sw Desventajas: No es un ciclo de vida en sí mismo, sino una mejor representación de los modelos de ciclo de vida 58

59 Índice Introducción Modelos de ciclo de vida: Convencional Incremental Evolutivo Prototipado Selección de un modelo de ciclo de vida 59

60 Prototipado Descripción (1/2) Doble uso: Herramienta para obtener y validar requisitos Evaluar alternativas antes de tomar decisiones de diseño Aplicables a cualquier modelo de ciclo de vida Problema: qué funciones incorporar? Cuando se termina la fase de análisis del prototipo, ti se refinan los requisitos it software y se procede al comienzo del desarrollo (o paralelo) 60

61 Prototipado Descripción (2/2) Ciclo de vida clásico se modifica: Análisis preliminar y especificación de requisitos Diseño, desarrollo e implementación del prototipo Prueba del prototipo Refinamiento iterativo del prototipo Refinamiento de las especificaciones de requisitos Diseño e implementación del sistema final Tipos: Desechable Maqueta Evolutivo 61

62 Prototipado Prototipo desechable (1/2) Establecido por Gomoa Ayudar al cliente a identificar requisitos de un nuevo sistema Implementación rápida y no cuidada del sistema Sólo se implantan aspecto desconocidos o mal entendidos El usuario utilizará el prototipo y proporcionará retroalimentación Todos los elementos del prototipo serán desechados 62

63 Prototipado Prototipo desechable (2/2) Funcionalidad Necesidades del usuario Aproximación prototipo desechable Aproximación convencional t t t t tiempo 63

64 Prototipado Maqueta Aporta al usuario ejemplo visual de entradas y salidas No se utilizan datos reales Formatos encadenados de entrada y salida con datos simples y estáticos 64

65 Prototipado Prototipo evolutivo (1/2) Establecido por Jackson Modelo de trabajo del sistema fácilmente modificable y ampliable Muestra a los usuarios una representación física de las partes claves del sistema antes de la implantación Una vez definidos los requisitos, el prototipo evolucionará hacia el sistema final Características: Implantan los requisitos y necesidades claramente entendidos Se utilizan diseño y análisis en detalle, así como datos reales Extensión del desarrollo incremental 65

66 Prototipado Prototipo evolutivo (2/2) Funcionalidad Necesidades del usuario Aproximación evolutiva C Aproximación convencional D A B t t t t tiempo 66

67 Índice Introducción Modelos de ciclo de vida: Convencional Incremental Evolutivo Prototipado Selección de un modelo de ciclo de vida 67

68 Selección de un M. de Ciclo de Vida Alexander y Davis, 2004 El modelo aporta: Un conjunto de 20 criterios C Sus posibles 3 valores V i Matriz de modelo de proceso que contiene los a ij Los s ij dependen del proyecto y los fija el jefe del mismo Pasos: Examinar los atributos del proyecto y determinar los s ij para los criterios que mejor describen el proyecto Para cada modelo de proyecto, se calcula: RATING = 20 3 ( s ij a ij ) El modelo de proceso con i= el 1 índice j= 1 más alto es la mejor opción 68

69 Selección de un M. de Ciclo de Vida Criterios (1/2) Person nal Prob blema c i c 1 CRITERIO V i1 V i2 V i3 1 Experiencia usuario Novato Conocedor Experto C 2 C 3 C 4 C 5 C 6 C 7 C 8 C 9 Expresión usuario Exp. desarr. apl. Exp. desarr. sw. Madurez aplicación Complejidad problema Callado Novato Novato Nuevo Sencillo Funcionalidad d No parcial deseable Frecuencia cambios Magnitud cambios Raramente Menor Comunicativo Conocedor Conocedor Estándar Difícil Deseable Lento Moderado Expresivo Experto Experto Bien establecido Complejo Urgente Rápido Extremo 69

70 Selección de un M. de Ciclo de Vida Criterios (2/2) ucto Prod ación Recu urso Or rganiz c i CRITERIO c 10 Tamaño producto C 11 Complejidad prod. C 12 Requisitos -ilidad C 13 Requisitos HCI C 14 Perfil financiacióni ió V i1 Pequeño Sencillo Flexible Menor P fil fi i ió Bajo-alto alto C 15 Disponibilidad fondos C Perfil personal Disponibilidad 17 personal C 17 Escaso Bajo-alto alto Escaso V i2 Mediano Difícil Moderado Significativo Estable Suficiente Estable Suficiente V i3 Grande Complejo Exigente Crítico Alto-bajo Amplio Alto-bajo Amplio Accesibilidad d 18 Sin acceso Acceso Acceso usuarios limitado libre C 18 Compatibilidad C 19 dirección C 20 Compat. GC/CC Sólo directrices Básico Flexible Intermedio Imposición estricta Avanzado 70

71 Selección de un M. de Ciclo de Vida Tablas de selección 71